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2 Jan 2019, 3:02

第二个Poddy:从理念到现实

第二个Poddy的故事始于2017年8月的第一次SpaceX竞赛之后。Hyped完成了他们的第一次SpaceX竞赛,一年来第一次打算从新开始,用他们在创建Poddy McPodFace时获得的技能和洞察力来设计新的东西。因为担心被认为是被炒作,他们列出了对未来设计的志向:磁力推进、碳纤维结构、增压客舱等等。

第二个Poddy的设计

第二个Poddy的设计和规划是在2017年9月至2018年2月之间。Hyped的技术团队负责设计和制造Poddy,团队又分为多个子团队以专攻于某方面,包括下面几个子团队:动力学、电力、软件、静力学和仿真。

静力学:

从项目一开始,静力学团队就致力于设计理念,旨在制造一个可扩展的hyperloop原型,在真空管中高速行驶时可以让乘客舒适地坐下来。为了实现这些目标,材料的选择至关重要。在各种材料因成本或强度而被排除之后,团队转向了没有人用过的东西:碳纤维。接下来的几个月里,碳纤维将经历一场无休止的、复杂的生产过程。制造过程从4月份开始,对底盘、压力容器和动态板等关键部件进行模具制造,这些部件将支持大多数动态系统。末端舱口的设计是他们的最后一个难题;然而,现在经验丰富的静力学团队很容易克服这些问题。

电力:

电力团队为Poddy设计高功率和低功率系统。这些系统分别为推进轮和电子控制设备提供动力。每个系统由电池组、开关和熔合部件以及电源转换电子设备组成。团队开发出一种新系统,能够在整个运行过程中安全地提供所需的360千瓦功率,而且重量仅为80千克。最后,低功耗系统的开发考虑了最大的安全性和冗余性——因为只有300W的功率,所以功率密度变得不那么重要。总的来说,电力系统的设计是一个漫长但有益的过程,首先调研市场上的每一个可用选项,然后根据团队和SpaceX的期望进行设计。

动力学:

动力学团队专注于创建poddy的所有移动和磁性部分。他们负责设计磁推进轮、悬浮滑板、紧急制动系统和稳定性系统。紧急制动系统的设计自然以安全为重,因此团队开发了一种被动自锁楔块机构。每一个推进轮由20个Neodymium-Iron-Boron磁铁组成,这些磁铁以“Halbach”结构排列。每一块磁铁在旋转时产生超过45000N的力;因此,为了把磁铁固定在里面,我们使用了地球上最结实的合成纤维之一—Zylon来包裹每一个轮子。Halbach车轮的发明花了9个月的时间和11次设计迭代,在这期间,我们遇到了一些非常值得深思的挑战,这些挑战都被大肆宣传过。

软件:

软件团队负责设计开发与我们的Hyperloop吊舱操作有关的所有软件系统——这概括了各种系统。该团队开发了复杂的导航算法,用于实时计算Hyperloop中吊舱的导航参数,如速度、加速度和位移。这些计算是的数据是通过大量传感器捕捉到的。该团队还开发了一个电机控制系统来处理加速控制、通信和遥测系统,使Poddy可以向外部世界发出声音。为了测试他们的系统,软件团队开发了一个“虚拟Hyperloop”。这个虚拟的Hyperloop使用虚拟的传感器数据来模拟传感器的行为。


仿真:

仿真团队与静力学和动力学团队一起工作,以确保工程师的设计合理。在样机设计过程中,使用COMSOL进行物理耦合力场分析。例如,在底盘设计完成后,对其在低压管内的气流进行了模拟,结果表明阻力可以忽略不计。设计得到确认,静力学团队才能开始制造。该团队所面临的最大挑战与推进系统有关,因为振动原因需要被证实在安全范围内。模拟小组还优化了设计的物理几何结构,以尽量减少所用材料的数量。

加利福尼亚州:

把poddy从爱丁堡带到加利福尼亚州的霍桑本身就是一个壮举;每个子系统都需要跨越5000英里的大西洋到达美国大陆,同时采取适当的安全措施来运输磁性和电力系统。在坚持了十个月,面对无数的工程挑战后,第二个poddy终于踏上了去加利福尼亚的道路。我们在spacex的工作是对poddy进行最后的润色,并通过spacex提出的所有测试。我们的主要测试都得到批准,包括——安全检查,机械装配检查,结构检查和电池检查。在完成第一次测试后不久,所有HYPED的成员都很兴奋的时候,第二个poddy入围了六大顶级团队。

第二个Poddy的设计是可伸缩Hyperloop原型的里程碑。它是唯一一个拥有过多子系统的吊舱,有一天我们会在一个真正的Hyperloop中看到这些子系统。我们的设计理念不仅仅是在SpaceX的竞争中做得更好,而是为我们所认为的革命性领域创造技术前驱。作为STEM的有进取心的学生和六大超环团队的成员,我们致力于地球上的人们可以更好地联系,我们为我们的成就感到无比自豪,并将在未来的一年继续保持宣传。

作者:Anirudh Vasudevan, Neil Buchanan, Daniel Toth, Jack Gargan, Arturas Jocas

Facebook: https://www.facebook.com/hypedinburgh

Website: http://hyp-ed.com/

University of Edinburgh student team propelling Hyperloop to becoming a reality. SpaceX Pod Competition finalists. Hyperloop One Global Competition winners.

2 Jan 2019, 3:02