[Érdekes mérnöki tevékenység]
A vonatok idővel fejlődtek.
[Gőz, dízel, villany]
A gőzösről a dízelre, majd az elektromos energiára váltottak.
Manapság a vonatok még futurisztikusabbak, mint valaha.
A maglev (mágneses lebegtetésű) vonatokkal fényes utat vágnak a közlekedés jövője felé. Mi pontosan a maglev vonat? A maglev vontokat mágnesek hajtják.
Mágnesezett tekercsek (elektromágnes) vannak a pálya mentén, amik taszítják a nagy mágneseket a vonat alján.
A tekercsek mágneses mezőt hoznak létre, ami azt eredményezi, hogy a vonat lebeg a pálya felett, és az stabilan tartja. Ezután áramot táplálnak a falban lévő tekercsekbe (elektromágnesekbe), hogy létrehozzák a mágneses mezők egy rendszerét, ami mozgatja a vonatot a pálya mentén. Az elektromos áram állandóan változik (váltakozó áram), hogy felcserélje az átmágnesezett tekercsek polaritását. Ez a változás a polaritásban azt eredményezi, hogy előrehúzza a járművet.
Miközben a mágneses mező a vonat mögött halad, további előretolást eredményez. Hogy ezt lehetővé tegyük a maglev vonatok el vannak látva hűtésrendszerrel. A lehűtött, rendkívül alacsony hőmérsékletek miatt képesek elég erős mágneses mezőket generálni ahhoz, hogy felemeljék és nagyon nagy sebességgel előre hajtsák a vonatot. A fő előny, hogy a maglev vonatok felette állnak a hagyományos vonatoknak, az elméleti sebesség határuk.
Felemelve egy vonatot a pályája fölé, kiküszöbölhető a sebesség egy akadálya: a súrlódás.
E korlátozó tényezőt eltávolítva, a maglev vonatok sokkal nagyobb csúcssebességeket képesek elérni.
Hogy bemutassuk, hogy a maglev vonatok milyen gyorsak lehetnek, nézzük meg a japán „Lövedék” vonatokat!
Egy speciális tesztben a sebesség rekordok:
[300x (vonatsorozat) 443 km/h]
Ezt már nagyon döntötték.
[LO (vonatsorozat) 603 km/h]
Menjünk tovább Kínába, ahol egy új maglev vonat prototípusát leplezték le 2021 januárjában, ami elérheti a 620 km/h csúcssebességet! (Most készül a teszt pálya hozzá).
És ez még mindég nem súrolja azt a sebességet, hogy a maglev vonatok milyen gyorsan mehetnek.
[Súrlódás]
A súrlódás kiküszöbölése ellenére is a maglev vonatoknak is még mindég van egy fő sebességkorlátozó tényezője, az ellenállás vagy légellenállás. Nos, mi történik ha a levegőt is kivesszük az egyenletből a súrlódással együtt?
[Vákum vonat]
Ezek maglev vonatok, elhelyezve légtelenített csövekben, vagy lezárt alagutakban, amikből szinte az összes levegőt kiszivattyúzzák. Ilyen körülmények között a légellenállás szinte teljesen ki lenne küszöbölve, lehetővé téve a nagyobb maximális sebességeket, kisebb energia felhasználásával.
Elméletileg a maximális ebességük valahol 4000 km/h tartományban lenne. Ez körülbelül 5x gyorsabb, mint egy kereskedelmi repülőgép átlagos utazási sebessége (800 km/h).
Annyira szemkápráztató, amennyire ezek az adatok. A vákum vonatok valószínűleg nem fogják fenntartani ezt a sebességet az utazás teljes időtartama közben. A gyors felgyorsulás e sebességre, és a gyors lelassulás ártalmas lenne az emberi testre.
[Eleje, közepe, vége]
Ehelyett a fél utat azzal töltenék, hogy lassabban gyorsuljanak egy maximális sebességre, aztán az út másik felét lassabban lassulva töltenék.
A vákuum vonat fokozatosan valósággá válik.
2013-ban Elon Musk javasolt egy vonat rendszert, a vákuum vonathoz hasonló működési elvvel.
Habár ez nem ajánl utazást kereskedelmi utasoknak, de egy lehetőség, hogy áttörje a hang sebesség akadályt. A Hyperloop sebessége. úgy becsülik, elérheti az 1223 km/h-t
[1223 km/h]
A tesztelés jelenleg is folyamatban van, egy másik vákuum vonat projektben, ami tavaly sikeresen szállított két utast egy 500 m hosszú teszt vágányon.
[Virgin Hyperloop]
A Virgin (cég) reméli, hogy üzleti alapokra helyezheti a koncepciót, és 2030-ban behozza a piacra.
[Jövőkép 2030, Szaud Arábia Királysága]
Menjünk mélyebbre! Mi lenne, ha ezek a nagysebességű vonatok kontinensek között közlekedhetnének. Úgy nézne ki, mit egy cső álom, de néhány futurisztikus tervezési követelmény már létezik erre, mint például a víz alatti alagút rendszerek, amiken a vákuum vonatoknak elkerülhetetlenül át kell menniük.
[A Csatorna alagút]
[Egyesült Királyság – Franciaország, 50 km]
[6 év építés, 6 milliárd dollár költség]
Ezt arányosan felnagyítva (a Hyperloop) sokkal több időt és forrást igényel.
2014-ben Kína javasolt egy vasútvonalat, ami észak-kelet Kínában kezdődne, keresztezi Szibériát, áthalad egy alagúton a Csendes óceánban, keresztülhalad Alaszkán és Kanadán, és eléri az Egyesült Államokat. A projekt költségbecslés szerint több mint 200 milliárd dollár.
[200 milliárd US dollár]
Több ezer mérföld új vasúti infrastruktúra megépítését igényli.
[A Bearing tengernél (szorosnál) 103 km]
Azon spekulálnak, hogy ez a vasútvonal bárhova vezethetne, és időközben meg kell bizonyosodni arról, hogy a vákuum vonatok tudnak közlekedni ilyen léptékben.
[12 – 15 év]
De minden, amit elmondunk, ha nem lenne futurisztikus nagysebességű vasúti rendszer, legyen egy nagyszerű látvány, amit meg kell tartani a mi örökké táguló, technológia által hajtott világunkban?
[Iratkozz fel hírlevelünkre!
interesting engineering.com/hírlevél]
Érdekes mérnöki tevékenység, IE]