Tren de vacío: principio de funcionamiento, pruebas. tren del futuro

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Los científicos han concluido durante mucho tiempo que para aumentar la velocidad de cualquier vehículo, es necesario suprimir la fuerza de fricción tanto como sea posible. De acuerdo con este principio, vuelan las naves espaciales que, sin resistencia ambiental, pueden viajar en el espacio durante mucho tiempo. Es esta característica la que subyace en el proyecto, conocido como el "tren de vacío del futuro".

Los trenes más rápidos

El mayor logro de los científicos en el campo del movimiento terrestre de alta velocidad, a partir de hoy, se considera levitación magnética. Los trenes de levitación magnética se probaron en Japón, Inglaterra y Alemania en la década de 1970. Actualmente, este tipo de transporte se opera con éxito en muchos estados. En este caso, al minimizar la fricción, se proporcionan velocidades dentro de los 500 km/h. Además, dicho material rodante se caracteriza por su alta eficiencia, respeto por el medio ambiente y bajo nivel de ruido. Al mismo tiempo, cabe señalar que un aumento en la velocidad de movimiento implica un aumento enresistencia aerodinámica. Los científicos proponen crear un tren de vacío utilizando un enfoque similar. El principio de su funcionamiento es que la pista debe pasar dentro de la tubería con aire bombeado, por lo que se excluyen todas las fuerzas de resistencia.

El surgimiento de la idea del transporte por vacío

El concepto de construir un oleoducto de carga transatlántico para entregar mercancías de Europa a América y viceversa apareció por primera vez en los EE. UU. en los años sesenta del siglo pasado. Como estaba previsto, se planeó construir una tubería en el océano a una profundidad de medio kilómetro, cuyo transporte se llevaría a cabo mediante trenes que se desplazaran sobre un cojín magnético. Solo en 1999, el ingeniero estadounidense Dariel Oster logró obtener una patente para tecnologías de transporte por tubería de vacío, lo que dio un nuevo impulso a su desarrollo.

Proyecto Oster

Según la idea de Oster, la pista debe consistir en dos tubos elevados (para el movimiento en diferentes direcciones), cada uno de los cuales tiene 150 cm de diámetro. Se supone que las cápsulas de transporte en una suspensión magnética se deslizarán dentro. Su diámetro será de 130 cm, y la longitud - 490 cm. Seis pasajeros con un peso total de hasta 370 kg podrán moverse en el remolque al mismo tiempo.

El motor del tren de vacío de Oster constará de un elemento primario (un tubo de vía de bobinado) y un elemento secundario (el cuerpo de la cápsula de aleación ferromagnética). El espacio mínimo entre ellos permite el uso de un motor lineal asíncrono. En el propio tráiler necesitarásinstale solo una suspensión electrodinámica para proporcionar levitación magnética, un sistema de regeneración de aire, asientos y baterías en miniatura diseñadas para ventanas y televisores virtuales. Dado que el movimiento de la cápsula ocurrirá virtualmente sin resistencia, una parte significativa de la energía gastada en la aceleración puede devolverse durante la desaceleración. El principal inconveniente para hacer realidad este proyecto es que el tren en el tubo de vacío debe moverse a lo largo de una vía perfectamente recta. De lo contrario, los electroimanes tendrán que compensar la fuerza centrífuga en las curvas.

Proyecto suizo

Los ingenieros suizos comenzaron a desarrollar algo similar en 1974. Su proyecto pasó a la historia con el nombre de Swissmetro. Como estaba previsto, se suponía que las cápsulas de cojín magnético debían funcionar a una velocidad de hasta 500 km/h. El tren de vacío suizo del futuro fue diseñado para conectar las principales ciudades del estado (Berna, Zúrich, Ginebra, Lausana y Basilea). En este caso, se planeó utilizar tuberías con un diámetro de 180 cm y un automóvil de ocho plazas para el transporte de pasajeros. Hasta la fecha, es difícil juzgar otras características, ya que el proyecto no se ha desarrollado hasta el final. En 2009, el gobierno del país abandonó esta idea.

Tren inglés del futuro

Los ingenieros británicos en 2002 volvieron al proyecto de crear un tren de vacío. Sus planes son simplemente grandiosos, porque los inventores pretenden crear una red que reemplace el ferrocarril y la carretera.transporte. Para ello, es necesario construir toda una red de tuberías en todo el país. En este caso, las cápsulas estarán diseñadas para un máximo de dos pasajeros ubicados en posición prona. A diferencia de proyectos anteriores, aquí el material rodante debe moverse por los raíles a velocidades de hasta 420 km/h. Los motores eléctricos ubicados en los carros serán alimentados por un riel de contacto. El principal inconveniente que tiene el tren de vacío inglés, según los desarrolladores, está asociado a los altos costes energéticos para el transporte de un pasajero, en comparación con proyectos anteriores. Por otro lado, su principal ventaja radica en el costo relativamente bajo de construir una red de transporte.

