[Technik] Großes Interesse an Hyperloop nach erster Demonstration der Antriebstechnik

Seedy · 21 Juli 2016

Ungesund schrieb:
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meh, soweit ich weiß fliegen Flugzeuge immer noch von selbst, und benötigen dafür kein eigenes Wegstreckensystem. Und Vögel wurden auch nicht erst in den letzten 100 Jahren erfunden, inspiration und Machbarkeit waren also durchaus vorhanden, bevor es Flugzeuge gab. Im Übrigen haben die Wright Brüder und Ihre Vorgänger auch nicht die lamen parts des Fliegens übersprungen und direkt die Idee verfolgt Turbinen-Strahltriebwerke zu bauen um damit die Schallmauer zu durchbrechen. Just Sayin'

Mir fehlt bei diesem Vorhaben das evolutionäre Fundament auf dem alle technische Entwicklung fußt. Ist mir alles zu Show-offy, zu amerikanische 50s Denke.

Da hast du natürlich recht.
Ich hatte deinen Post eher in Richtung: Wenn menschen mehr 50km/h schnell sind, werden sie sterben bzw. Menschen sind nicht zum Fliegen gemacht - typischer "das funktioniert nie" Zukunftspessimismus - verstanden.

Das es technische Fragestellungen und auch Umsetzungsschwierigkeiten geben wird ist klar.
Das erste Flugzeug flog auch nicht gleich über den Atlantik und das erste Auto war langsamer als ein Fußgänger.

Ich halte es dennoch für generell Machbar.
Wenn du dir anschaust mit welchem Aufwand z.B. die Transsibirische Eisenbahn gekühlt wird, damit die Gleise im Sommer nicht absacken....

Das in ICE die Klimaanlage ausfällt, ist eher dem mangelnden Investitionswillen der Bahn geschuldet, als den technische Fähigkeiten unserer Zeit.

Novgorod · 23 Juli 2016

Ungesund schrieb:
Mir fehlt bei diesem Vorhaben das evolutionäre Fundament auf dem alle technische Entwicklung fußt.

es ist kein teleporter und kein jetpack, sondern nicht mehr als ein aufgemotzter zug; meinetwegen mit dem transrapid als fundament, um genau zu sein.. mit dem transrapid wurde die rollreibung eliminiert und jetzt soll eben noch die luftreibung eliminiert werden, was ein technisch ähnlich ambitionierter schritt (oder sprung) ist.. der transrapid fährt jetzt schon im regulären passagierbetrieb 430 und soll bald™ bei den japanern mit 500-600 sachen auf langstrecke unterwegs sein - das ist sicher nicht alles nur prestige (das ist nur der in shanghai), den japanern ist einfach ihr schimpansen zu langsam

..

was technik und risiken angeht, ist der hyperloop größtenteils mit dem transrapid vergleichbar und es läuft allein (!) auf die wirtschaftlichkeit hinaus, was auch der einzige grund ist, warum es mittelfristig nicht dazu kommen wird.. wird eine sektion beschädigt, wird sie sofort abgeschottet, das geht innerhalb weniger sekunden und das vakuum wird nur innerhalb von ~1km kompromittiert (schallgeschwindigkeit und so), da ist der anhalteweg bei einer notbremsung wahrscheinlich eh länger.. ab einer gewissen geschwindigkeit spielt es auch keine rolle, ob ein ICE mit 300 entgleist, ein transrapid mit 500 oder ein hyperloop oder flugzeug mit 1000km/h irgendwo reinknallt - in jedem fall nimmt man einen totalverlust in kauf und versucht eben eine derartige katastrophe so gut es geht zu verhindern (wenn die betreiber damit rechnen würden, derartige unfälle zu überleben, gäbe es gurte und helme in zügen und fallschirme in reiseflugzeugen).. ebenso fällt bei jedem zwischenfall an gleisen der gesamte zugverkehr auf der strecke aus bis das problem behoben wird, der vergleich mit autos und flugzeugen hinkt also, weil der hyperloop eben essenziell ein zug ist

