22.10.2020 | 焦点

PB Swiss Tools 位于 Hyperloop (超级高铁) 大赛最前列

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在不到一个小时的时间内在地面从巴塞尔到达罗马——这是埃隆·马斯克推动的 Hyperloop 超级高铁创意的目标,世界各地的企业和大学都在为这一创意的成功实现而努力。 PB Swiss Tools 被该创意的愿景深深吸引,故给由瑞士苏黎世联邦理工学院(ETH)大学生组成的激情高涨的瑞士设计团队提供精密工具作为支持。凭借卓越的技术和高超的动手能力,Swissloop Pod 团队在上届国际 Hyperloop Pod (超级高铁列车吊舱) 设计大赛中获得了第二名。现在,本年度团队在瑞士创新园里展示了再次经过关键性优化的 2020 列车吊舱。

Swissloop——为 Hyperloop 的成功作出了瑞士贡献  
该创意其实非常简单:以大约每小时 1000 公里的运送速度让货物和人员穿过几近真空的无阻力管道——类似于管道邮递。但是,在付诸实践的时候,巨大的挑战就显现出来了。这里的关键在于要优化重量、性能和制动力之间的关系,并确保即使在高速下也具有稳定性。而最终,人们发现驱动技术也是一个核心问题。在这方面,必须以全新的视角去思考貌似已经成熟的技术,而不是去尝试快速获得(假想的)解决方案。这一观点与 PB Swiss Tools 的创新理念不谋而合,故促使我们愿意慷慨支持该项目。

LIM——放弃快速成功以支持长期目标
Swissloop 团队不像其竞争对手那样依赖常规的电动机来快速获得速度上的成功,而是早在 2019 年就决定开发自己的可供长期实际应用的线性感应电动机(LIM)。荣获埃隆·马斯克创新奖以及最快的由 LIM 驱动的吊舱的排位,这些成绩都有力地证明了这一未来战略的正确性。尽管个别游乐园里的现代铁路上已经采用基于变化磁场的驱动系统,即便高度复杂的非接触式吊舱驱动器的开发过程有时类似于过山车,但 ETH 团队的 LIM 却已经跻身于完全不同的技术等级。与上一个版本相比,Swisslop 团队的 2020 列车吊舱实现了将可达的最高速度提高一倍的成绩,并且已经成立了一个后继团队来推动这一未来技术的完善。PB Swiss Tools 的精密工具再次参与。 

从 ESD 钻套到 DigiTorque V02——PB Swiss Tools 以其全部产品种类参与
用于吊舱项目的工具必须符合极其严苛的要求。电子螺丝刀上按照螺丝轮廓进行编码的旋转盖有助于调节螺丝的微调操作。哪怕组件之间的空间非常狭窄,完全绝缘至 1000V 的细长螺丝刀也可以在那里完成精密的调节工作。机械师团队也对按照尺寸用颜色编码的L 型扳手称颂有加,它们具有 100°的超短弯柄和球形头,常常需要使用它们才能在如此紧凑的空间内完成部件的组装。DigiTorque V02 凭借其在如铝、碳或有机玻璃等许多易损材料上拧紧螺钉时能够精确再现所需扭矩的能力,自然也已成为了该团队的一个忠实伙伴。机械师团队在某些阶段严格使用了 PB Swiss Tools 的 ESD 工具,对此,电气团队的同事们深表感谢……     

竞赛吊舱或婴儿吊舱——缺少规范反而提高了创新力
但是,如果在从一个学年到下一个学年的交接过程中缺乏对即将到来的比赛的明确要求,那该怎么办呢?新路线会长达10公里吗?其上甚至有弯道吗?当 SpaceX Hyperloop Pod 大赛直到2019年12月仍未发布新规范时,在非凡的创新精神的推动下,Swisslop 团队决定采取大胆的步骤:该团队没有去建造要求不明确的竞赛吊舱,而是致力于自己的目标,即基础研究、组件开发和系统验证。 
结果设计和建造出了一个小巧且功能齐全的原型,它被亲切地冠名为“婴儿吊舱”。开发和设计始终采用睿智的模块化理念,单个系统日后可复制,从而可将吊舱扩展成一个比赛用吊舱。单单这一方法就揭示了一种非常规的创新精神,这也是我们 PB Swiss Tools 一贯追求的。  

电气与机械——通过任务分配来凝聚力量
考虑到诸多技术挑战和所追寻的模块化设计理念,共组建了两个能力小组:一个负责电气系统,例如LIM、逆变器、控件、传感器和电池,另一个负责机械组件,例如起落架、制动器、底盘和外壳。 
与以前的模型相比,使用此策略实现了意义重大的一系列改进。在机械方面,得益于创新的气动系统,肋骨结构的重量得以从11公斤降低到2.5公斤,而制动效率则提高了40%。电气团队开发了一种新型软件,其中包含30,000行代码,用于控制逆变器和LIM以及各个系统组件之间的通信。 
巧妙的、部分高度小型化的传感器系统还确保了对运行期间任何时刻的绝对控制。整个系统异常复杂,以至于为了模拟线性感应电动机的功能,在苏黎世联邦理工学院的高性能计算机上花费了148天的处理时间。如果使用常规计算机,则需17年才能完成此项计算工程。  

The Loop must go on——这是一个永不完结的技术项目
Swissloop Pod 2020 以 Formula E 赛车手 Simona de Silvestro 的姓名命名,在揭幕仪式上,她率真地一语点到了一个重要的成功要素:“戴上头盔,加油!”  对于坚定地推动创新项目的继续发展而言,这一口号也不可或缺。但是,任何曾经亲身体验过“Swissloopers”——瑞士创新园总监 René Kalt 这样风趣地称呼 ETH 团队的成员——的人都可以肯定,学生的热情与高精度科研工作的结合将使该团队还会在 Hyperloop 项目上大有可为。这一点在试跑这一复杂的过程中尤其得到了彰显,它最终体现了对辛勤付出的回报。在按照检查表逐项进行最终的例行检查和进入倒计时程序之际,这一项目所带来的刺激性和专业性绝不亚于火箭发射的那一刻。而 PB Swiss Tools 备受青睐的工具则在试跑场上始终陪伴左右。因为:总有需要不断完善之处。 

Swissloop 简介:
Swissloop 是一个学生组织,旨在促进对真空运输技术的研究和不断开发以及推广其在实践中的应用。这种新颖的系统具有更高效、更快捷地运送人员和货物的潜力。作为对设计这种新型运输载体做出的贡献,Swissloop 开发并制造出运输胶囊的原型——所谓的“列车吊舱(Pod)”。此外,Swissloop 还致力于向公众做宣传,帮助他们认识这项技术对我们的日常生活以及可持续交通运输的未来的影响。

照片来源:  Swissloop Daniel Winkler, ETH 和 Linus Folini, Swissloop

 

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Watch now:

Swissloop 行驶视频 
Swissloop 形象视频 

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