Hyperloop скорость

Впервые идея вакуумного поезда была высказана Робертом Годдардом в 1909 году в журнале «Scientific American». Он предложил организовать движение автомобилей в вакуумной трубе на основе магнитной левитации. Первые в мире опыты с перемещением тела в вакуумной трубе за счёт электромагнитного поля поставил в 1910-х годах российский профессор Борис Вейнберг. Однако вскоре они были приостановлены из-за Первой мировой войны. Впоследствии опыты ставили в Германии, Японии, Швейцарии и Англии, а в 2012 году Илон Маск представил проект Hyperloop, который также пока находится на стадии разработки. Помимо SpaceX работы над созданием вакуумного поезда ведут компании Virgin Hyperloop One и Hyperloop Transportation Technologies. Как же будет работать вакуумный поезд — об этом в сегодняшнем выпуске!

Hyperloop представляет собой закрытую надземную магистраль в форме двух параллельных труб, соединяющихся в конечных точках маршрута. Внутри в одном направлении будут перемещаются одиночные капсулы длиной 25—30 метров со скоростью от 480 до 1220 км/ч. Интервалы движения согласно проекту составят всего 30 секунд. Инженерами разработано два варианта системы — пассажирский и пассажирско-грузовой. В первом варианте диаметр трубы составит 2,2 метра, а капсула будет вмещать 28 человек. Во втором — предлагается использовать трубопровод диаметром 3,3 метра, а в капсулах помимо людей размещать до трех автомобилей.

Стоит отметить, что на самом деле Hyperloop не является полностью вакуумным поездом. Вполне достаточно форваккума (с давлением в 100 Паскаль), который поддерживается насосами умеренной мощности и стенками трубы из обычной стали толщиной 20—25 мм.


При этом согласно расчётам капсулы на высоких скоростях всё будут сталкиваться с набегающими воздушными массами. Их было решено использовать для создания воздушной подушки: расположенные в носовой части капсулы сопла будут перенаправлять встречный поток воздуха под днище. Таким образом нет необходимости использовать более дорогую магнитную подушку.

Капсула будет приводиться в движение линейным электродвигателем. Статором послужит алюминиевый рельс длиной 15 метров на днище трубы, который будет повторяться через каждые 110 километров. Ротор будет находиться в каждой капсуле, при этом требуемая постоянная мощность составляет всего 100 киловатт. Поскольку статор выполняет не только ускорение, но и торможение, в последнем случае кинетическая энергия капсулы будет преобразовываться в электрическую.

На случай разгерметизации в носовой части капсулы будет предусмотрен электрический компрессор, накапливающий сжатый воздух на борту. Кроме того в капсулах разместят 1,5 тонны аккумуляторов, заряда которых хватит на 45 минут, чтобы при перебоях с электричеством добраться до ближайшей станции.

Стоит отметить, что компании Virgin Hyperloop One и Hyperloop Transportation Technologies рассматривают возможность использования магнитной левитации вместо воздушной подушки, что удорожит создание линии вакуумных поездов, но сведет к минимуму возможные проблемы с управлением. При этом имеется в виду не активная левитация, как у маглева, а пассивная. Она предполагает движение постоянных магнитов над проводящей поверхностью.

В настоящее время идут активные испытания вакуумных поездов разными компаниями. Так в декабре прошлого года Virgin Hyperloop One смогла разогнать свою капсулу до рекордной на данный момент скорости 387 км/ч. Первые линии вакуумных поездов могут появиться в Индии, США, Объединённых Арабских Эмиратов и Южной Кореи.

Команда из Мюнхенского технического университета TUM Hyperloop одержала победу в ежегодных испытаниях капсул для Hyperloop — вакуумных тоннелей будущего, в которых грузовые и пассажирские «снаряды» будут достигать скорости 1000 км/ч. Нынешние скорости скромнее, но надо учесть, что и место для разгона ограничено — длина тестовой трубы около штаб-квартиры SpaceX в Хоторне немногим превышает километр. Во время испытания капсула должна разогнаться, а к финишу дистанции — затормозить и остановиться.

Нынешний рекорд скорости — 463 км/ч, и это выше уточненных данных с прошлогоднего состязания — 457 км/ч. Тогда победу одержала эта же команда инженеров, известная как WARR Hyperloop.

