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Hyperloop (7504 views - Transportation - Air Water Earth)

L’Hyperloop, parfois stylisé Hyperl∞p, est un projet de recherche industrielle, lancé en 2013 par Elon Musk. Dans son concept initial, l'Hyperloop consiste en un double tube surélevé dans lequel se déplacent des capsules transportant des voyageurs et/ou des marchandises. L'intérieur du tube est sous basse pression pour limiter les frictions de l'air. Les capsules devaient se déplacer sur un coussin d'air généré à travers de multiples ouvertures sous les patins des skis sur lesquels elles reposent, mais l'idée a été abandonnée car ce n'était pas réalisable. Finalement, les capsules seront surélévées par sustentation magnétique, ce qui réduit encore les frottements. Les capsules sont propulsées par un champ magnétique généré par des moteurs à induction linéaires placés à intervalles réguliers à l'intérieur des tubes. Selon ses promoteurs, un tel système installé entre le centre de Los Angeles et le centre de San Francisco permettrait de relier les deux villes en moins de 30 minutes, soit le parcours de 551 kilomètres à plus de 1 102 km/h, plus rapide qu'un avion qui parcourt cette même distance en 35 minutes à la vitesse de 885 km/h,. L'accélération maximum qui semble retenue pour le moment serait de 1 g. En pratique, la vitesse de la capsule est limitée par celle du son (un nombre de Mach sensiblement inférieur à 1 permet un écoulement facile de l'air autour de la capsule), qui dépend de la pression et donc du niveau de vide du tube. Pour le développement de l'Hyperloop, Elon Musk encourage l'aspect open source et collaboratif, et il n'a volontairement déposé aucun brevet,. En 2016, plusieurs sociétés travaillent sur le développement de la technologie : Hyperloop One (anciennement Hyperloop Technologie Inc.),, Hyperloop Transportation Technologies (HTT), lancée par l'Allemand Dirk Ahlborn, et la société canadienne Transpod.
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Hyperloop

Hyperloop

L’Hyperloop, parfois stylisé Hyperl∞p, est un projet de recherche industrielle, lancé en 2013 par Elon Musk.

Dans son concept initial, l'Hyperloop consiste en un double tube surélevé dans lequel se déplacent des capsules transportant des voyageurs et/ou des marchandises. L'intérieur du tube est sous basse pression pour limiter les frictions de l'air. Les capsules devaient se déplacer sur un coussin d'air généré à travers de multiples ouvertures sous les patins des skis sur lesquels elles reposent, mais l'idée a été abandonnée car ce n'était pas réalisable. Finalement, les capsules seront surélévées par sustentation magnétique, ce qui réduit encore les frottements. Les capsules sont propulsées par un champ magnétique généré par des moteurs à induction linéaires placés à intervalles réguliers à l'intérieur des tubes.

Selon ses promoteurs, un tel système installé entre le centre de Los Angeles et le centre de San Francisco permettrait de relier les deux villes en moins de 30 minutes, soit le parcours de 551 kilomètres à plus de 1 102 km/h, plus rapide qu'un avion qui parcourt cette même distance en 35 minutes à la vitesse de 885 km/h[1],[2]. L'accélération maximum qui semble retenue pour le moment serait de 1 g[3].

En pratique, la vitesse de la capsule est limitée par celle du son (un nombre de Mach sensiblement inférieur à 1 permet un écoulement facile de l'air autour de la capsule), qui dépend de la pression et donc du niveau de vide du tube.

Pour le développement de l'Hyperloop, Elon Musk encourage l'aspect open source et collaboratif, et il n'a volontairement déposé aucun brevet[4],[5].

En 2016, plusieurs sociétés[6] travaillent sur le développement de la technologie : Hyperloop One (anciennement Hyperloop Technologie Inc.)[7],[8], Hyperloop Transportation Technologies (HTT), lancée par l'Allemand Dirk Ahlborn[8],[9] et la société canadienne Transpod[10].

Historique

L'idée d'un transport à 1 500 kilomètres à l'heure par tube est apparue au XIXe siècle dans un roman d'anticipation de Jules Verne[11].

L'idée d'un train sous vide (en) est apparue dès le début du XXe siècle. Elon Musk propose une nouvelle approche pour mettre en œuvre ce mode de transport.

Elon Musk annonce pour la première fois son projet Hyperloop en au PandoDaily tenu à Santa Monica en Californie, qu'il présente comme un cinquième mode de transport, en plus des bateaux, des avions, des voitures et des trains. Les détails concernant le projet émergent peu à peu, et en , Musk évoque l'idée d'un croisement entre le Concorde et le canon à propulsion électromagnétique, en précisant que le système ne nécessite pas de rails. Il estime le coût du Hyperloop reliant San Francisco à Los Angeles à 6 milliards de dollars, ce qui représente un dixième du prix de la ligne de train à grande vitesse actuellement en développement en Californie.

