Вакуумний потяг

Вакуумний потяг або Vactrain — запропонований приблизно сто років тому, але поки не реалізований концепт високошвидкісного наземного транспорту. Цей спосіб переміщення передбачає рух за допомогою магнітної левітації всередині труб з вакуумом або з сильно розрідженим повітрям. Відсутність повітряного опору і тертя дозволить рухатися з дешево та з великою швидкістю (приблизно 6400-8000 км/год — тобто в 5-6 разів швидше звуку в повітрі).

Принцип роботи

Переваги

  • Через відсутність опору повітря і тертя можуть стати досяжними дуже високі швидкості, вище ніж у будь-якого іншого наземного виду транспорту.
  • Відсутність зносу труб і вагонів через відсутність контакту з ними.
  • Потенційно низька вартість поїздки.
  • Повністю автоматична маршрутизація.
  • Може бути суміщений з гравітаційним поїздом.

Недоліки

  • Висока вартість інфраструктури.
  • Перешкоди від сильного магнітного поля на чутливі пристрої, наприклад кардіостимулятори і магнітні диски.
  • Смертельна небезпека для пасажира при розгерметизації.
  • При перебоях у постачанні електроенергії магнітна подушка виходить із ладу, та виникає загроза зіткнення потягу зі стінками тунелю, що є дуже небезпечним на великій швидкості.

Спроби реалізації

Передісторія: пневмопошта та пневмопотяги на рейках

Ідея переміщення предметів в трубі або тунелі з розрідженим повітрям має тривалу практику здійснення у вигляді пневмотранспорту. Перше письмове повідомлення було доставлене по трубі в 1792 році в соборі Святого Стефана у Відні. У 1916 році загальносвітова протяжність труб пневмопошти становила приблизно 1 000 км, з яких понад 400 км розташовувалися у Франції. В даний час лінії пневматичної пошти використовуються в госпіталі Шаріте в Берліні і Російській державній бібліотеці в Москві[1].

Ідея потяга, що рухається тунелем з розрідженим повітрям, вперше була запатентована в 1835 році Генрі Пінкусом (англ. Henry Pinkus). Тоді ж він побудував експериментальну лінію пневматичної залізниці вздовж Кенсингтонського каналу в Лондоні.

Першу діючу лінію відкрили в 1840 році Семюел Клегг і Джозеф Самуд, вона функціонувала як частина дороги Birmingham, Bristol & Thames Junction Railway[2]. Самуд присвятив цій дорозі книгу «A Treatise on the Adaptation of Atmospheric Pressure to the Purposes of Locomotion on Railways» (1841 рік)[3]. Beach Pneumatic Transit, перша лінія метрополітену в Нью-Йорку, також являла собою пневмопотяг[4]; в 1960-ті роки вона наштовхнула винахідника Лоуренса Едвардса на ідею гравітаційно-вакуумного транзиту[5].

Влітку 1864 року у лондонському парку "Crystal Palace Park" протягом двох місяців функціонував експериментальний пневматичний потяг на рейках[6]. Лінія була спроєктована британським інженером Томасом Вебстером Рамелом, її довжина складала 550 метрів, середня швидкість пересування потягу була 40 км/год — вдвічі більше ніж транспорт з конями типовий для тієї епохи. Єдиний вагон потягу пересувався по вузькому тунелю під дією потужного вентилятору, який всмоктував вагон з одного кінця тунелю до іншого. Поїздка коштувала шість пенсів.

Історія

Вперше ідея вакуумного потяга була публічно висловлена ​​в 1909 році в замітці, що вийшла в журналі «Scientific American» з посиланням на неназваного читача. Читач запропонував організувати рух автомобілів у вакуумній трубі на основі магнітної левітації. За його розрахунками, шлях від Нью-Йорка до Філадельфії (136 км) зайняв би в такому випадку 6 хв 44 с[7], а відстань від Нью-Йорка до Бостона (305 км) могла бути подолано за 10 хв 4 с. Згодом неназваний читач став відомим як американський піонер космонавтики Роберт Ґоддард (англ. Robert Goddard). Після смерті винахідника у 1945 році в його паперах були знайдені прототипи вакуумного потяга, що рухається з середньою швидкістю 1 000 миль на годину (1 600 км/год). Тоді ж удова винахідника Естер Крістін Ґоддард подала заявки на отримання патентів US 2511979 A «Vacuum tube transportation system»[8] і US 2488287 A «Apparatus for vacuum tube transportation»[9].

