A gyönyörű messzire a vonaton - meztelen tudomány
Vonat a jövőre
Paradox módon a vasutak jövője a vasúthoz nagymértékben közvetett. A távoli jövőben a "vasdarab" látható, kivéve a történeti könyveket. Valószínűleg a jövő vonata lesz egyvasút. Az egyik legígéretesebb irányban ezen a területen a mágneses párnák technológiája. De míg az ilyen vonatok csak az első bizonytalan lépéseket teszik a nagy világba.
Most a bolygónkat több százezer kilométernyi vasúti pálya veszi körül. Nehéz elhinni, hogy a modern vasúti infrastruktúra a közeljövőben helyettesíthető. Sokkal ésszerűbb, ha a vasútból "maximalizálják" a lehetőségeit. Először is a mozgás sebességéről beszélünk. A jövő tervezett személyszállító vonatai olyan sebességgel tudnak fejlődni, amelyet elődeik nem álmodtak.
A világ összes vasútjának hossza 1 millió 134 ezer 429 km. Az összes ország közül az Egyesült Államok büszkélkedhet a vasútvonalak legnagyobb hossza (226 ezer 427 km). Amerikát követi Kína 93 ezer és 250 km-es vasútvonal. Oroszország zárja az első három. Az orosz vasút teljes hossza 87 ezer 157 km.
A Frecciarossa 1000 vonatot az olasz AnsaldoBreda és a kanadai Bombardier Transportation fejlesztette ki. A kompozíció a Milan - Róma útvonalon fut. Ezt a távolságot csak két óra és húsz perc alatt fogja legyőzni. A jövőben az elektromos vonat számos más európai útvonalon működik. Ehhez többféle tápellátási mód van kialakítva. Az európai hálózatoktól függően fogják használni. A projekt egyik fontos jellemzője a magas szintű kényelem és kényelem. A meglévő nagysebességű vonatok közül a Frecciarossa 1000 a legnagyobb távolságot nyújtja az utasok ülései között. Nem az utolsó szerepe volt a vonat tervezésében az esztétika számára. A Frecciarossa 1000 a világ egyik legszebb utasvonala.
Általában joggal nevezhetjük a Frecciarossa 1000-et, amely a 21. század egyik valódi projektje, a jövő vonala. Egyébként az utasok már megkeresztelték. Az új vonatot már ebben az évben tesztelik. A következő évtől kezdődően rendszeres járatok indulnak.
Az új nagysebességű vonatok létrehozása nem csak Nyugaton, hanem Keleten is működik. A Fastech 360 a jövő japán vonatának prototípusa. Tokió és Aomori város közötti járatokra tervezték. Feltételezzük, hogy a Fastech 360 maximális sebessége eléri a 405 km / h sebességet. Az E954 típus (a Fastech 360 projekt hivatalos neve) lesz a leggyorsabb típusú elektromos vonat Japánban. Ezt megelőzően a "Shinkansen 500" az első helyen állt a felkelő nap nagy sebességű vonatai között.
A FÁK területén a leggyorsabb személyszállító vonat a Sapsan elektromos vonat, amelyet a Siemens kifejezetten Oroszország számára fejlesztett ki. A maximális sebesség elérheti a 250 km / h sebességet. Az útvonal sebessége 177 km / h. Után jön a Nevsky Express, amelynek maximális sebessége 200 km / h. A három leggyorsabb vonat közé tartozik az Afrosiab vonat, amely Taskent-Samarkand járatokat üzemeltet. A menetsebessége 136 km / h.
"Cat Ears"
Az új európai fejlesztéshez hasonlóan a japán projekt nem csak nagy sebességgel büszkélkedhet, hanem számos innovatív megoldást is kínál. A Fastech 360 konstrukciója lehetővé teszi, hogy a pályán lévő hótól függetlenül mozogjon. A design egyik legérdekesebb újdonsága az aerodinamikai fékek. Ugyanez látható néhány repülőgépen. Az aktív helyzetben a Fastech 360 fékek hasonlítanak a macskák fülére. Ez a vonat még megkapta a becenevet "Nekomi Shinkansen", ami a japán "Shinkansen a macskák füle".
A japán mérnökök új alkotása rendkívül bizarr kinézetű. Bármi is legyen a szurkolói, a japán nagysebességű vonatok korábbi generációi sokkal vonzóbbak voltak. Azonban a design sohasem volt erős pont a japánok. Hobbijaik a megbízhatóság és a funkcionalitás.
Nyitott levegő fékek
Föld - levegő
Az ötlet egy mágneses oszlopos vonat létrehozására semmiképpen sem új. 1922-ben a német mérnök, Hermann Kemper először kísérleteket végzett ezzel a technológiával. 1927-ben az orosz tudós, Konstantin Tsiolkovsky felvetette a mágneses párnával kapcsolatos vonat létrehozását.
