Bin kilometreden birkaç saniyede hızlanan bir roketle kıyaslanabilecek bir hıza sahip bir tren, hiper-yüksek hızlı trenle övünüyor mu?
Arkadaşlar, şimdiye kadar bindiğiniz en uzun tren ne zamandır?
(Lütfen trenle değil, sadece uçakla uçanlara yol verin ...)
En uzak zamanım muhtemelen Shenyang'dan Xi'an'a giden trendi. 26 saat tek nefeste oturdum. Sert bir koltuk bileti ile oturmak gerçekten zordu ...
O zamanlar tren daha hızlı olsaydı ne kadar iyi olurdu diye düşünüyordum. Yüksek hızlı tren gelene kadar ... Oturmaya gücüm yetmez. Zaman kazandırsa da çok pahalıdır ...
Şu anda, en hızlı yüksek hızlı tren, saatte 300 kilometreyi geçebilir. Çok süper olmasa da, bu hız zaten çok şaşırtıcı. Bununla birlikte, birisi size roketleri geçebilecek sözde süper yüksek hızlı bir tren olduğunu söylerse, buna inanıyor musunuz ...
Süper yüksek hızlı tren nedir
Mevcut yüksek hızlı tren hattından daha iyi bir tren olduğu sürece, süper hızlı tren trenine süper yüksek hızlı tren denebilir. Bununla birlikte, şu anda daha fazla dikkat edilen bir mod, muhtemelen vakum tüp modunun süper yüksek hızlı rayıydı.
Vakumlu boru hattı taşımacılığı ilk olarak 1990'larda makine mühendisi Darryl Oster tarafından önerildi. İsminden de anlaşılacağı üzere taşıma, vakum veya yüksek vakumlu ortamda gerçekleştirilir. Açıkçası, bu hava direncini dışlayan bir trafik modu.
Hava direncinden bahsetmişken, birçok insan pek umursamıyor. Sonuçta, lise fiziğinde bu tür faktörler göz ardı edildi. Sorun şu ki, lisede hava direncini görmezden geldiğimizde, yetersiz hava direnci nedeniyle değil, IQ'muzun yeterli olmadığını düşünüyoruz ...
Hava direncini gerçekten anladığınızda, bunun insanlara ne kadar sorun getirdiğini anlayacaksınız. Havanın insanlığa getirdiği sorun sadece direniş değildir. Bu kapsamlı faktörler, trafik hızını büyük ölçüde sınırlar.
Hava direnci ne kadar güçlü
Hava direncinin hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:
Bunlar arasında, C hava direnci katsayısı, hava yoğunluğu, S nesnenin rüzgar yönü ve V nesnenin ve havanın göreceli hızıdır. İlk üç maddenin verisinin görece sabit olduğu, dolayısıyla hava direncinin boyutunun hız ile önemli bir ilişkisi olduğu görülmektedir. Üstelik hızın karesiyle orantılıdır, dolayısıyla aracın hızı yükseldiğinde hava direnci katlanarak yükselir.
Erkekler 100 metre yarışında bile ulaşım araçlarından bahsetmiyorum bile, havanın büyük etkisi var. Biliyorsunuz Bolt'un dünya rekoru hız açısından saatte sadece 34,5 kilometre.
Ulaşım için etki daha da büyük.
F1 yarış dünyasında bir söz vardır: "Havayı iyi kontrol eden yarışı kazanabilir". F1'in en yüksek hızı muhtemelen saatte 400 kilometreden fazla, ki bu zaten hava direnci ile sınırlı, hedef hızı saatte binlerce, hatta on binlerce kilometreye ayarlanan süper hızlı trenlerden bahsetmeye bile gerek yok.
Bu nedenle, yüksek hızlı demiryolunun hızı üzerindeki hava direncinin sınırlandırılması sadece aşikar değil, aynı zamanda korkunçtur. Hava direncini çözdükten sonra, tren hızı büyük ölçüde artırabilir. Southwest Jiaotong Üniversitesi'nden Profesör Zhang Yaoping bile şunu belirtti: Saatte 28.440 kilometre olan ilk kozmik hızı (yani havalanacak) aşmadığı sürece mümkündür.
Hyperloop'un diğer avantajları
Sadece hız sınırı değil, aynı zamanda hava direncinin getirdiği bir dizi etki. İlk endişelenmeniz gereken şey enerji tüketimidir.
