Vákuový vlak: princíp činnosti, testovanie. Vlak budúcnosti

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Vedci už dávno dospeli k záveru, že na zvýšenie rýchlosti akéhokoľvek vozidla je potrebné čo najviac potlačiť treciu silu. Podľa tohto princípu lietajú vesmírne lode, ktoré bez odporu prostredia môžu cestovať vesmírom veľmi dlho. Práve táto funkcia je základom projektu známeho ako „vákuový vlak budúcnosti.“

Najrýchlejšie vlaky

Za najvyšší úspech vedcov v oblasti vysokorýchlostného pohybu zeme sa v súčasnosti považuje magnetická levitácia. Magnetické levitačné vlaky boli testované v Japonsku, Anglicku a Nemecku už v 70. rokoch. V súčasnosti je tento druh dopravy úspešne prevádzkovaný v mnohých štátoch. V tomto prípade sa minimalizáciou trenia dosiahne rýchlosť do 500 km/h. Okrem toho sa takéto koľajové vozidlá vyznačujú vysokou účinnosťou, šetrnosťou k životnému prostrediu a nízkou hladinou hluku. Zároveň je potrebné poznamenať, že zvýšenie rýchlosti pohybu znamená zvýšenieaerodynamický odpor. Vedci navrhujú vytvoriť vákuový vlak pomocou podobného prístupu. Princíp jeho fungovania spočíva v tom, že dráha musí prechádzať vnútri potrubia s odčerpaným vzduchom, takže sú vylúčené všetky odporové sily.

Vznik myšlienky vákuovej dopravy

Koncept vybudovania transatlantického nákladného ropovodu na prepravu tovaru z Európy do Ameriky a naopak sa prvýkrát objavil v USA v šesťdesiatych rokoch minulého storočia. Podľa plánu sa plánovalo vybudovať potrubie v oceáne v hĺbke pol kilometra, v rámci ktorého by sa preprava vykonávala vlakmi pohybujúcimi sa na magnetickom vankúši. Až v roku 1999 sa americkému inžinierovi Darielovi Osterovi podarilo získať patent na technológie vákuovej potrubnej dopravy, čo dalo nový impulz ich vývoju.

Project Oster

Podľa Osterovej predstavy by dráha mala pozostávať z dvoch vyvýšených rúr (pre pohyb v rôznych smeroch), z ktorých každá má priemer 150 cm. Predpokladá sa, že transportné kapsuly na magnetickom závese sa budú posúvať dovnútra. Ich priemer bude 130 cm a dĺžka - 490 cm. V prívese sa bude môcť súčasne pohybovať šesť pasažierov s celkovou hmotnosťou do 370 kg.

Motor pre Osterov vákuový vlak sa bude skladať z primárnych (navíjacia koľajová rúrka) a sekundárnych prvkov (telo samotnej kapsuly z feromagnetickej zliatiny). Minimálna medzera medzi nimi umožňuje použitie asynchrónneho lineárneho motora. V samotnom prívese budete potrebovaťinštalovať len elektrodynamické odpruženie na zabezpečenie magnetickej levitácie, systém regenerácie vzduchu, sedadlá a miniatúrne batérie určené pre virtuálne okná a televízory. Keďže pohyb kapsuly bude prebiehať prakticky bez odporu, značná časť energie vynaloženej na zrýchlenie sa môže vrátiť späť počas spomaľovania. Hlavným problémom pri realizácii tohto projektu je, že vlak vo vákuovej trubici sa musí pohybovať po dokonale rovnej koľaji. V opačnom prípade budú musieť elektromagnety kompenzovať odstredivú silu pri prejazde zákrutou.

švajčiarsky projekt

Švajčiarski inžinieri začali vyvíjať niečo podobné už v roku 1974. Ich projekt vošiel do histórie pod názvom Swissmetro. Podľa plánu mali kapsuly magnetického vankúša jazdiť rýchlosťou až 500 km/h. Švajčiarsky vákuový vlak budúcnosti bol navrhnutý tak, aby spájal hlavné mestá štátu (Bern, Zürich, Ženeva, Lausanne a Bazilej). V tomto prípade sa počítalo s použitím rúr s priemerom 180 cm a osemmiestneho vozňa na prepravu cestujúcich. K dnešnému dňu je ťažké posúdiť iné charakteristiky, pretože projekt nebol dotiahnutý do konca. V roku 2009 vláda krajiny túto myšlienku opustila.

Anglický vlak budúcnosti

Britskí inžinieri sa v roku 2002 vrátili k projektu vytvorenia vákuového vlaku. Ich plány sú jednoducho veľkolepé, pretože vynálezcovia majú v úmysle vytvoriť sieť, ktorá nahradí železnicu a cestudopravy. K tomu je potrebné vybudovať celú sieť potrubí po celej krajine. V tomto prípade budú kapsuly určené maximálne pre dvoch pasažierov umiestnených v polohe na bruchu. Na rozdiel od predchádzajúcich projektov sa tu musia koľajové vozidlá pohybovať po koľajniciach rýchlosťou až 420 km/h. Elektromotory umiestnené na vozíkoch budú poháňané trolejou. Hlavná nevýhoda, ktorú má anglický vákuový vlak, je podľa vývojárov spojená s vysokými energetickými nákladmi na prepravu jedného cestujúceho v porovnaní s predchádzajúcimi projektmi. Na druhej strane jeho hlavná výhoda spočíva v relatívne nízkych nákladoch na vybudovanie dopravnej siete.

