Trem a vácuo: princípio de funcionamento, teste. Trem do futuro

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Os cientistas há muito concluem que, para aumentar a velocidade de qualquer veículo, é necessário suprimir ao máximo a força de atrito. De acordo com esse princípio, as naves espaciais voam, que, sem resistência ambiental, podem viajar no espaço por um tempo muito longo. É esta característica que está na base do projeto, conhecido como o “trem a vácuo do futuro”.

Os trens mais rápidos

A maior conquista dos cientistas no campo do movimento terrestre de alta velocidade, até hoje, é considerada a levitação magnética. Trens de levitação magnética foram testados no Japão, Inglaterra e Alemanha na década de 1970. Atualmente, esse tipo de transporte é operado com sucesso em muitos estados. Neste caso, minimizando o atrito, são fornecidas velocidades dentro de 500 km/h. Além disso, esse material circulante é caracterizado por alta eficiência, respeito ao meio ambiente e baixo nível de ruído. Ao mesmo tempo, deve-se notar que um aumento na velocidade de movimento implica um aumento naarrasto aerodinâmico. Os cientistas propõem criar um trem de vácuo usando uma abordagem semelhante. O princípio de seu funcionamento é que a pista deve passar dentro do tubo com ar bombeado, então todas as forças de resistência são excluídas.

O surgimento da ideia de transporte a vácuo

O conceito de construir um gasoduto transatlântico de carga para entregar mercadorias da Europa para a América e vice-versa apareceu pela primeira vez nos EUA nos anos sessenta do século passado. Conforme planejado, estava prevista a construção de um tubo no oceano a uma profundidade de meio quilômetro, cujo transporte seria realizado por trens que se deslocavam sobre uma almofada magnética. Somente em 1999, o engenheiro americano Dariel Oster conseguiu obter uma patente para tecnologias de transporte por dutos a vácuo, o que deu um novo impulso ao seu desenvolvimento.

Projeto Oster

Segundo a ideia de Oster, a pista deve ser composta por dois tubos elevados (para movimentação em diferentes direções), cada um com 150 cm de diâmetro, supõe-se que as cápsulas de transporte sobre uma suspensão magnética deslizarão para dentro. Seu diâmetro será de 130 cm e o comprimento - 490 cm. Seis passageiros com um peso total de até 370 kg poderão se mover no trailer ao mesmo tempo.

O motor do trem de vácuo da Oster consistirá de um elemento primário (um tubo de trilho sinuoso) e um secundário (o corpo da própria cápsula de liga ferromagnética). A folga mínima entre eles permite o uso de um motor linear assíncrono. No próprio trailer você vai precisarinstale apenas uma suspensão eletrodinâmica para fornecer levitação magnética, um sistema de regeneração de ar, assentos e baterias em miniatura projetadas para janelas virtuais e TVs. Como o movimento da cápsula ocorrerá praticamente sem resistência, uma parte significativa da energia gasta na aceleração pode ser devolvida durante a desaceleração. O principal obstáculo para tornar este projeto uma realidade é que o trem no tubo de vácuo deve se mover ao longo de um trilho perfeitamente reto. Caso contrário, os eletroímãs terão que compensar a força centrífuga nas curvas.

Projeto Suíço

Os engenheiros suíços começaram a desenvolver algo semelhante em 1974. Seu projeto entrou para a história com o nome de Swissmetro. Conforme planejado, as cápsulas de almofada magnética deveriam funcionar a uma velocidade de até 500 km / h. O trem a vácuo suíço do futuro foi projetado para conectar as principais cidades do estado (Berna, Zurique, Genebra, Lausanne e Basileia). Neste caso, foi planejado o uso de tubos com diâmetro de 180 cm e um carro de oito lugares para o transporte de passageiros. Até o momento, é difícil julgar outras características, pois o projeto não foi elaborado até o fim. Em 2009, o governo do país abandonou essa ideia.

Trem inglês do futuro

Os engenheiros britânicos em 2002 voltaram ao projeto de criar um trem a vácuo. Seus planos são simplesmente grandiosos, pois os inventores pretendem criar uma rede que substituirá o ferroviário e o rodoviáriotransporte. Para fazer isso, é necessário construir toda uma teia de tubos em todo o país. Neste caso, as cápsulas serão projetadas para no máximo dois passageiros localizados em decúbito ventral. Ao contrário dos projetos anteriores, aqui o material circulante deve se mover ao longo dos trilhos em velocidades de até 420 km/h. Os motores elétricos localizados nos carrinhos serão alimentados por um trilho de contato. A principal desvantagem que o trem a vácuo inglês possui, segundo os desenvolvedores, está associada aos altos custos de energia para o transporte de um passageiro, em comparação com projetos anteriores. Por outro lado, sua principal vantagem está no custo relativamente baixo de construção de uma rede de transporte.

Projeto Hyperloop

O mais promissor é o projeto do trem do futuro, que se chama Hyperloop. A ideia de sua criação em 2012 foi sugerida pelo bilionário americano Elon Musk. Inicialmente, o projeto foi falado como o quinto modo de transporte, mas não foi além das discussões na televisão. Depois que se soube dos planos do governo de construir uma ferrovia de alta velocidade entre Los Angeles e São Francisco, o empresário assumiu a implementação de seu conceito. O projeto Hyperloop é um gasoduto terrestre no qual um trem a vácuo pode viajar a velocidades que variam de 400 a 1220 km/h. Em agosto de 2013, a ideia foi apresentada oficialmente ao público em uma apresentação de 58 páginas.

Princípio de funcionamento

A ideia principal do projeto Hyperloop é o custo máximo de criar uma rede de transporte a partir detubulações e operação adicional. A este respeito, foi baseado em um modelo como um trem de vácuo. Nos EUA, segundo o inventor, é necessário construir uma rede de trilhos paralelos fechados que se conectarão nos pontos finais das rotas. Para criar um vácuo neles e mantê-lo, bastam tubos de aço com 25 mm de espessura e bombas de baixa potência. Dentro deles, Elon Musk sugere o lançamento de cápsulas de até 30 metros de comprimento. O primeiro empresário quer conectar São Francisco e Los Angeles.

De acordo com o desenvolvedor, não funcionará para criar um vácuo absoluto nos tubos. Nesse sentido, as massas de ar serão direcionadas sob o fundo do material circulante através de bicos especiais em sua proa. Isso criará uma almofada de ar e economizará fundos significativos necessários para a implementação do eletroímã. Para recarregar o motor, pelo qual a cápsula será acionada, um trilho de alumínio de 15 metros de comprimento será instalado no piso da tubulação a cada 110 km.

Opções para o funcionamento do sistema

A apresentação considera a versão passageiro e passageiro-carga do sistema. No primeiro caso, propõe-se a construção de uma tubulação com diâmetro de 2,23 m. O trem a vácuo que circula em seu interior poderá transportar até 28 passageiros em uma viagem. A segunda opção envolve a utilização de um gasoduto com diâmetro de 3,3 m. Neste caso, será possível transportar três carros adicionais em cada cápsula. Deve-se notar que, de acordo com o projeto Elon Musk, os trens partirãoa cada meio minuto.

Custo-benefício e testes

O projeto Hyperloop pode ser considerado muito eficaz. Os desenvolvedores pretendem atender plenamente suas necessidades por meio de energia solar e eólica. Eles planejam vender todo o seu excedente, ganhando cerca de US$ 25 milhões anuais com isso. De acordo com Elon Musk, uma passagem só de ida teria que custar cerca de US$ 20. Neste caso, o projeto será recompensado em vinte anos.

Os primeiros testes do trem a vácuo ocorreram em maio de 2016. Para este fim, um local de teste especial foi construído no deserto perto de Las Vegas. O bonde, usando eletroímãs, acelerou primeiro a uma marca de 180 km / h, após o que parou gradualmente.

Segurança

Os desenvolvedores foram especialmente cuidadosos com a segurança. O movimento da cápsula não afetará de forma alguma o conforto dos passageiros. Parece que sua aceleração não será diferente da corrida do avião antes da decolagem e, em seguida, um deslizamento tranquilo e sem turbulência. Elon Musk afirma que um trem a vácuo não pode descarrilar ou cair de uma altura, por isso deve ser considerado um dos meios de transporte mais seguros. Em caso de f alta de energia, a cápsula é equipada com baterias, cuja energia é suficiente para sustentar os passageiros por 45 minutos, ou seja, durante todo o trajeto. Afinal, a maioria das pessoas se sente muito à vontade com viagens de avião, apesar do fato de que os meios de fuga em caso dedesastres neles são altamente duvidosos.

Acabamento

A criação de um trem a vácuo, sem dúvida, exige enormes custos financeiros. Além disso, antes da implementação do projeto, é necessário resolver muitos outros problemas técnicos. No entanto, no nosso tempo, dado o constante desenvolvimento da tecnologia, a possibilidade de implementação deste empreendimento não parece tão vaga como há várias décadas. A este respeito, não se deve surpreender quando os trens, que são mais rápidos que as modernas aeronaves supersônicas, em breve serão usados para transportar passageiros e mercadorias.