..

das einzige, was sich durch die höhere geschwindigkeit ändert, sind sicherheitsmargen, d.h. anhaltewege, kurvenradien, vibrationslimits usw.. übrigens, wenn die röhre schlagartig belüftet wird (d.h. ohne eine chance, den zug vorher abzubremsen), kann man die kapsel durchaus so designen, dass sie zwar unsanft aber kontrolliert zum stehen kommt (luft ist kompressibel).. einen totalverlust gibt es nur wenn die röhre innerhalb des anhaltewegs bricht (z.b. beim vorbeifahren durch materialermüdung oder einen sprengsatz) und dieses risiko gibt es ganz genauso (abgesehen vom erhöhten anhalteweg) bei jedem anderen hochgeschwindigkeitszug und die jeweiligen sicherheitsmaßnahmen kann und sollte man natürlich auch beim hyperloop einsetzen..

wie gesagt, technisch sehe ich das nicht als einen gewaltigen sprung gegenüber der heutigen transrapid-technologie mit sehr ähnlichen sicherheitsschwächen.. allein die wirtschaftlichkeit (kosten für sicherheit, wartungsaufwand) sehe ich nicht als gegeben - eines tages wird allerdings die fliegerei durch die extreme energieineffizienz so unwirtschaftlich werden, dass sich solche energiesparenden konzepte auch wirtschaftlich wahrscheinlich lohnen werden..

Seedy · 23 Juli 2016

@Novgorod:
Der einzig relevante Kriterium für den Anhalteweg ist der Mensch, die Technik hält weit mehr aus.

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Beschleunigungen, die senkrecht zur Körperachse wirken, sind für den menschlichen Organismus weitaus besser zu verkraften. Bis etwa 6 g wird ein erhöhter Druck auf die abstützenden Körperteile wahrgenommen. Bis 12 g wird das Atmen erschwert, und der Sauerstoffgehalt im Blut sinkt. Dem kann mit einem erhöhten Sauerstoffgehalt in der Atemluft begegnet werden, so dass Belastungen von 15 - 20 g ohne Gefahren für den Körper möglich scheinen.

Nehmen wir also mal aus Rücksicht auf die Alten und Kranken 5G Maximum an.
Dann ist der Bremsweg.
1000km/h (/3,6 = 270m/s)
50m/s²

ergibt sich ein Bremsweg von:

Sb = 270²/2*50
Sb ~ 729m

Also gutmütig haben wir einen Bremsweg von guten 750 Metern.

Je nachdem wie sehr man die Fahrgäste belasten möchte ist es mehr bzw. weniger.

(Über die Massenträgheit äußere ich mich noch nicht.)

Zum Thema Vakuum:
Denk daran, dass ein brechen des Vakuums den Zug massiv beschleunigen/bremsen kann.
Wenn es vor dem Zug auftritt, würde der Zug gegen eine Luftmauer prallen.
Wenn es hinter dem Zug auftritt, würde der Zug einen Ordentlichen Kick bekommen.
Wenn es über dem Zug auftreitt, könnte es ihn auseinander reißen.

Ein Abriegeln des Segments könnte da schwierig werden (siehe Bremsweg)

Ebenso gibt es Metalstanzen, die bleche mit Druckluft schneiden.

Es ist also eine nicht zu unterschätzende Gefahr...

Novgorod · 24 Juli 2016

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das wären also 5g für etwa 5-6 sekunden, das halte ich für einen untrainierten und unvorbereiteten fahrgast für extrem zuviel.. wenn man bedenkt, wie bereits 1g auf einen wirkt (z.b. bungee- oder fallschirmsringen und dort über einen noch geringeren zeitraum), kann man mit ziemlicher sicherheit davon ausgehen, dass es reihenweise blackouts geben würde (blut wird aus dem gehirn gedrückt) und daraus resultierend schwere quetschungen der inneren organe mangels muskel-gegendruck, was sicher lebensgefährlich sein kann.. erinnerst du dich noch an Raab beim kunstfliegen? (jaja, damals waren wir noch jung und Raab schaubar, ach die guten alten zeiten...