В ходе финального заезда капсула TUM на финишном участке начала искрить и потеряла некоторые детали, но инженеры SpaceX после осмотра решили, что создатели успешно преодолели тоннель.

Как отмечает TechCrunch, капсулы участников SpaceX Hyperloop Pod Competition традиционно посылают в тоннель под крики «Сломай ее!» («Break a pod!»), но лишь в этом году все произошло именно так. Всего к финалу допустили четыре команды из 21, которые в течение двух недель пытались доказать специалистам SpaceX безопасность своих решений. Второе место заняли инженеры Swissloop, чья капсула развила скорость в 258 км/ч.

Илон Маск после завершения финалов заявил, что в следующем году задача конкурсантов усложнится. SpaceX построит 10-километровый тоннель с поворотом.

Стоит отметить, что во время соревнования президент «тоннельной» Boring Company Стив Дэвис заявлял, что тоннель в Хоторне можно удлинить «еще метров на 200». Из этого следует, что в следующем году Маск надеется провести испытания капсул на новой площадке — и пока не раскрывает, где именно.

Глава SpaceX называет Hyperloop транспортом будущего, но у идеи есть как сторонники, так и противники. Первые в прошлом году представили полноразмерные капсулы для транспортировки, а вторые — несколько сценариев катастрофы в вакуумном тоннеле. Многие эксперты полагают, что по соображениям безопасности на первом этапе Hyperloop будут использовать только для грузоперевозок. Сам Илон Маск вместе с Boring Company строит упрощенный вариант — Loop, тоннели без вакуума.

Впервые об идее вакуумных поездов высказывались в Европе ещё в XIX веке. В России над перемещением объектов по трубе вакуумом работали в начале 1900-х гг., но Первая мировая война помешала довести идею до конца.

Сегодня этот вид транспорта не кажется чем-то нереальным. Всё благодаря инициативности и упорству главного техно-романтика – Илона Маска.

Что такое вакуумный поезд Hyperloop?

  • Пассажирский Hyperloop – это трубопровод с диаметром в 2,23 метра и вагонами, рассчитанными на 2 ряда сидений (по 14 в ряду).
  • Пассажиро-грузовой – это трасса с диаметром 3,3 метра, где люди могут путешествовать со своими легковыми автомобилями (как на паромах).

Илон Маск предложил сделать вакуумный поезд Hyperloop в 2013 году, как ответ на идею американского правительства о строительстве высокоскоростной ж/д дороги. К 2029 California High-Speed Rail должна была связать Сан-Франциско и Лос-Анджелес. Предполагалось, что поезда развивали бы скорость 322 км/ч при суммарных инвестициях около $68 млрд. Маск назвал этот проект самой дорогой и медленной железной дорогой в мире.

Предприниматель пообещал разработать новый транспорт, который должен перемещаться быстрее самолёта в 2 раза. Позднее Маск сообщил, что проект будет в 10 раз дешевле государственного. По его словам, Hyperloop – это что-то среднее между самолётом, электромагнитной пушкой и столом для аэрохоккея.

Внешне вся система напоминает надземный трубопровод на опорах, внутри которого движутся капсулы-вагоны. Но пока проект до сих пор не сделан окончательно, строительство трасс и тоннелей не завершено.

Как работает Hyperloop

Скорее всего, в реальности Hyperloop будет далёк от идеальных представлений. Сейчас разработчики опираются на несколько принципов.

Без трения и встречного сопротивления

В трубе поддерживается не полный вакуум, а форвакуум – предварительный вакуум с предельным остаточным давлением (около 0,1% от атмосферного давления). Вакуумный поезд не сталкивается с трением опор и сопротивлением встречного воздуха. Герметичный тоннель минимизирует аэродинамические потери, поэтому поезд преодолевает звуковой барьер.

Линейный двигатель

Капсулы движет линейный двигатель, который создаёт электромагнитное поле. Статор – алюминиевый рельс на полу трассы. Ротор находится в капсуле. Чтобы получать электроэнергию, хотят поставить солнечные батареи на крыше поезда.

