Вакуумный поезд

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Вакуумный поезд или Vactrain — предложенный примерно сто лет назад, 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.

Описание[править | править вики-текст]

Принцип работы[править | править вики-текст]

Преимущества[править | править вики-текст]

  • 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[править | править вики-текст]

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

Попытки реализации[править | править вики-текст]

Предыстория[править | править вики-текст]

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 (англ.) в Лондоне. Первую действующую линию открыли в 1840 году Сэмюел Клегг (англ.) и Джозеф Самуда (англ.), 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 (англ.) на идею гравитационно-вакуумного транзита (англ.)[5].

История[править | править вики-текст]

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 пространством»
Я. Перельман
»

Продолжению опытов Вейнберга помешала Первая мировая война: медь, из которой была сделана труба, потребовалась для нужд страны, 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 (англ.) (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 19391943 годах в Третьем рейхе 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 Мэйджо из Нагои Кенойя Одзава (англ. Kyunojo Ozawa или Hisanojo Ozawa) 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[править | править вики-текст]

В 2005 году в России был выдан патент 2252881 на «Сверхзвуковую наземную транспортную систему Янсуфина». Патент предполагает создание системы, при которой в случае достижения тяги, равной 200 тонн, транспортное средство длиной 400—450 метров разгоняется до скорости 2 448 км/ч за 5 минут 40 секунд[20][21]. Спустя год тот же автор получил патент РФ 2277482 на «Мировую наземно-сверхзвуковую транспортную систему Янсуфина Н. Р.» длиной 30 600 км[22].

Китай подготавливает к осуществлению проект рельсового поезда в подземном тоннеле с пониженным давлением воздуха[23]. Проект предполагается реализовать к 2020 году. Предположительно, поезд будет способен развивать скорость около 1 000 км/ч. Стоимость одного километра такой подземной дороги оценивается в 2,9 миллиона долларов[23].

Планы строительства подводного Трансатлантического тоннеля для сверхзвуковых поездов на магнитной подушке вынашивает один из проектировщиков Евротоннеля американский изобретатель Фрэнк Дэвидсон (англ. Frank Davidson)[24]. Он поставил эксперимент, в ходе которого шарик для пинг-понга разогнался в 300-метровой пластиковой трубе до скорости 1 200 км/ч[25].

Летом 2013 года американский предприниматель Элон 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[26].

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[27][28].

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[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  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.
  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. — 1909. — Vol. 101, no. 21. — P. 366. — ISSN 0036-8733. Архивировано из первоисточника 13 февраля 2012.
  7. Sirohiwala и др., 2007, p. 7.
  8. Годдард Р. Vacuum tube transportation system Патент US 2511979 A (англ.). Google Patents. Google (20 June 1950). Проверено 27 сентября 2014.
  9. Годдард Р. Apparatus for vacuum tube transportation Патент US 2488287 A (англ.). Google Patents. Google (15 November 1949). Проверено 27 сентября 2014.
  10. 1 2 Перельман, 1932.
  11. 1 2 3 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, fasc. 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). Проверено 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. August 1934). Проверено 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. Якунин В. И. В будущее России — с высокой скоростью. — М.: Научный эксперт, 2012. — С. 187. — 216 с. — 5 000 экз. — ISBN 978-5-91290-167-6.
  21. Янсуфин Н. Р. Сверхзвуковая наземная транспортная система Янсуфина Патент РФ 2252881. FindPatent.RU (27 мая 2005). Проверено 16 ноября 2014.
  22. Янсуфин Н. Р. Мировая наземно-сверхзвуковая транспортная система Янсуфина Н. Р. Патент РФ 2277482. FindPatent.RU (10 июня 2006). Проверено 16 ноября 2014.
  23. 1 2 Laboratory working on train to run at 1,000kph — Shanghai Daily | 上海日报 — English Window to China New 2010-8-3
  24. Черненко Г. Летающие экспрессы // Костёр : журнал. — СПб., 2011. — № 9.
  25. Шаповалов Г. До отправления поезда Пекин—Нью-Йорк остаётся… // Трибуна-рт : газета. — М., 9 сентября 2014.
  26. Davies, Alex. Hyperloop Construction Starts Next Year With the First Full-Scale Track (англ.), Сан-Франциско: Wired (26 February 2015). Проверено 12 марта 2015.
  27. Алексеева, Анна. Вакуумный поезд: из Хельсинки в Таллин за 5 минут, СПб.: Фонтанка.Fi (19 октября 2013). Проверено 20 августа 2014.
  28. Ståhlberg N. SONICLOOP – the fastest train on Earth (англ.). Astronomic (11 August 2013). Проверено 19 августа 2014.

Литература[править | править вики-текст]

Рекомендуемая литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]