Vakuumrong: tööpõhimõte, katsetamine. Tuleviku rong

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Teadlased on juba ammu jõudnud järeldusele, et mis tahes sõiduki kiiruse suurendamiseks on vaja hõõrdejõudu nii palju kui võimalik maha suruda. Selle põhimõtte järgi lendavad kosmoselaevad, mis ilma keskkonnataluvuseta võivad kosmoses reisida väga pikka aega. Just see funktsioon on projekti aluseks, mida nimetatakse "tuleviku vaakumrongiks".

Kiireimad rongid

Teadlaste kõrgeimaks saavutuseks maapinna kiire liikumise valdkonnas peetakse tänase seisuga magnetlevitatsiooni. Magnetlevitatsioonironge katsetati Jaapanis, Inglismaal ja Saksamaal juba 1970. aastatel. Praegu kasutatakse seda tüüpi transporti eduk alt paljudes osariikides. Sel juhul tagatakse hõõrdumise minimeerimisega kiirused 500 km/h piires. Veelgi enam, sellist veeremit iseloomustab kõrge efektiivsus, keskkonnasõbralikkus ja madal müratase. Samal ajal tuleb märkida, et liikumiskiiruse suurenemine toob kaasa tõusuaerodünaamiline takistus. Teadlased teevad ettepaneku luua vaakumrong, kasutades sarnast lähenemisviisi. Selle tööpõhimõte seisneb selles, et rööbastee peab läbima väljapumbatava õhuga toru sees, seega on välistatud kõik takistusjõud.

Vakuumtranspordi idee tekkimine

Atlandi-ülese kaubatorustiku ehitamise kontseptsioon kaupade tarnimiseks Euroopast Ameerikasse ja vastupidi ilmus esmakordselt USA-s eelmise sajandi kuuekümnendatel aastatel. Ookeani plaaniti plaanipäraselt poole kilomeetri sügavusele ehitada toru, mille piires teostaksid transporti magnetpadjal liikuvad rongid. Alles 1999. aastal õnnestus Ameerika inseneril Dariel Osteril saada patent vaakumtorutranspordi tehnoloogiatele, mis andis nende arengule uue tõuke.

Project Oster

Osteri idee järgi peaks rada koosnema kahest kõrgendatud torust (erinevates suundades liikumiseks), millest kumbki on 150 cm läbimõõduga Eeldatakse, et sisse libisevad magnetsuspensioonil transpordikapslid. Nende läbimõõt on 130 cm ja pikkus 490 cm. Haagises saavad korraga liikuda kuus reisijat kogumassiga kuni 370 kg.

Osteri vaakumrongi mootor koosneb primaarsest (mähisega rööbastee toru) ja sekundaarsest (ferromagnetilise sulami kapsli keha) elementidest. Minimaalne vahe nende vahel võimaldab kasutada asünkroonset lineaarmootorit. Haagises endas vajatepaigaldage ainult elektrodünaamiline vedrustus magnetilise levitatsiooni tagamiseks, õhu regenereerimise süsteem, istmed ja miniakud, mis on mõeldud virtuaalsetele akendele ja teleritele. Kuna kapsli liikumine toimub praktiliselt ilma takistuseta, saab olulise osa kiirendamiseks kulutatud energiast aeglustamisel tagasi saada. Peamine probleem selle projekti ellu viimisel on see, et vaakumtorus olev rong peab liikuma mööda täiesti sirget rada. Vastasel juhul peavad elektromagnetid kurvides tsentrifugaaljõudu kompenseerima.

Šveitsi projekt

Šveitsi insenerid hakkasid midagi sarnast välja töötama juba 1974. aastal. Nende projekt läks ajalukku Swissmetro nime all. Nagu plaanitud, pidid magnetpadja kapslid liikuma kiirusega kuni 500 km/h. Tuleviku Šveitsi vaakumrong oli mõeldud ühendama osariigi peamisi linnu (Bern, Zürich, Genf, Lausanne ja Basel). Reisijate veoks plaaniti sel puhul kasutada 180 cm läbimõõduga torusid ja kaheksakohalist autot. Praeguseks on muid omadusi raske hinnata, kuna projekt pole lõpuni välja töötatud. 2009. aastal loobus riigi valitsus sellest ideest.

Inglise tulevikurong

Briti insenerid naasid 2002. aastal vaakumrongi loomise projekti juurde. Nende plaanid on lihts alt suurejoonelised, sest leiutajatel on kavas luua võrgustik, mis asendaks raudtee ja maanteetransport. Selleks on vaja kogu riigis ehitada terve torude võrk. Sel juhul on kapslid mõeldud maksimaalselt kahele lamavas asendis viibivale reisijale. Erinev alt varasematest projektidest peab siin veerem liikuma mööda rööpaid kiirusega kuni 420 km/h. Kärudel asuvad elektrimootorid saavad toite kontaktrööpast. Peamine puudus, mis inglise vaakumrongil on, on arendajate sõnul seotud ühe reisija transpordi kõrgete energiakuludega võrreldes varasemate projektidega. Teisest küljest seisneb selle peamine eelis transpordivõrgu rajamise suhteliselt madalas hinnas.

