Վակուումային գնացք. աշխատանքի սկզբունք, փորձարկում: Ապագայի գնացք

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Գիտնականները վաղուց եկել են այն եզրակացության, որ ցանկացած մեքենայի արագությունը բարձրացնելու համար անհրաժեշտ է հնարավորինս ճնշել շփման ուժը։ Այս սկզբունքով թռչում են տիեզերանավերը, որոնք առանց շրջակա միջավայրի դիմադրության կարող են շատ երկար ճանապարհորդել տիեզերքում։ Հենց այս հատկանիշն է ընկած նախագծի հիմքում, որը հայտնի է որպես «ապագայի վակուումային գնացք»:

Ամենաարագ գնացքները

Գիտնականների ամենաբարձր ձեռքբերումը հողի արագընթաց շարժման ոլորտում այսօրվա դրությամբ համարվում է մագնիսական լևիտացիա։ Մագնիսական լևիտացիայի գնացքները փորձարկվել են Ճապոնիայում, Անգլիայում և Գերմանիայում դեռևս 1970-ականներին: Ներկայումս տրանսպորտի այս տեսակը հաջողությամբ շահագործվում է բազմաթիվ նահանգներում: Այս դեպքում շփումը նվազագույնի հասցնելով ապահովվում է 500 կմ/ժ արագություն։ Ավելին, նման շարժակազմը բնութագրվում է բարձր արդյունավետությամբ, շրջակա միջավայրի բարեկեցությամբ և ցածր աղմուկի մակարդակով: Միևնույն ժամանակ, հարկ է նշել, որ շարժման արագության բարձրացումը ենթադրում է աճաերոդինամիկ քաշում. Գիտնականներն առաջարկում են նմանատիպ մոտեցմամբ ստեղծել վակուումային գնացք։ Դրա գործողության սկզբունքն այն է, որ ուղին պետք է անցնի խողովակի ներսում պոմպված օդով, այնպես որ բոլոր դիմադրողական ուժերը բացառված են:

Վակուումային տրանսպորտի գաղափարի առաջացումը

Անդրատլանտյան բեռնատար խողովակաշար կառուցելու հայեցակարգը Եվրոպայից Ամերիկա և հակառակը ապրանքներ հասցնելու համար առաջին անգամ հայտնվեց ԱՄՆ-ում դեռ անցյալ դարի վաթսունականներին: Ինչպես նախատեսվում էր, նախատեսվում էր օվկիանոսում խողովակ կառուցել կես կիլոմետր խորության վրա, որի ներսում փոխադրումները կիրականացվեին մագնիսական բարձի վրա շարժվող գնացքներով։ Միայն 1999 թվականին ամերիկացի ինժեներ Դարիել Օսթերին հաջողվեց ստանալ վակուումային խողովակաշարերի փոխադրման տեխնոլոգիաների արտոնագիր, ինչը նոր խթան հաղորդեց դրանց զարգացմանը։

Project Oster

Ըստ Օստերի մտահղացման՝ ուղին պետք է բաղկացած լինի երկու բարձրացված խողովակներից (տարբեր ուղղություններով շարժվելու համար), որոնցից յուրաքանչյուրը ունի 150 սմ տրամագծով: Ենթադրվում է, որ մագնիսական կախոցի վրա տրանսպորտային պարկուճները ներս կսահեն։ Դրանց տրամագիծը կկազմի 130 սմ, իսկ երկարությունը՝ 490 սմ։Կցասայլով միաժամանակ կարող են տեղաշարժվել մինչև 370 կգ ընդհանուր քաշով վեց ուղևոր։

Օստերի վակուումային գնացքի շարժիչը բաղկացած կլինի առաջնային (ոլորուն ուղու խողովակ) և երկրորդական (հենց ֆերոմագնիսական խառնուրդի պարկուճի մարմինը) տարրերից: Նրանց միջև նվազագույն բացը թույլ է տալիս օգտագործել ասինխրոն գծային շարժիչ: Ինքնին թրեյլերում ձեզ անհրաժեշտ կլինիտեղադրել միայն էլեկտրադինամիկ կախոց՝ մագնիսական լևիտացիա ապահովելու համար, օդի վերականգնման համակարգ, նստատեղեր և մանրանկարիչ մարտկոցներ, որոնք նախատեսված են վիրտուալ պատուհանների և հեռուստացույցների համար: Քանի որ պարկուճի շարժումը տեղի կունենա գործնականում առանց դիմադրության, արագացման վրա ծախսված էներգիայի զգալի մասը կարող է վերադարձվել դանդաղման ժամանակ: Այս նախագիծն իրականություն դարձնելու հիմնական խոչընդոտն այն է, որ վակուումային խողովակի գնացքը պետք է շարժվի կատարյալ ուղիղ գծով: Հակառակ դեպքում, էլեկտրամագնիսները պետք է փոխհատուցեն կենտրոնախույս ուժը ոլորաններում:

շվեյցարական նախագիծ

Շվեյցարացի ինժեներները սկսեցին նման բան մշակել դեռևս 1974 թվականին: Նրանց նախագիծը պատմության մեջ մտավ Swissmetro անունով։ Ինչպես պլանավորվել էր, մագնիսական բարձի պարկուճները պետք է աշխատեին մինչև 500 կմ/ժ արագությամբ: Ապագայի շվեյցարական վակուումային գնացքը նախատեսված էր նահանգի հիմնական քաղաքները (Բեռն, Ցյուրիխ, Ժնև, Լոզան և Բազել) միացնելու համար։ Այս դեպքում նախատեսվում էր 180 սմ տրամագծով խողովակներ եւ ութ տեղանոց մեքենա օգտագործել ուղեւորների տեղափոխման համար։ Մինչ օրս դժվար է դատել այլ բնութագրերի մասին, քանի որ նախագիծը մինչև վերջ չի մշակվել։ 2009 թվականին երկրի կառավարությունը հրաժարվեց այս գաղափարից։

Ապագայի անգլիական գնացք

Բրիտանացի ինժեներները 2002 թվականին վերադարձան վակուումային գնացքի ստեղծման նախագծին։ Նրանց ծրագրերը պարզապես վիթխարի են, քանի որ գյուտարարները մտադիր են ցանց ստեղծել, որը կփոխարինի երկաթուղին և ճանապարհին.տրանսպորտ. Դրա համար անհրաժեշտ է խողովակների մի ամբողջ ցանց կառուցել ամբողջ երկրում: Այս դեպքում պարկուճները նախատեսված կլինեն հակված դիրքում գտնվող առավելագույնը երկու ուղևորի համար։ Ի տարբերություն նախորդ նախագծերի, այստեղ շարժակազմը պետք է շարժվի ռելսերի երկայնքով մինչև 420 կմ/ժ արագությամբ։ Տրոլեյբուսների վրա տեղակայված էլեկտրաշարժիչներն աշխատելու են կոնտակտային ռելսով։ Հիմնական թերությունը, որ ունի անգլիական վակուումային գնացքը, ըստ մշակողների, կապված է մեկ ուղևորի տեղափոխման համար էներգիայի բարձր ծախսերի հետ՝ համեմատած նախորդ նախագծերի հետ։ Մյուս կողմից, դրա հիմնական առավելությունը տրանսպորտային ցանցի կառուցման համեմատաբար ցածր արժեքն է։

Hyperloop Project

Ամենահեռանկարայինը ապագայի գնացքի նախագիծն է, որը կոչվում է Hyperloop։ Դրա ստեղծման գաղափարը 2012 թվականին առաջարկել է ամերիկացի միլիարդատեր Իլոն Մասքը։ Ի սկզբանե նախագծի մասին խոսվում էր որպես տրանսպորտի հինգերորդ տարբերակ, սակայն այն չանցավ հեռուստատեսային քննարկումներից այն կողմ։ Այն բանից հետո, երբ հայտնի դարձավ Լոս Անջելեսի և Սան Ֆրանցիսկոյի միջև արագընթաց երկաթուղի կառուցելու կառավարության ծրագրերի մասին, գործարարը ձեռնամուխ եղավ իր հայեցակարգի իրականացմանը։ Hyperloop նախագիծը ցամաքային խողովակաշար է, որտեղ վակուումային գնացքը կարող է շարժվել 400-ից 1220 կմ/ժ արագությամբ: 2013 թվականի օգոստոսին գաղափարը պաշտոնապես ներկայացվեց լայն հանրությանը 58 էջանոց շնորհանդեսով։

Աշխատանքի սկզբունք

Hyperloop նախագծի հիմնական գաղափարը տրանսպորտային ցանց ստեղծելու առավելագույն էժանությունն է.խողովակներ և հետագա շահագործում: Այս առումով այն հիմնված էր այնպիսի մոդելի վրա, ինչպիսին է վակուումային գնացքը: ԱՄՆ-ում, ըստ գյուտարարի, անհրաժեշտ է կառուցել փակ զուգահեռ ուղիների ցանց, որը կմիանա երթուղիների վերջնակետերում։ Դրանցում վակուում ստեղծելու և պահպանելու համար բավական են 25 մմ հաստությամբ պողպատե խողովակները և ցածր հզորությամբ պոմպերը։ Դրանց ներսում Իլոն Մասկն առաջարկում է արձակել մինչեւ 30 մետր երկարությամբ պարկուճներ։ Առաջին գործարարը ցանկանում է միացնել Սան Ֆրանցիսկոն և Լոս Անջելեսը։

