荷兰要造管道磁悬浮试验线

晨枫

http://www.thepaper.cn/newsDetail_forward_1825012

报告建议先建一条3公里长的测试管道。根据初步设想，这条管道直径3米，管壁由20毫米厚钢板制成，地面支柱间距30米；头尾两段是单管，中段先岔开成双管、后又汇合，运输舱可在岔道处加减速；管道内可同时安装这两家公司各自的磁悬浮和推进系统。
……
待“管道高铁”测试成功，已有的3公里管道可扩建至57公里，连接两个机场，并投入商业运营。
报告预估，3公里测试管道建设需投资1.19亿欧元，运输舱由进场测试的公司自备。57公里商业运营“管道高铁”的管道建设投资预计将增加20倍。

问题：

2 ^- i& t- I# q, W+ P4 J  j& J" X管道3米直径算内径的话，估计客舱内可以2+2布置，巴西航空的E195就是外径3.01米、内径2.74米。
: [) ?: ?2 \1 K5 q1 R, O1 U. x

, ?& ~! ^) n; O  }/ e4 I
20毫米厚的壁厚那是BMP1前装甲的厚度了。


( F0 e: b8 e- m  V/ o
不同的是，管道磁悬浮的圆度和平整度要求很高，制造和维修上的挑战比同厚度的装甲钢板要大几个数量级了。工业上大口径连续钢管的制造以输油管为最，阿拉斯加输油管长度1300公里，管径1.22米，管壁厚度11.7到14.3毫米，现代输油管有比这更大的，但依然可以用作参照。输油管的压力是向外的，钢制压力容器可以轻易承受几十个大气压。磁悬浮管道内是真空的，即使是低真空，那压力也是向内的。钢制真空容器的吸瘪至今依然是一个工业上谈虎色变的问题。道理我说不好，我只知道这一个大气压非同小可。
* ^3 v" {0 i( d) f

' M5 k2 j6 q! e0 Y( W+ R及时见过油罐车爆裂的？吸瘪的可是不少
, }( A* C! ]4 b5 m9 w

储罐也一样

& ^, E8 j: X3 ^, N! D! v
$ S4 A+ |& R0 I' h+ [; k0 q) O2 i这个比较特别，看样子管壁还挺厚
% H* c* V# k7 N1 t, [5 n$ o

大部分超压破损造成破裂泄压，但大部分真空吸瘪不造成破损，直接造成结构形变，这是最大的危害
3 ]' }# ^! y: O  V+ V! ~) }1 P
管道磁悬浮的壁厚达到20毫米的话，希望只漏气，而不造成坍塌。漏气极大地增加阻力，但不危险。
# ?: ~8 l4 \$ W% z  Y
3 G7 E. C/ l  W/ v# m/ s估计在安全设计上，需要每隔一定距离就有一个安全阀，紧急时自动打开，让环境空气涌入管内，不至于把旅客憋死。不过客舱内空气循环就没有办法了，只要靠站的时候换气？

客舱两头还必须有安全舱门，停电或者故障时，旅客可以走出来，自己沿管道步行逃生。但行动不便或者需要轮椅之类就不知道怎么办了。飞机也有逃生问题，但只有座位到逃生口的距离，出去了就不管了。管道磁悬浮只要没有从管道里爬下地面，都得管。
; C  e, k; \- z4 D; n, E# i
6 _; k1 @4 a& B. ]* X6 ?还有一个问题是热胀冷缩。工业上大口径管道用膨胀环路。每过一段距离，都要这么来一下，由钢结构的弹性对付热胀冷缩。直挺挺的管道磁悬浮怎么办呢？

0 Q0 ]% K& {& {) W0 `

$ M1 F1 t& Q0 K6 p管道内是真空的，客舱内当然是常压的，站台也是常压的，上下客可能可以在客舱和站台之间直接对接，除了磁悬浮的那一点点间隙，没有真空段，依然需要很短的air lock，但问题不大。问题是站台和客舱的密封要求都是宇宙飞船等级的，不能有爆炸性减压的问题。站台还好办，那一头通大气，任何减压都是暂时的。客舱里就问题大了，难说是不是等得及管道安全阀打开、向管道里充气了。这个维修要求可是不一般。

五月

输油管的压力是向外的，钢制压力容器可以轻易承受几十个大气压。磁悬浮管道内是真空的，即使是低真空，那压力也是向内的。钢制真空容器的吸瘪至今依然是一个工业上谈虎色变的问题。道理我说不好，我只知道这一个大气压非同小可。

- I# F; h5 d' ?# r# ~
) Z- K2 l5 Y; t# l; f我父母是搞机械设计的。这个问题好像听他们说起过。具体的原因大约是两个：一是钢材的抗剪强度（抗剪切力的能力）小于钢材的抗拉强度；二是因为发生微小形变时，当压力是由内向外时，管道内壁承受的剪切力不随形变而增加。而当压力是又外向内时，剪切力与形变成同比关系（也许是指数增长关系）。

红茶冰

制造这种管道在欧洲只有几个国家有这实力，英法德瑞典。难点在于 第一材料，第二 加工能力。
9 x& x( h: q) w& r材料强度是基础，大型高精度轧机，熟练的工程人员以及优异的焊接外加经验丰富的热处理人员外都是不可缺少的。

鳕鱼邪恶

欧洲小国搞这种超级工程的年代俺觉着过去了；技术可能有，工程规模不够大的话，成本咋办？可以对着兔子漫天要价也越来越难，还不如一开始就跟兔子合作的好。。。俺没有数据，随便说说的～

