211service.com
De Hyperloop Pod Squad
Op een bloedhete zaterdag in mei liepen 20 technische studenten het Edgerton Center van MIT binnen en raasden vlak langs een slanke zonnewagen. De hele dag door wierp niemand een blik op een wonder dat ooit werd geprezen als een revolutie in transport. In plaats daarvan was hun aandacht gericht op iets dat nog verbazingwekkender was: een voertuig met het potentieel om de zonneauto er net zo primitief uit te laten zien als een Ford Model T.
Alle ogen bleven gericht op een kleine tafel met het hoogtepunt van bijna een jaar werk: een twee meter lang metalen frame bovenop lange aluminium ski's met kleine wieltjes aan beide uiteinden. Als deelnemers aan de SpaceX Hyperloop Pod Competition legden de studenten de laatste hand aan een kleinschalig prototype van de pod die ze hadden ontworpen om passagiers en vracht door een vacuümbuis te zoeven in een snel grondtransportsysteem dat door ondernemer en SpaceX-ceo Elon Musk. Het enige wat het team hoefde te doen om het af te maken, was het aansluiten van enkele draden, het testen van een paar sensoren en het aanbrengen van een beschermende koolstofvezelbekleding. Dan zou de pod klaar zijn voor zijn eerste snelle testrun, gepland voor januari 2017, wanneer hij met 240 mijl per uur op een speciaal gebouwd circuit zal worden neergeschoten terwijl SpaceX-ingenieurs de prestaties beoordelen.
Hyperloop-teamleden Greg Monahan, Sabrina Ball, Derek Paxson, Chris Merian en Lakshya Jain voeren de laatste controles uit op de pod.
Toen SpaceX in juni 2015 zijn Hyperloop Pod Competition aankondigde, viel Sabrina Ball, SM '16, een vermelding van de wedstrijd in de e-mail van MIT's Graduate Career News op. Binnen 24 uur hadden Ball en zes medestudenten werktuigbouwkunde hun plannen om het komende jaar aan windturbines te gaan besteden van tafel geveegd. Ze begonnen een studententeam te werven dat halverwege de herfst een voorlopig ontwerp kon maken, dat aan het einde van het jaar kon presenteren en zes maanden later een testpod kon bouwen voor een wedstrijddemo.
We wisten dat we met zo'n korte doorlooptijd, van niets naar een ontwerppod die in negen maanden is gebouwd, mensen nodig hadden die op zijn minst een basis van vaardigheden hadden, zegt John Mayo, SM '16, projectmanager voor het MIT Hyperloop Team en een van haar stichtende leden. Ze konden niet leren hoe ze in CAD moesten tekenen of hoe ze een machine moesten gebruiken zonder eerdere ervaring. Daar hadden we gewoon geen tijd voor in onze agenda. Ze kregen al snel gezelschap van een ander team van drie aero-astro grad-studenten die zich al hadden verenigd om de uitdaging aan te gaan. De groep groeide al snel tot ongeveer 20 en ging aan de slag.
Flexure rembevestigingen.
De originele Hyperloop van $ 6 miljard concept geschetst door Musk in 2013 stelde voor om een aluminium pod voor passagiersvervoer op luchtlagers te laten zweven - zoals een airhockeytafel die is omgedraaid, zegt Mayo - en deze door een stalen buis te schieten waaruit bijna alle lucht was opgezogen om een luchtdruk te creëren van ongeveer een duizendste van de standaard atmosferische druk op zeeniveau. De manier waarop de pod boven de baan zweefde, zou wrijving vrijwel elimineren en de lagedrukomgeving zou de weerstand verminderen, waardoor de pod in theorie zou kunnen voortvaren met een snelheid van 760 mijl per uur, net onder de snelheid van het geluid. Musk had zich voorgesteld dat motoren op zonne-energie die in de buis zijn ingebouwd magnetische velden zouden gebruiken om de pod periodiek te versnellen, die vervolgens zou uitrollen in een bijna wrijvingsloze en wrijvingsloze omgeving, waardoor passagiers de reis van 382 mijl vanuit Los Angeles konden maken in ongeveer een half uur naar San Francisco.
In het begin ging het MIT Hyperloop-team ervan uit dat de baan zou worden ontworpen rond het oorspronkelijke plan van Musk en alleen een luchtdragend systeem zou toestaan. Ze begonnen een pod met luchtlagers te ontwikkelen, maar ze ondervonden ernstige problemen met het stroomverbruik en waren bang dat de lagers de pod niet hoog genoeg zouden ophangen om hobbels en kuilen in de baan te verwijderen.
links: MIT-studenten werkten snel aan het ontwerpen van een bekroonde auto voor het snelle grondtransportconcept van Elon Musk.
midden: een CAD-tekening van de pod.
rechts: Raghav Aggarwal, die verantwoordelijk was voor het ontwerp van de remmen, houdt de hydraulische plaat voor de rembediening vast.
links: MIT-studenten werkten snel aan het ontwerpen van een bekroonde auto voor het snelle grondtransportconcept van Elon Musk.
midden: een CAD-tekening van de pod.
rechts: Raghav Aggarwal, die verantwoordelijk was voor het ontwerp van de remmen, houdt de hydraulische plaat voor de rembediening vast.
links: MIT-studenten werkten snel aan het ontwerpen van een bekroonde auto voor het snelle grondtransportconcept van Elon Musk.
midden: een CAD-tekening van de pod.
rechts: Raghav Aggarwal, die verantwoordelijk was voor het ontwerp van de remmen, houdt de hydraulische plaat voor de rembediening vast.
Luchtlagers die je van de plank koopt, hebben meestal een spleethoogte van 10 tot 100 micron, zegt Derek Paxson, SM '16, een van de drie oorspronkelijke aero-astro grad-studenten in het team. Om die te laten werken, moet het oppervlak waarop ze rijden vier keer platter zijn dan dat. Je moet onvolkomenheden hebben in de orde van grootte van enkele microns, die heel erg klein zijn. Het is echt onpraktisch om dat op grote schaal te doen.
Maar toen SpaceX de uitbracht specificaties testbaan in oktober realiseerden de studenten zich dat ze misschien niet op luchtlagers hoefden te vertrouwen. De baan zou gemaakt zijn van een geleidende aluminiumlegering die gemagnetiseerd zou kunnen worden, dus ze zouden ook magnetische levitatie kunnen overwegen, een systeem dat treinen al tot ongeveer 375 mijl per uur kan krijgen zonder een drukloze buis. Maglev zou grotere spleethoogten mogelijk maken en de stroomvereisten verminderen. Maar had het zin om het luchtdragende plan dat ze maandenlang hadden gemaakt, te schrappen?
Sabrina Ball positioneert een laterale bedieningsmodule.
Ze brachten twee weken door met het evalueren van de voor-, nadelen en haalbaarheid van beide benaderingen, en besloten toen een maglev-systeem te ontwerpen dat de pod 15 millimeter boven het spoor laat zweven. Ze rustten de onderkant van de pod uit met twee 80-inch lange magnetische ski's gemaakt van verschillende kleinere magneten met afwisselende polariteiten. Terwijl de pod over de baan beweegt, creëren de magneten veranderende magnetische velden, waardoor elektrische stromen worden opgewekt die in lussen vloeien. Deze zogenaamde wervelstromen produceren hun eigen magnetische veld, dat het door de magneten geproduceerde veld afstoot en de pod omhoog duwt. Er is geen motor nodig om de pod drijvend te houden, zolang deze maar met vijf meter per seconde of sneller beweegt. In de competitie zal een SpaceX-voertuig de pods de eerste 1.600 voet duwen. Dat zou de pod van 268 kilogram van MIT moeten versnellen tot ongeveer 100 meter per seconde, zodat het de rest van de weg alleen kan afleggen.
Om van ontwerp te wisselen, moest de hele bemanning van bijna niets weten over maglev om experts te worden. Omdat ze begin november tot de beslissing waren gekomen, hadden ze ongeveer 10 weken om het ontwerp af te ronden. Het was een vrij snelle 180, zegt Paxson, die nu werkt bij de transport-startup Hyperloop One, een van de sponsors van het team.
Een veer en demper.
Een laterale besturingsmodule met een deel van de rail.
De abrupte verandering wierp zijn vruchten af. Afgelopen januari won het MIT-team Best Overall Design in de ontwerpfase van de competitie en versloeg daarmee 123 andere teams van over de hele wereld. De studenten gingen vervolgens aan de slag met het bouwen van hun prototype en eindigden ruim voor de demo die gepland was voor augustus. Maar andere deelnemers wilden meer tijd, dus SpaceX duwde het testen van pod-ontwerpen naar januari 2017, wanneer 22 teams naar de SpaceX-campus in Hawthorne, Californië zullen reizen om hun prototypes naar een nabijgelegen testbaan van anderhalve kilometer te sturen op maximaal 240 mijl. per uur.
Het MIT Hyperloop-team onthult zijn kleinschalige prototype in mei 2016. Voorste rij van links: Philippe Kirschen, Josh Chen, Sabrina Ball, Derek Paxson, John Mayo, Sarthak Vaish, Nargis Sakhibova, Georgiana Vancea, Yiou He. Achterste rij: Aleksandr Rakitin, Nick Baladis, Chris Merian, Chuan Zhang, Rachel Dias Carlson, Max Opgenoord, Raghav Aggarwal, Greg Monahan, Stephanie Chen, Dan Dorsch, Nick Schwartz, Charlie Wheeler, Colm O'Rourke, Abe Gertler, Shawn Zhang , Scott Viteri, Peter Chamberlain, Philip Caplan, Rich Li, Gregory Izatt, Josh Nation en Lakshya Jain. Andere teamleden niet op de foto: Evan Wilson, Cory Frontin en Geronimo Mirano.
Ondertussen hebben de MIT-concurrenten computermodellen gemaakt om de prestaties van de pod virtueel te testen. Ze simuleerden een eindeloze spoorlijn door een aluminium schijf op een motor te monteren om deze te laten draaien. Door magneten die vergelijkbaar zijn met die op de pod dicht bij de draaiende schijf te plaatsen, kunnen ze de gegenereerde lift- en sleepkracht meten en real-world gegevens verzamelen voor hun computermodellen. Testresultaten zien er veelbelovend uit. We zaten binnen ongeveer 5 procent van de voorspelde waarden, waardoor ik er zeker van ben dat dit echt gaat werken, zegt Ball, die aan het voertuigdynamica-team werkte en een aanzienlijk deel van de laterale bedieningselementen van de pod bouwde. Ik denk dat we nu aardig aan het rijden zijn.
In januari, zelfs als de MIT-pod 240 mijl per uur bereikt, gracieus remt voordat hij een schuimput raakt aan het einde van de testbaan, en de competitiezege claimt, zal de pod nog steeds ver verwijderd zijn van Musk's oorspronkelijke visie. De wedstrijdpods zijn tenslotte niet op ware grootte gemaakt of ontworpen om echte passagiers te vervoeren. Maar teamleden zijn optimistisch.
Het is vrijwel zeker dat de techniek achter een hyperloop zou kunnen gebeuren. De technologie erachter is volledig mogelijk, zegt Mayo.