主题:“胶囊高铁”是未来超高速轨道交通的正确方向 -- 陈经
开始是超音速,后来是0.95倍音速,始终没航空公司感兴趣,于是最后变回了传统的客机,就是787
记得小时候看得小灵通漫游未来之类的,就有这样的设想,貌似还有插图。
东西中轴一条,南北中轴京广一条就很管用了。西南山区一类的地方不修这种,中国这2条中轴线还是基本都在平原上走的。
这种轨道肯定不能和现有轨道连接,但需要进行跨铁路切换的,只在几个大的交叉口,比如,徐州,宝鸡,郑州做就可以了。可以设计超级货物自动化中转车站,超级火车上运输来的货物要么是矿石,石油一类的便于大规模转运的初级物资,要么就是集装箱物流。这些东西都可以仿照港口设计巨型自动化中转设备。这样超级列出物流经过某地,几分钟自动装卸几十个集装箱到现有铁路,然后接着运行。这样使陆地运输成本大大降低接近海运的同时,让陆地运输的速度优势大大发挥。
最终,当这种运力是现有线路几倍甚至10倍的超级铁路,能够高速低价从柏林运行到北京的时候,这个星球的格局才会真的改变。
管道客运是一个有趣的话题。
首先,我们抛开工程角度,单纯从理论角度来看一下
航空/天器是目前可见最快的客运手段,但是其潜力显然受到第一宇宙速度的限制,而且,为了能够在这个速度巡航,需要先垂直上升数十乃至上百公里,再入时候则需要减速,所以上升时候消耗能量获得的势能只能白白浪费掉,甚至需要消耗额外的能量去消耗掉这些势能(软着陆不是没有代价的)。
而管道运输只受到人体的加速度耐受能力的限制,可以想象在车辆中,座椅是装在万向支架上的,所以可以保证乘客始终以最佳姿势承受正过载。记得即使是训练有素的飞行员,坐姿加抗荷服也只能承受3g的负过载和9g的正过载。我们先以飞行员为例计算,最佳姿势+抗荷服,持续5g似乎是可以想象的
地球半径:r=40000*1000/2/pi=6366200
可接受最高持续速度:v=sqrt(r*(5+1)g)=19544
大约每秒20公里。
可接受加速度,加速度是个变值,最初是按照合加速度5g,运动方向和指向地心的重力加速度矢量合成后小于5g,即最初:a^2+g^2<25*g^2 也就是a<sqrt(24)*g =4.9
随着速度不断加大,向心加速度和重力加速度的合成值日逐渐由1g变为-1g,但是在这个过程中,由于在万向支架上的座椅方向调整,乘客的加速度方向仍然指向最佳承受方向。
由于这段时间最大允许加速度在4.9g到5g之间变化,我们近似取5g,这段时间最后达到-1g过载,也就是向心加速度2g,那么v=sqrt(r*2g)=11280
所以,加速时间大约t=11280/5g=225秒
减速的过程是相同的,那么在以限制加速度5g来看,达到-1g过载则最小航程为 0.5*(5g)*(225)^2*2=2531250也就是2500公里。
同样计算,从-1g到-2g,这段时间最大允许加速度在4.6g到4.9g之间变化,我们近似取4.7g,最终速度v=sqrt(r*3g)=13820,则加速时间大约t=13820/4.7g=294秒,则这段时间最小航程为 (11280*294+0.5*(4.7g)*(294)^2)*2=10695132也就是10695公里。
所以,即使过载限制允许最高巡航速度达到每秒20公里,实际上却因为地球周长有限,总共也就4万公里,达到2万公里也就可以达到地球上任何一个点,所以并不会真能加速到每秒20km的最高过载限制速度。
我们再用普通人来看,我们假设人的过载承受能力和现代的民航客机一致。民航客机一般在1000米跑道上加速到300km/h(每秒80多米左右)起飞,
1/2*a*t^2 = 1000
t=v/a
则1/2*a*t^2 = 1/2*v/t*t^2=1/2*v*t=1000
t=25秒
a=3m/s^2
也就是大约重力加速度的1/3左右。
那么,我们可以看一下在这个加速度上运行到20000km,最高速度是多少:
加速和减速相同,所以算的是10000km
s=1/2*a*t^2
t=sqrt(2*s/a)=2582
全程5000多秒,1个半小时左右,最终速度3*2582=7746,接近第一宇宙速度。
这也就是地球上管道运输的理想运行情况,身体条件可以承受民航客机旅行的乘客,可以在1个半小时内到达地球的任何一个点。
这是管道客运的第一个优点,快,真得很快。
管道客运的第2个优点,节省能源。实际上我们看看自己现在的旅行方式,在能量分配上是很荒谬的。我们从0m/s的速度开始,最终以0m/s的速度结束,可是在旅行中我们要不断输入能量以克服空气阻力(如果不是磁悬浮还要克服摩擦阻力)。
而管道客运则可以改变这一点,管道客运时候空气阻力为接近0的一个数值(如此高的速度必然要求用某种方式悬浮,并且把管道抽接近真空来避免空气阻力),这样,固然把列车从速度0提高到很高的速度需要比较大的能量输入,但是在达到巡航速度后就不再需要输入更多能量,而且好处不仅如此,在半程或者不到半程的位置,列车开始减速,但是如此巨大的动能白白浪费掉是荒谬的,我们完全可以用电磁减速,把这些动能再转化为电能。结果就是,在管道运输成熟后,只有管道和列车的建设费用,运行维护费用取决于将来的结构,材料技术的发达程度,而能源费用则几乎可以忽略不计。
丫的就一个炒股的噱头而已!
连GE都不提这茬,他死啦的技术积累在哪里?找天朝来帮他们实现?
早两三天有报道,天朝铁路系统,只感想速度600多公里的真空管道运输,他死啦玩的是“人有多大胆,地有多大产!”
丫的有没有提到过这个真空管道的真空度是多少?10^(-9)? 数量级他们提到了没有?