) - und das waren sicher keine 5g... klar, wenn die alternative der sichere tod wäre, spricht natürlich auch nichts gegen eine adaptive notbremskraft, abhängig davon, wie weit entfernt das problem auftritt und wie schwer es ist.. es wird aber sowohl technisch als auch juristisch schwierig sein, aufgrund von sensordaten in sekundenbruchteilen solch eine entscheidung zu treffen, die ggf. unnötig menschenleben kostet, wenn am ende das problem eine derart starke notbremsung nicht rechtfertigt...

was das vakuum angeht, bringst du einige dinge durcheinander.. zum einen sprechen wir hier von max. 1bar druckunterschied, das hat also rein garnichts mit druckluft und bleche schneiden zu tun.. zum anderen ist luft bei 1bar ca. 1000 mal leichter ("weniger dicht") als wasser, man braucht also eine riesige menge davon, um einer tonnenschweren kapsel einen "ordentlichen kick" zu verpassen.. das, was innerhalb des sicherheitswegs an luft in die röhre strömen kann, wird die kapsel nicht sonderlich beeindrucken, wenn man sie entsprechend aerodynamisch auslegt (ein flugzeug schafft das ja auch irgendwie) - die masse, gegen die der zug "prallt" wird in der größenordnung von ein paar kg sein (~1kg/m³), und im gegensatz zu einem metallklotz auf den schienen sind die paar kg luft sehr kompressibel und der druck vom "aufprall" wird über die gesamte front verteilt (hier spielt die aerodynamik eine große rolle, dadurch wird die effektive masse eines solchen aufpralls nochmal verringert).. die "luftmauer" ist also keine; eher könnten die auftretenden turbulezen und vibrationen die kapsel in eine instabile lage bringen und mit der röhrenwnd kollidieren lassen, aber auch das kann man mit ensprechenden dämpfern und mechanischen abstandhaltern unter kontrolle kriegen, zumindest so dass ein sicherer stopp möglich ist.. viel fataler wäre eher die ursache für so ein leck - wenn die röhre richtig bricht, ist nämlich schicht im schacht und der computer sollte lieber schnell die gs ausrechnen

...

übrigens: einen kick "von hinten" kann es garnicht geben, denn der druck in der röhre baut sich vom leck aus maximal mit schallgeschwindigkeit auf, der zug wird also einem vakuumleck einfach davonfahren

..

Seedy · 24 Juli 2016

@Novgorod:
1. Blackouts nein - du hast eine Senkrechte G Belastung.
Ich hab die 5G schon mit Absicht gewählt (siehe den Link, den ich dazu gepostet habe)
Black/Red Outs (wie bei Raab) treten bei Senkrechter Belastung nicht auf, diese kann der Körper sehr gut aufnehmen.

Meine Aussage hieß:
Wenn man nicht mehr als 5G auf den Fahrgast haben möchte, muss der Bremsweg mindestens 750 Meter lang sein.
Weniger G auf den Fahrgast = Mehr Bremsweg.

Die Frage ob die Bremsanlagen des Zuges das überhaupt aushalten, hab ich bewusst ausgelassen - dazu fehlen mir Informationen (Gewicht des Zuges, etc)
Man kann aber davon ausgehen, dass ein schwerere Zug langsamer Bremsen muss. Der Bremsweg liegt also trotzdem noch minimal! bei 750 Metern

Zu dem Vakuum:
Ja und Nein.
Ich kann weder einen Fehler eingestehen, noch dich dementieren ~ Dazu hängen da viel zu viele Unsicherheiten dran:

1. Schall ist die Ausbreitung von Durchwellen in Luft ~ Die Luft selber ist beim Einströmen nicht daran gebunden.
Das ist ein gängiger Anfängerfehler

Luft selber kann sich schneller als mit Schallgeschwindigkeit bewegen.
Wenn du z.B. In Windrichtung brüllst, addiert sich die Schallgeschwindigkeit mit der Eigengeschwindigkeit der Luft.
Schallgeschwindigkeit ist nämlich immer die relativgeschwindigkeit zum Trägermedium und nicht zu 0.