Ըստ մշակողի՝ խողովակներում բացարձակ վակուում ստեղծելը չի աշխատի։ Այս առումով օդային զանգվածները ուղղորդվելու են շարժակազմի հատակի տակ՝ նրա աղեղի հատուկ վարդակների միջոցով։ Սա կստեղծի օդային բարձ և կխնայի զգալի միջոցներ, որոնք անհրաժեշտ են էլեկտրամագնիսների իրականացման համար: Շարժիչը վերալիցքավորելու համար, որի շնորհիվ պարկուճը գործի կդրվի, խողովակի հատակին յուրաքանչյուր 110 կմ-ն մեկ 15 մետր երկարությամբ ալյումինե ռելս կտեղադրվի։

Համակարգի գործունեության տարբերակներ

Ներկայացումը հաշվի է առնում համակարգի ուղևոր-բեռնատար տարբերակը: Առաջին դեպքում առաջարկվում է կառուցել 2,23 մ տրամագծով խողովակ, ներսում ընթացող վակուումային գնացքը մեկ ուղեւորության ընթացքում կկարողանա տեղափոխել մինչեւ 28 ուղեւոր։ Երկրորդ տարբերակը ենթադրում է 3,3 մ տրամագծով խողովակաշարի օգտագործում, այս դեպքում յուրաքանչյուր պարկուճում հնարավոր կլինի տեղափոխել երեք լրացուցիչ մեքենա։ Նշենք, որ Իլոն Մասկի նախագծի համաձայն՝ գնացքները մեկնելու ենյուրաքանչյուր կես րոպե։

Ծախսերի արդյունավետություն և փորձարկում

Hyperloop նախագիծը կարելի է անվանել շատ արդյունավետ։ Մշակողները մտադիր են ամբողջությամբ բավարարել դրա կարիքները արևային և քամու էներգիայի միջոցով։ Նրանք նախատեսում են վաճառել դրա ողջ ավելցուկը՝ դրանից տարեկան վաստակելով մոտ 25 մլն դոլար։ Ըստ Իլոն Մասկի՝ միակողմանի ուղեվարձը պետք է լինի մոտ 20 դոլար: Այս դեպքում նախագիծը կվճարի քսան տարի հետո։

Վակուումային գնացքի առաջին փորձարկումները տեղի են ունեցել 2016 թվականի մայիսին։ Այդ նպատակով Լաս Վեգասի մերձակա անապատում կառուցվել է հատուկ փորձադաշտ: Էլեկտրամագնիսների միջոցով տրոլեյբուսը սկզբում արագացել է մինչև 180 կմ/ժ արագություն, որից հետո աստիճանաբար կանգ է առել։

Անվտանգություն

Կարգավորողները հատկապես ուշադիր էին անվտանգության հարցում: Պարկուճի շարժումը ոչ մի կերպ չի ազդի ուղեւորների հարմարավետության վրա։ Զգում է, որ դրա արագացումը չի տարբերվի թռիչքից առաջ ինքնաթիռի վազքից, իսկ հետո՝ հանգիստ սահում և առանց տուրբուլենտների: Իլոն Մասկը պնդում է, որ վակուումային գնացքը չի կարող ռելսերից դուրս գալ կամ ընկնել բարձրությունից, ուստի այն պետք է համարել տրանսպորտի ամենաանվտանգ եղանակներից մեկը։ Էլեկտրաէներգիայի անջատման դեպքում պարկուճը հագեցած է մարտկոցներով, որոնց հզորությունը բավարար է 45 րոպե ուղևորներին, այլ կերպ ասած՝ ողջ երթուղու համար։ Ի վերջո, մարդկանց մեծամասնությանը շատ հարմար է ինքնաթիռով ճանապարհորդելը, չնայած այն հանգամանքին, որ փախուստի միջոցների դեպքումդրանցում տեղի ունեցած աղետները խիստ կասկածելի են։

Ավարտում

Վակուումային գնացքի ստեղծումը, անկասկած, պահանջում է հսկայական ֆինանսական ծախսեր։ Բացի այդ, նախքան ծրագրի իրականացումը, անհրաժեշտ է լուծել ևս շատ տեխնիկական խնդիրներ։ Այնուամենայնիվ, մեր ժամանակներում, հաշվի առնելով տեխնոլոգիաների մշտական զարգացումը, այս ձեռնարկության իրականացման հնարավորությունը այնքան անորոշ չի թվում, որքան մի քանի տասնամյակ առաջ: Այս առումով չպետք է զարմանալ, երբ գնացքները, որոնք ավելի արագ են, քան ժամանակակից գերձայնային ինքնաթիռները, շուտով կօգտագործվեն ուղևորներ և ապրանքներ տեղափոխելու համար: