Hyperloop – Cső, vonatozás!

2016. március 23. - tudom_ányos


Nemrég jelentették be, hogy a szlovák kormány és a Hyperloop Transportation Technologies előzetes megállapodást kötött egy Bécs-Pozsony-Budapest között megvalósítandó, villámgyors utazást lehetővé tevő csőhálózat kialakításáról. A tervek szerint nagyjából tíz perc alatt tehetnénk meg a Budapest-Pozsony illetve a Pozsony-Bécs távolságot, tehát akár húsz perc alatt Budapestről Bécsbe érhetnénk. Ezt a Hyperloop-rendszer teheti lehetővé, amely egyelőre egy meglehetősen részletes terv illetve több, néhány kilométer hosszú, épülő kísérleti pálya formájában létezik. Az eredeti koncepciót a PayPal, Tesla és SpaceX cégek atyja, Elon Musk vezetésével dolgozták ki, melynek megvalósítására több új vállalkozás is alakult, ezek egyike a Hyperloop Transportation Technologies.

Az egyik rivális cég, a Hyperloop Technologies épülő Las Vegasi tesztpályája


Hogyan működik a Hyperloop?

A rendszert az útvonal teljes hosszán végigfutó, néhány méter átmérőjű acélcső pálya és az ebben közlekedő könnyű, alumíniumból készülő járművek alkotják. A két ellentétes forgalmi iránynak megfelelő csövek párban, oszlopokon helyezkednek el.


A Hyperloop csőrendszer és a benne száguldó utaskabin. A csövek feletti napelemek biztosítják a rendszer energiaellátását.

A csövekben erősen lecsökkentett nyomású levegő van, ami így a normál légkörnél ezerszer ritkább, ezáltal a nagy sebességű járművekre ható légellenállás is ezredére csökken. Ugyanezt használják ki az utasszállító repülők, amikor több kilométeres magasságban repülnek ahol már ritkább a légkör. A Hyperloop első forradalmi ötlete, hogy a ritkított légkör viszonylag egyszerűen a földfelszínen is megvalósítható. Ennek hatása az elérhető sebességre ahhoz hasonlítható, mintha nyakig érő víz helyett a szárazföldön futnánk. Szintén Elon Musk ötlete, hogy a marsi, jóval ritkább légkörben a Hyperloop akár csőrendszer nélkül is működne.

A második új elképzelés a járművek meghajtása: ahhoz, hogy a szállítandó súlyt minimálisra csökkentsék, a kabinokat kívülről, a pályához tartozó szabályozható elektromágnesekkel gyorsítják. Az elektrodinamika Lenz-törvénye alapján ha egy fémdarab körül az idő folyamán változik a mágneses tér, a vezetőben örvényáram (áramforrás nélküli, körben folyó áram) jön létre, amely a külső mágneses tér változását kompenzálja. Emiatt a fémdarabra erő hat, így az el fog mozdulni, a külső mágneses tér változása magával húzza. Tehát ha a pálya mentén, egymás mellett elektromágneseket helyezünk el, melyekben a mágneses teret előrefelé mozgatjuk, vagyis a jármű mögötti mágnesekben csökkentjük, a jármű előttiekben növeljük, a mágneses tér változása egy folyó sodrásához hasonlóan magával ragadja az alumínium utaskabint. Az alacsony légellenállás miatt elég száz kilométerenként egy-egy gyorsító állomást elhelyezni, az út nagy részét a jármű szabadon, meghajtás nélkül teszi meg.

Fontos megjegyeznünk, hogy a fent leírt jelenség a nem mágneses fémekre, például rézre, alumíniumra igaz; az egy ettől teljesen eltérő jelenség, amikor egy állandó mágnes a vasat magához vonzza, az a jármű hajtására nem lenne felhasználható.

wt1k9kyizrpkbvj1qlgg.pngA Hyperloop kabinja

A harmadik nagy ötlet a jármű lebegtetésének megvalósítása. Ez azért szükséges, hogy a mozgás során a kerekeknél fellépő gördülési ellenállást kiküszöböljük. Erre a nagyon nagy sebességű vonatoknál általában mágneses lebegtetést alkalmaznak, ami költségessé teszi a pálya kialakítását. A Hyperloop ehelyett kihasználja, hogy a csőben ha ritkítva is, de némi levegő található, így a kabin alakját úgy formázták meg, hogy a repülőgépek szárnyához hasonlóan a gyors haladás során emelőerőt fejtsen ki a járműre. A Hyperloop kabinja
Emellett a kabin orrában egy propeller található, ami menet közben levegőt szív a járműbe, amit ott kompresszorok összesűrítenek, és a jármű süllyedése esetén ennek egy kis részét szabályozható módon fúvókák a jármű alá fújják, megemelve azt. A jármű elől beszívott levegő nagy részét a jármű mögött vezetik ki, ami tovább csökkenti a légellenállást. Másrészt ez megakadályozza a fecskendő-effektust, vagyis hogy a jármű a fecskendő dugattyújához hasonlóan egy légoszlopot toljon maga előtt.

A nagy utazósebesség miatt a pálya enyhe görbülete esetén is nagy centrifugális erőt éreznének az utasok, ezért a pályát lehetőség szerint egyenesre tervezik. Emiatt viszont a hosszú csőrendszer hőtágulása összeadódik, ami akár több méteres hosszváltozást is jelenthet a több száz kilométeres csöveknél, így az állomásokon a pálya végét teleszkóposra készítik, hogy ezt kompenzálni tudják. A csöveket a tartó oszlopokhoz rugalmasan rögzítik, ezáltal az oszlopok például egy esetleges földrengés miatti elmozdulásának a pálya jobban ellenáll.

A rendszer energiaellátását a csőrendszer felett elhelyezkedő napelemek biztosítják, a gyorsító állomásokon és a járművekben akkumulátorok tárolják az energiát, így az elektromos hálózattól függetlenül, gazdaságosan üzemeltethető.

Az egymást félpercenként követő járművek vezérlése központilag történik, ezért bármilyen probléma esetén gyorsan leállíthatók. A félperces követési idő nagyon rövidnek tűnhet, de ez a nagy sebesség miatt harminc kilométeres követési távolságnak felel meg. A kabinokban a repülőkhöz hasonlóan szükség esetén oxigénmaszkok biztosítják az utasok levegőellátását.

Tíz év múlva egy akár 1200 km/óra sebességű járművel utazhatunk, amit ha lekésünk, fél perc múlva mehetünk a következővel, viszont az utazást nem előzi meg hosszadalmas beszállási folyamat, mint a repülőgépek esetében. Húsz éve még kinevettük volna azt, aki számítógépen akart magának Kínából fülhallgatót rendelni, és ezért egy ismeretlen kínainak előre, interneten keresztül szándékozott fizetni. Tíz éve is megmosolyogtuk volna, aki egy gyors elektromos luxusautóról álmodozik. Ne feledjük, Elon Musk ezeket a korábban elképzelhetetlen dolgokat már megvalósította, talán a Hyperloop-pal sem húz csőbe minket.

A bejegyzés trackback címe:

https://tudomek.blog.hu/api/trackback/id/tr578520652

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.