Train à vide : principe de fonctionnement, essais. Train du futur

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Les scientifiques ont depuis longtemps conclu que pour augmenter la vitesse de n'importe quel véhicule, il est nécessaire de supprimer autant que possible la force de friction. Selon ce principe, les vaisseaux spatiaux volent, qui, sans résistance environnementale, peuvent voyager dans l'espace pendant très longtemps. C'est cette caractéristique qui sous-tend le projet, connu sous le nom de "train à vide du futur".

Les trains les plus rapides

La plus grande réalisation des scientifiques dans le domaine du mouvement du sol à grande vitesse, à ce jour, est considérée comme la lévitation magnétique. Des trains à sustentation magnétique ont été testés au Japon, en Angleterre et en Allemagne dans les années 1970. Actuellement, ce type de transport est exploité avec succès dans de nombreux États. Dans ce cas, en minimisant les frottements, des vitesses inférieures à 500 km/h sont fournies. De plus, ce matériel roulant se caractérise par une efficacité élevée, un respect de l'environnement et un faible niveau de bruit. Dans le même temps, il convient de noter qu'une augmentation de la vitesse de déplacement entraîne une augmentation detraînée aérodynamique. Les scientifiques proposent de créer un train de vide en utilisant une approche similaire. Le principe de son fonctionnement est que la piste doit passer à l'intérieur du tuyau avec de l'air pompé, de sorte que toutes les forces de résistance sont exclues.

L'émergence de l'idée du transport sous vide

Le concept de construction d'un pipeline de fret transatlantique pour acheminer des marchandises d'Europe vers l'Amérique et vice versa est apparu pour la première fois aux États-Unis dans les années 60 du siècle dernier. Comme prévu, il était prévu de construire un tuyau dans l'océan à une profondeur d'un demi-kilomètre, dont le transport serait effectué par des trains se déplaçant sur un coussin magnétique. Ce n'est qu'en 1999 que l'ingénieur américain Dariel Oster a réussi à obtenir un brevet pour les technologies de transport par canalisation sous vide, ce qui a donné un nouvel élan à leur développement.

Projet Oster

Selon l'idée d'Oster, la piste devrait être constituée de deux tuyaux surélevés (pour un mouvement dans des directions différentes), chacun ayant un diamètre de 150 cm. On suppose que des capsules de transport sur une suspension magnétique glisseront à l'intérieur. Leur diamètre sera de 130 cm et la longueur de 490 cm. Six passagers d'un poids total allant jusqu'à 370 kg pourront se déplacer simultanément dans la remorque.

Le moteur du train à vide d'Oster sera composé d'un élément primaire (un tuyau de voie d'enroulement) et d'un élément secondaire (le corps de la capsule en alliage ferromagnétique elle-même). L'écart minimum entre eux permet l'utilisation d'un moteur linéaire asynchrone. Dans la remorque elle-même, vous aurez besoininstallez uniquement une suspension électrodynamique pour assurer la lévitation magnétique, un système de régénération de l'air, des sièges et des batteries miniatures conçues pour les fenêtres et les téléviseurs virtuels. Étant donné que le mouvement de la capsule se produira pratiquement sans résistance, une partie importante de l'énergie dépensée pour l'accélération peut être restituée lors de la décélération. Le principal hic dans la réalisation de ce projet est que le train dans le tube à vide doit se déplacer le long d'une voie parfaitement droite. Sinon, les électro-aimants devront compenser la force centrifuge dans les virages.

Projet suisse

Les ingénieurs suisses ont commencé à développer quelque chose de similaire en 1974. Leur projet est entré dans l'histoire sous le nom de Swissmetro. Comme prévu, les capsules à coussin magnétique étaient censées fonctionner à une vitesse pouvant atteindre 500 km/h. Le train à vide suisse du futur a été conçu pour relier les principales villes du Land (Berne, Zurich, Genève, Lausanne et Bâle). Dans ce cas, il était prévu d'utiliser des tuyaux d'un diamètre de 180 cm et une voiture à huit places pour le transport de passagers. À ce jour, il est difficile de juger d'autres caractéristiques, car le projet n'a pas été élaboré jusqu'au bout. En 2009, le gouvernement du pays a abandonné cette idée.

Train anglais du futur

Les ingénieurs britanniques en 2002 sont revenus sur le projet de création d'un train à vide. Leurs plans sont tout simplement grandioses, car les inventeurs entendent créer un réseau qui remplacera le rail et la routele transport. Pour ce faire, il est nécessaire de construire tout un réseau de canalisations à travers le pays. Dans ce cas, les capsules seront conçues pour un maximum de deux passagers situés en position couchée. Contrairement aux projets précédents, ici le matériel roulant doit se déplacer le long des rails à des vitesses allant jusqu'à 420 km/h. Les moteurs électriques situés sur les chariots seront alimentés par un rail de contact. Selon les développeurs, le principal inconvénient du train à vide anglais est associé à des coûts énergétiques élevés pour le transport d'un passager, par rapport aux projets précédents. En revanche, son principal avantage réside dans le coût relativement faible de construction d'un réseau de transport.

