هزینه انرژی تیوب وکیوم
طرح پیشنهاد شده هایپرلوپ به گونه ای است که کمترین مقاومت هوا را همراه با کمترین مصرف انرژی تامین می کند. اما هنوز هم انرژی زیادی برای وکیوم سازی و ثبات این وکیوم لازم است.
- برای پمپ کردن به داخل سد هوایی مرسوم (airlock ) به پمپ هایی با ظرفیت بالا نیاز است.
- انرژی پمپ کردن سد هوایی (airlock ) مقدار زیادی به انرژی کل اضافه نمی کند.
- انرژی اولیه پمپ کردن تیوب ها از آنچه که تصور می شود کمتر است و تنها به اندازه انرژی ۱ روز قطار های پر سرعت است.
جدول زیر فشار ۳ تیوب مورد آزمایش را نشان می دهد. ردیف آخر جدول ، میزان سرعت درگ هوا را در مقابل حرکت جسم با سرعت ۸۰۰ کیلومتر بر ساعت نشان می دهد.
پمپ وکیوم مناسب برای هایپرلوپ
پمپ Busch R5 series را می توان مشهور ترین پمپ پره ای روغن کاری شده (oil-lubricated vane pump )دانست. مدل RA1600B مدل مناسبی برای هایپرلوپ است.
ویژگی ها
- جریان در ورودی : ۱۶۰۰ مترمکعب بر ساعت معادل ۰٫۴۴ مترمکعب بر ثانیه
- انرژی : ۳۰ کیلووات.تقریبا ثابت در طول پمپ کردن
- کمترین فشار: ۳۰ پاسکال
- وزن : ۱۳۳۰ کیلوگرم
- قیمت : ۷۵ هزار دلار
فرمول پمپ کردن محفظه(pump-down)
فرمول پایین برای به دست آوردن زمان لازم پمپ شدن سیستم است.
جدول زیر انرژی و سایرموارد را برای مسدود کردن هوا در ۱۰ مترمکعب حجم نشان می دهد.
اگر پمپ تمام پروسه را تقریبا ثابت بگیریم ، می توانیم انرژی لازم را محاسبه کنیم. حال اگر حجم مورد نظر را یک استوانه و تیوب در نظر بگیریم نتایج بالا به صورت زیر خواهد شد. این نتایج برای پمپ کردن یک تیوب با قطر ۲٫۶ متر و طول ۶ کیلومتر محاسبه شده است.
تعداد پمپ های کل سیستم
اگر مسیر لس آنجلس تا لاس وگاس را در حدود ۶۰۰ کیلومتر در نظر بگیریم ، نیاز به دو تیوب داریم . پس کل مسیر را ۱۲۰۰ کیلومتر در نظر می گیریم.
به طور کلی ما فقط یک بار نیاز داریم تا کل مسیر را وکیوم کنیم. نگه داری از وکیوم می تواند به وسیله سیستم سد هوایی (airlocking ) صورت پذیرد.احتمال از دست دادن کامل سیستم وکیوم ، فقط در شرایط شدیدا اورژانسی ممکن است.
اگر پمپ ها را در فاصله ۶ کیلومتر از یکدیگر قرار دهیم برای ای مسیر نیاز به ۲۰۰ پمپ خواهیم داشت. این پمپ ها تیوب را ظرف مدت ۶۰ تا ۱۲۵ ساعت وکیوم خواهند کرد.
هزینه تمامی این پمپ های وکیوم ، چیزی در حدود ۱۵ میلیون دلار می شود که در برابر هزینه کل پروژه ناچیز است. این هزینه می تواند در روز اول اجرای پروژه جبران شود.
جدول زیر انرژی لازم برای قطار تندرو (HSR) لس آنجلس تا سانفرانسیسکو تخمین می زند.
پیدا کردن مدل مصرفی انرژی (HSR) پیچیده است. اما تحقیقات قطار تندرو در استرالیا نشان می دهد این نوع قطار ، به ازای هر کیلومتر و یک مسافر ۴۱۵ کیلوژول مصرف می کند. این عدد برای هایپرلوپ ۱۰ کیلوژول است.
سیستم پمپ سد هوایی (Airlock pump-down)
انرژی وکیوم به مقدار زیادی به نوع سد هوایی و فشار وکیوم بستگی دارد.
حجم سد هوایی (airlock) برای یک پاد ۲۲ متری چیزی در حدود ۶۰ مترمکعب است. زمانی که پاد وارد تونل می شود این حجم به ۱۰ مترمکعب کاهش می یابد. پمپ مورد استفاده در شکل زیر از نوع Busch R5 1600 است.
می توان طراحی های ارائه شده را به سه دسته تقسیم کرد.
۱- بسته بودن تیوب در ابتدای حرکت که به دلیل استفاده از انرژی الکترومغناطیسی نیازی به پمپ کردن نیست.
۲- سد هوایی دو راهه که همواره پاد را به سمت داخل می کشد. حجمی که باید وکیوم شود در حدود ۱۰ مترمکعب است.
در این روش هوا در فشار ۱ کیلوپاسکال در مدت ۱۰۴ ثانیه و با انرژی ۰٫۹ کیلووات ساعت پمپ می شود.
در این روش بخار آب در فشار ۱ کیلوپاسکال در مدت ۳۶ ثانیه و با انرژی ۰٫۳ کیلووات ساعت پمپ می شود.
۳٫سد هوایی جفت گونه که کمتر کاربردی است. در یک سمت سد هوایی پاد را به داخل می کشد و در سمت دیگر سد هوایی را به داخل تونل بعدی هل می دهد. حجمی که باید وکیوم شود در حدود ۷۰ مترمکعب است.
در این روش هوا در فشار ۱ کیلوپاسکال در مدت ۷۳۵ ثانیه و با انرژی ۸٫۳ کیلووات ساعت پمپ می شود.
در این روش بخار آب در فشار ۱ کیلوپاسکال در مدت ۲۵۳ ثانیه و با انرژی ۰٫۷ کیلووات ساعت پمپ می شود.
از بین سه روش گفته شده روش اول به دلیل انرژی کمتر و حفظ زمان ، کاربردی از دو روش دیگر است.