De csak a modern technológiák lehetővé tették a maglev projektek nagy léptékű megvalósítását (a szó kombinációjából - a mágneses levitációból). Még a legfejlettebb vasúti vonatok is sebességkorlátozást. Ezek a korlátozások olyan súrlódási erőhöz kapcsolódnak, amely nem teszi lehetővé a vonat számára, hogy kifejlessze a repülőgép sebességét. De a maglev mozgatja az elektromágneses mező erejét. Ennek a koncepciónak az alapja a mágnesek tulajdonsága, hogy taszítják egymást. Igaz, a mágnesektől eltérően a mágneseket elektromágnesek felhasználásával állítják elő. Csak elektromos áram hatása alatt dolgoznak. A vonat mozgatásához egy úgynevezett lineáris elektromos motort használnak. A vonat sebessége, valamint a fékezés gyakorisága függ az áram frekvenciájától.
A maglev koncepció bemutatása
Van egy rés a sín és a mágneses párna vonat között. Úgy tűnik, a vonat az ösvény felett szárnyal. Egy speciális számítógép támogatja a kompozíciót pontosan 10 mm magasságban. Függetlenül a terhelés súlyától, az elektronika egyszerűen nem engedi, hogy a vonat érintkezzen az egysínes vonal felszínével. Mindez a jövőben a maglev sebességét közelebb hozza a légi közlekedés sebességéhez.
Ha 300 km / h sebességet szeretnénk beállítani vonattal, öt kilométer elég. A hosszú egyenes szakaszokon a Transrapid könnyen felgyorsulhat 450 km / h sebességre. És ez csak a kezdet. A jövőben a maglev sebesség jelentősen megnőhet.
A Transrapid úgy véli, hogy a mágneses párna vonat hamarosan a légi közlekedés teljes választékává válik. A polgári légi közlekedésben a rövid járatokat alig lehet gazdaságilag életképessé tenni. Az Egyesült Államokban az 1 ezer km-nél kisebb járatok teszik ki a légi forgalom kb. Felét. Itt van a legegyszerűbb megoldás a maglev használata.
A mágnespárnás vonat fogalmát is érdekelték a mások - a japánok - technikai tapasztalatainak elfogadásában. A japán projekt JR-Maglev volt. A mai napig a JR-Maglev csak prototípus formájában létezik, és a jövő projektje. Ennek tesztelésére Kofu városa közelében épült egy vizsgálati helyszín. A vizsgálati hely hossza 18 km.
De a német és a japán projekt között fontos különbség van. A JR-Maglev rendszerben, ellentétben a Transrapid rendszerrel, nem használnak egysínes járatot. A japán kompozíció a mágnesek közötti csatornában mozog. Emellett alacsony fordulatszámon a JR-Maglev speciális kerekeket fog használni. A Transrapid rendszer nem.
A japán tudósok szerint ez a megközelítés számos előnyhöz juttatja a JR-Maglev-t: könnyű üzemeltetés, nagyobb sebesség és még nagyobb biztonság. De mindezért magas árat kell fizetnie. Feltételezzük, hogy a japán fejlesztés még többet fog fizetni, mint a Transrapid projekt.
Hol akarok - repülök oda
A modern vonat a mágneses párnán korlátozott. A Transrapid vagy a JR-Maglev projektek egyik fő nehézsége az, hogy a vonat teljesen kötődik a vonalához. Egyszerű nyelven, egy maglev esetében nem lehet átirányítani a kompozíció mozgását, egyszerűen a sávon lévő nyilak mozgatásával.
Vélemény van arról, hogy az elektromágneses mező a maglev működésének eredményeként káros lehet az emberi egészségre. És ez nem az utasaira vonatkozik. A kockázati csoportba beletartoznak a vonal közelében élő emberek, valamint a maglev servisszemélyzet.
De hogyan lehet egy maglevét létrehozni, amelynek kihasználása nem korlátozódna egyetlen sorra? Az amerikai kutató, Jim Fisk a Launchpoint Technologies-tól próbált megválaszolni ezt a nehéz kérdést. Koncepciója stabilizált állandó mágneses rendszer köré épül. Az ötlet szerint lehetővé teszi, hogy a maglev a vonal mentén mozogjon anélkül, hogy hozzá lenne kapcsolva. Ha ez a projekt kezdődik az életben, akkor a jövőben a maglev várhatóan forradalmi változásokat fog eredményezni. Végtére is, most a vonat egy mágneses párnán megváltoztathatja a mozgás irányát, mint a szokásos vasúti vonatok. A mozgásvektor megváltoztatásához a maglev egyszerűen átirányítja az egyik mágneses vonalat a kívánt irányba. De ez csak a jéghegy csúcsa. Jim Fisk legérdekesebb ötlete a modern felvonók képmására és hasonlatosságára szolgáló automatizált mini-vonatok létrehozása. E koncepció szerint az utas elküldése előtt egyszerűen jelezheti az érkezés végső pontját, és a vonat úton halad. Más szóval, ez a fogalom magában foglalja a személyes vasúti közlekedés létrehozását.
