ვაკუუმური მატარებელი: მუშაობის პრინციპი, ტესტირება. მომავლის მატარებელი

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

მეცნიერებმა დიდი ხანია დაასკვნეს, რომ ნებისმიერი მანქანის სიჩქარის გასაზრდელად აუცილებელია ხახუნის ძალის მაქსიმალურად დათრგუნვა. ამ პრინციპის მიხედვით დაფრინავენ კოსმოსური ხომალდები, რომლებსაც გარემოს წინააღმდეგობის გარეშე შეუძლიათ კოსმოსში ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში მოგზაურობა. სწორედ ეს ფუნქცია უდევს საფუძვლად პროექტს, რომელიც ცნობილია როგორც „მომავლის ვაკუუმური მატარებელი“.

ყველაზე სწრაფი მატარებლები

მიწის მაღალსიჩქარიანი მოძრაობის სფეროში მეცნიერთა უმაღლეს მიღწევად დღეის მდგომარეობით მაგნიტურ ლევიტაციად ითვლება. მაგნიტური ლევიტაციის მატარებლები გამოსცადეს იაპონიაში, ინგლისსა და გერმანიაში ჯერ კიდევ 1970-იან წლებში. ამჟამად ამ ტიპის ტრანსპორტი წარმატებით ფუნქციონირებს ბევრ შტატში. ამ შემთხვევაში ხახუნის მინიმუმამდე შემცირებით უზრუნველყოფილია სიჩქარე 500 კმ/სთ ფარგლებში. უფრო მეტიც, ასეთი მოძრავი შემადგენლობა ხასიათდება მაღალი ეფექტურობით, გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობით და ხმაურის დაბალი დონით. ამავე დროს, უნდა აღინიშნოს, რომ მოძრაობის სიჩქარის ზრდა იწვევს ზრდასაეროდინამიკური წევა. მეცნიერები გვთავაზობენ ვაკუუმური მატარებლის შექმნას მსგავსი მიდგომის გამოყენებით. მისი მოქმედების პრინციპი არის ის, რომ ბილიკი უნდა გაიაროს მილის შიგნით ამოტუმბული ჰაერით, ამიტომ ყველა წინააღმდეგობის ძალა გამორიცხულია.

ვაკუუმური ტრანსპორტის იდეის გაჩენა

ტრანსატლანტიკური სატვირთო მილსადენის მშენებლობის კონცეფცია ევროპიდან ამერიკაში საქონლის მიწოდებისთვის და პირიქით პირველად გაჩნდა აშშ-ში გასული საუკუნის სამოციან წლებში. როგორც დაგეგმილი იყო, დაიგეგმა ოკეანეში მილის აშენება ნახევარ კილომეტრის სიღრმეზე, რომლის ფარგლებშიც ტრანსპორტირება განხორციელდებოდა მაგნიტურ ბალიშზე მოძრავი მატარებლებით. მხოლოდ 1999 წელს ამერიკელმა ინჟინერმა დარიელ ოსტერმა მოახერხა ვაკუუმური მილსადენის ტრანსპორტირების ტექნოლოგიების პატენტის მოპოვება, რამაც ახალი ბიძგი მისცა მათ განვითარებას.

პროექტის Oster

ოსტერის იდეის მიხედვით, ტრასა უნდა შედგებოდეს ორი ამაღლებული მილისაგან (სხვადასხვა მიმართულებით გადაადგილებისთვის), რომელთაგან თითოეული 150 სმ დიამეტრის. ვარაუდობენ, რომ მაგნიტურ საკიდზე სატრანსპორტო კაფსულები შიგ სრიალებს. მათი დიამეტრი იქნება 130 სმ, ხოლო სიგრძე - 490 სმ. ტრაილერში ერთდროულად გადაადგილებას შეეძლება ექვსი მგზავრი, რომელთა საერთო წონა 370 კგ-მდეა.

ოსტერის ვაკუუმური მატარებლის ძრავა შედგება პირველადი (დახვეული ლიანდაგის მილი) და მეორადი (თვითონ ფერომაგნიტური შენადნობის კაფსულის სხეული) ელემენტებისაგან. მათ შორის მინიმალური უფსკრული იძლევა ასინქრონული ხაზოვანი ძრავის გამოყენების საშუალებას. თავად თრეილერში დაგჭირდებათდააინსტალირეთ მხოლოდ ელექტროდინამიკური საკიდარი მაგნიტური ლევიტაციის უზრუნველსაყოფად, ჰაერის აღდგენის სისტემა, სავარძლები და მინიატურული ბატარეები, რომლებიც განკუთვნილია ვირტუალური ფანჯრებისა და ტელევიზორებისთვის. ვინაიდან კაფსულის მოძრაობა პრაქტიკულად წინააღმდეგობის გარეშე მოხდება, აჩქარებაზე დახარჯული ენერგიის მნიშვნელოვანი ნაწილი შეიძლება დაბრუნდეს შენელების დროს. ამ პროექტის რეალობად ქცევის მთავარი პრობლემა ის არის, რომ მატარებელი ვაკუუმის მილში უნდა მოძრაობდეს იდეალურად სწორი ლიანდაგის გასწვრივ. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ელექტრომაგნიტებს მოუწევთ ცენტრიდანული ძალის კომპენსირება მოხვევისას.