Hyperloopi projekt

Kõige lootustandvam on tulevikurongi projekt, mille nimi on Hyperloop. Selle loomise idee 2012. aastal pakkus välja Ameerika miljardär Elon Musk. Esialgu räägiti projektist kui viiendast transpordiliigist, kuid televisioonis arutlustest kaugemale ei jõutud. Pärast seda, kui sai teatavaks valitsuse plaanid ehitada Los Angelese ja San Francisco vahele kiirraudtee, asus ärimees oma kontseptsiooni ellu viima. Hyperloopi projekt on maismaa torujuhe, milles vaakumrong võib liikuda kiirusega 400–1220 km/h. 2013. aasta augustis esitleti ideed ametlikult laiemale avalikkusele 58-leheküljelises esitluses.

Tööpõhimõte

Hyperloopi projekti põhiidee on transpordivõrgu loomise maksimaalne odavus alatestorud ja edasine töö. Sellega seoses põhines see sellisel mudelil nagu vaakumrong. USA-s on leiutaja sõnul vaja rajada kinniste paralleelsete rööbasteede võrgustik, mis ühenduks trasside lõpp-punktides. Nendes vaakumi tekitamiseks ja säilitamiseks piisab 25 mm paksustest terastorudest ja väikese võimsusega pumpadest. Nende sees soovitab Elon Musk vette lasta kuni 30 meetri pikkuseid kapsleid. Esimene ärimees soovib ühendada San Francisco ja Los Angelese.

Arendaja sõnul ei tööta torudes absoluutse vaakumi tekitamine. Sellega seoses suunatakse õhumassid veeremi põhja alla selle vööri spetsiaalsete düüside kaudu. See loob õhkpadja ja säästab märkimisväärseid vahendeid, mis on vajalikud elektromagneti rakendamiseks. Mootori laadimiseks, mille tõttu kapsel liikuma hakkab, paigaldatakse toru põrandale iga 110 km järel 15 meetri pikkune alumiiniumsiin.

Süsteemi toimimise võimalused

Esitluses käsitletakse süsteemi reisijate ja reisijateveo versiooni. Esimesel juhul tehakse ettepanek ehitada toru läbimõõduga 2,23 m Sees sõitev vaakumrong suudab ühe reisiga vedada kuni 28 reisijat. Teine võimalus hõlmab 3,3 m läbimõõduga torujuhtme kasutamist. Sel juhul on igas kapslis võimalik transportida kolm lisaautot. Tuleb märkida, et Elon Muski projekti kohaselt hakkavad rongid väljumaiga poole minuti järel.

Tasuvus ja testimine

Hyperloopi projekti võib nimetada väga tõhusaks. Arendajad kavatsevad selle vajadused täielikult rahuldada päikese- ja tuuleenergia abil. Nad kavatsevad müüa kogu selle ülejäägi, teenides sellega umbes 25 miljonit dollarit aastas. Elon Muski sõnul peaks ühe suuna hind olema umbes 20 dollarit. Sellisel juhul tasub projekt end ära kahekümne aastaga.

Esimesed vaakumrongi katsetused toimusid 2016. aasta mais. Selleks rajati Las Vegase lähedale kõrbe spetsiaalne katseplats. Käru kiirendas elektromagneteid kasutades esm alt 180 km/h, misjärel see järk-järgult peatus.

Ohutus

Arendajad olid turvalisuse osas eriti ettevaatlikud. Kapsli liikumine ei mõjuta kuidagi reisijate mugavust. Tundub, et selle kiirendus ei erine lennuki sörkjooksust enne õhkutõusmist ja seejärel - vaikne libisemine ja turbulentsi puudumine. Elon Musk väidab, et vaakumrong ei saa rööbastelt maha sõita ega kõrgelt alla kukkuda, mistõttu tuleks seda pidada üheks turvalisemaks transpordiliigiks. Elektrikatkestuse korral on kapsel varustatud akudega, mille võimsusest piisab reisijate ülalpidamiseks 45 minutiks ehk kogu marsruudiks. Lõppude lõpuks tunnevad enamik inimesi reisilennukitega reisimist väga mugav alt, hoolimata asjaolust, et põgenemisvõimaluste korralkatastroofid neis on väga kaheldavad.

Lõpetamine

Vakuumrongi loomine nõuab kahtlemata suuri rahalisi kulutusi. Lisaks on enne projekti elluviimist vaja lahendada veel palju tehnilisi probleeme. Kuid meie ajal, arvestades tehnoloogia pidevat arengut, ei tundu selle ettevõtmise elluviimise võimalus nii ebamäärane kui mitu aastakümmet tagasi. Sellega seoses ei tasu imestada, kui peagi hakatakse reisijate ja kaupade veoks kasutama ronge, mis on kiiremad kui tänapäevased ülehelikiirusega lennukid.