Le , Elon Musk officialise son concept en publiant une « version alpha » dans un article posté sur le site de partir Tesla et sur celui de SpaceX[12]. Contenant plusieurs schémas et visuels, le document livre de nombreux détails techniques, notamment le design et le fonctionnement de l'infrastructure, son mode de propulsion et d'alimentation énergétique, son utilisation, ainsi que son coût et sa mise en œuvre. Pour l'heure, Elon Musk a annoncé vouloir rester concentré sur Tesla et SpaceX, mais assure qu'il s'occupera de l'Hyperloop en personne si aucun investisseur n'engage de prototype dans les années à venir. Il encourage vivement la production participative, l'aspect open source et collaboratif, et n'a d'ailleurs déposé aucun brevet pour l'Hyperloop.

En , Elon Musk annonce qu'une piste d'essai de 5 miles, soit environ 8 km, va être construite, certainement au Texas[13]. Cette piste serait ouverte aux entreprises et projets étudiants qui souhaiteraient tester leurs capsules.

Objectifs

Elon Musk a détaillé en 2012 les objectifs qu'il poursuit avec son projet Hyperloop : élaborer un moyen de transport plus sûr que l'avion, indépendant des caprices de la météo et ultra rapide. Il estime sa vitesse moyenne à deux fois celle d'un avion, permettant par exemple de se déplacer de Los Angeles à San Francisco en 30 minutes. Par la suite ce moyen de transport ultra sonique pourrait permettre de relier de nombreux pays voire le monde en reliant les plus grandes villes comme une sorte de métro mais à une échelle mondiale[14].

Elon évoque également le coût du billet, plus faible que celui d'un avion ou « tout autre moyen de transport ». Il entend également supprimer les contraintes d'horaires et l'attente pour les voyageurs, des capsules pouvant partir à n'importe quel moment.

Elon imagine même rendre le système auto-suffisant en plaçant des panneaux solaires sur les tubes, voire générer un surplus d'énergie si l'Hyperloop consomme moins que l'électricité accumulée. Il l'oppose au projet California High-Speed Rail qu'il juge catastrophique car, avec son coût de 60 milliards de dollars, il estime qu'il serait « le plus lent de sa catégorie et le plus cher au kilomètre ».

Entreprises travaillant sur le projet Hyperloop

Alors que SpaceX se concentre actuellement sur un concours de design étudiant, d'autres organisations poursuivent une conception complète Hyperloop commerciale.

Hyperloop One (anciennement Hyperloop Technologies)

En , Hyperloop Technologies a procédé à une deuxième levée de fonds d'un montant de 80 millions de dollars à laquelle ont souscrit les fonds GE ventures et 137 ventures ainsi que la SNCF[6].

En juillet 2017, Hyperloop One annonce avoir passé le cap des 309 km/h lors d'une phase de test[15].

Hyperloop Transportation Technologies (HTT)

HTT est une startup américaine lancée par Dirk Ahlborn, entrepreneur américain d'origine allemande. Lorsqu'en 2013, Elon Musk annonce son projet Hyperloop, Ahlborn vient de créer JumpStartFund, une plate-forme Internet qui permet à des entrepreneurs de réunir une communauté de fans pour travailler en ligne sur leur startup[8]. Il rencontre alors Musk pour lui proposer de monter une entreprise sur ce principe, Musk l'encourage, même s'il ne participe pas lui-même à la nouvelle startup[8].

À fin 2015, l'entreprise n'emploie que 4 salariés, mais près de 450 personnes travaillent sur le projet[8], principalement à distance (seule une vingtaine sont dans les bureaux d'HTT à Los Angeles) et pour la plupart pas à plein temps[8], conservant un autre travail par ailleurs. Elles sont rémunérées en stocks options[8] et sont réparties en 47 équipes de 4 à 7 personnes devant résoudre une problématique assignée par la hiérarchie dans un temps donné[8], HTT s'inspirent des process de management de la méthode de développement informatique Scrum[8].

En janvier 2017, HTT annonce le lancement d'une étude de faisabilité pour relier la ville tchèque de Brno et la capitale de la Slovaquie, Bratislava, à très grande vitesse. Cette liaison pourrait à terme se prolonger jusque Prague et Budapest, en Hongrie[16]. Afin de se développer, l'entreprise va également installer un centre de recherche et développement à l'aérodrome de Toulouse Francazal[17].

