В последние годы в мире всё острее встает проблема нехватки энергетических ресурсов, что в свою очередь ведет к поиску новых путей их экономии. Да и всё возрастающий ритм жизни и глобализация дают о себе знать – люди хотят как можно быстрее перемешаться из пункта «А» в пункт «Б». Простой пример – реальный прототип «Железного человека», который американский миллиардер Илон Маск, построил под Лос-Анжелесом.
«Можно ехать на скорости более 240 км/ч. Чувствуешь, как будто телепортируешься по городу», — написал глава The Boring Company
В 2016 году интернет буквально переполняли новости про гиперлупы — пневматические высокоскоростные поезда. То, что ещё совсем недавно казалось фантастикой, может стать реальностью в ближайшие годы. И опять же тут не обошлось без Илона Маска. На сегодняшний день построены испытательные полигоны в Хоторне (компания SpaceX, длина трассы 1,5 км) и Лас-Вегасе (компания Virgin Hyperloop One, длина 0,5 км). Максимальная достигнутая на испытаниях скорость — 457 км/ч.
Что же такое гиперлуп? Простыми словами, гиперлуп — это пневматический поезд, который перемещается по трубопроводу. Сами «вагоны» поезда представляют собой пассажирские капсулы, расположенные внутри трубы. В трубе поддерживается давление, близкое к вакууму, равное одной тысячной от атмосферного. Из-за низкого аэродинамического сопротивления и использования современных материалов, снижающих трение, в транспортном трубопроводе капсулы могут развить скорость до 1200 километров в час. Напомним, что скорость пассажирского самолета 800-850 км/ч. Для транспортировки таких вагонов нужны лишь станции, которые будут создавать вакуум, за счет которого поезд сам будет приходить в движение. Предполагается, что сами капсулы будут работать на солнечных батареях.
Но не стоит забывать о том, что в ряде учреждений уже с середины XIX-го века работает пневмопочта, взять, к примеру тот же Сбербанк или некоторые крупные сетевые магазины, которые используют пневмопочту для размена крупных купюр. Но ведь перемещать таким образом почту и перемещать живого человека в трубе – совсем разные вещи. В разное время ряд изобретателей предпринимали неудачные попытки по созданию пассажирского пневмотранспорта. Идеи о подобном виде транспорта не отпускали и фантастов: такую технологию можно встретить, скажем, в произведениях жанра стимпанк. Но самый яркий образ пневмотранспорта — безусловно, в Футураме.
Пневмотранспорт для предметов и людей использовался ещё 150 лет назад, но эта идея не нашла длительного практического применения.
550-метровая ж/д была продемонстрирована в Хрустальном Дворце в 1864 г с 27 августа по 31 октября , это был прототип для предложенной ж/д , которую планировали проложить под рекой Темза в Лондоне для соединения Ватерлоо и Чаринг Кросса. Туннель начали прокладывать в 1865, но остановили в 1868 из-за финансовых проблем.
В течение трех лет в этом пневматическим метро совершили поездки тысячи пассажиров с медленной скоростью 10 миль в час в элегантной капсуле, богато украшенной с мягкой обивкой, освещенной циркониевым светом, плата за проезд составляла 25 центов. Туннель был закрыт в 1873 году.
В конце 19-го века все пневмотранспорт был окончательно забыт, туннели заброшены, все технические патенты спрятаны под сукно. Запретили также беспроводную энергию Тесла. Использовать прогрессивные технологии невыгодно банкирам, т.к. они рисковали потерять власть.
Вряд ли бы сейчас гиперлуп наделал столько шуму, если бы не Илон Маск. Впервые он упомянул о проекте в июле 2012-го на мероприятии PandoDaily в Санта-Монике. Его рассказ был впечатляющим: скорость гиперлупа в два раза превысит скорость самолёта, а работать всё это должно исключительно на солнечных батареях. В 2013-м Илон Маск представил первую альфа-версию проекта.
В настоящее время технологией пневмотранспорта занимаются три конкурирующие команды. Одна из них, Hyperloop Technologies, приобрела участок неподалёку от Лас-Вегаса для постройки тестового участка системы пневмотранспорта. Сперва HT протестируют прототип на скорости 540 км/ч на трассе в один километр. После чего планируется достроить трассу до 3 километров и запустить гиперлуп на полной скорости.
Не отстают от конкурентов и Hyperloop Transportation Technologies (да-да, инженеры очень изобретательны в выборе названий). В их планах построить 8-километровый пневмопровод между Сан-Франциско и Лос-Анжелесом. Но главное, HTT обещают испытать свою систему на живых пассажирах.
Третий участник «гиперлуповой гонки» — непосредственно сам Илон Маск и его компания SpaceX.
В России же данной технологией заинтересовался железнодорожный монополист ООО «РЖД» уже инвестирующий деньги в данные проекты. Об этом заявил в интервью Бибоп Греста, исполнительный директор компании Hyperloop Transportation Technologies:
Мы ведём переговоры с российским частным инвестором. Чтобы осуществить проект в России, мы анализируем варианты строительства трубы между различными городами. Могу сказать, что и российское правительство заинтересовано в нашем проекте. В России большие расстояния и малая плотность населения. Это идеальное место для строительства Hyperloop.
Кроме всего прочего, пневмотранспортные установки уже успешно применяются в таких отраслях промышленности, как строительство, химическая промышленность, фармакология, пищевая промышленность и горнодобывающая отрасль.
В этих областях применения данные установки являются совокупностью устройств, позволяющих транспортировать преимущественно сыпучие материалы, такие как цемент, различные порошки, сахар, муку, зерно, отсев, волокна асбеста, глиноземная пыль.
Этот вид транспорта является одним из прогрессивных способов механизации и автоматизации перемещения насыпных грузов. Он нашел применение практически во всех отраслях народного хозяйства. Пневмотранспорт широко используют для перемещения сыпучих материалов в связи с их значительной производительностью и большим радиусом действия в самых стесненных производственных условиях, т. е. использованием площадей, непригодных для других способов транспортировки, экономией производственной площади, полным отсутствием остатков и потерь перемещаемого продукта в линиях, высокими санитарно-гигиеническими условиями его транспортирования; исключением нарушений технологических и гигиенических режимов воздушной среды в производственных помещениях в связи с отсутствием пыления; легкостью монтажа, сокращением рабочего персонала и упрощением обслуживания; гибкостью в эксплуатации и возможностью полной автоматизации управления.
Главным параметром транспортируемого материала является его скорость витания или осаждения. Этой скоростью является такая скорость воздушного потока, при которой материал будет находиться во взвешенном состоянии, т.е. «парить».
К недостаткам, которые имеет пневмотранспорт, относят сравнительно высокий удельный расход электроэнергии на единицу массы транспортируемого продукта, сложность изготовления и эксплуатации оборудования для очистки транспортирующего и отработанного воздуха, значительный износ материалопроводов и измельчение транспортируемого продукта. Однако правильный выбор способа и оборудования для пневмотранспортирования данного продукта позволяет частично или полностью их устранить.
В горнодобывающей промышленности пневматический транспорт нашел широкое применение для перемещения сырья и отходов в виде мелкоштучных, зернистых, пылевидных и волокнистых материалов.
Однако темпы внедрения пневматического транспорта в эту отрасль промышленности отстают от темпов его развития и внедрения в другие отрасли народного хозяйства. Это вызвано в основном отсутствием достаточного количества опубликованных методик и норм проектирования пневмотранспортных установок, а также обобщенных сведений об опыте промышленной эксплуатации таких установок. В результате проектные решения нередко принимают, не имея достаточно полных сведений о реальной возможности пневмотранспортирования данного продукта, что создает впоследствии трудности при наладке работы запроектированных установок, а в отдельных случаях становится невозможным вывести их на заданные рабочие режимы. Именно поэтому на ряде предприятий демонтируют существующие пневмотранспортные установки и отказываются от монтажа новых, ошибочно ссылаясь на нецелесообразность перемещения пневматическим способом материалов, для которых были предназначены эти установки.
Основными параметрами, характеризующими пневмотранспортную систему, являются производительность, длина трассы и высота подъема, концентрация транспортируемого материала.
Каждая пневмотранспортная установка включает в себя следующие основные узлы: питатель - устройство для ввода материала или аэросмеси в трубопроводы, системы воздухопроводов и материалопроводов, разгрузители с фильтром для воздуха, воздуходувную машину и приемник материала.
Питатели. Конструкции питателей нагнетающих и всасывающих пневматических установок различны, так же как различны способы и принципы создания воздушного потока в таких установках. Питатель всасывающей установки выполняет функцию загрузочного устройства для подачи материала в движущуюся струю воздуха, а питатель нагнетающей установки предназначен для создания аэросмеси надлежащей концентрации. Загрузочные устройства для всасывающих установок делятся на две группы: всасывающие сопла и питатели тройники.
Разгрузочные устройства. Эти устройства предназначены для выделения материала и пыли из пневмопотока и направления его для дальнейшего транспортирования или переработки. В связи с тем, что во всасывающих установках разгрузочное устройство находится под разряжением, затворы и клапаны к нему должны быть герметичными. В нагнетающих установках особой герметизации разгрузочных устройств не требуется, в системах высоконапорного транспортирования материалов, особенно при транспортировании сплошным потоком, где расход воздуха весьма незначителен при подаче материала в бункеры (силосы) большой емкости разгрузители могут отсутствовать: удаление воздуха производится через фильтровальные окна.
Материалопроводы. Надежность и эффективность работы пневмотранспортной установки в значительной мере зависит от правильного выбора материалопроводов. Первостепенную роль играет материал, из которого они изготовлены, их диаметр, качество выполнения соединения между отдельными участками трубопроводов и т.д.
Воздуходувные машины. В пневмотранспортных установках применяют разнообразные воздуходувные машины - от центробежных вентиляторов до двухступенчатых поршневых компрессоров.
Петр Костюк, старший преподаватель кафедры горной механики, к.т.н., председатель совета молодых ученых УГГУ.