天狼星

兔子有超压机啊！估计这单子兔子能掺和一脚。

赫然

不需要绝对真空的吧，反正也做不到。关键是气压要求降低到多少。如果0.1个大气压就行，这样的工程难度应该还是可以接受的。这里有个平衡点的问题。

鳕鱼邪恶

能否把运输舱前面的空气抽取向后喷出？

小书童

天狼星 发表于 2017-10-15 00:33
兔子有超压机啊！估计这单子兔子能掺和一脚。

* k% n5 @8 m" W: j# S( B# k+ n感觉兔子先集中精力把自己的搞成了再说这个了，按晨大的说法这个管线生产管理维护比较麻烦，而且一旦被当作恐袭目标的话，一节油罐货车就可以废掉它的气密性............
2 z$ m. A/ ~/ H( Y- T% l) ^0 A效费比不高的感觉.........尤其在欧洲

冰蚁

! ]' P% B) j6 q3 J
5 C7 W# E( d! E" r没有那么大的内外压差。最多大概就相当于万米高空吧。气密其实在事故中也无所谓。这种车的本质是磁浮。没气密了，一样可以降速运行到站台。管道的圆度和平整不会有特别极端要求，毕竟里面还是有轨道的。轨道足够平整就可以。现在的压力设计也不需要 Air lock。现在的磁浮可以做到500公里时速。不需要任何减压设计。所以这种车在加速到500公里前其实气压无所谓。

冰蚁

鳕鱼邪恶 发表于 2017-10-14 13:39
能否把运输舱前面的空气抽取向后喷出？

现在就是这样设计的。但仍然需要低气压。

冰蚁

红茶冰 发表于 2017-10-14 11:06
制造这种管道在欧洲只有几个国家有这实力，英法德瑞典。难点在于 第一材料，第二 加工能力。
材料强度是基 ...

* y7 k' v: M/ L# t' R这种钢管都是标准件，工厂出来后，直接螺钉连接。

晨枫

赫然 发表于 2017-10-14 12:12
不需要绝对真空的吧，反正也做不到。关键是气压要求降低到多少。如果0.1个大气压就行，这样的工程难度应该 ...

3 O: Y' f# {' |! [2 _# X- ?所以我说低真空嘛。对于压差来说，0.9大气压和1.0大气压差别没有多大。

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2017-10-14 12:39
' h6 @: M# g4 @/ A能否把运输舱前面的空气抽取向后喷出？

客舱与管壁不是气密的，这气抽过来抽过去，马上就equalize了。

鳕鱼邪恶

冰蚁 发表于 2017-10-15 03:55
- Y# P- U( y; J% b% i没有那么大的内外压差。最多大概就相当于万米高空吧。气密其实在事故中也无所谓。这种车的本质是磁浮。没气 ...

现在的五百时速是在大气中吧？在管路里五百时速，那不是空气压缩机了嘛

鳕鱼邪恶

冰蚁 发表于 2017-10-15 03:55
: H1 Z& K4 `. k# ^没有那么大的内外压差。最多大概就相当于万米高空吧。气密其实在事故中也无所谓。这种车的本质是磁浮。没气 ...

现在的五百时速是在大气中吧？在管路里五百时速，那不是空气压缩机了嘛

鳕鱼邪恶

晨枫 发表于 2017-10-15 04:14
5 @8 ^' \0 Z5 p; P. B. q" t6 B客舱与管壁不是气密的，这气抽过来抽过去，马上就equalize了。

一千公里时速下，空气的粘度恐怕就可以保持客舱与管壁间一定的气密度了？

晨枫

冰蚁 发表于 2017-10-14 13:55
没有那么大的内外压差。最多大概就相当于万米高空吧。气密其实在事故中也无所谓。这种车的本质是磁浮。没气 ...

6 ]: M4 y- a5 K0 l$ ^& p相当于万米高空就不能达到1000公里/小时的速度，形成的激波反复扫过，对管壁是不可承受的。

我说的气密不是管道的气密，而是客舱的气密。客舱漏气了，会造成爆炸性减压，立刻危及旅客生命。
; K% z: w" V# @9 a8 Z- E1 q
轨道是安装在管壁上的，管壁不平整，轨道倒平整了？
# L) P% ^* C; b, }
5 V2 b6 i; T/ s  C; i" G" Q7 ?不明白你的500公里/小时还是1000公里/小时与air lock有什么关系？

晨枫

冰蚁 发表于 2017-10-14 14:01
$ q& g( s: ^0 J$ p- ]: E, g; w这种钢管都是标准件，工厂出来后，直接螺钉连接。

4 j0 R9 {% Q: i& b# V霍霍，这标准件！看来波音客机也是标准件用铆钉连接的。

晨枫

鳕鱼邪恶 发表于 2017-10-14 14:19
一千公里时速下，空气的粘度恐怕就可以保持客舱与管壁间一定的气密度了？ ...

你指用边界层作为“密封”？不知道是否可行，要看1000公里/小时速度下，边界层有多厚？

冰蚁

* n' u; }3 K( l  E3 O1 S5 a* a

鳕鱼邪恶 发表于 2017-10-14 15:15
( X0 n" V1 k9 B, q& }现在的五百时速是在大气中吧？在管路里五百时速，那不是空气压缩机了嘛 ...

$ ?# `& P2 x! c: Q* Q* T5 `  X: l现在的设计是让空气等效于“穿过”车体。也就是楼上提到的，空气前面进去，后面和下面出来。下面排的气可以形成一定的气垫。