TransPod

TransPod est une startup canadienne, basée à Toronto. En 2016, elle a conçu un véhicule de transport en tant que prototype pour des premiers essais. En mars 2016, TransPod annonce la présentation d'un concept de véhicule à échelle 1 lors du salon ferroviaire InnoTrans de Berlin de [18].

Un concours international appelé Hyperloop Pod Competition regroupant de nombreuses universités reconnues visant à concevoir le concept des futurs capsules Hyperloop s'est développé. Ce concours s'est déroulé début 2016 et 115 projets se sont affrontés et ont été jugés par un jury d'experts. Sur tous ces projets seulement une trentaine ont été retenus pour la phase finale des tests. Dans cette dernière étape 3 prototypes ont été sélectionnés pour un essai sur le tunnel créé par l'entreprise SpaceX[19].

Le véhicule de TransPod est prévu pour atteindre des vitesses supérieures à 1 000 km/h avec un système de commande piloté par ordinateur et utilisant une infrastructure pouvant être alimentée à l'énergie solaire[20]. TransPod a annoncé son plan pour produire un véhicule commercial d'ici 2020[21] et travailler avec des organismes de réglementation tels que Transports Canada, pour l'approbation de ses premières lignes Hyperloop entre 2020 et 2025[22]. Le corridor Montréal-Toronto est l'une des lignes envisagées par la société[23].

Transpod collabore avec des entreprises du secteur de l'aérospatiale, des chercheurs universitaires, et un cabinet d'architecture en Europe[18],[23],[24],[25].

Premiers tests et perspectives commerciales

Californie

Article détaillé : Quay Valley.

Quay Valley est un projet de ville du futur, durable et connectée via le dispositif Hyperloop (un circuit de 8 km), en gestation en Californie : « Nous démontrerons que cela fonctionne. Ensuite, nous proposerons le concept en Asie, au Moyen-Orient et en Afrique, où ce type de concept pourrait non seulement intéresser, mais aussi être mis en œuvre plus aisément que dans les pays déjà saturés de systèmes de transports publics où il est difficile d’apporter de tels projets révolutionnaires », assure Dirk Ahlborn[9],[26],[27], le PDG d'Hyperloop Transportation Technologies.

Le coût estimé de la mise en place est de 11 millions d’euros au km, contre 15 à 30 millions d'euros pour le TGV en France : « Ce n'est qu'un tube et quelques pylônes à installer, assure Dirk Ahlborn. L'énergie pour mouvoir les capsules sera récupérée au freinage de la capsule »[9].

Nevada

La société Hyperloop One a commencé à construire début 2016, un tronçon d'essai d'environ 800 mètres (½ mile) dans le désert du Nevada, au nord de Las Vegas[28]. La société a pour ambition de pouvoir construire une ligne entre Los Angeles et Las Vegas.

Le , au nord de Las Vegas, s’est déroulé le premier test public de l’Hyperloop. Le train s'est propulsé à une vitesse de 185 km/h, sur 50 mètres[29],[30].

Début mars 2017, la piste d'essai s'étendait sur environ 500 mètres de long[31]. Les tubes permettant les essais mesureraient 3,3 m de diamètre[32].

Le , Hyperloop One a obtenu un nouveau record de vitesse de 310 km/h au bout de 300 mètres, sur une distance totale de 437 mètres[33].

New York - Washington

En 2017, Elon Musk affirme avoir reçu un accord de principe pour creuser un tunnel pour la construction d'un hyperloop entre Washington et New York. Il estime que les deux villes pourraient être reliées en 29 minutes.

Slovaquie

En Europe, la Slovaquie a montré son intérêt pour un projet reliant Bratislava à Vienne et Budapest, à l'horizon 2020. Selon certains médias, les deux voyages prendraient respectivement 8 et 10 minutes, contre une heure et deux heures et demie avec la ligne de train normale[34].

Un accord entre la société Hyperloop Transportation Technologies et les autorités slovaques a été signé[35].

Le communiqué de presse ne précise ni le coût, ni la date butoir du projet. L'accord vise simplement à explorer le concept[36].

France

Plusieurs projets ont été lancés. Entre Lyon et Saint-Étienne, le projet Hyperloop Lyst, mené avec l'école des Mines de Saint-Étienne, permettrait de relier les deux villes en 5 à 10 minutes[37],[38],[39].

Par ailleurs, Hyperloop Transportation Technologies a annoncé le l'installation d'un centre de R&D sur l'aérodrome de Toulouse Francazal. Il accueillera une trentaine d'ingénieurs et de doctorants[17].

Sébastien Gendron, cofondateur de la société Transpod, estime qu'une piste d'essai d'un kilomètre serait trop courte. De plus, il tient à souligner qu'il considère les annonces de relier Toulouse et Montpellier en 20 minutes inexactes, la vitesse de 1 200 km/h étant une vitesse de pointe[40].