Proyecto Hyperloop

El más prometedor es el proyecto del tren del futuro, que se llama Hyperloop. La idea de su creación en 2012 fue sugerida por el multimillonario estadounidense Elon Musk. Inicialmente se habló del proyecto como el quinto modo de transporte, pero no pasó más allá de las discusiones en televisión. Luego de que se conociera sobre los planes del gobierno para construir una línea férrea de alta velocidad entre Los Ángeles y San Francisco, el empresario asumió la implementación de su concepto. El proyecto Hyperloop es un oleoducto terrestre en el que un tren de vacío puede viajar a velocidades que van de 400 a 1220 km/h. En agosto de 2013, la idea se presentó oficialmente al público en general en una presentación de 58 páginas.

Principio de funcionamiento

La idea principal del proyecto Hyperloop es la máxima economía de crear una red de transporte a partir detuberías y operación posterior. En este sentido, se basó en un modelo como un tren de vacío. En EE. UU., según el inventor, es necesario construir una red de vías paralelas cerradas que se conectarán en los puntos finales de las rutas. Para crear un vacío en ellos y mantenerlo, bastan tubos de acero de 25 mm de espesor y bombas de baja potencia. Dentro de ellos, Elon Musk sugiere lanzar cápsulas de hasta 30 metros de largo. El primer empresario quiere conectar San Francisco y Los Ángeles.

Según el desarrollador, no funcionará crear un vacío absoluto en las tuberías. En este sentido, las masas de aire se dirigirán debajo de la parte inferior del material rodante a través de boquillas especiales en su proa. Esto creará un colchón de aire y ahorrará importantes fondos necesarios para la implementación del electroimán. Para recargar el motor, gracias al cual se pondrá en marcha la cápsula, se instalará un carril de aluminio de 15 metros de largo en el suelo de la tubería cada 110 km.

Opciones para el funcionamiento del sistema

La presentación considera la versión del sistema para pasajeros y pasajeros-carga. En el primer caso, se propone construir una tubería con un diámetro de 2,23 m, el tren de vacío que discurre por su interior podrá transportar hasta 28 pasajeros en un solo viaje. La segunda opción implica el uso de una tubería con un diámetro de 3,3 m, en este caso, será posible transportar tres autos adicionales en cada cápsula. Cabe señalar que según el proyecto de Elon Musk, los trenes partiráncada medio minuto.

Eficiencia económica y pruebas

El proyecto Hyperloop puede llamarse muy efectivo. Los desarrolladores pretenden satisfacer plenamente sus necesidades a través de la energía solar y eólica. Planean vender todo su excedente, ganando alrededor de $ 25 millones anuales con esto. Según Elon Musk, una tarifa de ida tendría que ser de unos 20 dólares. En este caso, el proyecto se amortizará en veinte años.

Las primeras pruebas del tren de vacío se realizaron en mayo de 2016. Con este fin, se construyó un sitio de prueba especial en el desierto cerca de Las Vegas. El carro, usando electroimanes, primero aceleró a una marca de 180 km/h, luego de lo cual se detuvo gradualmente.

Seguridad

Los desarrolladores fueron especialmente cuidadosos con la seguridad. El movimiento de la cápsula no afectará en modo alguno a la comodidad de los pasajeros. Da la sensación de que su aceleración no diferirá del trote del avión antes del despegue, y luego, un planeo silencioso y sin turbulencias. Elon Musk afirma que un tren de vacío no puede descarrilar ni caer desde una altura, por lo que debe considerarse uno de los modos de transporte más seguros. En caso de corte de energía, la cápsula está equipada con baterías, cuya potencia es suficiente para sostener a los pasajeros durante 45 minutos, es decir, durante todo el recorrido. Después de todo, la mayoría de la gente se siente muy cómoda viajando en avión, a pesar de que los medios de escape en caso delos desastres en ellos son muy dudosos.

Acabado

La creación de un tren de vacío, sin duda, requiere enormes costos financieros. Además, antes de la implementación del proyecto, es necesario resolver muchos más problemas técnicos. Sin embargo, en nuestro tiempo, dado el constante desarrollo de la tecnología, la posibilidad de implementar este emprendimiento no luce tan vaga como hace varias décadas. En este sentido, no debería sorprendernos que pronto se utilicen trenes, que son más rápidos que los modernos aviones supersónicos, para transportar pasajeros y mercancías.