Sistema de propulsión de un prototipo Hyperloop: diseño, simulación y fabricación del sistema de tracción

Abstract

[ES] Hyperloop es un nuevo concepto de transporte presentado por la empresa privada Aeroespacial SpaceX. En Julio de 2012, su fundador Elon Musk, propuso un tipo de vehículo similar a un tren, que viajaba a través de un tubo en el que se había creado vacío (para evitar el rozamiento aerodinámico) y que además tenía un sistema de levitación (para evitar el rozamiento por contacto con un apoyo). De esta manera, se pretendía que el vehículo superase los 1000 Km/h evitando las más significativas pérdidas de energía que aparecen en todo tipo de vehículos a altas velocidades, y rompiese los límites de velocidad que tienen los vehículos terrestres actualmente. SpaceX, desde ese momento, construyó un tubo de vacío con un raíl, ambos a escala, y creó una competición para que universidades de todo el mundo colaborasen mediante el diseño y construcción de un prototipo de Pod. Como parte del trabajo realizado por el equipo Hyperloop UPV, en este proyecto se presenta el sistema de tracción, parte del sistema de propulsión del prototipo de Hyperloop creado para la competición de SpaceX. El proyecto consta de una serie de requerimientos basados principalmente en las características de los motores eléctricos seleccionados, de los materiales de las ruedas tractoras y de su apoyo, de las dimensiones límite para ello y del peso. Con esos requerimientos se calculan las fuerzas de tracción necesarias. No obstante, hay que tener en cuenta determinadas imperfecciones o variaciones que puede tener el raíl de apoyo, tema que influye en el diseño, y también los factores de seguridad que dictan las normas de la competición. Así, se crea el diseño del sistema de tracción, dividido principalmente en el diseño de las piezas de soporte centrales y los tensores. Tras simular su resistencia y funcionamiento, se fabricará todo el sistema y finalmente se realizarán varias pruebas reales para su montaje final en el prototipo.

[EN] Hyperloop is a new transport concept presented by the private aerospace company SpaceX. In July 2012, its founder Elon Musk, proposed a type of vehicle similar to a train, which traveled through a tube in which vacuum was created (to avoid aerodynamic friction) and also had a levitation system ( to avoid friction by contact with a support). In this way, it was intended that the vehicle exceeded 1000 km / h avoiding the most significant energy losses that appear in all types of vehicles at high speeds, and break the speed limits that land vehicles currently have. SpaceX, from that moment, built a vacuum tube with a rail, both to scale, and created a competition for universities around the world to collaborate through the design and construction of a pod prototype. As part of the work carried out by the Hyperloop UPV team, this project presents the traction system, part of the propulsion system of the Hyperloop prototype created for the SpaceX competition. The project consists of a series of requirements based mainly on the characteristics of the selected electric motors, the materials of the traction wheels and their support, the limit dimensions for this and the weight. With these requirements, the necessary traction forces are calculated. However, it is necessary to take into account certain imperfections or variations that the support rail may have, an issue that influences the design, and also the safety factors that are defined by rules of the competition. Thus, the design of the traction system is created, divided mainly in the design of the central support pieces and the tensors. After simulating its resistance and operation, the entire system will be manufactured and finally several real tests will be carried out for its final assembly in the prototype.