Встречный поток – на пользу движения

В передней части пассажирской капсулы есть вентилятор и компрессор. За ними идёт отсек с людьми, а в хвосте установлены аккумуляторы. Вентилятор создаёт воздушную подушку. В основу её работы положено использование встречного потока воздуха, с которым поезд всё равно сталкивается из-за большой скорости. Этот поток направляют под вагон, чтобы снизить трение и создать эффект парения над рельсами.

Разгерметизация не страшна

Электрический компрессор в капсулах собирает сжатый воздух на борту на случай разгерметизации. При перебоях питания спасут аккумуляторы, которые дадут запас на 45 минут движения – достаточно, чтобы доехать до следующей станции.

Какие задачи должен решить Hyperloop?

  • Дешёвая транспортная система. Планируется, что билет в один конец от Лос-Анжелеса до Сан-Франциско будет стоить не дороже $20, а общие вложения в проект – $7,5 млрд – окупятся за 20 лет.
  • Быстрое преодоление расстояний. Илон Маск рассчитывает, что поезд будет разгоняться до 480-1220 км/ч, а значит, дорогу до Сан-Франциско можно проехать за полчаса (столько же займёт путь от Нью-Йорка до Вашингтона). Разработчики сомневаются в цифре заявленной максимальной скорости, но достигнуть отметки в 387 км/ч на испытаниях уже удалось.
  • Отсутствие пробок и опозданий. Пассажирам не нужно долго ждать прибытия капсулы и подстраиваться под расписание. Hyperloop будет ходить, как метро.

Испытания и пробные запуски

11 мая 2016 года компания Hyperloop One впервые провела публичное испытание двигателей в Северном Лас-Вегасе. В пустыне был сделан специальный рельсовый участок трассы. Прототип поезда (вернее, электромагнитная телега) разогнался до 160-180 км/ч почти за секунду, проехал 100 м, а затем начал остановку.

В 2017 году стало известно о закрытых майских испытаниях на трассе DevLoop в Неваде. При скорости 112 км/ч на 30-метровом участке полигона перегрузки составляли 2g.

В июле того же года Hyperloop One организовала ещё одно испытание на той же трассе (уже продлённой до 500 м). В состоянии вакуума получилось разогнать модуль до 310 км/ч. На тестовом полигоне были созданы условия, аналогичные высоте 60 тыс. метров над уровнем моря (верхняя граница земной атмосферы с минимальным трением и сопротивлением воздуху).

В декабре 2017 компания разогнала капсулу до 387 км/ч.

Риск и критика

Перегрузка

Главный объект критики всего проекта – перегрузки. Илон Маск планировал, что ускорение в капсулах не превысит 1g, поэтому пассажиры должны нормально воспринимать передвижение.

В действительности, если во время поездки Hyperloop люди будут ощущать себя так же комфортно, как пассажиры лайнеров, то во время разгона, торможения, поворотах состава могут возникнуть неприятные ощущения. Поэтому разработчики делают выбор в пользу прямых и ровных тоннелей, но прокладывать их такими можно не везде.

Во время перегрузок внутренние органы человека по инерции движутся в обратном направлении, от чего нарушается кровообращение и появляется опасность травм и обострения болезней (от мигреней и разрывов сосудов до инсультов и кислородного голодания).

Без подготовки обычный человек готов выдержать максимум 1,5g, но разработчики Hyperloop утверждают, что в итоговом варианте перегрузки будут не больше 1,3g.

Сейсмические риски

Инженерам предстоит решить проблему с сейсмическими рисками. Опоры трассы должны быть устойчивыми перед подземными толчками и компенсировать их.

Скептики проекта подмечают, что весомых доказательств безопасности Hyperloop пока нет. Тем более, не было открытых тестирований в условиях, приближённых к землетрясению.

Есть потенциальные риски с получением прав на землю и протестами жителей отдельных районов против строительства.

Разгерметизация

Если на любом участке трубопровода возникнет брешь, то во всей трубе пройдёт ударная волна, которая будет распространяться со скоростью звука. Все пассажиры, находящиеся внутри транспортной системы, погибнут. По этой причине, скорее всего, Hyperloop сначала будут испытывать как товарный поезд.