შვეიცარიული პროექტი

შვეიცარიელმა ინჟინერებმა მსგავსი რამის შემუშავება ჯერ კიდევ 1974 წელს დაიწყეს. მათი პროექტი ისტორიაში შევიდა Swissmetro-ს სახელით. როგორც დაგეგმილი იყო, მაგნიტური ბალიშის კაფსულები 500 კმ/სთ-მდე სიჩქარით უნდა მუშაობდნენ. მომავლის შვეიცარიული ვაკუუმური მატარებელი შეიქმნა შტატის ძირითადი ქალაქების (ბერნი, ციურიხი, ჟენევა, ლოზანა და ბაზელი) დასაკავშირებლად. ამ შემთხვევაში მგზავრების გადასაყვანად იგეგმებოდა 180 სმ დიამეტრის მილების და რვა ადგილიანი მანქანის გამოყენება. დღეისათვის ძნელია ვიმსჯელოთ სხვა მახასიათებლებზე, ვინაიდან პროექტი ბოლომდე არ არის შემუშავებული. 2009 წელს ქვეყნის მთავრობამ მიატოვა ეს იდეა.

მომავლის ინგლისური მატარებელი

ბრიტანელი ინჟინრები 2002 წელს დაუბრუნდნენ ვაკუუმური მატარებლის შექმნის პროექტს. მათი გეგმები უბრალოდ გრანდიოზულია, რადგან გამომგონებლები აპირებენ შექმნან ქსელი, რომელიც ჩაანაცვლებს რკინიგზას და გზას.ტრანსპორტი. ამისათვის საჭიროა მთელი ქვეყნის მასშტაბით მილების ქსელის აშენება. ამ შემთხვევაში, კაფსულები განკუთვნილი იქნება მაქსიმუმ ორი მგზავრისთვის, რომლებიც განლაგებულია დახრილ მდგომარეობაში. წინა პროექტებისგან განსხვავებით, აქ მოძრავი შემადგენლობა რელსების გასწვრივ უნდა მოძრაობდეს 420 კმ/სთ სიჩქარით. ტროლეიებზე განთავსებული ელექტროძრავები იკვებება საკონტაქტო რელსით. მთავარი ნაკლი, რაც ინგლისურ ვაკუუმ მატარებელს აქვს, დეველოპერების აზრით, დაკავშირებულია ერთი მგზავრის გადაყვანის ენერგო ხარჯებთან, წინა პროექტებთან შედარებით. მეორე მხრივ, მისი მთავარი უპირატესობა სატრანსპორტო ქსელის მშენებლობის შედარებით დაბალ ღირებულებაშია.

Hyperloop პროექტი

ყველაზე პერსპექტიული არის მომავლის მატარებლის პროექტი, რომელსაც ჰქვია Hyperloop. მისი შექმნის იდეა 2012 წელს ამერიკელმა მილიარდერმა ელონ მასკმა შემოგვთავაზა. თავდაპირველად პროექტზე, როგორც ტრანსპორტის მეხუთე რეჟიმზე საუბრობდნენ, თუმცა ტელევიზიით განხილვას არ გასცდა. მას შემდეგ რაც ცნობილი გახდა მთავრობის გეგმების შესახებ ლოს-ანჯელესსა და სან-ფრანცისკოს შორის ჩქაროსნული სარკინიგზო ხაზის აშენების შესახებ, ბიზნესმენმა დაიწყო მისი კონცეფციის განხორციელება. Hyperloop პროექტი არის სახმელეთო მილსადენი, რომელშიც ვაკუუმური მატარებელი მოძრაობს 400-დან 1220 კმ/სთ-მდე სიჩქარით. 2013 წლის აგვისტოში იდეა ოფიციალურად წარედგინა ფართო საზოგადოებას 58-გვერდიან პრეზენტაციაში.

მუშაობის პრინციპი

Hyperloop-ის პროექტის მთავარი იდეა არის სატრანსპორტო ქსელის შექმნის მაქსიმალური იაფად.მილები და შემდგომი ექსპლუატაცია. ამასთან დაკავშირებით, ის დაფუძნებული იყო ისეთ მოდელზე, როგორიცაა ვაკუუმური მატარებელი. აშშ-ში, გამომგონებლის თქმით, აუცილებელია დახურული პარალელური ტრასების ქსელის აშენება, რომელიც დაუკავშირდება მარშრუტების ბოლო წერტილებს. მათში ვაკუუმის შესაქმნელად და შესანარჩუნებლად საკმარისია 25მმ სისქის ფოლადის მილები და დაბალი სიმძლავრის ტუმბოები. მათ შიგნით, ელონ მასკი გვთავაზობს კაფსულების გაშვებას 30 მეტრამდე სიგრძის. პირველ ბიზნესმენს სან-ფრანცისკოსა და ლოს-ანჯელესის დაკავშირება სურს.