(siehe Dopplereffekt)

2. Schallgeschwindigkeit beträgt in Luft ~ etwa. 1200km/h das heißt mit 1000km/h bzw. Weniger fährst du nicht davon.

Das Prallen gegen die Luftmauer: (Das ist ein berechtigter Einwand von dir)

Ja da hast du zum Teil recht: Es ist eine Frage der Aerodynamik.
Mann kann sich das "grob" wie ein Sprung vom 5er vorstellen.
Mit einem einem Bauchklatscher prallst du auf eine Wassermauer - Mit einem Köpper gehts smooth ins becken.
Bei einer Geschwindigkeit von 1000km/h kann ein 0bar zu 1bar Übergang schon mächtig weh tun.
p.S.
Über ein Bruch der Kapsel und ein Austreten von Luft aus dem Passagierraum haben wir noch gar nicht gesprochen.

Novgorod · 24 Juli 2016

ok, das mit den gs ist unter optimalen bedingungen managebar, d.h. der passagier (vor allem der kopf) muss senkrecht zur fahrtrichtung fixiert werden, am besten mit sitzen entgegen der fahrtrichtung ausgerichtet (andernfalls muss der kopf in ein sehr komisch ausschauendes gestell), ähnlich wie die fixierung der astronauten beim raketenstart.. oder zumindest muss eine vorrichtung vorgesehen sein, die den fahrgast im notfall sehr schnell (<1s) an den sitz kettet, ähnlich wie gurtstraffer, aber auch (und vor allem) für den kopf.. das wird das reisevergnügen etwas einschränken, aber möglich wäre es wohl

..

und zur strömungsgeschwindigkeit: hier geht es um statischen atmosphärendruck (gegenüber dem vakuum in der röhre) und nicht um ballistisch beschneunigte luftmoleküle.. statischer druck kann nur unter speziellen bedingungen überschall-schnelles strömen von gasen bewirken, nämlich mit einem permanenten hohen druckunterschied an einer engstelle, wonach das gas unter den richtigen bedingungen überschall-schnell expandiert (-> raketentriebwerk).. das kann man zwar herunterskalieren auf kleine drücke und winzige düsen, aber in einer riesen röhre mit 1bar unterschied wird das nicht funktionieren.. im ersten moment könnte die einströmende luft am loch überschall-schnell sein (wenn das loch die form einer triebwerksdüse hat), aber selbst wenn, baut sich in unmittelbarer umgebung des lochs sofort ein druck auf, weil die einströmende luft spätestens bei der kollision mit der gegenüberliegenden wand nicht mehr überschall-schnell ist und sich deshalb ein druck zurück zur düse ausbreiten kann (sprich: das vakuum bleibt nicht lange vakuum).. was bleibt, ist eine stark ausgeschmierte druckfront, die sich stochastisch (mit den jeweiligen mikroskopischen molekülgeschwindigkeiten, gegeben durch druck und temperatur) durch die röhre ausbreitet.. grundsätzlich sind überschall-gasströmungen an der düse lokalisiert (siehe jets und raketen) und propagieren nicht einfach so für immer, außer im idealen vakuum ohne irgendwelche wände

.. in dem sinne: wenn die raumstation leckt, könnte das durchaus einen langreichweitigen überschall-strahl geben :eek:

(aber schall im weltraum? meh...)

achja, und der übergang von 0 zu 1bar passiert nicht abrupt wie beim bauchklatscher vom 5er, sondern über eine ggf. ziemlich lange strecke, je nach dem wieviel zeit die luft zum dispergieren hatte (wäre ne schöne hausaufgabe, die breite des übergangs von 0 zu 1bar auszurechnen nachdem die druckfront im mittel 1km durch die röhre propagiert ist

).. in jedem realistischen szenario wird die beschleunigung bei so einem "stoß" (bzw. der lokale druck an der außenhülle bei der kollision) extrem überschaubar bleiben..