Перші в світі досліди з переміщенням тіла у вакуумній трубі за рахунок електромагнітного поля поставив у 1911-1913 роках в Томському технологічному інституті російський професор Борис Вейнберг. За його задумом, капсула (сигароподібний циліндр завдовжки близько 2,5 м і заввишки 0,9 м) всередині труби мала розганятися на станції відправлення соленоїдом, який виконує в цьому випадку роль електромагнітної гармати, а на станції призначення тим же соленоїдом мала гальмуватися. Вейнберг припускав, що капсула зможе розвивати швидкість до 800-1 000 км/год. Навесні 1914 року професор повідомив про свої досягнення в лекції на тему «Рух без тертя», прочитаній в Петербурзі.

У 1934 році німецький інженер Герман Кемпер (нім. Hermann Kemper) подав заявку на отримання патенту DE 643316 C «Schwebebahn mit raederlosen Fahrzeugen, die an eisernen Fahrschienen mittels magnetischer Felder schwebend entlang gefuehrt werden»[10] на систему, що нагадує рішення Вейнберга — металевий закритий снаряд, що переміщався в трубі. У 1939-1943 роках у Третьому рейху йшла робота над створенням такого потяга, проте через Другу світову війну ідея не була доведена до кінця.

У 1969 році декан факультету науки і техніки Університету Мейджо з Наґої Кеноя Одзава (англ. Kyunojo Ozawa або Hisanojo Ozawa) помістив у вакуумний тунель реактивний потяг, який розвинув швидкість 2 300 км/год[11]. Довжина потяга становила 220 м, діаметр 5 м. Наступного року Одзава возив на цьому потязі піддослідних тварин[12].

Сучасність

У 2005 році в Росії було видано патент 2252881 на «Надзвукову наземну транспортну систему Янсуфіна» (рос. Сверхзвуковая наземная транспортная система Янсуфина). Патент передбачає створення системи, за якої в разі досягнення тяги, яка дорівнює 200 тонн, транспортний засіб завдовжки 400-450 метрів розганяється до швидкості 2 448 км/год за 5 хвилин 40 секунд[13]. За рік той самий автор отримав патент РФ 2277482 на «Світову наземно-надзвукову транспортну систему Янсуфіна Н. Р.» (рос. Мировая наземно-сверхзвуковая транспортная система Янсуфина Н. Р.) завдовжки 30 600 км[14].

Китай готує до здійснення проєкт рейкового поїзда в підземному тунелі зі зниженим тиском повітря[15]. Проєкт передбачається реалізувати до 2020 року. Імовірно, поїзд буде здатний розвивати швидкість близько 1 000 км/год. Вартість одного кілометра такої підземної дороги оцінюється в 2,9 мільйона доларів.

Плани будівництва підводного Трансатлантичного тунелю для надзвукових поїздів на магнітній подушці виношує один із проєктувальників Євротунелю американський винахідник Френк Девідсон (англ. Frank Davidson)[16]. Він поставив експеримент, під час якого кулька для пінг-понгу розігналась у 300-метровій пластиковій трубі до швидкості 1 200 км/год[17].

Влітку 2013 року американський підприємець Ілон Маск представив проєкт транспортної системи Hyperloop, що є потягом на повітряній подушці, який рухається в умовах форвакууму. На початку 2015 року було оголошено плани будівництва першої 8-кілометрової траси в екологічному місті Quay Valley, зведення якого має розпочатися в 2016 році в окрузі Кінгс штату Каліфорнія[18].

