Diseño y validación del mecanismo de anclaje y regulación dimensional de un motor de inducción lineal para un prototipo de Hyperloop UPV

Abstract

[ES] Hyperloop es un nuevo concepto de transporte futurista impulsado por la mundialmente conocida empresa SpaceX fundada por Elon Musk, y desarrollada en todo el mundo por numerosas empresas y equipos universitarios. Dicho transporte, consiste en viajar en unas cápsulas inmersas dentro de un tubo a muy baja presión, minimizando las pérdidas energéticas debidas al rozamiento y maximizando la velocidad para alcanzar valores cercanos a la barrera del sonido. El presente Trabajo de Final de Master se centra en el desarrollo del sistema de anclaje y regulación dimensional de un motor de inducción lineal electromagnética en configuración doble, para el prototipo IGNIS, presentado por el equipo de Hyperloop UPV para competir en la 1ª edición de la European Hyperloop Week. Dicho trabajo abarca toda la fase iterativa de diseño del mecanismo, combinando el uso de herramientas CAD con los correspondientes análisis por elementos finitos; las fases de fabricación y montaje, y el testeo y validación del sistema para garantizar una correcta operación dentro del prototipo. Se estudiarán tanto las condiciones limitantes de diseño como las situaciones más desfavorables a las que se verá sometido. Dicho proceso finalizará con la prueba del prototipo IGNIS en el que va inmerso, con un ensayo dinámico sobre un rail de pruebas instalado en la ciudad de Valencia, para superar los 200km/h en menos de 100 m.

[CA] Hyperloop és un nou concepte de transport futurista impulsat per la mundialment coneguda empresa SpaceX fundada per Elon Musk, i desenvolupat en tot el món per nombroses empreses i equips universitaris. Aquest transport, consisteix a viatjar en unes càpsules immerses dins d'un tub a molt baixa pressió, minimitzant les pèrdues energètiques debudes al fregament i maximitzant la velocitat per a aconseguir valors pròxims a la barrera del so. El present Treball de Final de Màster se centra en el desenvolupament del sistema d'ancoratge i regulació dimensional del motor d'inducció lineal en configuració doble, incorporat en el prototip IGNIS dissenyat per Hyperloop UPV en la seua 6ª generació, per a competir en la 1ª edició de la European Hyperloop Week, celebrada a València al juliol de 2021. És essencial que aquest mecanisme siga prou robust com per a suportar les elevades càrregues d'atracció i repulsió que exercix el motor. A més, el mecanisme d'ancoratge ha d'aportar una certa capacitat de regulació de la posició del motor, ja que modificant la separació entre l'estàtor i el rail, el mecanisme actua de forma indirecta sobre la potència, i per tant, en eficiència del motor . El desenvolupament del treball comprén tota la fase iterativa de disseny del mecanisme, combinant l'ús de ferramentes CAD amb les corresponents anàlisis per elements finits, les fases de fabricació i muntatge, i la validació del sistema per a garantir una correcta operació dins del prototip. S'estudiaran tant les condicions limitants de disseny com les situacions més desfavorables a les que es veurà sotmés, ja siga a nivell estàtic com a dinàmic. El procés finalitza amb la prova del prototip IGNIS en què va immers el mecanisme, competint en la fase final de la European Hyperloop Week, amb un test dinàmic en un rail de proves instal·lat en la ciutat de València, per a superar els 200 km/h en menys de 100 m. I és per l'originalitat i el caràcter innovador d'aquest disseny, la raó per la qual Hyperloop UPV es disposa a presentar el disseny del present TFM per a competir pel premi al millor sistema mecànic de la European Hyperloop Week

[EN] Hyperloop is a futuristic new transportation concept powered by the world-renowned SpaceX company founded by Elon Musk, and developed around the world by numerous companies and university teams. Said transport consists of traveling in capsules immersed in a tube at very low pressure, minimizing energy losses due to friction and maximizing speed to reach values close to the sound barrier. This Master's Final Project focuses on the development of the anchoring and dimensional regulation system of an electromagnetic linear induction motor in double configuration, for the IGNIS prototype, presented by the Hyperloop UPV team to compete in the 1st edition of the European Hyperloop Week. This work covers the entire iterative phase of mechanism design, combining the use of CAD tools with the corresponding finite element analysis; the manufacturing and assembly phases, and the testing and validation of the system to guarantee a correct one within the prototype operation. Both the limiting design conditions and the most unfavorable situations to which it will be subjected will be studied. This process will end with the test of the IGNIS prototype in which it is immersed, with a dynamic test on a test lane installed in the city of Valencia, to exceed 200km / h in less than 100m.