A Hyperloop az Elon Musk által javasolt koncepcionális szállítási mód, amely lehetővé tenné, hogy a viszonylag kisméretű hüvelyek légmentesen záró csövekben haladjanak át, amelyekből részben kiürült a levegő. Csökkentett nyomású környezetben való utazással a sebességhez közeli sebességet érhet el és tarthat fenn sokkal könnyebben hangzik, mint a szabadban, ami energiahatékony és gyors szállítást tesz lehetővé hosszú távon távolságok.
A modern nagysebességű közlekedés problémái
A modern nagysebességű szállítóplatformok, például a repülőgépek és a nagysebességű vasúti járművek sebességét elsősorban a légellenállás és a légellenállás korlátozza. Minél gyorsabban utazik, annál több levegőbe fut be egy adott időkereten belül. Ebbe a többletlevegőbe való befutás olyan ellenálló erőt fejt ki, amely megpróbálja lelassítani. A többletellenállás leküzdésére egyre nagyobb teljesítményt kell fordítani a sebesség további növelésére, ami az üzemanyag fokozott égetését és az ezzel járó károsanyag-kibocsátás növekedését eredményezi.
A légellenállás minimalizálásának fő módja a rendkívül aerodinamikus formák tervezése, amelyek lehetővé teszik a levegő zökkenőmentes átáramlását egy tárgyon. a nagy sebességű levegő egyenletes áramlása minimális légellenállást és légellenállást tesz lehetővé. A repülőgépek tovább csökkentik a velük szemben támasztott légellenállást, mivel csökkentett légnyomás mellett repülnek a tengerszint feletti magasságban, kevesebb levegővel, amivel félre kell nyomni az útból, kevesebb erőre van szükség az azonos sebességű utazáshoz.
Hogyan fog működni a hyperloop
A Hyperloop-ot úgy tervezték, hogy zárt csőben működjön, amelyből a legtöbb levegőt kiszívták. A javasolt nyomás, amelyen a hyperloop cső működne, egy millibar. Egy millibar nyomás nagyjából megfelel a tengerszinti légnyomás egy ezredének, vagy a 48 kilométeres magasságban uralkodó légnyomásnak.
Megjegyzés: Összehasonlításképpen a 747-es legmagasabb szabványos utazómagassága 12,5 km, ahol a légnyomás 179 millibar.
Az elsődleges sebességkorlátozó tényező csökkentése után a következő probléma a talajjal való súrlódás. A legtöbb szárazföldi jármű kerekeket használ, amelyek súrlódást okoznak, és kopástól szenvednek. Ennek fő alternatívája a mágneses levitáció vagy maglev, amely jól működik azokban a vonatrendszerekben, amelyeken megvalósították, de magas költségekkel jár. A Musk által javasolt alternatíva egy légcsavaros síléc készlet használata, amely magában foglalja a levegőpárnán lebegő hüvelyt. Ennek a módszernek lényegesen olcsóbbnak kell lennie, mint a maglev-technológiák alkalmazása, miközben segít minimalizálni a levegő összenyomásának problémáját a csőben.
Ahogy egy hüvely halad a csövön, amely csak egy kicsit szélesebb nála, nincs sok hely a levegőnek, hogy körbejárja a külsőt. Ez oda vezethet, hogy a hüvely lényegében fecskendőként működik, és egyre jobban összenyomja maga előtt a levegőt. Azáltal, hogy kompresszorventilátort szerelt fel a mérőfej elejére, a beáramló levegő szükség szerint a légterelő sílécekhez irányítható, a többit pedig ki lehet tolni a pod hátsó részéből a sebesség fenntartása érdekében.
A javasolt gyorsítási és lassítási módszer az olyan lineáris indukciós motor, amely hasonló a maglev-vonatokhoz vagy a sínfegyverekhez. A minimális ellenállásnak köszönhetően a hüvelyek lényegében csúszkálhatnak utazásaik nagy részében.
A teljes hyperloop koncepció nyílt forráskódú, azzal a céllal, hogy ösztönözze a mérnöki közösséget, hogy tegyen javaslatot minden lehetséges fejlesztésre. Ennek egy kiváló végtermékhez kell vezetnie, de azt jelenti, hogy a jelenlegi koncepció megváltoztatható a végleges formája előtt.
A hiperhurok koncepciójával kapcsolatos problémák
A hyperloop fő problémája az, hogy teljesen légmentesen záródó csőre van szükség a kiindulóponttól a rendeltetési helyig. Az 1 millibaros nyomást reális és hatékony középútnak tekintik, ahol a kemény vákuum túl nehéz lenne, azonban ez még mindig attól függ, hogy a cső légmentesen zárjon. Kevés magyarázat van arra, hogy mi történne, ha egy cső megsérülne olyan helyzetekben, mint például terrortámadás vagy földrengés.
Annak ellenére, hogy a csőben a légnyomás alacsony, a hyperloop podokat továbbra is az aerodinamikát szem előtt tartva kell megtervezni. Ezzel elkerülhető az esetleges szuperszonikus légáramlás, amikor a hangsebességet megközelítő sebességgel halad. Még csak egy millibar légnyomás mellett is a hangsebesség kulcsfontosságú sebességkorlátozás. Ahhoz, hogy valósághűen haladhasson szuperszonikus sebességgel, a csövet vákuum alá kell helyezni.
A podnak át kell állnia egy normál nyomású környezetbe mind a beszálláshoz, mind a kiszálláshoz. Ez növeli a rendszer bonyolultságát és a szállításhoz szükséges időt.
A speciálisan tervezett SCMaglev vonat Japánban 603 km/h végsebességet mutatott fel, ami nagyjából a fele a hyperloop-javaslatnak (1220 km/h). A túlnyomásos csövek bonyolultabbá tétele nélkül, és olyan relatív könnyedséggel, amelynél a a vonatok kapacitása növelhető, ez egy megvalósíthatóbb nagysebességű utazási technológia lehet, mint hiperhurok.