Seedy · 24 Juli 2016

@Novgorod:
Da ich keine Lust habe den Übergang auszurechnen bin ich zu einem Unentschieden bereit

Bleiben wir also damit zurück:
So ganz zu unterschätzen sind die Probleme nicht.

Auch wenn ich eher auf der "das kann funktionieren" Seite bin:
Es gibt mehrere gute Videos wo viele Problematiken aufgegriffen werden.

Mein Gedanke war das der Zug eben aus dem Vakuum in den Atmosphäre Übergang fährt.
Du also die Atmosphäre mit Geschwindigkeit auf Zug mit Geschwindigkeit trifft, was in meinem Kopf ein wenig so aussah, als wenn eben zwei Massen aufeinander treffen.

z.B.
Wie man eine mehrere 100km lange Vakuumröhre Stabil halten will, Thermische Ausdehnung der Materialien sowas alles...

Naja, belassen wir es dabei

KaPiTN · 24 Juli 2016

electric.larry schrieb:
Ein anderes Beispiel: Um 1900 wurden in den USA fast 40 % der Autos elektrisch betrieben. Ihr erinnert euch vielleicht an alte Schwarz-Weiss-Filme, in denen man sieht, wie die Autos zum Starten angekurbelt werden mussten.

Die Kurbeln waren für den Anlasser der Benzinautos. (sehr gefährliche Angelegenheit)
Die Erfindung des elektrischen Anlassers war dann auch mit ein Grund für das Ende der E-Autos, neben der Reichweite, die nur bei den Benzinern gesteigert werden konnte.

Metal_Warrior · 25 Juli 2016

Kann funktionieren, muss nicht unbedingt.

1. Kein Ingenieur wird von Vakuum ausgehen, zumindest nicht in der tatsächlichen Wortbedeutung. Es wird wahrscheinlich eher mit Unterdruck gearbeitet (so 0,1 bar), um Reibungswiderstände zu minimieren Dazu brauchts auch keine massiven Wände, zumal der Loop idealerweise sowieso unterirdisch verlegt wird (hat man weniger termische Materialbelastung).
2. Bremsen und beschleunigen kann man mit Magnetschwebe-Technologie hinbekommen. Bremsen ist dann nichts anderes als Wirbelstrom, das ist reibungs- und verschleißfrei und kann vollumfänglich gemacht werden.
3. Beschleunigung: Wie wäre es mit "zum Start in Fahrtrichtung sitzen und zum Bremsen die Sitze umdrehen"? Außerdem spricht ja nichts gegen einen Bremsweg von mehreren Kilometern, wenn die dazwischen überbrückte Strecke mal nette 500 km sind.

Als Ersatz für Flugzeuge wäre es sicher eine gute Idee.

Novgorod · 25 Juli 2016

Seedy schrieb:
Da ich keine Lust habe den Übergang auszurechnen bin ich zu einem Unentschieden bereit

unentschieden? nur weil ich den wert für die schallgeschwindigkeit falsch im kopf hatte? pff...

wie gesagt, der übergang von vakuum zu atmosphäre im falle eines lecks wird das geringste problem sein, weil der "stoß" eben nicht "hart" ist wie der stoß mit einer inkompressiblen (d.h. festen oder flüssigen) masse und die räumliche ausdehnung dieses übergangs umso größer wird, je weiter weg vom leck er passiert.. alles andere halte ich technisch für nicht wesentlich anspruchsvoller als die entwicklung vom zug auf gleisen zum transrapid - nur wird diese technik zu unseren lebzeiten wahrscheinlich nicht wirtschaftlich sein angesichts des wartungs- und vor allem sicherheitsaufwands..

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