Hyperloop, поезд будущего

Аннотация

Vinay Pandey, Shyam Sasi Pallissery Hyperloop, поезд будущего. В статье рассказывается о тенденциях транспорта будущего, в частности, о поезде Hyperloop.

Общая постановка проблемы

На сегодняшний день путешествия осуществляются по железной дороге, автомобильным, воздушным и водным транспортом. Это основные, доступные в мире способы передвижения, которые имеют различные проблемы, таких как безопасность, инфраструктура, экологический кризис, пространство, время для путешествий и т. д. И самая главная проблема в том, что даже лучшие из них имеют высокую стоимость или медленную скорость. Hyperloop - это концепция, которая, как полагают, возникла из научной фантастики 20-го века,которая меняет парадигму транспорта. Hyperloop теоретически самый безопасный, экологичный, относительно дешевый, и в будущем может стать главным лицом пассажирского транспорта.

Введение

Колесо является одним из самых важных изобретений человечества, и является символом прогресса человека. С древнего времени, как мы прогрессировали, а наука и техника вступили в эпоху микропроцессоров - мы получили транспортные средства, как автомобили, грузовики, самолеты, корабли и т. д. Мы принесли такое огромное изменение в эти средства путем обновления их время от времени. Но так как время движется вперед, мы должны соответствовать этому путем привлечения более передовых средств транспорта, который могут быть лицом будущего. Сегодняшние перевозки в основном включают:

• Дорожный транспорт (дешево, долго, не экологично)
• Воздушные перевозки (недешево, быстро, не экологично)
• Железные дороги (недешево, относительно долго, относительно экологичнее других)

Текущее положение дел требует замены средств передвижения на те, которые могли бы аннулировать негативные аспекты вышеуказанных систем с следующие требованиями и обладали бы следующими критериями

• недорогие
• экономия времени в воздухе
• безопасность
• экологичность

Исследование

Ранее во всех видах транспорта мы столкнулись со многими несчастными случаями, проблемами стоимости, вопросом комфорта, доступностью перевозок, интересами проблем сохранения окружающей среды. Hyperloop, как раз и задумывается, как противопоставление всему вышесказанному, чтобы обеспечить лучший путь в будущее с помощью современной науки и техники решения.

Обзор

Hyperloop - это поезд внутри трубы с низким давлением. (Рисунок 1). Hyperloop - это ответ современному человеку, но этот уникальный ответ вызывает много вопросов, которые в основном задает один вопрос, как можно реализовать эту мечту, ведь даже изначально возникают базовые проблемы такие, как предел Кантровица [2], трение и источник питания, который очень быстро должен реагировать на отклик компонентам и механизму Hyperloop. Некоторые из основных компонентов и характеристики, которые отвечают на вопросы записаны ниже.

Туба

Есть две трубы, сваренные рядом,как однонаправленно, так и противоположно каждый другому, действующие как шоссе. Эти трубы теоретически должны были иметь вакуум внутри них, которые должны избавить от любого сопротивление, оказываемое воздухом в направлении, где поезд едет, но все еще практически вакуум не может быть достигнут в течение столь длительного трека. Таким образом, капсула состоит из очень низко-сжатого воздуха, который предоставляет незначительное сопротивление. Но сжатый воздух низкого давления не решает проблему полностью. Пока капсула путешествует -воздух впереди сжимается и увеличивается давление, создавая сопротивление капсуле, приводящая к пределу Кантровица [2],который может в конечном итоге остановить поезд. В то же время, эта проблема была решена добавлением компрессора-вентилятора на носу (спереди) поезда.

Капсула

Также, как у поезда есть тележка и двигатель - у гиперлупа есть капсула.