Örnek olarak sıradan bir arabayı ele alalım: Hızı saatte 80 kilometreye ulaştığında, yakıt tüketiminin neredeyse yarısının müşteri hizmetleri hava direnci ile donatılması gerekiyor. Neden bu kadar abartılı? Lise fiziğinde bir formül hatırlarsan, anlayacaksın- P = F · V . Başka bir deyişle, güç, hızın çarptığı çekişe eşittir ve çekişin bir kısmı hava direncine karşıdır, yani hızın karesiyle orantılıdır ve ardından hız ile çarpılır, yani güç hızın küpüyle orantılıdır ...
Yüksek hızlı demiryolu için, hız 400 km / saate ulaşırsa, tüketilen enerji arasında, % 80 Hepsi hava direncinin üstesinden geliyor.
Bu nedenle, bir arabayı vakum borusunda çalıştırabilirseniz, hızı büyük ölçüde artacak ve çok fazla enerji tasarrufu sağlanacaktır. Birisi, vakumlu boru hattı taşımacılığı gerçekleştirilebilirse, bundan daha fazla tasarruf sağlayacağını hesapladı. % 98 Enerji tüketimi!
Dahası, enerjideki keskin düşüş nedeniyle, herkesin endişe duyduğu ücret beklenmedik bir şekilde artmayabilir, ancak çok ucuz olacaktır.
Enerjiye ek olarak gürültü de çok korkutucudur. Uzmanlar şuna dikkat çekti Aerodinamik gürültü, yedinci veya sekizinci gücün hızıyla keskin bir şekilde artar Yüksek hızlı tren hızı çok hızlı olduğunda, gürültü tek başına insanları çılgına çevirebilir. Bu sadece aerodinamik gürültüdür, yüksek hızlı tren yolunun gürültüsü değil. Yüksek hızlı demiryolumuzun kentsel alanlarda yavaşlamasının nedeni, güvenlik hususlarına ek olarak gürültü kirliliğini önlemektir.
Hyperloop geliştirme aşamasında mı?
Soru şu ki, uygulanabilir mi?
Aslında, bu fikir önerildiğinden beri, birçok kişi bu planı uygulamayı düşündü. En ünlüsü, bilimsel deli-Elon Musk'tur. Elektrikli arabalardan roketlere kadar Musk, yüksek hızlı tren dahil her şeyi inceler.
2013 yılında Musk, Hyperloop'u uzman araştırma alanından kamu merakı alanına aktarmak için Hyperloop planını önerdi. Yüksek hızlı döngülü trenler için tam zamanlı güç desteği sağlamak için güneş panelleri kullanmayı ve trenlerin verimliliğini ve kapasitesini büyük ölçüde artırmak için saatte 800 mil (yaklaşık 1287 kilometre) hıza sahip trenler inşa etmeyi önerdi. Bununla birlikte, Tesla ve Rockets zamanının ve enerjisinin çoğunu aldıkları için, bu teknolojiyle uğraşmak için gerçekten zamanı yok, bu yüzden bu fikri sağladı ve yetenekli şirketlerin araştırma ve geliştirme yapacağını umdu.
Ardından birçok şirket yanıt verdi. Bunların arasında en etkili olanı Hyperloop One'dır.
Hyperloop One, 2016 yılında ABD'nin Las Vegas çölünde test edildi.İnşa ettikleri pistte bir test arabası 2 saniyede 643 kilometre hıza çıktı. Vay canına, geçti mi, inek? Sonunda, hızlı hareket eden tramvay, 91 metre uzakta durmak için yavaşlayan sahili kullandı.
Başlangıcı tahmin ettim ama sonu kaçırdı ...
Bu arabanın frenleri beni gerçekten şaşırttı ...
Öyle olsa bile, Hyperloop One'ın bu testi hala yeterince ilgi gördü ve 2017'de Virgin Group'tan finansman aldı, bu da başarılı görünüyor. Ancak, son yıllarda Hyperloop One'ı nadiren duyduk, ne zaman yeni eylemler yapacaklarını bilmiyorum.
Amerika Birleşik Devletleri'nin yanı sıra dünyadaki diğer ülkeler de buna ilgi gösterdi. Mayıs 2016 ortasında, Rusya Ulaştırma Bakanı Maxim Sokolov
Çin'de birçok kişi de ilgili araştırmalarla uğraşmaktadır. Southwest Jiaotong Üniversitesi, Beijing Jiaotong Üniversitesi ve China Aerospace Science and Industry Corporation'ın özel mühendislik projeleri vardır.
Hyperloop'un fizibilitesi
Bununla birlikte, pek çok insan meraklarını ve enerjilerini coşkuyla yatırmış olsa da, süper hızlı tren denen treni gerçekleştirmek çok zor.
Southwest Jiaotong Üniversitesi Süper İletkenlik ve Yeni Enerji Araştırma ve Geliştirme Merkezi'nin baş profesörü Zhao Yong'un işaret ettiği gibi, dikkate alınması gereken ilk şey, bu kadar büyük bir vakum alanının nasıl inşa edileceğidir. Fuxing'i örnek alalım, yüksekliği 4.05 metre, genişliği 3.36 metre. Parkuru ve çevresindeki alanı sayarak, minimum kesit alanı 15 metrekare olmalıdır. 1000 kilometre uzunluğunda bir demiryolu inşa edilirse bu hacim 15 milyon metreküp vakum alanıdır.
Sadece sor, neden bu kadar çok hava alıyorsun?
Üstelik bu verileri olabildiğince küçük hesapladık, eğer hız saatte 4000 kilometre olsa da sadece 1000 kilometrelik bir yörünge inşa edilmişse, bu çok perişan olur.
Ayrıca tren olduğu için doğal olarak trene binen ve inen yolcular olacak ve bu süreçte kapının açılması gerekiyor. Peki bu işlem sırasında boruya hava girmesi nasıl engellenir?
Zhao Yong'un ortaya attığı üç zorluk var, ancak bu bile bize şunu söylemek için yeterli: En azından şimdilik hiper-yüksek hızlı tren imkansız ve daha ileri teknolojiyi beklemeliyiz.
Şimdi durum böyle olduğuna göre, düşündüğü diğer iki zorluktan bahsedelim. Süper yüksek hızlı trenlerin doğrusal çekiş teknolojisini kullanması gerekir, ancak bu teknolojinin etkinliği, güç ihtiyaçlarını karşılayamaz ve iyileştirilmesi gerekir. İkincisi, manyetik kaldırma teknolojisi süper yüksek hızlı demiryolu için yeterince kararlı değildir.
Çin Bilimler Akademisi ve Çin Mühendislik Akademisi'nden bir akademisyen olan Shen Zhiyun'un şunu belirtmesine şaşmamalı: Vakumlu boru hattı taşımacılığının belirli bilimsel araştırma değeri ve geliştirme beklentileri vardır, ancak gerçekleştirilmesi kolay değildir. Ayrıca şunları söyledi: Şu anda, dünya çapında boru hattı taşımacılığı ile ilgili araştırmalar hala fikir planı aşamasındadır. Önemli bir teknik deney yoktur.
Diğer bir deyişle, Yukarıda bahsedilen problemler çözülebilirse, süper hızlı tren gerçekten teoride saatte binlerce kilometre hıza ulaşabilir; ancak şu anda bu sorunları kimse çözemez. Süper hızlı trenin birkaç yıl içinde gerçekleştirilebileceğini söyleyenler temelde övünüyor.
Ancak Ar-Ge değeri olduğu müddetçe idare edilmesi kolaydır. Şu anda başarmak imkansız olsa da, bir gün buna karşılık gelen teknolojiye sahip olacağız. Aslında, Akademisyen Shen Zhiyun bize vakumlu boru hattı taşımacılığının mevcut zorluklarını hatırlatsa da, konuyla ilgili düşünmektedir.
Akademisyen Shen Zhiyun'un dediği gibi, artan petrol kıtlığıyla birlikte, büyük yakıt tüketimi olan uçaklar gelecekte giderek daha pahalı hale gelebilir. Yeni bir enerji gelişimi yoksa, insanlar bir süre içinde kara taşımacılığına dönmek zorunda kalabilir. Bu nedenle vakumlu boru hattı taşımacılığı geleceğin trendi olacak ve önemli bir öneme sahip.
Bu nedenle, henüz mümkün olmasa bile, ilgili araştırmalar süper yüksek hızlı tren veya diğer bilinmeyen alanlar için zemin hazırlayabilir. Şu anda pratik uygulama önemi yok gibi görünen her araştırma, geleceği değiştirecek bir teknoloji olabilir!
