Hyperloop - это концептуальный способ транспортировки, предложенный Илоном Маском, при котором относительно небольшие капсулы перемещаются по воздухонепроницаемым трубам, из которых частично удален воздух. Путешествуя в условиях пониженного давления, вы можете достичь и поддерживать скорости, близкие к скорости звучать намного легче, чем на открытом воздухе, что позволяет осуществлять энергоэффективную и быструю транспортировку в течение длительного времени расстояния.
Проблемы с современным скоростным транспортом
Современные высокоскоростные транспортные платформы, такие как самолеты и высокоскоростные рельсы, в первую очередь ограничены скоростью из-за сопротивления воздуха и сопротивления воздуха. Чем быстрее вы путешествуете, тем с большим количеством воздуха вы сталкиваетесь за определенный промежуток времени. При столкновении с этим дополнительным воздухом действует сила сопротивления, которая пытается замедлить вас. Чтобы бороться с дополнительным сопротивлением, необходимо использовать все больше и больше мощности для дальнейшего увеличения скорости, что приводит к усиленному сжиганию топлива и связанному с этим увеличению выбросов.
Основной способ минимизировать сопротивление воздуха - создать высокоаэродинамические формы, позволяющие воздуху плавно обтекать объект. плавный поток высокоскоростного воздуха позволяет свести к минимуму сопротивление воздуха и эффекты лобового сопротивления. Самолеты еще больше минимизируют сопротивление воздуха, с которым они сталкиваются, летая на высоте с пониженным давлением воздуха, с меньшим количеством воздуха, который нужно отталкивать, и меньшее усилие требуется для полета с той же скоростью.
Как будет работать Hyperloop
Hyperloop разработан для работы в герметичной трубе, из которой высасывается большая часть воздуха. Предполагаемое давление, при котором будет работать трубка Hyperloop, составляет один миллибар. Один миллибар давления примерно эквивалентен одной тысячной атмосферного давления на уровне моря или атмосферного давления на высоте 48 километров.
Примечание: для сравнения, максимальная стандартная крейсерская высота для Боинга 747 составляет 12,5 км, при давлении воздуха 179 миллибар.
После снижения основного ограничивающего фактора скорости следующая проблема - трение о землю. В большинстве наземных транспортных средств используются колеса, которые вызывают трение и подвержены износу. Основная альтернатива этому - магнитная левитация или маглев, он хорошо работает в железнодорожных системах, на которых он был реализован, но имеет высокую стоимость. Альтернатива, предложенная Маском, заключается в использовании набора лыж с воздушным заклинанием, в котором капсула плавает на воздушной подушке. Этот метод должен быть значительно дешевле, чем использование технологий магнитолевой подвески, а также помочь свести к минимуму проблему сжатия воздуха в трубке.
Поскольку капсула движется по трубе, которая лишь немного шире, чем она есть, воздуху не так много места, чтобы выйти наружу. Это может привести к тому, что капсула будет действовать как шприц, все больше и больше сжимая воздух перед собой. За счет включения компрессорного вентилятора на передней части гондолы входящий воздух может быть перенаправлен на лыжи с воздушным приводом по мере необходимости, а остальной выталкивается из задней части гондолы для поддержания скорости.
Линейные асинхронные двигатели, подобные тем, которые можно найти в поезде на магнитной подвеске или в рельсотроне, являются предлагаемым методом ускорения и замедления. С минимальным сопротивлением стручки могут практически скользить в большинстве поездок.
Вся концепция Hyperloop имеет открытый исходный код с целью побудить инженерное сообщество предлагать любые улучшения, которые они могут придумать. Это должно привести к превосходному конечному продукту, но означает, что текущая концепция может быть изменена до ее окончательной формы.
Проблемы с концепцией гипер петли
Основная проблема с Hyperloop заключается в том, что для этого требуется полностью герметичная трубка от места отправления до места назначения. Давление в 1 миллибар рассматривается как реалистичная и эффективная золотая середина, где создание жесткого вакуума было бы слишком трудным, однако это все еще зависит от герметичности трубки. Существует мало объяснений того, что могло бы произойти, если бы труба была повреждена в таких ситуациях, как террористический акт или землетрясение.
Несмотря на то, что давление воздуха в трубе низкое, контейнеры Hyperloop должны разрабатываться с учетом аэродинамики. Это сделано для того, чтобы избежать возможных сверхзвуковых потоков воздуха при движении со скоростью, приближающейся к скорости звука. Даже при давлении воздуха всего один миллибар скорость звука является ключевым ограничением скорости. Чтобы реально путешествовать со сверхзвуковой скоростью, в трубке должен быть вакуум.
Контейнер должен перейти в стандартную среду давления как для посадки, так и для высадки. Это усложняет систему и увеличивает время, необходимое для транспортировки.
Специально разработанный поезд SCMaglev в Японии продемонстрировал максимальную скорость 603 км / ч, что примерно вдвое меньше, чем у предложения Hyperloop (1220 км / ч). Без дополнительных сложностей, связанных с трубками под давлением, и с относительной легкостью, с которой пропускная способность поездов может быть увеличена, это может быть более осуществимой технологией высокоскоростного передвижения, чем гиперпетля.