Znak Politechniki Warszawskiej

Hyperloop – pojazd przyszłości z Politechniki Warszawskiej

Połączenie pociągu i samolotu – Hyperlooop. Podróż z Gdańska do Krakowa w 35 minut, w specjalnej kapsule będzie możliwa także dzięki pracy polskich inżynierów. Absolwenci i studenci Politechniki Warszawskiej zaprojektowali pojazd przyszłości.

Projekt Hyper Poland

fot. Hyper Poland

Szalona idea

Pomysłodawcą lewitującego pojazdu Hyperloop poruszającego się w rurze, w której panuje prawie próżnia jest Elon Musk, właściciel firmy SpaceX. To on zorganizował konkurs i zaprosił do zaprojektowania Hyperloopa uczelnie techniczne oraz firmy inżynierskie z całego świata.

We wrześniu 2015 roku nad pojazdem przyszłości zaczęli pracować także absolwenci Politechniki Warszawskiej, założyciele inżynierskiego startupu Carbon Workshop. Do współpracy zaprosili prof. Janusza Piechnę z ich macierzystego wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa. – Jak tylko ruszyliśmy z tym projektem to od razu pomyślałem o profesorze Piechnie – mówi Krzysztof Tabiszewski, główny koordynator Hyper Poland. – Przedstawiłem profesorowi co robimy, a dwa dni później przysłał nam już pierwsze obliczenia.

Ostatecznie w projekt zaangażowało się 25 osób, także studentów z Politechniki Warszawskiej (z koła naukowego SKAP), Politechniki Wrocławskiej oraz firm projektowych.

Zdjecie grupowe zespołu Hyper Poland wraz prof. Januszem Piechną

Zespół Hyper Poland wraz prof. Januszem Piechną, fot. Hyper Poland

Konkurs składał się z 3 etapów. Do pierwszego zakwalifikowało się aż 1200 zespołów z całego świata. W drugim należało przygotować już bardziej szczegółowy projekt  – uczestniczyło w nim 300 drużyn, w tym dwie z Polski. Finał drugiego etapu odbył się pod koniec stycznia w Teksasie. Projekt Hyper Poland nie jest prototypem wyłącznie przygotowanym na te zawody, lecz modelem docelowego pojazdu pasażerskiego, dlatego też drużyna zakończyła rywalizację na drugim etapie konkursu. Ostatnim zadaniem inżynierów z całego świata jest opracowanie prototypu kapsuły dla transportu Hyperloop. W Kalifornii zostanie zbudowany tor testowy i w czerwcu 2016 roku uczestnicy konkursu przetestują na nim swoje pojazdy.

Innowacyjne rozwiązania

Sama budowa takiego pojazdu to niezwykle innowacyjne myślenie o transporcie przyszłości. Zespół Hyper Poland pokazał jednak, że polska myśl techniczna nie odbiega wcale od amerykańskiej.

– Starałem się wykazywać słabe strony proponowanych rozwiązań, ale także podkreślałem dobre – mówi o współpracy z młodymi inżynierami prof. Janusz Piechna. – Całość projektu była kompromisem między fantazją a aktualnie dostępnymi możliwościami technicznymi.

Szybko, tanio i bezpiecznie

Samoloty latają wysoko, żeby korzystając z mniejszej gęstości powietrza obniżyć opory lotu i zmniejszyć zużycie paliwa. Zaproponowana przez Elona Muska idea sprowadza się do zapewnienia na poziomie ziemi podobnych warunków. Będą one sztucznie stworzone w rurze z ciśnieniem obniżonym do tego panującego na wysokości 47 km nad ziemią.

W rurze poruszałby się pojazd podobny do samolotu, tyle że zamiast skrzydeł miałby poduszki powietrzne lub poduszki magnetyczne. Samo obniżenie ciśnienia w rurze nie rozwiązuje problemu. Klasyczny pojazd poruszający się w rurze z tak ogromną prędkością (prędkość zbliżona do prędkości dźwięku) powodowałby ogromne sprężenie powietrza przed sobą. Takie opory aerodynamiczne są trudne do przezwyciężenia. Zespół Hyper Poland chce rozwiązać ten problem przez zasysanie powietrza przed pojazdem, jego sprężenie, schłodzenie, dostarczenie cienką rurą omijającą przedział pasażerski do tylnej części kapsuły i rozprężenie w dyszy napędzającej pojazd. Proponowane przez inne drużyny klasyczne sprężarki osiowe w tych warunkach nie pozwalają na pracę przy prędkościach przyddźwiękowych.

Na potrzeby tego projektu został na Politechnice Warszawskiej opracowany odmienny typ sprężarki – odwrotna sprężarka diagonalna, która pozwala na pracę przy prędkościach pojazdu zbliżonych do prędkości dźwięku. To rozwiązanie podczas prezentacji projektu w USA znalazło spore uznanie w oczach innych zespołów.

