[发明专利]用于抽真空管运输系统的管段

说明书

本发明涉及一种用于构造适合于负压应用的管的管段，所述管段具有内切圆，所述内切圆具有至少2m的直径，并且涉及一种由所述管段所生产的抽真空管运输系统管。

技术领域

本发明涉及一种用于构造适合于负压应用的管的管段，所述管段具有内切圆，所述内切圆具有至少2m的直径，并且涉及一种由所述管段所生产的抽真空管运输系统管。

背景技术

所谓负压应用是指管中的压力低于管外部的压力。因此，管受到外部压力。一种这样的负压应用为抽真空管运输(ETT)系统中的管。超级高铁是一种用于客运和/或货运的ETT的拟建模式，首先被用来描述由来自Tesla和SpaceX的联合团队所发布的开源空气动力火车设计。在很大程度上借鉴Robert Goddard的空气动力火车的超级高铁包括一个密封真空管或真空管系统，吊舱可以行进通过所述密封真空管或真空管系统而受到较少的或者甚至不受空气阻力或摩擦力，从而以高的速度和加速度运送人或物体。于2012年首次公开提及的Elon Musk版本的概念包含减压管，其中加压舱依靠在由线性感应电动机和空气压缩机驱动的空气轴承上。所述管在地面之上将在塔架上运行或者在地面之下将在隧道中运行。所述概念将容许比目前的铁路或航空旅行显著地更快的旅行。理想的超级高铁系统将比现有的大众运输模式更加节能、安静和自主。

高速铁路的发展在历史上受到管理摩擦力和空气阻力的困难的阻碍，当车辆接近高速时，摩擦力和空气阻力两者变得显著。空气动力火车概念通过以下方式在理论上消除这些障碍：在抽真空的(无气的)或部分地抽真空的管中采用磁悬浮列车，从而容许非常高的速度。在US1020942中公开磁悬浮的原理。然而，磁悬浮的高成本以及在长距离之上维持真空的困难阻止这种类型的系统的建造。超级高铁类似于空气动力火车系统但是在大约1毫巴(100Pa)的压力下运行，并且因此可以被描述成抽真空管运输(ETT)系统，如在US5950543中概括地公开的。

ETT系统通过使所有障碍物从行进路径运动离开而解决与经典运输相关联的许多问题。行进的物体(在这种情况下舱)处于管中，所以它停留在预期的路径上并且没有障碍物可以到达路径。如果随后的舱经历相同的加速和减速，则许多舱可以一起完全安全地在管中沿同一方向行进。对加速和减速进行计划以防止舱变成随后的舱的障碍物。由于最低限度地或根本不依赖于运动的部件，所以舱的可靠性非常高。在减速期间回收加速所需的大部分能量。

ETT-系统的重要的元件中的一个是管。这些管需要大的内径，以容许容纳货物或乘客的吊舱通过。管中的压力为大约100Pa，所以它必须能够承受来自周围大气的为大约101kPa的压力，所述压力高大约1000倍。由于管在地面以上通常将被支撑(例如通过塔架)，所以所述管还必须能够跨越两个支撑件之间的间隙而不弯曲或屈曲。根据HyperloopAlpha项目的完整建议，乘客管需要在20mm至23mm之间的管壁厚度，以为考虑到的载荷情况提供足够的强度，所述载荷情况为比如压力差、相隔30m定位的塔架之间的弯曲和屈曲、由于舱的重量和加速度所引起的载荷、以及地震方面的考虑。对于乘客加车辆管，较大的管的管壁厚度将介于23mm至25mm之间。这些计算基于具有3.30m的内径的管。然而，计算还表明，通过增加行进通过管的吊舱尺寸，可以大大地改善ETT-系统的经济性。这些增加的吊舱尺寸需要大约3.50米至5.00米的内径。如果这些直径的管由钢板或钢带生产，则这需要大约30mm的厚度。没有热带轧机能够供应这种厚度的材料，因此这些管将必须由板生产。随着ETT系统和作为管的优选材料的钢的所建议的广泛使用，这将需要大约3000ton/km×20000km＝60Mton。目前，EU28中的板的总产量为大约10Mton/年。除了该生产力问题之外，由板生产管需要对板进行大量的繁琐的处理和现场成型以及焊接，并且管变得非常重。由30mm厚的钢制成的直径为5m的管重3700kg/m，这意味着10m的节段重37公吨。Mi-26直升飞机的有效载荷为大约22公吨。考虑到高架桥或其它限制，经由道路运输是不切实际的。