Kereta vakum: prinsip operasi, pengujian. Kereta masa depan

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Para ilmuwan telah lama menyimpulkan bahwa untuk meningkatkan kecepatan kendaraan apa pun, gaya gesekan harus ditekan semaksimal mungkin. Menurut prinsip ini, pesawat ruang angkasa terbang, yang, tanpa hambatan lingkungan, dapat melakukan perjalanan di ruang angkasa untuk waktu yang sangat lama. Fitur inilah yang mendasari proyek ini, yang dikenal sebagai "kereta vakum masa depan".

Kereta tercepat

Pencapaian tertinggi ilmuwan di bidang pergerakan tanah berkecepatan tinggi, hingga hari ini, dianggap sebagai levitasi magnetik. Kereta levitasi magnetik diuji di Jepang, Inggris dan Jerman pada 1970-an. Saat ini, jenis transportasi ini berhasil dioperasikan di banyak negara bagian. Dalam hal ini, dengan meminimalkan gesekan, kecepatan dalam 500 km/jam disediakan. Selain itu, rolling stock tersebut dicirikan oleh efisiensi tinggi, keramahan lingkungan dan tingkat kebisingan yang rendah. Pada saat yang sama, perlu dicatat bahwa peningkatan kecepatan gerakan memerlukan peningkatantarikan aerodinamis. Para ilmuwan mengusulkan untuk membuat kereta vakum menggunakan pendekatan serupa. Prinsip operasinya adalah bahwa lintasan harus melewati bagian dalam pipa dengan udara yang dipompa keluar, sehingga semua gaya hambatan dikeluarkan.

Munculnya ide transportasi vakum

Konsep membangun pipa kargo transatlantik untuk mengirimkan barang dari Eropa ke Amerika dan sebaliknya pertama kali muncul di AS pada tahun enam puluhan abad lalu. Seperti yang direncanakan, direncanakan untuk membangun pipa di laut pada kedalaman setengah kilometer, transportasi di dalamnya akan dilakukan dengan kereta api yang bergerak di atas bantalan magnet. Hanya pada tahun 1999, insinyur Amerika Dariel Oster berhasil mendapatkan paten untuk teknologi transportasi pipa vakum, yang memberikan dorongan baru untuk pengembangannya.

Proyek Oster

Menurut ide Oster, lintasan harus terdiri dari dua pipa yang ditinggikan (untuk pergerakan ke arah yang berbeda), yang masing-masing berdiameter 150 cm. Diasumsikan bahwa kapsul pengangkut pada suspensi magnetik akan meluncur ke dalam. Diameternya akan menjadi 130 cm, dan panjangnya - 490 cm. Enam penumpang dengan berat total hingga 370 kg akan dapat bergerak di dalam trailer secara bersamaan.

Mesin untuk kereta vakum Oster akan terdiri dari elemen primer (pipa jalur berliku) dan elemen sekunder (badan kapsul paduan feromagnetik itu sendiri). Kesenjangan minimum di antara mereka memungkinkan penggunaan motor linier asinkron. Di trailer itu sendiri Anda akan membutuhkanpasang hanya suspensi elektrodinamik untuk memberikan levitasi magnetik, sistem regenerasi udara, kursi, dan baterai mini yang dirancang untuk jendela virtual dan TV. Karena pergerakan kapsul akan terjadi tanpa hambatan, sebagian besar energi yang dihabiskan untuk akselerasi dapat dikembalikan selama deselerasi. Hambatan utama dalam mewujudkan proyek ini adalah bahwa kereta api di dalam tabung vakum harus bergerak di sepanjang jalur yang benar-benar lurus. Jika tidak, elektromagnet harus mengimbangi gaya sentrifugal saat menikung.

proyek Swiss

Insinyur Swiss mulai mengembangkan sesuatu yang serupa pada tahun 1974. Proyek mereka tercatat dalam sejarah dengan nama Swissmetro. Seperti yang direncanakan, kapsul bantalan magnetik seharusnya berjalan dengan kecepatan hingga 500 km / jam. Kereta vakum Swiss masa depan dirancang untuk menghubungkan kota-kota utama negara bagian (Bern, Zurich, Jenewa, Lausanne, dan Basel). Dalam hal ini direncanakan menggunakan pipa dengan diameter 180 cm dan mobil delapan tempat duduk untuk mengangkut penumpang. Sampai saat ini, sulit untuk menilai karakteristik lain, karena proyek belum selesai sampai akhir. Pada tahun 2009, pemerintah negara meninggalkan ide ini.

Kereta Inggris masa depan

Insinyur Inggris pada tahun 2002 kembali ke proyek pembuatan kereta vakum. Rencana mereka sangat muluk-muluk, karena para penemu berniat membuat jaringan yang akan menggantikan rel dan jalan rayamengangkut. Untuk melakukan ini, perlu membangun seluruh jaringan pipa di seluruh negeri. Dalam hal ini, kapsul akan dirancang untuk maksimal dua penumpang yang berada dalam posisi tengkurap. Tidak seperti proyek sebelumnya, di sini rolling stock harus bergerak di sepanjang rel dengan kecepatan hingga 420 km/jam. Motor listrik yang terletak di troli akan ditenagai oleh rel kontak. Kelemahan utama yang dimiliki kereta vakum Inggris, menurut pengembang, terkait dengan biaya energi yang tinggi untuk mengangkut satu penumpang, dibandingkan dengan proyek sebelumnya. Di sisi lain, keunggulan utamanya terletak pada biaya yang relatif rendah untuk membangun jaringan transportasi.

