SYSTÈME DE PROPULSION ÉLECTROMAGNÉTIQUE
Comme nous vous l'avons expliqué auparavant, les trains à sustentation magnétique utilisent les forces magnétiques pour se déplacer et ne sont donc pas en contact avec les rails, contrairement aux trains classiques.
Cependant, Elon Musk s'est rendu compte que la quantité d'énergie nécessaire à faire avancer les trains Maglev pendant toute la durée de leur trajet était trop importante, il à alors mis en place un nouveau système permettant d'économiser cette énergie.
Si l'Hyperloop est un mode de transport révolutionnaire, c'est avant tout parce que c'est un train sans roues,avançant par le biais d'électroaimants, d'où le nom de système de propulsion "électromagnétique".
Le système de propulsion fonctionne comme le système de sustentation, avec la répulsion et l'attraction des aimants positifs et négatifs.
Sa structure est composée de la manière suivant. Sur le rail se trouve une rangée d'électroaimants et sur le train 2 rangées, réciproquement de chaque côtés du train, qui vont servir d'accélérateurs. Entre ces deux rangées coulisse une lame en aluminium permettant au train d'être rattaché à la voie. Cette lame est entourée par 6 aimants disposés équitablement de chaque côté comme le montre le schéma.
L'hyperloop ne se propulse pas directement de 0 à 1220km/h, en effet il accélère et décélère par pallier.
Pour l'accélération de 0 à 480 km/h, l'Hyperloop utilise un moteur à induction qui offre différents avantages tels qu'un coût matériel plus faible.
Ensuite, afin de propulser l'Hyperloop de 480 km/h à 1220km/h, unautre système de moteur a été mis au point. Ce moteur est constitué de 2 parties. Une partie mobile se situant sous le véhicule (« rotor ») et une partie fixe se situant dans le tube (« stator »).
La partie mobile est la lame d'aluminium ,vu précedemment, qui est alimenté par un courant électrique et devient ainsi un électroaimant.
La partie fixe est quant à elle constituée de plusieurs électroaimants dont la disposition va jouer un rôle majeur. En effet, la disposition des aimants est importante car c'est sur eux que va reposer la propulsion de l'Hyperloop. Ceux-ci sont posés en alternance: un des aimants de pôle nord puis un de pôle sud. Sur le train lui-même, on aura la même installation.
C'est donc grâce à la force des aimants, qui vont effectuer de perpétuelles attractions et répulsions de la lame avec les électroaimants, que le train va avancer et accélérer. En effet, il circule dans les aimants un courant alternatif permettant d'inverser la polarité. Ainsi, la lame va adopter une polarité nord ou sud qui va d'abord être attiré puis repoussé par le changement de polarité. Cette attraction va continuer en boucle jusqu'à ce que la vitesse voulue de l'Hyperloop soit atteinte.
Il est plus facile de visualiser ce système avec des schémas comme ceux ci-dessous:
Une fois que la vitesse voulue est atteinte (environ 1220Km/h), vient la mise en place d'un système qui diffèrent de celui utilisé par les trains Maglev qui eux utilisent le champ magnétique sur toute la durée de leurs trajets.
Ce qui différencie l'Hyperloop d'un train magnétique normal, c'est l'économie d'énergie qu'il va réaliser, en utilisant dans un second temps des moteurs pour conserver la vitesse atteinte par les forces magnétiques. En d'autres mots, une fois a sa vitesse de croisière atteinte, l'énergie n'est plus générée par les aimants mais par le moteur de la capsule.
Malheureusement, le système de propulsion est très énergivore et consomme beaucoup d'électricité. Même si les bobines ne sont pas tout le temps allumées, il faut produire un champ d'une très grande intensité, c'est pourquoi Elon Musk travaille encore sur d'éventuelles améliorations techniques ou matérielles à mettre en place pour son grand projet.
En attendant de nouvelles avancées ont vus le jour le 11 mai 2016 dans le désert du Nevada , le système de propulsion électromagnétique a effectué une accélération de 0 à 84 km/h en 1,1s avant d'être freiner par du sable. Ce test étant une réussite présage on l'espéré, un avenir prometteur pour Elon Musk et son projet.
MODÉLISATION DU SYSTÈME
Afin de modéliser le système de propulsion magnétique, nous avons réaliser la maquette suivante.
Matériel nécessaire :
- Une pile AAA (Energizer Max)
- Six super aimants boutons de 10 mm de diamètre en néodyme
- Du fil de cuivre 0,8 mm
- (Un stylo marqueur)
Fabrication de la "capsule"
La capsule est représentée par la pile AAA et les super aimants. La disposition des aimants est de trois de chaque côté de la pile afin d'obtenir le meilleur rapport poids/puissance.
Fabrication des "tubes"
Les tubes sont fabriqués à l'aide du fil de cuivre.
C'est l'opération la plus minutieuse, il nous a fallut enrouler le fil toujours dans le même sens, autour d'un stylo marqueur d'environ 5mm de diamètre de plus que la pile.
La meilleure option est de faire sept tours environ tous les 2 cm. Plus serré, on ne voit plus la capsule circuler, et moins serré, la capsule va moins vite.
Nous avons donc un conducteur (le fil de cuivre) parcouru par un courant (fourni par la pile) et plongé dans un champ magnétique (délivré par les aimants) de par et d'autre de la pile.