Ukraine, Russie et Chine

Une liaison Maglev sous vide relierait Kiev (Ukraine) et Pékin en une heure, soit six heures pour un tour du monde en hyper vitesse sous vide[41].

Un mémorandum a été signé lors du forum économique de Saint-Pétersbourg de 2016 entre les autorités de Moscou, le groupement de sociétés Soumma et Hyperloop One, confirmant l'intérêt de la Russie pour ce projet. En 2017, le ministre russe des Transports Maksim Sokolov annonce que l'une des premières lignes de l'Hyperloop à ouvrir pourrait se situer en Russie dans le Kraï du Primorié. Longue d'environ 70 kilomètres, elle relierait le port russe de Zaroubino à la ville chinoise de Hunchun pour un coût de construction estimé de 450 à 600 millions d'euros[42].

Émirats arabes unis

Un projet est en cours de recherches et développement visant notamment à relier Dubaï à Abu Dhabi (passant de 90 minutes à 12 minutes) qui sont des économies émergentes, cela leur permettrait de se diversifier et de se mettre en avant.

La RTA (Autorité des routes et des transports) de Dubai a signé un accord avec Hyperloop One le 11 novembre 2016. Cet accord a aussi été facilité par Dubaï Future Foundation qui est une organisation consacrée à l'innovation et à l'investissement. Les Émirats arabes unis seront les premiers à posséder un système d'Hyperloop. Des recherches et des prototypes sont en cours de développement.

Dans les buts fixés ce projet devrait transporter 8640 personnes par heure en utilisant 120 capsules dont quelques unes seraient destinées aux transport de fret[43].

Pour cela, environ 120 postes d'embarquements seraient prévus, et devraient pouvoir tourner pour faciliter l'embarquement des 8640 personnes. Chaque navette comporterait une dizaine de places[44].

Avantages et inconvénients

L'Hyperloop serait un moyen de transport capable de concurrencer l'avion par sa grande vitesse en s'affranchissant du principal problème du voisinage des aéroports : la nuisance aérienne (bruit mais aussi pollution). Il ne générera pas autant de nuisances sonores qu'un aéroport du fait de l'absence de réacteur rejetant du gaz chaud, de frottements négligeables, d'une pression d'air suffisamment faible pour ne pas porter le bruit ainsi que de la structure en pipeline qui confinera le bruit. Ainsi, il ne générera pas plus de nuisance sonore qu'une installation d'éoliennes.

Par contre, contrairement à l'avion et aux trains, son principal inconvénient est qu'il faut créer un réseau dédié aujourd'hui inexistant dans des zones parfois déjà urbanisées.

L'Hyperloop est un moyen de transport à large échelle qui nécessite des infrastructures similaires à celles des systèmes ferroviaires. Les coûts estimés pour le train à grande vitesse californien peuvent donc être utilisés comme base de comparaison. Les coûts estimés pour le tronçon initial de 300 miles (480 kilomètres), pour les droits fonciers, sont inférieurs à 7,5 milliards de dollars américains[45], alors que la proposition de Musk se limite à un milliard de dollars pour l'ensemble des coûts fonciers. Cependant, baisser la pression d'air dans les tubes consommera beaucoup d'énergie.

En octobre 2016, il apparaît que le coût de construction de l'Hyperloop pourrait être inférieur à 121 millions de dollars par mile impérial (1609,344 m) alors que le coût de construction d'une ligne à grande vitesse est supérieur à 123 millions de dollars par mile impérial[46].

Défis techniques

Linéarité

La réalisation d'un Hyperloop nécessite de relever un certain nombre de défis techniques. En particulier les grandes vitesses et la proximité des capsules de transport avec les parois nécessite une linéarité du tube précise de l’ordre du millimètre. Les tubes posés sur pylônes ne doivent pas trop fléchir sous la contrainte et les dilatations et contractions sous l'effet des variations de température doivent être précisément contrôlées. Ces problèmes sont moins importants dans le cas d'une construction souterraine[3].

Sécurité

Le cloisonnement du tube ainsi que les dimensions restreintes pose la question de l'évacuation des passagers en cas de problème[3].

Mise sous vide

La mise sous vide poussée nécessaire (de l'ordre d'un millibar) est probablement la partie la plus énergivore et nécessite des systèmes de cloisonnement pour les entrées et sorties des passagers[3].

Flux d'air supersonique

Les concepts d'Hyperloop prévoient de voyager à vitesse subsonique. L'apparition de flux d'air supersonique générerait de fortes turbulences et vibration. En conséquence, le design du système doit s'assurer que cela ne peut pas se produire[3].



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