Proyek Hyperloop

Yang paling menjanjikan adalah proyek kereta masa depan, yang disebut Hyperloop. Gagasan penciptaannya pada tahun 2012 disarankan oleh miliarder Amerika Elon Musk. Awalnya, proyek ini dibicarakan sebagai moda transportasi kelima, tetapi tidak melampaui diskusi di televisi. Setelah diketahui tentang rencana pemerintah untuk membangun jalur kereta api berkecepatan tinggi antara Los Angeles dan San Francisco, pengusaha itu mengambil implementasi konsepnya. Proyek Hyperloop adalah jalur pipa darat di mana kereta vakum dapat melaju dengan kecepatan mulai dari 400 hingga 1220 km/jam. Pada bulan Agustus 2013, gagasan tersebut secara resmi disampaikan kepada masyarakat umum dalam presentasi setebal 58 halaman.

Prinsip kerja

Ide utama proyek Hyperloop adalah murahnya maksimum pembuatan jaringan transportasi daripipa dan operasi lebih lanjut. Dalam hal ini, itu didasarkan pada model seperti kereta vakum. Di AS, menurut penemunya, perlu untuk membangun jaringan trek paralel tertutup yang akan terhubung di titik akhir rute. Untuk membuat ruang hampa di dalamnya dan mempertahankannya, pipa baja setebal 25 mm dan pompa dengan daya rendah sudah cukup. Di dalamnya, Elon Musk menyarankan untuk meluncurkan kapsul dengan panjang hingga 30 meter. Pengusaha pertama ingin menghubungkan San Francisco dan Los Angeles.

Menurut pengembang, itu tidak akan berfungsi untuk membuat ruang hampa mutlak di dalam pipa. Dalam hal ini, massa udara akan diarahkan di bawah bagian bawah rolling stock melalui nozel khusus di haluannya. Ini akan menciptakan bantalan udara dan menghemat dana yang signifikan yang dibutuhkan untuk penerapan elektromagnet. Untuk mengisi ulang mesin, yang akan menggerakkan kapsul, rel aluminium sepanjang 15 meter akan dipasang di lantai pipa setiap 110 km.

Pilihan untuk memfungsikan sistem

Presentasi mempertimbangkan versi sistem penumpang dan kargo penumpang. Dalam kasus pertama, diusulkan untuk membangun pipa dengan diameter 2,23 m. Kereta vakum yang berjalan di dalamnya akan mampu mengangkut hingga 28 penumpang dalam satu perjalanan. Opsi kedua melibatkan penggunaan pipa dengan diameter 3,3 m Dalam hal ini, dimungkinkan untuk mengangkut tiga mobil tambahan di setiap kapsul. Perlu dicatat bahwa menurut proyek Elon Musk, kereta akan berangkatsetiap setengah menit.

Efisiensi biaya dan pengujian

Proyek Hyperloop bisa disebut sangat efektif. Para pengembang bermaksud untuk sepenuhnya memenuhi kebutuhannya melalui energi matahari dan angin. Mereka berencana untuk menjual semua surplusnya, menghasilkan sekitar $25 juta per tahun untuk ini. Menurut Elon Musk, tarif sekali jalan harus sekitar $20. Dalam hal ini, proyek akan terbayar dalam dua puluh tahun.

Tes pertama kereta vakum berlangsung pada Mei 2016. Untuk tujuan ini, situs uji khusus dibangun di gurun dekat Las Vegas. Troli, menggunakan elektromagnet, pertama kali dipercepat hingga 180 km / jam, setelah itu berhenti secara bertahap.

Keamanan

Pengembang sangat berhati-hati dengan keamanan. Pergerakan kapsul tidak akan mempengaruhi kenyamanan penumpang dengan cara apapun. Rasanya percepatannya tidak akan berbeda dari joging pesawat sebelum lepas landas, dan kemudian - meluncur dengan tenang dan tidak ada turbulensi. Elon Musk mengklaim bahwa kereta vakum tidak dapat tergelincir atau jatuh dari ketinggian, sehingga harus dianggap sebagai salah satu moda transportasi teraman. Jika terjadi pemadaman listrik, kapsul dilengkapi dengan baterai, yang dayanya cukup untuk menopang penumpang selama 45 menit, dengan kata lain, untuk seluruh rute. Lagi pula, kebanyakan orang sangat nyaman dengan perjalanan pesawat, terlepas dari kenyataan bahwa cara melarikan diri jika terjadibencana di dalamnya sangat diragukan.

Penyelesaian

Pembuatan kereta vakum tidak diragukan lagi membutuhkan biaya finansial yang besar. Selain itu, sebelum pelaksanaan proyek, perlu untuk memecahkan lebih banyak masalah teknis. Namun, di zaman kita, mengingat perkembangan teknologi yang konstan, kemungkinan penerapan usaha ini tidak terlihat samar seperti beberapa dekade yang lalu. Dalam hal ini, tidak heran bila kereta api yang lebih cepat dari pesawat supersonik modern akan segera digunakan untuk mengangkut penumpang dan barang.