Вакуумный поезд

Вакуумный поезд или Vactrain — предложенный в 1909 году, но пока не реализованный высокоскоростной вид транспорта. Этот способ перемещения предполагает движение с помощью магнитной левитации внутри труб в вакууме или сильно разрежённом воздухе. Отсутствие воздушного сопротивления и трения позволит двигаться с огромными скоростями (предположительно 6400—8000 км/ч — то есть в 5—6 раз быстрее звука в воздухе) и очень дёшево.

Основная статья: Высокоскоростной наземный транспорт

Описание

Принцип работы

Работает на основе магнитной подушки и вакуумного уменьшения сопротивления воздуха.

Преимущества
  • Из-за отсутствия сопротивления воздуха и трения могут быть достижимы очень высокие скорости, выше чем у любого другого наземного вида транспорта
  • Отсутствие износа труб и вагонов по причине отсутствия контакта с ними
  • Потенциально низкая стоимость поездки
  • Полностью автоматическая маршрутизация
  • Может быть совмещён с гравитационным поездом.

Недостатки
  • Высокая стоимость инфраструктуры
  • Помехи от сильного магнитного поля на чувствительные устройства, например кардиостимуляторы и магнитные диски
  • Смертельная опасность для пассажира при разгерметизации

Попытки реализации

Предыстория

Идея перемещения предметов в трубе или тоннеле с разреженным воздухом имеет длительную практику осуществления в виде пневмотранспорта. Первое письменное сообщение было доставлено по трубе в 1792 году в соборе Святого Стефана в Вене. В 1916 году общемировая протяжённость труб пневмопочты составляла примерно 1 000 км, из которых более 400 км располагались во Франции. В настоящее время линии пневматической почты используются в госпитале Шарите в Берлине и Российской государственной библиотеке в Москве[1].

Идея поезда, движущегося в тоннеле с разреженным воздухом, впервые была запатентована в 1835 году Генри Пинкусом (англ. Henry Pinkus). Тогда же он построил экспериментальную линию пневматической железной дороги вдоль Кенсингтонского канала в Лондоне. Первую действующую линию открыли в 1840 году Сэмюел Клегг и Джозеф Самуда, она функционировала как часть дороги Birmingham, Bristol & Thames Junction Railway[2]. Самуда посвятил этой дороге книгу «A Treatise on the Adaptation of Atmospheric Pressure to the Purposes of Locomotion on Railways» (1841 год)[3]. Beach Pneumatic Transit, первая линия метрополитена в Нью-Йорке, также представляла собой пневмопоезд[4]; в 1960-е годы она натолкнула изобретателя Лоуренса Эдвардса на идею гравитационно-вакуумного транзита[5].

История

Впервые идея вакуумного поезда была публично высказана в 1909 году в заметке, вышедшей в журнале «Scientific American» со ссылкой на неназванного читателя. Читатель предложил организовать движение автомобилей в вакуумной трубе на основе магнитной левитации. По его расчётам, путь от Нью-Йорка до Филадельфии (136 км) занял бы в таком случае 6 мин 44 с, а расстояние от Нью-Йорка до Бостона (305 км) могло быть преодолено за 10 мин 4 с[6]. Впоследствии неназванный читатель стал известен как американский пионер космонавтики Роберт Годдард (англ. Robert Goddard). После смерти изобретателя в 1945 году в его бумагах были найдены прототипы вакуумного поезда, движущегося со средней скоростью 1 000 миль в час (1 600 км/ч)[7]. Тогда же вдова изобретателя Эстер Кристин Годдард подала заявки на получение патентов US 2511979 A «Vacuum tube transportation system»[8] и US 2488287 A «Apparatus for vacuum tube transportation»[9].

Первые в мире опыты с перемещением тела в вакуумной трубе за счёт электромагнитного поля поставил в 1911—1913 годах в Томском технологическом институте российский профессор Борис Вейнберг. По его замыслу, капсула (сигарообразный цилиндр длиной около 2,5 м и высотой 0,9 м) внутри трубы должна была разгоняться на станции отправления соленоидом, выполняющим в этом случае роль электромагнитной пушки, а на станции назначения соленоидом же тормозиться. Вейнберг предполагал, что капсула сможет развивать скорость до 800—1 000 км/ч[10][11]. Весной 1914 года профессор сообщил о своих достижениях в лекции на тему «Движение без трения», прочитанной в Петербурге[12]. Лекция получила известность благодаря упоминанию в «Занимательной физике» Я. И. Перельмана[10].

Не могу забыть того ошеломляющего впечатления, которое произвёл на холодную петербургскую публику этот смелый и оригинальный проект, когда изобретатель в блестящей лекции нарисовал перед слушателями картину будущей борьбы с пространствомЯков Перельман

Продолжению опытов Вейнберга помешала Первая мировая война: медь, из которой была сделана труба, потребовалась для военных нужд, и установка была разобрана. После упоминания в 1917 году о своих опытах на инженерной секции Американской ассоциации содействия развитию науки профессор получил заказ на написание статьи для журнала «Popular Science»[13]. Также короткая статья о поезде Вейнберга вышла в мартовском номере 1917 года американского журнала Electrical Experimenter[14]. Впоследствии, поняв, что реализация вакуумного поезда в текущих условиях проблематична, учёный сменил сферу научных интересов[15][16].

В 1934 году немецкий инженер Герман Кемпер (нем. Hermann Kemper) подал заявку на получение патента DE 643316 C «Schwebebahn mit raederlosen Fahrzeugen, die an eisernen Fahrschienen mittels magnetischer Felder schwebend entlang gefuehrt werden»[17] на систему, напоминающую решение Вейнберга — металлический закрытый снаряд, перемещавшийся в трубе. В 1939—1943 годах в нацистской Германии шла работа над созданием такого поезда, однако из-за Второй мировой войны идея не была доведена до конца[11].

В 1969 году декан факультета науки и техники Университета Мэйдзё из Нагои Кюнодзё Одзава (яп. 小沢 久之丞 Одзава Кю:нодзё:)  поместил в вакуумный тоннель реактивный поезд, развивший скорость 2 300 км/ч[18]. Длина поезда составляла 220 м, диаметр 5 м. В следующем году Одзава возил на этом поезде подопытных животных[11][19].

Современность

Китай подготавливает к осуществлению проект рельсового поезда в подземном тоннеле с пониженным давлением воздуха[20]. Проект предполагается реализовать к 2020 году. Предположительно, поезд будет способен развивать скорость около 1000 км/ч. Стоимость одного километра такой подземной дороги оценивается в 2,9 миллиона долларов[20].

Планы строительства подводного Трансатлантического тоннеля для сверхзвуковых поездов на магнитной подушке вынашивает один из проектировщиков Евротоннеля американский изобретатель Фрэнк Дэвидсон (англ. Frank Davidson)[21]. Он поставил эксперимент, в ходе которого шарик для пинг-понга разогнался в 300-метровой пластиковой трубе до скорости 1 200 км/ч[22].

Летом 2013 года американский предприниматель Илон Маск представил проект транспортной системы Hyperloop, представляющей собой поезд на воздушной подушке, движущийся в условиях форвакуума. В начале 2015 года были объявлены планы строительства первой 8-километровой трассы в экологическом городе Quay Valley, возведение которого должно начаться в 2016 году в округе Кингс штата Калифорния[23].

В октябре 2013 года финская компания Astronomic представила вариант строительства подводного тоннеля между Хельсинки и Таллином, в котором курсировал бы вакуумный поезд «Sonicloop» со скоростью 1 600 километров в час[24][25].

В России 30 октября 2015 года состоялось заседание Объединенного ученого совета ОАО «РЖД», посвященное вопросу применения вакуумной среды для создания скоростных железнодорожных систем. По итогам заседания было принято решение об организации рабочей группы по вопросу применения вакуумной среды для создания скоростных транспортных систем. В марте 2016 года Объединенный ученый совет ОАО «РЖД» рекомендовал рассмотреть целесообразность использования существующих в ОАО «Научно-исследовательский институт им.С.А. Векшинского» производственных площадей для размещения научно-технического центра по организации испытаний.