Projet Hyperloop

Le plus prometteur est le projet du train du futur, qui s'appelle Hyperloop. L'idée de sa création en 2012 a été suggérée par le milliardaire américain Elon Musk. Initialement, le projet a été évoqué comme le cinquième mode de transport, mais il n'est pas allé au-delà des discussions à la télévision. Après avoir pris connaissance des projets du gouvernement de construire une ligne ferroviaire à grande vitesse entre Los Angeles et San Francisco, l'homme d'affaires s'est lancé dans la mise en œuvre de son concept. Le projet Hyperloop est un pipeline terrestre dans lequel un train à vide peut circuler à des vitesses allant de 400 à 1220 km/h. En août 2013, l'idée est officiellement présentée au grand public dans une présentation de 58 pages.

Principe de fonctionnement

L'idée principale du projet Hyperloop est le coût maximum de la création d'un réseau de transport à partir detuyaux et autres opérations. À cet égard, il était basé sur un modèle tel qu'un train à vide. Aux États-Unis, selon l'inventeur, il faut construire un réseau de voies parallèles fermées qui se connecteront aux extrémités des itinéraires. Pour y créer le vide et le maintenir, des tuyaux en acier de 25 mm d'épaisseur et des pompes à faible puissance suffisent. A l'intérieur d'eux, Elon Musk propose de lancer des capsules pouvant atteindre 30 mètres de long. Le premier homme d'affaires veut relier San Francisco et Los Angeles.

Selon le développeur, cela ne fonctionnera pas pour créer un vide absolu dans les tuyaux. À cet égard, les masses d'air seront dirigées sous le bas du matériel roulant à travers des buses spéciales dans sa proue. Cela créera un coussin d'air et économisera des fonds importants nécessaires à la mise en place de l'électroaimant. Pour recharger le moteur, grâce auquel la capsule sera mise en mouvement, un rail en aluminium de 15 mètres de long sera installé au sol du tuyau tous les 110 km.

Options pour le fonctionnement du système

La présentation considère la version passagers et passagers-cargaison du système. Dans le premier cas, il est proposé de construire un tuyau d'un diamètre de 2,23 m. Le train à vide circulant à l'intérieur pourra transporter jusqu'à 28 passagers en un seul voyage. La deuxième option implique l'utilisation d'un pipeline d'un diamètre de 3,3 m. Dans ce cas, il sera possible de transporter trois voitures supplémentaires dans chaque capsule. A noter que selon le projet Elon Musk, les trains partironttoutes les demi-minutes.

Rapport coût-efficacité et tests

Le projet Hyperloop peut être qualifié de très efficace. Les promoteurs entendent répondre pleinement à ses besoins grâce à l'énergie solaire et éolienne. Ils prévoient de vendre tout son excédent, gagnant environ 25 millions de dollars par an à ce sujet. Selon Elon Musk, un aller simple devrait coûter environ 20 $. Dans ce cas, le projet sera payant dans vingt ans.

Les premiers tests du train à vide ont eu lieu en mai 2016. À cette fin, un site de test spécial a été construit dans le désert près de Las Vegas. Le chariot, utilisant des électro-aimants, a d'abord accéléré jusqu'à 180 km / h, après quoi il s'est progressivement arrêté.

Sécurité

Les développeurs ont été particulièrement attentifs à la sécurité. Le mouvement de la capsule n'affectera en rien le confort des passagers. On a l'impression que son accélération ne différera pas du jogging de l'avion avant le décollage, puis - une glisse silencieuse et sans turbulence. Elon Musk affirme qu'un train à vide ne peut pas dérailler ou tomber d'une hauteur, il devrait donc être considéré comme l'un des modes de transport les plus sûrs. En cas de panne de courant, la capsule est équipée de batteries dont la puissance est suffisante pour assurer l'autonomie des passagers pendant 45 minutes, c'est-à-dire pendant tout le parcours. Après tout, la plupart des gens sont très à l'aise avec les voyages en avion, malgré le fait que les moyens d'évasion en cas deles catastrophes en eux sont très douteuses.

Finition

La création d'un train à vide nécessite sans aucun doute d'énormes coûts financiers. De plus, avant la mise en œuvre du projet, il est nécessaire de résoudre de nombreux autres problèmes techniques. Cependant, à notre époque, compte tenu du développement constant de la technologie, la possibilité de mettre en œuvre cette entreprise ne semble pas aussi vague qu'il y a plusieurs décennies. À cet égard, il ne faut pas être surpris lorsque des trains, plus rapides que les avions supersoniques modernes, seront bientôt utilisés pour transporter des passagers et des marchandises.