Delft hyperloop klaar voor snelheidstest
Het Delft Hyperloop studententeam heeft zijn Atlas01 klaar voor de snelheidswedstrijd die op 22 juli plaatsvindt in de testbuis op het terrein van SpaceX in Hawthorne Californië.
De Atlas01 werd vanmiddag in Delft gepresenteerd door het 37 studenten grote Delft Hyperloop Team. Het deel dat zorgt voor de energie, aandrijving, het remmen en de besturing, de zogeheten launcher, doet mee aan de wedstrijd. Daarnaast toonde het team een schaalmodel van de pod die bovenop de launcher kan worden gemonteerd, en bedoeld is voor passagiers. De uitdaging die op het terrein van SpaceX moet worden gehaald is maximale snelheid in een vacuüm testbuis van 1,2 km en voor het eind van de buis weer tijdig af te remmen.
'Het is de meest extreme test die je je kunt indenken', zegt Maurits Houck, technisch manager van het team. 'Onder normale omstandigheden trek je rustig op, ga je op kruissnelheid en rem je vervolgens geleidelijk af. Nu zit dat alles gepropt in een kilometer, dus het is optrekken, en op het juiste moment weer afremmen. Voor iets anders is er geen tijd.' Welke snelheid het Delftse team wil gaan halen is vertrouwelijk, maar het streven van de competitie is zo'n 800 km/h.
Remmen op het juiste moment
Dat juiste moment van afremmen was een van de eerste hoofdbrekens voor het team. 'Rem je te vroeg, dan haal je je maximale snelheid niet, rem je te laat dan vlieg je de buis uit.'
Om zijn positie in de buis te kennen gebruikt het team een drietal systemen. Een Inertial Measurement Unit, die met behulp van versnellingsmeters en gyroscopen weet welke afstand is afgelegd, een encoder op de motor die het aantal omwentelingen telt en een sensor die reflectielijnen op de binnenkant van de buis gebruikt om zijn positie te bepalen. 'Met die drie bij elkaar weten we nauwkeurig genoeg waar de pod zich op de testbaan bevindt.'
Voor het zo snel mogelijk optrekken ontwikkelde het Delftse team samen met motorbouwer Scimo een lichtgewicht elektromotor. 'Het optrekken gaat zo snel dat een persoon in de pod een kracht van 1G zou ondervinden.' De test gebeurt logischerwijs zonder passagiers vanwege de veiligheid.
Supersnel afremmen
Het afremmen gaat supersnel. 'De launcher staat in 2,5 s stil! Die denkbeeldige passagier in de pod ondervindt dan een kracht van 6 G.' Dat remmen gebeurt met remschoenen die door gadruk uit twee kleine tanks met grote kracht op de aluminium testbaan drukken. 'Het materiaal van de remschoenen is voldoende zacht om het aluminium niet te beschadigen.'
Een uitdaging op zich vormden de wielen, die de launcher om de I-vormige testbaan klemmen. 'Die moeten zorgen voor extreme aandrijving, en ook nog eens meehelpen om hobbeltjes in de baan op te vangen.' Het team heeft nu drie versies als optie: een met speciaal rubber, een met coating en met polyurethaan. 'We zoeken nog uit wat het beste is.'
Die onregelmatigheden in de testbaan stelden ook de nodige eisen aan het voertuig. 'De baan zal nooit superglad zijn, dat zou hem veel te duur maken. Dus met vering en schokdempers zorgen we dat hobbels worden opgevangen en de aandrijving zo veel mogelijk contact houdt met de baan.'
Spanningsoverslag
Het chassis van de launcher is zo licht mogelijk geconstrueerd van met koolstofvezel versterkt composiet. Vooral bij het remmen wordt de constructie op de proef gesteld. 'Voor het ontwerp hebben we uitgebreide simulaties uitgevoerd.'
Een groot deel van het gewicht is voor de batterijen die de pod van zijn energie en vooral voldoende vermogen moeten voorzien om snel op te kunnen trekken. 'Die batterijen nemen 40 % van het totale gewicht in beslag.'
De Atlas01 rijdt in het vacuüm van de testbaan, dat is immers een van de cruciale voordelen van het hele hyperloopconcept. De launcher is daarvoor getest in een vacuümkamer van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. 'Daar bleek dat we spanningsoverslag kregen tussen min- en pluspolen van ons elektrische systeem, in vacuüm gaat dat veel sneller, dan onder gewone luchtfdruk. We moesten dus extra isoleren, en daar kom je alleen achter met zo'n vacuümtest.'
Rollerbank
Was die test betrekkelijk eenvoudig, het meest lastige vindt Houck nog dat de aandrijving en het remmen niet op hun maximum zijn te testen. 'Dat kan alleen in de buis bij SpaceX. Test en proof-of-concept zijn twee-in-een.' Toch heeft het team er iets op gevonden door zelf een rollerbank te bouwen die geschikt is voor die hoge snelheden. 'Die heeft ons enorm geholpen de pod te optimaliseren.' In hun werkplaats bouwde het team ook een kort stukje testbaan.
Die testresultaten zouden ook wel eens een grote rol kunnen spelen bij de wedstrijd in juli. 'Niet iedere pod wordt zomaar in de buis toegelaten. Je moet kunnen aantonen dat het voertuig in de baan blijft en tijdig kan afremmen. Uiteindelijk bepaalt de wedstrijdleiding welke snelheid je mag proberen te halen.'
Het team kreeg van diverse bedrijven steun bij de ontwikkeling van launcher en pod. Al genoemd is motorbouwer Scimo, TenCate leverde composiet, Eriks hielp bij het aandrijfsysteem, Cognizant met de simulaties, Dassault Systèmes met de regelsoftware, Danfoss met de testbaan en zo meer.
Volgende week gaat de Atlas01 op weg naar de Verenigde Staten, het team volgt in juli en zal in de week voor de ultieme wedstrijd nog allerhande tests gaan uitvoeren. 'Uiteindelijk moet in de 15 seconden dat hij in de testbuis rijdt blijken wat een jaar werken door ons team heeft opgeleverd.'
Openingsfoto: de launcher, zonder zijn composieten deksel. Foto's Delft Hyperloop Team.