У жовтні 2013 року фінська компанія Astronomic представила варіант будівництва підводного тунелю між Гельсінкі і Таллінном, в якому курсував би вакуумний потяг «Sonicloop» зі швидкістю 1 600 кілометрів на годину[19].

В лютому 2015 року голова американської компанії Hyperloop Transportation Technologies Дірк Алборн заявив, що його компанія збирається побудувати в Європі високошвидкісну залізницю для вакуумних поїздів Hyperloop. Вона дозволить подорожувати зі Словаччини до Угорщини і Австрії за лічені хвилини.[20]

Див. також

Примітки

  1. ↑ Васильев И. (07 февраля 2011). Пневматическая почта: вчера, сегодня, завтра... http://www.3dnews.ru (російська) . 3DNews Daily Digital Digest. Архів оригіналу за 27 січня 2012.
  2. ↑ Hadfield, Charles (1967). Atmospheric Railways (англійська) . Newton Abbot: David & Charles.
  3. ↑ Samuda, Joseph d'Aguilar (1841). A Treatise on the Adaptation of Atmospheric Pressure to the Purposes of Locomotion on Railways (англійська) . London: J. Weale. с. 50.
  4. ↑ Brennan J. (2004). Beach Pneumatic (англійська) . Нью-Йорк: Колумбійський університет.
  5. ↑ February 26, 1870: First pneumatic powered subway line in New York City. APS News (англійська) . 2013. Архів оригіналу за 12 березня 2016.
  6. ↑ Архівована копія. Архів оригіналу за 21 серпня 2017. Процитовано 21 серпня 2017.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  7. ↑ The Limit of Rapid Transit. Scientific American (англійська) . 1909. Архів оригіналу за 4 квітня 2015. Процитовано 13 лютого 2012.
  8. ↑ Vacuum tube transportation system (англійська) . 20 червня 1950. Архів оригіналу за 12 березня 2016. Процитовано 27 вересня 2014.
  9. ↑ Apparatus for vacuum tube transportation (англійська) . 15 листопада 1949. Архів оригіналу за 5 квітня 2016. Процитовано 27 вересня 2014.
  10. ↑ Schwebebahn mit raederlosen Fahrzeugen, die an eisernen Fahrschienen mittels magnetischer Felder schwebend entlang gefuehrt werden (німецька) . 11 серпня 1934. Архів оригіналу за 12 березня 2016. Процитовано 29 березня 2015.
  11. ↑ The Experiment on the Supersonic Rocket Train. Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers (японська) . 1970. Архів оригіналу за 28 листопада 2016.
  12. ↑ Поезд обгоняет звук. Техника — молодёжи (російська) . 1971.
  13. ↑ Якунін, Володимир Іванович (2012). В будущее России — с высокой скоростью. с. 216. ISBN 978-5-91290-167-6.
  14. ↑ Мировая наземно-сверхзвуковая транспортная система Янсуфина Н. Р. (російська) . 10 червня 2006. Архів оригіналу за 12 березня 2016.
  15. ↑ Laboratory working on train to run at 1,000kph. Shanghai Daily (англійська) . 2010-8-3. Архів оригіналу за 17 січня 2012.
  16. ↑ Черненко Г. (2011). Летающие экспрессы. журнал Костёр (російська) . Архів оригіналу за 12 березня 2016.
  17. ↑ До отправления поезда Пекин—Нью-Йорк остаётся…. 2014-9-9. Архів оригіналу за 10 вересня 2014.
  18. ↑ Hyperloop Construction Starts Next Year With the First Full-Scale Track (англійська) . Архів оригіналу за 10 березня 2016. Процитовано 12 березня 2015.
  19. ↑ Алексеева, Анна (19 жовтня 2013). Вакуумный поезд: из Хельсинки в Таллин за 5 минут (російська) . Архів оригіналу за 21 серпня 2014. Процитовано 20 серпня 2014.
  20. ↑ Доїхати за 600 секунд. Високошвидкісна магістраль Hyperloop зв'яже столиці Австрії, Угорщини та Словаччини. Новое время. 11 березня 2016. Архів оригіналу за 12 березня 2016. Процитовано 11 березня 2016.