超循环-时间循环

碰巧,一个可以永久改变世界的绝妙想法在数年,数十年甚至几个世纪后成为了现实。在这种情况下,要意识到这一点根本不是给作者带来的,而是给具有一定素质的人们带来的。这正是Ilon Musk成为的那种人-PayPal,特斯拉电动汽车和SpaceX宏伟项目的创造者。对Mask前景的才能,毅力和远见更加接近了实现未来运输概念的认识,而这一概念的基础是我们的同胞Boris Weinberg于一个多世纪以前奠定的。

我们将讨论当前正在多个方向实施的本世纪一个项目的前景,以及下面来自HyperloopTechnologies的第一个Hyperloop Technologies促销视频。

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起源


得益于Mask令人着迷的能量,使汽车在低排放空气(Vorvakuum)中以比声速更快的速度运动的想法似乎在不久的将来有可能成为现实。

但是,除了能源之外,Hyperloop中提出的想法还基于法国人Emile Boschle和托木斯克理工学院教授鲍里斯·温伯格的一个世纪之前开发并成功实施的概念。无论是独立还是几乎同时,他们都设法创建了超快列车的原型。但是,我们的同胞B.温伯格(B. Weinberg)是地球上第一个在1914年成功进行实验的人,他在磁场的影响下在封闭的真空管中移动物体。

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在温伯格的项目中,单胶囊真空状态的速度可以达到800-1000公里/小时,这将使俄罗斯能够在10-11小时内从符拉迪沃斯托克(Vladivostok)穿越俄罗斯到西部边界,并在45-50分钟内从圣彼得堡到莫斯科。计划在长约3 km的巨型螺线管的帮助下将汽车发射到管道中,这将减少加速期间的过载。在“开始”之前,温伯格项目中载有乘客的单个胶囊被聚集在一个密闭的室内,从那里被一群人发送到发射器,并以5秒钟的频率交替发射进入隧道。如此密集的客运量,每天可能会发送多达17,000辆货车。

作者本人称自己的火车为Jules Vernovsky和Welssovsky,主要是由于1914年实施150,000-200,000卢布的复杂性和成本!

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考虑到南北战争和前部对高质量铜的需求,拆卸了直径为32 cm,长6.5 m的铜管的测试平台。如今,在与原型的开发和出色运用有关的与科学家直接或间接相关的所有材料中,仅保留了1914年在圣彼得堡Weinberg公开演讲的记录的限量版中出版的“无摩擦运动”手册。

鲍里斯·彼得罗维奇·温伯格(Boris Petrovich Weinberg)于1942年4月18日因饥饿而死在被围困的列宁格勒。

在整个20世纪,温伯格,博世力,肯珀,小泽等人的思想得到了积极的讨论,仅在100年后,根据现有的发展,就提出了使用现代技术和材料的全部力量进行这种运输的实际项目。“完成的”温伯格项目Hyperloop的作者注定要成为具有超凡魅力的Ilon Mask。俄罗斯科学家在这个领域中经常扮演的角色是项目参与者,如果他们提到的话,那么他们的态度是顺带一提,而且显然不愿。

今天的真空火车


2013年8月12日,这份长达57页的文档 介绍了未来派高架管道Hyperloop(Hyperloop)项目的alpha版本,该项目仅被称为第五种运输方式

马斯克并没有掩盖一个事实,那就是Hyperloop在许多方面被构想为政府高速铁路加州和洛杉矶之间的高速铁路项目的替代方案,总价值684亿美元,计划于2029年完成。根据Hyperloop项目的作者所说,以200英里(322公里)/小时的速度行驶的加州高速公路上的火车无疑将在世界排名中迈出光荣的一步,因为这是最慢和最昂贵的英里数。马斯克在Alpha Hyperloop报告的第一页表达了对CHSR的态度:``当加州高速铁路通过批准程序时,据我所知,我和其他许多人都感到失望...''。

以及如何不同意Hyperloop的作者,如果1936年5月11日德国Borsig的蒸汽机车DRG 05,半个世纪前的新干山256 km / h以及日本中部的麻瓜每小时600 km / h首次突破了200 km / h的极限铁路公司-2015年4月。

马斯克提供什么选择?他说,他的项目将覆盖从洛杉矶到旧金山561公里的距离,至少要快3-4倍,也就是说,只需30分钟。雪茄形胶囊的运动,每个磁场可容纳28人,这是由于磁场和发动机在最大残留压力为1 ... 10-3 mm RT时发生的。由前级真空泵创建的艺术品。在高于行星表面50-80 km的高度处达到的正是这种大气状态。计划的估计速度最高可达480至1220 km / h,具体取决于路线的直线度。

根据SpaceX的Mask和专家的计算,实施Hyperloop项目的成本将比加利福尼亚高速铁路的成本便宜10倍!也就是说,根据乐观估计,连接加州最大城市的超级环路将使投资者损失60亿美元。在这种情况下,请根据Mask进行运输:

  • 它将从太阳能电池板接收足以使所有系统运行的全部或大部分能量。
  • 根据Mask的说法,它将每30秒发送一次胶囊,这将为旅客提供不间断的客流,而每年的双向双向载客量将达到740万人。
  • 在安全性方面,它将超过任何现有类似物。
  • 它针对传统车辆掉落的绝大多数紧急情况提供保险。

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保留了``空洞的烟斗''的想法,但有所改变。但是,实际真空吸尘器条件的实际实施是一个问题,即使在房间内也难以维护,更不用说长1100 km的管道以及十几个站和锁了,马斯克认为这太棒了。一种替代解决方案可以是“技术”真空或“前真空”-某些残余压力等于海拔约80 km(100帕斯卡)处的高层大气中的压力。使用中等功率和成本的最传统的泵,该压力水平是完全可以实现的。

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Hyperpetley概念的图表:低于100 Pa,降低压力的成本呈指数增长,这对于在胶囊列车的管道中保持这一高度最为有利。

这些变化影响了Hyperloop胶囊的方法和运动,Musk建议使用外部线性电动机启动,将胶囊“射入”隧道。管道底部每15公里长15 m的铝轨用作定子。每个胶囊都有自己的转子。为了在前抽空条件下以1130 km / h的速度移动胶囊时产生必要的驱动力,100 kW足够了,这与汽车的功率相当。当每位乘客完全装载太空舱时,所消耗的能量将只有几千瓦,就像在低功率轻便摩托车上一样。

同时,在Hyperinloop情况下,在Weinberg实验中观察到的可能与隧道壁的接触被排除在外,这是由于迎面而来的高速空气团形成的气垫所致。为了将胶囊保持在适当的位置,使用风扇和导向装置将压力为9.4 kPa的迎面而来的气流集中成环形。

在中速和高速下,由于子囊导向器将开始在前方稍微打开,从而在进入的气流中几乎提供“飞行”,因此空气本身将被迫进入囊体下方。

因此,Weinberg提出的真空中的磁悬浮原理,液氦中的超导磁体以及Mask项目中的其他超昂贵解决方案已被便宜得多的前线移动技术所取代。

将胶囊的高度从0.90 m(由Weinberg建议)增加到1.1 m,并将宽度增加到1.35,可以在胶囊中放置两排舒适的椅子,每人可容纳14人,使28位乘客都能斜躺。同时,根据NASA专家的指定计算,确保没有空气动力学后果的管道内部截面的投影面积应比胶囊的估算投影面积大几倍。

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高度-1.1 m,宽度-1.35 m。着陆-就像一辆非常运动的轿车一样,加速度高达0.5g可以更像是照顾乘客,而不是因为设计者希望减少阻力而带来的不便。

与在Weinberg项目中一样,Hyperloop胶囊完全密封。呼吸所需的空气量将通过特殊的抽气装置输送到“沙龙”。

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插图Elon Musk,SpaceX

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分段胶囊设计

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每30 m两条平行的钢管,钢筋混凝土支撑。这种选择将消除在铁路和禁区下修建交叉口和完全赎回土地的需要。

支持该系统运行所需的能量由太阳能电池板产生,该太阳能电池板在整个路线上安装了4.25 m(对于乘客型)和6.6m(对于渡轮)。这意味着在阳光明媚的日子里,Hyperpetli的客运版将获得285 MW的电力,渡轮为443 MW,这将满足其超额需求。在阴天,由于沿途安装的驱动器或连接到公共电网,将有可能获得必要的能量。

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但是,以每位乘客兆焦耳计,在Hyperpetel上的洛杉矶-旧金山航线上的旅行将是最佳选择:铁轨和道路之间没有摩擦,并且空气阻力适中。

当被抑制时,由定子释放的胶囊的动能也被证明是有用的,并且在这种方案中可以转化为电能。据估计,电池产生的多余能量每年将使您最多获得2500万美元,这会使从洛杉矶到旧金山的单程票的费用接近20美元。因此,从洛杉矶-SF出发的车票价格等于在短途三趟汽车上花费的汽油成本,是速度较快的Sapsan慢五倍的最便宜车票的1/3,这是沿着相同长度但沿铁路的路线。

与提供具有深真空的替代解决方案的项目相比,另一个可观的节省之处是可以用壁厚为20-25 mm的普通钢管制造隧道壁。

“渡轮”超级循环


根据Mask的说法,在某些情况下,可以将项目改进到“渡轮”概念的水平,这一概念不仅涉及人员的运输,还涉及使用移动平台将其货物和汽车装入胶囊的运输。他同意,实施这种Hyperloop概念将与将胶囊的投影面积强制增加到4平方米,将管径增加到3.3米相关联,这将导致项目成本显着增加。但是即使考虑到其实施的所有成本,最终成本仍将小于评估现有高速硬件项目的成本。

概念瓶颈


该项目中还有一些有争议的部分,需要密切关注,甚至可能需要改进。因此,在发生事故或减压时,压缩机应能够在船上积聚足够量的压缩空气,这将防止机舱内的压力下降过快。在氧气瞬间下降的情况下,低估了这种情况会导致乘客死亡。反过来,20倍的压缩空气肯定会加热气缸,要冷却气缸,将需要大量的水。为了不增加车载冷却器的体积,必须在每个站使用快速更换水箱更换水。

相同的隧道用于以超声速每单位时间连续移动多个胶囊。万一其中一个胶囊发生事故,事故与最近的胶囊之间的距离为37公里。车载系统提供了自动制动的可能性。由于压缩机和车载系统均由太阳能电池板供电,因此有必要在每个站点将计算出的模块化电池更换为已充电的电池。

马斯克提出的想法乍一看并不清晰,项目支持者和怀疑者之间正在进行的讨论证实了这一点:


NASA专家进行的计算机仿真结果表明,为了实现设定的目标,应该对系统进行部分完善。同时,有可能大大增加项目成本。

在为该项目准备桥头堡后,马斯克本人开始研究火星殖民化和全面动员的问题,并将Hyperloop的所有项目文档都放在网络上。

超环交通技术


这个想法很快就被接受了。为了实施Hyperpetel,创建了HTT Hyperloop Transportation Technologies,汇集了来自哈佛,波音和Cisko Systems的200多名专家... 因此,项目的各个阶段和部分被划分为由各个知识领域的代表制定的子任务,并在彼此之间积极地交换有用的信息。2015年2月,HTT与生态城市Kvei Valley的开发商达成协议,建设长8公里,成本1亿美元的Hyperloop高速公路的第一个“分支”,计划于2016年初开始建设。

超回路技术


Hyperloop Technologies(HT)成为了第二个竞争团队,他们表示希望继续为该项目的开发进行独立的工作。它的领导人Sherwin Pishevar是美国民主党的主要赞助商之一,他亲自与奥巴马就该项目的实施进行了联系。

皮谢瓦尔的计划非常雄心勃勃,这不仅得到了总统行政当局的支持,而且还因为选择了从拉斯维加斯到美国西海岸的路线的建设地点而得到证明。从公司乐观的促销视频来看,Hyperloop Technologies的情况进行得很顺利。有趣的是,该视频几乎是在接任思科前销售与开发总裁HT Rob Lloyd的新首席执行官之后录制的。


HyperloopTechnologies推出的有关Hyperloop的第一个非常肯定的促销视频,

将实施HT计划在洛杉矶校园内创建3.2 km的测试跑道,该计划定于2016-2017年底进行,该公司未在最新新闻发布中进行报道,但是,如果这样做的话,这对于整个创业公司来说将是一个严肃且可能是决定性的测试。罗伯·劳埃德(Rob Lloyd)的团队至少包括50名工程,建模,工程,法律和人力资源方面的专家。前SpaceX工程师,Hyperloop Technologies的联合创始人Brogan Bembrogan(在劳埃德到达之前曾担任该职位)已升任CTO。

麝香又回来了


马斯克呢?他再次证明了自己能够感到惊讶。正如德克萨斯州交通论坛上的与会者所宣布的那样,2015年1月,埃隆·马斯克(Elon Musk)决定完全放弃Hyperloop项目似乎为时过早。在那里,他宣布了一个承包商的优先候选资格,该承包商将负责建设5英里的Hyperloop测试轨道-Texacy。今年7月,由Mask发明的“ SpaceX”宣布招标制造一个乘客舱,该舱将在霍桑训练场进行1英里长的测试。

好吧,时间不多了,竞争对手处于戒备状态。中国计划到2020年在一个带真空的隧道中实施铁路列车项目(最高时速1000公里/小时),很可能会声称自己享有世界高速奥林巴斯领先地位的权利,芬兰天文学公司于2013年提出了对未来Sonicloop高速列车的愿景在高达1600 km / h的水下隧道中,还有可能是俄罗斯独特的Yansufin超音速运输系统,能够在发射后5分钟40秒内以200吨的推力加速至2,448 km / h。

我想相信,这些和类似的雄心勃勃的项目中至少有一项将在不久的将来实施,新的高速障碍将被绝大多数乘客认为是舒适自然的,并且见证在此类车辆上行驶30分钟后,心率监测器将保持在可接受的范围内。喜不喜欢-时间会证明一切。

就我们而言,我们将尽力为您提供有关第一时间负责项目命运的时事和计划的任何新的可访问且有用的信息。

但是,您现在可以问Ilona的任何问题)-反馈:hyperloop@spacex.com或hyperloop@teslamotors.com。

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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN384367/


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