Для увеличения скорости и эффективности капсулы были внесены определенные геометрические изменения в дизайн капсулы. Это произошло путем минимизации площади фронтальной поверхности, которая делает его более комфортным для пассажиров. (рисунок 2). Транспортное средство оптимизировано, чтобы уменьшить сопротивление.Дизайн интерьера был высоко сконцентрирован на комфорт пассажиров. Специальные дизайнерские сидения предназначены, чтобы устранить дискомфорт при ускорении на высокой скорости, возникающий во время путешествия. Также пассажиры будут иметь доступ к современным аксессуарам, которые в сочетании с прекрасными пейзажами сделают поездку незабываемой. [4]

Вентиляторы компрессора

Так как не было необходимости в вакууме трубы, а капсула перемещаясь в трубе низкого давления накапливает воздух на своей передней стороне, которая далее сжимается движением капсулы, этот сжатый воздух будет сопротивляться движению капсула, уменьшая свою скорость, образуя возможность задохнуться внутри трубки и в конце концов остановить поезд.Таким образом, гиперлуп требует новых инноваций для решения этой проблему, известной как предел Кантровица[2].Вентиляторы компрессора были введены, чтобы обнулить эффект предела Кантровица. (рисунок 4)Вентиляторы компрессора установлены на передней части капсулы. Эти вентиляторы сосут накопленные сжатый воздух с передней части поезда и выводят егоо к воздушным подшипникам. Таким образом, сопротивление удалено и пассажиры больше не задыхаются из-за предела Кантровица.

Воздушные подшипники

Трение было еще одним серьезным препятствием гиперлупа которая имела только одно решение - удалить любой поверхностный контакт между капсулой и трубкой, т.е. капсула, должна левитировать, т.е.оно должно плавать в воздухе. Воздушные подшипники установлены на поверхности капсулы, воздух, вдыхаемый перед вентилятором компрессора капсулы выдыхается воздухом подшипника, обеспечивающий его зависание и левитацию.Воздушный подшипник также обеспечивает подвеску капсулы, поэтому путешествие становится более плавным. Наконец, гиперлуп требует движения машины. И, таким образом, линейный асинхронный двигатель используется тот же двигатель, что используется и в автомобилях Tesla, которые в Hyperloop могут производить скорость 20000 метров в секунду. Движущийся моторный элемент (ротор) будет расположен на транспортном средстве для экономии веса и соответствию требования к питанию, в то время как трубка будет включить неподвижный элемент двигателя(статор), который питает транспортное средство. [1]

Источник питания

Hyperloop использует современные технологии для решения проблемы, но эта технология требует обильных мощностей. Крыша трубки покрыта солнечными панелями по всей дороге, которая производит больше энергии, чем необходимо для всей установки гиперлупа без использования капли бензина, дизеля или керосина. Это самодостаточная экологически чистая технология.(рисунок 3)

Безопасность и Надежность

Так как левитация воздушного подшипника производит отличная подвеска, то землетрясения не могут произвести никакое повреждение капсул, а несущие конструкции трубок имеют отпечаток стопы размера телефонного столба, чтобы они могли колебаться в худший случай и снова без каких-либо возможных повреждений капсулы.

Кроме того, статистически известно, что большинство аварий вызваны человеческим фактором, но в гиперлупе нет человеческого фактора, так как все управляется компьютерной системой так что несчастные случаи практически невозможны.

Выводы

В настоящее время предлагается провести гиперлуп по маршруту между Сан-Франциско,Калифорнией и Лос-Анджелес, время в пути 35 минут. В то же время, Hyperloop - это технология новорожденная, так как ничего похожего в мире нет. Таким образом, технология и ее создатели приветствуют дальнейшее развитие для изобретателей.Hyperloop также провел во всем мире конкурс на его строительство. Поезд будущего позволит уменьшить время в пути, стоимость поездки (в один конец составит всего 20 долларов). Кроме того, гиперлуп находится на стадии разработки и в будущем, как обещают создатели, цена будет намного ниже, чем текущая.

Список использованной литературы

1. Musk, Elon (August 12, 2013). “Hyperloop” Tesla. Retrieved August 13, 2013

2. A. Kantrowitz, “Proceeding of International Conference of lasers ‘87” F. J. Duarte, Ed. (STS Press, Mc Lean, VA, 1988).

3. “Hyperloop One”. Hyperloop One. Retrieved November 25, 2016. [4] Chin, Jeffrey C.; Gray, Justin S.; Jones, Scott M.; Berton, Jeffrey J. (January 2015). “Open source conceptual design for Hyperloop passenger pod”. 56th AIAA/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference. January 5–9, 2015. Kissimmee, Florida.