См. также

Примечания
  1. Васильев И. Пневматическая почта: вчера, сегодня, завтра… // 3DNews Daily Digital Digest : Интернет-издание. — М., 07 февраля 2011.
  2. Hadfield Ch. Atmospheric Railways. — Newton Abbot: David & Charles, 1967. — 240 p. — ISBN 0-7153-4107-3.
  3. Samuda J. A Treatise on the Adaptation of Atmospheric Pressure to the Purposes of Locomotion on Railways. — London: J. Weale, 1841. — 50 p.
  4. Brennan J. Beach Pneumatic. — N. Y.: Колумбийский университет, 2004. Архивированная копия (недоступная ссылка). Дата обращения: 22 сентября 2014. Архивировано 6 августа 2005 года.
  5. February 26, 1870: First pneumatic powered subway line in New York City (англ.) // APS News : газета. — Американское физическое общество, 2013. — Vol. 22, no. 2.
  6. The Limit of Rapid Transit (англ.) // Scientific American : журнал. — Springer Nature, 1909. — Vol. 101, no. 21. — P. 366. — ISSN 0036-8733. Архивировано 13 февраля 2012 года.
  7. Sirohiwala и др., 2007, p. 7.
  8. Годдард Р. Vacuum tube transportation system. Патент US 2511979 A (англ.). Google Patents. Google (20 июня 1950). Дата обращения: 27 сентября 2014.
  9. Годдард Р. Apparatus for vacuum tube transportation. Патент US 2488287 A (англ.). Google Patents. Google (15 ноября 1949). Дата обращения: 27 сентября 2014.
  10. Перельман, 1932.
  11. Измеров, 2005.
  12. Вейнберг, 1914.
  13. Вейнберг, 1917, p. 705.
  14. Travelling at 500 miles per hour in the future electric railway (англ.) // Electrical Experimenter : журнал. — 1917. — March (vol. IV, iss. 47, no. 11). — P. 794.
  15. Кузнецова С. И. Трудная судьба профессора ТТИ Б. П. Вейнберга // Известия Томского политехнического университета : журнал. — Томск, 2009. — Т. 315, вып. 2. — С. 199—200.
  16. Гиперпетля длиной в век: как выдуманный томичом поезд в США доработали, Томск: РИА Новости (19 августа 2013). Дата обращения 20 сентября 2014.
  17. Кемпер Г. Schwebebahn mit raederlosen Fahrzeugen, die an eisernen Fahrschienen mittels magnetischer Felder schwebend entlang gefuehrt werden. Патент DE 643316 C (нем.). Google Patents. Google (11 августа 1934). Дата обращения: 29 марта 2015.
  18. Ozawa K. The Experiment on the Supersonic Rocket Train (яп.) // Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers : журнал. — 1970. — 第73 (618) 数. — 第1000—1005 頁.
  19. Фёдоров Ю. Поезд обгоняет звук // Техника — молодёжи : журнал. — 1971. — № 3. — С. 40—41. — ISSN 0320-331X.
  20. Laboratory working on train to run at 1,000kph — Shanghai Daily | 上海日报 — English Window to China New 2010-8-3
  21. Черненко Г. Летающие экспрессы // Костёр : журнал. — СПб., 2011. — № 9.
  22. Шаповалов Г. До отправления поезда Пекин—Нью-Йорк остаётся… // Трибуна-рт : газета. — М., 9 сентября 2014. Архивировано 10 сентября 2014 года.
  23. Davies, Alex. Hyperloop Construction Starts Next Year With the First Full-Scale Track (англ.), Сан-Франциско: Wired (26 February 2015). Дата обращения 12 марта 2015.
  24. Алексеева, Анна. Вакуумный поезд: из Хельсинки в Таллин за 5 минут, СПб.: Фонтанка.Fi (19 октября 2013). Архивировано 21 августа 2014 года. Дата обращения 20 августа 2014.
  25. Ståhlberg N. SONICLOOP – the fastest train on Earth (англ.) (недоступная ссылка). Astronomic (11 августа 2013). Дата обращения: 19 августа 2014. Архивировано 20 августа 2014 года.

Литература

Рекомендуемая литература

Ссылки
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.