Экономическая выгода

Скептики говорят, что экономическая целесообразность проекта не гарантирована. Нужны большие вложения, есть много неопределённостей и нерешённых вопросов. Никто не знает, насколько дорогим окажется весь проект, и сколько лет нужно, чтобы его окупить.

Hyperloop в России: мы тоже умеем?

Проекты быстрого и недорого путевого сообщения есть и в России. В Петербургском университете путей проектируется поезд на магнитной подушке. Без вакуумной трассы, но скорость 400 км/ч запланирована.

Готовится строительство магнитной магистрали от логического центра «Белый Раст» (Подмосковье) до Усть-Луги (Ленобласть).

В 2016 году Hyperloop One на Петербургском экономическом форуме подписала соглашение с ГК «Сумма» о развитии Hyperloop. По замыслу, вакуумные составы должны соединить новую Москву и аэропорты. А Министерство транспорта предлагало построить 70-километровую трассу на Дальнем Востоке для создания логистического коридора с Китаем.

Как известно из СМИ, идею поддерживает Владимир Путин. Правда, речь не о государственном финансировании, а о формировании инвестиционной среды.

Читайте: Как SpaceX бороздит просторы вселенной

24 июля 2019, 10:55

Амбициозный транспорт от основателя Tesla и SpaceX развил невероятную скорость

Прототип вакуумного поезда Hyperloop, разработанный Илоном Маском, смог установить мировой рекорд скорости в 463 километра в час. Рекорд был установлен в рамках соревнований Hyperloop Pod Competition. Организатором мероприятия является сам основатель компаний Tesla и SpaceX, который дает возможность студентам продемонстрировать созданные ими капсулы.

По условию конкурса, победитель должен разогнать капсулы в вакуумной трубке до максимальной скорости, преодолеть расстояние в 1,6 километра и безопасно остановиться.

Капсула TUM Hyperloop Фото: Hi-News

В 2019 году заявку на участие в соревновании подала 21 команда, однако судьи допустили к гонке только четыре капсулы. Ими стали Delft Hyperloop (Нидерланды), EPHL Hyperloop (Швейцария), Swissloop (Швейцария) и TUM Hyperloop (Германия). Последняя капсула, кстати, раньше называлась WARR Hyperloop и выигрывала все предыдущие соревнования. Ее рекорд скорости в 2018 году — 457 километров в час.

Студенты из Германии показали себя с наилучшей стороны и в этом году. Они побили собственный рекорд, разогнав капсулу TUM Hyperloop до 463 километров в час. К сожалению, заезд прошел не так гладко, как хотелось — на видео можно увидеть, как при достижении рекордной скорости вокруг аппарата возникают искры и летят мелкие детали. Скорее всего, это случилось из-за повреждения стенок трубы, а не капсулы.

Второе место досталось капсуле Swissloop, созданной в Швейцарской высшей технической школе Цюриха — она разогналась до 252 километров в час. Третьей до финиша доехала капсула EPFL Hyperloop, которая была создана другими швейцарскими студентами и достигла скорости 238 километров в час. Аппарат Delft Hyperloop из Нидерландов не смог завершить гонку, потому что после отъезда на расстояние 200 метров он потерял связь с командой и самостоятельно затормозил.

Команда победителей со своим прототипом Фото: Hi-News

Следующее соревнование Hyperloop Pod Competition пройдет в 2020 году, и будет гораздо сложнее предыдущих. Илон Маск объявил, что длина тоннеля составит целых 9,7 километров, причем один из ее участков будет слегка изогнут. Студентам придется всерьез поработать над маневренностью и безопасностью своих капсул, потому что на месте этого изгиба вполне может возникнуть авария.

Напомним, что идея создания подобного транспорта возникла у Илона Маска в 2013 год. Изобретатель загорелся желанием провести под городами вакуумные трубки, внутри которых, на скорости более 1000 километров в час, будут перемещаться капсулы с пассажирами.

Напомним, что ранее ученые заявили, что в Украине можно внедрять технологию Hyperloop. Хотя многие эксперты относятся к проекту скептически, называя проект «научной фантастикой».

Подпишись на наш telegram

Только самое важное и интересное

Подписаться Читайте Segodnya.ua в Google News Источник: Hi-News Реклама