Projekt Hyperloop

Najperspektívnejší je projekt vlaku budúcnosti, ktorý sa volá Hyperloop. Myšlienku jeho vytvorenia v roku 2012 navrhol americký miliardár Elon Musk. Pôvodne sa o projekte hovorilo ako o piatom spôsobe dopravy, no neprekročilo rámec diskusií v televízii. Po tom, čo sa dozvedeli o plánoch vlády vybudovať vysokorýchlostnú železničnú trať medzi Los Angeles a San Franciscom, podnikateľ začal realizovať svoj koncept. Projekt Hyperloop je pozemné potrubie, v ktorom môže vákuový vlak jazdiť rýchlosťou od 400 do 1220 km/h. V auguste 2013 bol nápad oficiálne predstavený širokej verejnosti na 58-stranovej prezentácii.

Princíp činnosti

Hlavnou myšlienkou projektu Hyperloop je maximálna lacnosť vytvorenia dopravnej siete zpotrubia a ďalšia prevádzka. V tomto ohľade bol založený na modeli ako vákuový vlak. V USA je podľa vynálezcu potrebné vybudovať sieť uzavretých paralelných koľají, ktoré sa budú spájať v koncových bodoch trás. Na vytvorenie podtlaku v nich a jeho udržanie stačia oceľové rúry s hrúbkou 25 mm a čerpadlá s nízkym výkonom. V ich vnútri navrhuje Elon Musk vypustiť kapsuly dlhé až 30 metrov. Prvý obchodník chce spojiť San Francisco a Los Angeles.

Podľa vývojára nebude fungovať vytvorenie absolútneho podtlaku v potrubí. V tomto ohľade budú vzduchové hmoty nasmerované pod spodok koľajového vozidla cez špeciálne dýzy v jeho prove. Tým sa vytvorí vzduchový vankúš a ušetrí sa značné finančné prostriedky potrebné na realizáciu elektromagnetu. Na dobitie motora, vďaka ktorému sa kapsula uvedie do pohybu, sa každých 110 km nainštaluje na dno potrubia hliníková koľajnica s dĺžkou 15 metrov.

Možnosti fungovania systému

Prezentácia sa zaoberá verziou systému pre cestujúcich a pre cestujúcich a náklad. V prvom prípade sa navrhuje vybudovať potrubie s priemerom 2,23 m. Vnútri premávajúci vákuový vlak bude schopný prepraviť až 28 cestujúcich na jednu jazdu. Druhá možnosť zahŕňa použitie potrubia s priemerom 3,3 m. V tomto prípade bude možné v každej kapsule prepraviť ďalšie tri autá. Treba si uvedomiť, že podľa projektu Elona Muska budú vlaky odchádzaťkaždú pol minútu.

Nákladová efektívnosť a testovanie

Projekt Hyperloop možno nazvať veľmi efektívnym. Vývojári majú v úmysle plne uspokojiť jeho potreby prostredníctvom solárnej a veternej energie. Plánujú predať všetky svoje prebytky a zarobiť na tom ročne asi 25 miliónov dolárov. Podľa Elona Muska by jednosmerné cestovné muselo byť približne 20 dolárov. V tomto prípade sa projekt vráti o dvadsať rokov.

Prvé testy vákuového vlaku sa uskutočnili v máji 2016. Za týmto účelom bolo v púšti neďaleko Las Vegas vybudované špeciálne testovacie miesto. Vozík pomocou elektromagnetov najprv zrýchlil na značku 180 km/h, potom sa postupne zastavil.

Bezpečnosť

Vývojári boli obzvlášť opatrní pri zabezpečení. Pohyb kapsuly nijako neovplyvní pohodlie cestujúcich. Zdá sa, že jeho zrýchlenie sa nebude líšiť od pohybu lietadla pred vzletom a potom - tiché kĺzanie a žiadne turbulencie. Elon Musk tvrdí, že vákuový vlak sa nemôže vykoľajiť ani spadnúť z výšky, preto ho treba považovať za jeden z najbezpečnejších spôsobov dopravy. V prípade výpadku prúdu je kapsula vybavená batériami, ktorých výkon vystačí na udržanie pasažierov na 45 minút, teda na celú trasu. Koniec koncov, väčšina ľudí je veľmi pohodlná s cestovaním lietadlom, a to napriek skutočnosti, že únikové prostriedky v prípadekatastrofy v nich sú veľmi pochybné.

Dokončuje sa

Vytvorenie vákuového vlaku si nepochybne vyžaduje obrovské finančné náklady. Pred realizáciou projektu je navyše potrebné vyriešiť ešte veľa technických problémov. Avšak v našej dobe, vzhľadom na neustály vývoj technológií, možnosť implementácie tohto podniku nevyzerá tak vágne ako pred niekoľkými desaťročiami. V tejto súvislosti by sme sa nemali čudovať, keď sa na prepravu cestujúcich a tovaru čoskoro začnú používať vlaky, ktoré sú rýchlejšie ako moderné nadzvukové lietadlá.