Jim Fisk's Train
De ebben az esetben a vonat továbbra is függ a megfelelő infrastruktúra tárgyától. Nem számít, milyen nehéz a fejlesztők, és a vonat képes mozgatni csak a kövezett utakon. Vagy opcionális?
Úgy tűnik, Robert T. Pulliam, a Tubural sínek munkatársai abban az időben gondolkodtak. Az ő ötlete szerint nem szükséges vasút vagy egysínű vonat közlekedtetésére. A Pulliam projekt kapta a hagyományos "csöves út" nevet. A projekt azon a koncepción alapul, hogy a vonat a föld felett épített speciális gyűrűkkel mozog. A kompozíció ezen gyűrűkön keresztülmenni fog, ahogy egy vékony szál áthalad a tű szemén. Mindegyik gyűrűnek saját motorja lesz, amely mozgatja a vonatot. A vonat bármikor, legalább néhány ilyen gyűrű belsejében lesz. Ez megtartja a kompozíciót a talaj felett.
A japán tudós, Yasaki Koama a Tohokui Egyetemen javasolta, hogy bővítse a jövő vonatainak sebességeit. Az ő ötlete, hogy egy szárnyas vonatot hozzon létre, amelynek kialakítását az ún. Ez egy kifejezetten alacsony repülési sebességű légi jármű emelésének éles növekedésére alapul. Ugyanakkor a repülési magasság nem haladja meg a több métert. Egy időben egy hasonló koncepció valósult meg a Szovjetunióban. A Szovjetunióban számos típusú szitoplán kifejlesztett. Csak ezután volt elsősorban a tengeri körülmények között való kizsákmányolása. Most a japán kutató azt javasolja, hogy ezt az elvet átszállítsák a személyvonatok világába. Az új projekt szerint a légijárművek speciális, félig zárt betonpályákon működtethetők. A légcsatornát elektromos propellerekkel kell mozgatni. Egy ilyen megközelítésnek lehetővé kell tennie a vonat számára, hogy ne csak hatalmas sebességet dolgozzon ki, hanem gazdaságilag is villamosenergia-termelést nyújtson.
Az energiatakarékosság kérdésében a New York-i Egyetem Sheldon Weinbaum amerikai kutatója nagyon eredeti volt. A fő ötlet a súrlódás lehető legnagyobb mértékű csökkentése. Ehhez Sheldon Weinbaum azt javasolja, hogy egy vasúti tollat permetezzen ... egy liba tollal. Az eredeti elképzelés szerint ez lehetővé teszi, hogy a vonat a vasúti pályák mentén mozogjon, mint egy hófutó vagy egy hófödte mentén futó snowboardos. Ezzel a mozgással a hó felső rétege sajátos légpárnát hoz létre, amely lehetővé teszi a síelő számára, hogy nagyobb sebességet fejlesszen ki. A liba tollak használata természetesen csak a projekt első szakasza. Ha ő kap életkezdéshez, nem kétséges, hogy hamarosan helyett tollak speciális szintetikus anyagok. Ez a mozgás elve csak akkor lesz lehetséges, ha a vonat nagy sebességgel rendelkezik. Alacsony sebességnél a fejlesztők speciálisan behúzható kereket használnak. Amikor a projekt végrehajtása megkezdődik, nehéz megmondani. Bár csak a laboratóriumi vizsgálati szakaszban van.
Moszkvából New Yorkba
Az egyik leginkább hihetetlen ötlet az úgynevezett vákuumvonat fogalma. Ez magában foglalja a vonat mozgatását a speciális vákuum alagutakban. Ebben az esetben a készítmény nem lesz sem ellenálló, sem súrlódó. Ennek köszönhetően a tudósok szerint hatalmas sebességeket lehet elérni. Erről többet írtunk ebben a cikkben.
A bolygón keresztül
De a távoli jövő egyik legambiciózusabb projektje a gravitációs vonat. Ez a gravitáció egyik pontról a másikra való elmozdulásának elméletén alapul. Egy ilyen vonat útvonala áthaladhatott volna az egész bolygónkon. Ebben az esetben a gravitációs gyorsulás lehetővé tenné a gravitáció vonattal a sebesség 29 ezer. Km / h (!), És az utazás bármely pontján a földön, hogy bármely más pontján lenne szükség csak negyvenkét percig. A gravitációs vonat motorjai nem szükségesek. A gravitáció ereje lehetővé tenné neki, hogy "leessen" a Föld közepére. Természetesen mindez csak mély elmélet. A mai napig nem léteznek olyan anyagok, amelyek képesek ellenállni a Föld magjának hőmérsékletének.
Másrészt, ennek a koncepciónak a megvalósításához nem feltétlenül szükséges egy alagút építése a Föld középpontján keresztül. A probléma megoldásának egyik módja lehet a földkéreghez képest nagyon nagy látószögű utak építése. De még ezzel a megközelítéssel is fel kell ismerni, hogy a gravitációs vonat egy nagyon távoli jövő projektje. Aligha lehetséges, hogy olyan embert találjunk, aki komolyan el tudja fogadni a végrehajtását.
A gravitációs vonat fogalma