Wizualizacja modułowej budowy pojazdu

Wizualizacja modułowej budowy pojazdu, fot. Hyper Poland

Drugim autorskim rozwiązaniem jest konstrukcja modułowa pojazdu. Hyper Poland składa się z trzech podstawowych elementów: modułu pasażerskiego, kapsuły bezpieczeństwa i pojazdu transportującego. Taka budowa pojazdu rozwiązuje problem różnicy ciśnień. W samej rurze, w której porusza się pojazd powietrza prawie nie ma, w przedziale pasażerskim natomiast musi panować ciśnienie powietrza zbliżone do atmosferycznego. Taką różnicę ciśnień dobrze znosi kapsuła bezpieczeństwa. Moduł pasażerski to element, który wsuwa się do środka kapsuły bezpieczeństwa. Brak zwyczajnych drzwi nie wymaga specjalnego wzmacniania pojazdu, zwiększenia grubości ścian i szczególnych zabezpieczeń, zapewnia też bardzo małą masę konstrukcji.

Zespół Hyper Poland podszedł do projektu kompleksowo i zaprojektował również stację, z której będą odjeżdżać pojazdy. Stacja również składa się z modułów, co pozwala na jej szybką rozbudowę. Dzięki sprawnej organizacji stacji możliwy będzie odjazd pociągów z pasażerami w odstępach zaledwie dwóch minut. 

Wygląd stacji przesiadkowej

Wygląd stacji, fot. Hyper Poland

Mission impossible?

Zbudowanie pojazdu i infrastruktury, które pozwolą na podróż z Gdańska do Krakowa w 35 minut wydaje się być nierealnym marzeniem. Jednak zarówno prof. Piechna, jak i członkowie zespołu Hyper Poland podkreślają, że koncepcja jest jak najbardziej realistyczna.

– Myśląc o krajowych realiach, techniczna realizacja projektu przy przyjęciu łagodniejszych założeń, co do prędkości jazdy, wydaje się być możliwa – ocenia prof. Piechna. – Biorąc pod uwagę możliwości technologiczne wielu małych firm polskich w połączeniu z doświadczeniem istniejących firm lotniczych i możliwościami organizacyjnymi firm kolejowych oraz przedsiębiorstw kładących rurociągi o dużej średnicy, prawdopodobnie taki projekt mógłby być zrealizowany.

W Stanach Zjednoczonych trwają już prace nad torem testowym dla Hyperloopa, a w 2021 roku ma zostać zbudowana pierwsza linia. Członkowie zespołu Hyper Poland spotkali się z ministrem rozwoju Mateuszem Morawieckim, który zainteresował się tym rozwiązaniem. – My podajemy tylko pomysł, pokazujemy, że jest to możliwe, że polscy inżynierowie są w stanie zrealizować taki projekt i to nawet na tym samym poziomie, co Amerykanie, a w niektórych aspektach może nawet lepszy – podkreśla Krzysztof Tabiszewski.

Globalna wioska

Europa jest idealnym miejscem, aby zbudować taką sieć transportu. Odległości między stolicami na Starym Kontynencie są na tyle małe, że podróż samolotem jest nieopłacalna (czasowo i finansowo), a koleją czy samochodem – niewygodna i zbyt czasochłonna. Hyperloop byłby czymś na miarę międzynarodowego metra.

W 30 największych miastach Europy mieszka i pracuje ponad 100 mln ludzi. Znajdują się one w obrębie koła o promieniu 1000 km. W niewielu z tych miast główne lotnisko znajduje się, tak jak w Warszawie, w samym mieście. Często konieczna jest podróż nawet kilkadziesiąt kilometrów poza centrum. Doliczając do tego korki, konieczność odprawy i przejście wszystkich procedur bezpieczeństwa na lotnisku, czas podróży samolotem znacząco się wydłuża.

Korzystając z Hyperloopa możliwa będzie szybka i komfortowa podróż do europejskiej stolicy, np. w sprawach biznesowych. Krzysztof Tabiszewski jest przekonany, że wykorzystanie takiej szansy to tylko kwestia czasu i znalezienia odpowiedniego inwestora.

Czy to koniec marzeń o kolei przyszłości?

Mimo że drużyna Hyper Poland nie bierze już udziału w konkursie, chce kontynuować projekt. Aby zademonstrować technologię i przeprowadzić pierwsze testy zespół musi zbudować prototyp. Na początek będzie to model w skali 1:24, który zostanie wydrukowany na drukarce 3D, dzięki funduszom zebranym na stronie internetowej Odpalprojekt.pl. Duży koszt wydruku wynika ze stopnia skomplikowania projektu. Model będzie składał się z wielu bardzo precyzyjnych elementów, które muszą być wykonane z dużą dokładnością.

Przez koła naukowe do biznesu

Jak wiedzę teoretyczną ze studiów przekuć w sukces na miarę tego, który osiągnęli inżynierowie skupieni wokół budowy Hyperloopa? – Koła naukowe są pierwszym miejscem, które zmuszają do tego, aby wiedzę teoretyczną ze studiów wykorzystać w praktyce – podkreśla Krzysztof Tabiszewski.

Jak zauważa absolwent PW, działalność w kołach naukowych to także świetna okazja, aby nauczyć się pracy zespołowej, zdobywania sponsorów, prezentowania swoich pomysłów, w taki sposób, aby zdobyć pieniądze na ich realizację.

Krzysztof Tabiszewski marzy o założeniu spółki, która we współpracy z Politechniką Warszawską rozwinęłaby projekt Hyperloopa, w który wszyscy twórcy włożyli już bardzo dużo energii i czasu. Zespół Hyper Poland w kolejnych zawodach nie będzie już brał udziału, lecz zachęca do tego studentów.

Monika Bukowska

Biuro ds. Promocji i Informacji