დეველოპერების აზრით, მილებში აბსოლუტური ვაკუუმის შექმნა არ იმუშავებს. ამასთან დაკავშირებით, ჰაერის მასები მოძრავი შემადგენლობის ფსკერის ქვეშ იქნება მიმართული მის მშვილდში სპეციალური საქშენების მეშვეობით. ეს შექმნის ჰაერის ბალიშს და დაზოგავს ელექტრომაგნიტის განხორციელებისთვის საჭირო მნიშვნელოვან სახსრებს. ძრავის დასატენად, რის გამოც კაფსულა ამოქმედდება, ყოველ 110 კმ-ზე მილის იატაკზე დამონტაჟდება ალუმინის რელსი 15 მეტრის სიგრძით..

სისტემის ფუნქციონირების ვარიანტები

პრეზენტაცია განიხილავს სისტემის სამგზავრო და სამგზავრო-სატვირთო ვერსიას. პირველ შემთხვევაში შემოთავაზებულია 2,23 მ დიამეტრის მილის აშენება, შიგნით გამავალი ვაკუუმური მატარებელი ერთ მოგზაურობაში 28 მგზავრის გადაყვანას შეძლებს. მეორე ვარიანტი გულისხმობს 3,3 მ დიამეტრის მილსადენის გამოყენებას, ამ შემთხვევაში ყოველ კაფსულაში შესაძლებელი იქნება სამი დამატებითი მანქანის ტრანსპორტირება. აღსანიშნავია, რომ ელონ მასკის პროექტის მიხედვით მატარებლები გაემგზავრებიანყოველ ნახევარ წუთში.

დანახარჯების ეფექტურობა და ტესტირება

Hyperloop პროექტს შეიძლება ეწოდოს ძალიან ეფექტური. დეველოპერები აპირებენ სრულად დააკმაყოფილონ მისი საჭიროებები მზის და ქარის ენერგიის საშუალებით. ისინი გეგმავენ გაყიდონ მთელი მისი ჭარბი რაოდენობა, ამით ყოველწლიურად დაახლოებით 25 მილიონი დოლარი გამოიმუშავებენ. ელონ მასკის თქმით, ცალმხრივი მგზავრობის ღირებულება დაახლოებით $20 უნდა იყოს. ამ შემთხვევაში პროექტი ოც წელიწადში ანაზღაურდება.

ვაკუუმური მატარებლის პირველი ტესტები ჩატარდა 2016 წლის მაისში. ამ მიზნით ლას-ვეგასის მახლობლად უდაბნოში აშენდა სპეციალური საცდელი ადგილი. ტროლეი, ელექტრომაგნიტების გამოყენებით, ჯერ აჩქარდა 180 კმ/სთ ნიშნულამდე, რის შემდეგაც თანდათან გაჩერდა.

უსაფრთხოება

დეველოპერები განსაკუთრებით ფრთხილად იყვნენ უსაფრთხოებასთან დაკავშირებით. კაფსულის მოძრაობა არანაირად არ იმოქმედებს მგზავრების კომფორტზე. იგრძნობა, რომ მისი აჩქარება არ განსხვავდება თვითმფრინავის აფრენამდე სირბილისგან, შემდეგ კი - მშვიდი სრიალი და ტურბულენტობის გარეშე. ელონ მასკი ამტკიცებს, რომ ვაკუუმური მატარებელი რელსებიდან ან სიმაღლიდან ჩამოვარდნას არ შეუძლია, ამიტომ ის ტრანსპორტის ერთ-ერთ ყველაზე უსაფრთხო რეჟიმად უნდა ჩაითვალოს. ელექტროენერგიის გათიშვის შემთხვევაში, კაფსულა აღჭურვილია ბატარეებით, რომელთა სიმძლავრე საკმარისია მგზავრების 45 წუთის განმავლობაში, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მთელი მარშრუტისთვის. ყოველივე ამის შემდეგ, ადამიანების უმეტესობას ძალიან კომფორტულია თვითმფრინავით მგზავრობა, მიუხედავად იმისა, რომ გაქცევის საშუალება არსებობსკატასტროფები მათში ძალიან საეჭვოა.

დასრულება

ვაკუუმური მატარებლის შექმნა, უდავოდ, დიდ ფინანსურ ხარჯებს მოითხოვს. გარდა ამისა, პროექტის განხორციელებამდე კიდევ ბევრი ტექნიკური პრობლემის გადაჭრაა საჭირო. თუმცა, ჩვენს დროში, ტექნოლოგიების მუდმივი განვითარების გათვალისწინებით, ამ საწარმოს განხორციელების შესაძლებლობა არ გამოიყურება ისეთი ბუნდოვანი, როგორც რამდენიმე ათეული წლის წინ. ამ მხრივ, არ უნდა გაგიკვირდეთ, როდესაც მატარებლები, რომლებიც უფრო სწრაფია, ვიდრე თანამედროვე ზებგერითი თვითმფრინავები, მალე გამოიყენებენ მგზავრებისა და ტვირთის გადასაზიდად.