Brevet FR3085021A1 — publié le 20200221

Description Autoroutes du futur. Le présent projet concerne un dispositif de circulation de capsules transportant des voyageurs dans des tubes sur pylône. Différents projets actuels envisagent des vitesses de 1000 à 5000 km/heure, voire davantage. Beaucoup de bureaux d'études de plusieurs pays se sont investis dans la mise au point de ces projets et des budgets importants leurs sont consacrés. Une étude succincte conduit cependant à douter de la faisabilité technique et de la pertinence économique de la plupart d'entre-eux. Il semble tout d'abord que certains des moyens techniques envisagés par les promoteurs des ces projets ne sont pas réalistes : - Obtenir et maintenir un vide suffisant dans des tubes de plusieurs mètres de diamètre et de centaines de kilomètres de longueur ne semble pas économiquement réaliste ni même techniquement faisable. - Eviter que le mobile à l'intérieur du tube ne se conduise pas comme un piston et refoule l'air vers l'avant, quelle que soit la pression ambiante, pose des problèmes qu'on ne peut résoudre qu'au détri- ment de l'efficacité. - Utiliser la lévitation magnétique des capsules pour éviter les frottements contre les parois du tube nécessite d'avoir recours à des techniques de très basses températures, très onéreuses et d'un maintien permanent. - Alimenter les capsules en énergie de propulsion sur de telles distances ne peut pas s'envisager avec des caténaires extérieurs, ni même intérieurs. Aux vitesses envisagées, le frottement sur un rail d'alimentation rendrait cette solution d'une fiabilité très aléatoire. Les moteurs linéaires à induction nécessitent une infrastructure fixe très onéreuse. Reste les batteries embarquées mais le coût, le poids et les impératifs de charge, obéreraient le projet. Pour pallier à ces inconvénients le présent projet comporte : - Des tubes à la pression atmosphérique dans lesquels circulent des capsules mues par des turboréacteurs type missiles ou drosses. Disposition et Fonctionnement : - Le turboréacteur est placé sous le plancher et à l'arrière de l'habitacle. - L'espace sous l'habitacle est libre et permet au turboréacteur d'aspirer l'air devant la capsule. Ce qui crée une dépression à l'avant dans le sens de la marche. - Le turboréacteur refoule les gaz brulés à l'arrière, ce qui augmente la pression à l'arrière de la capsule. - La puissance des turboréacteurs est standard pour toutes les capsules, ce qui permet une fabrication en série et atténue le coût des investissements et de la maintenance. Demande de Brevet d'Emile WEISMAN - AUTOROUTE DU FUTUR - déposée le 14 Août 2018 - 1 35 - A l'avant de la capsule, un bouclier aérodynamique assure la pénétration dans l'air. Par ailleurs, le fait que l'air peut circuler librement autour de la capsule empêche celle-ci de se conduire comme un piston et freiner son mouvement. - La poussée du turboréacteur engendre la vitesse de la capsule mais cette vitesse n'est pas liée à la vi- 5 tesse d'éjection des gaz du turbo. Si bien que la vitesse de la capsule ne dépendra que de la poussée du turboréacteur et de la résistance opposée par la capsule. Ce qui permet d'envisager des vitesses nettement supérieures à la vitesse d'éjection des gaz brulés tout comme la vitesse d'un voilier peut être supérieure à la vitesse du vent. 10 - Les turboréacteurs peuvent être pilotés par un programme informatique connecté à un système de géolo- calisation. Les capsules sont donc autonomes et ne nécessitent pas de personnel de conduite. Le réseau peut être relié à des stations de surveillance et d'intervention disposant d'hélicoptère et de personnel de maintenance. 15 - L'autonomie énergétique des capsules est assurée par les réservoirs de combustible (kérosène) embar- qués sous le plancher des capsules. - Le flux d'air sous et autour de la capsule peut être aménagé de façon à constituer des coussins de sustentation et de positionnement pour éviter les frottements entre la capsule et le tube. 20 - Les gaz brulés et chauds se trouveront donc mélangés à l'air ambiant. Le tube comporte ainsi des ouvertures latérales disposées tous les 5 à 10 mètres par exemple de façon à assurer le renouvellement de l'air et de maintenir une qualité d'air de combustion (taux d'oxygène) constante. 25 - Ces ouvertures peuvent également servir d'issues de secours ou d'intervention technique. - La quantité d'air déplacée par le mouvement de la capsule est nettement supérieure à la quantité de gaz éjectée par le turboréacteur. 30 - Comme le système fonctionne à la pression atmosphérique, les tubes n'ont pas à assurer une quelconque étanchéité comme c'est le cas dans les propositions concurrentes. Ce qui simplifie les contraintes de fabrication et de mise en oeuvre. - Par ailleurs, les tubes ne subissant aucune contrainte mécanique liée au mouvement des capsules, ils peuvent être d'épaisseur réduite calculée seulement en fonction de la distance entre les supports. Cepen- dant, dans les virages et lors des variations de niveau liées aux accidents du terrain, le rayon de courbure des tubes doit être tel qu'il ne provoque pas d'accélération supérieure à 2g (par ex.) à la vitesse maximum. Cette contrainte peut entraîner des hauteurs de pilier, dans certains cas, prohibitives ou amener à réduire la vitesse lors de ces passages. Il faut cependant souligner que cette contrainte serait la même pour tous les projets concurrents. - Ces tubes étant à la pression atmosphérique, ils peuvent être interconnectés et constituer un réseau d'une grande souplesse d'exploitation : - Les capsules peuvent avoir des dimensions comparables à celles d'un autocar ou d'un wagon de chemin de fer, bien qu'il semble intéressant, pour des raisons de coût de transport routier ou ferroviaire, de limiter leur diamètre à 2,5 m. - Les gares étant à l'air libre. Elles n'ont pas besoins d'installation d'étanchéité ou de pompage de vide. On peut donc en implanter autant que les contraintes économiques les justifient. - Une même gare peut desservir plusieurs destinations et constituer un noeud de correspondance. Demande de Brevet d'Emile WEISMAN - AUTOROUTE DU FUTUR - déposée le 14 Août 2018 - 2 - Le réseau peut se constituer au fur et à mesure des implantations et chaque tronçon est autonome et opérationnel dès son achèvement. 5 - Les turboréacteurs peuvent créer un niveau de bruit gênant pour les riverains. Il semble possible de remplacer certaines portions de tube acier par des tubes plastique, par exemple, engendrant un moindre niveau sonore. 10 A titre d'exemple, la Puissance d'un Turboréacteur pour vaincre la résistance de l'air de chaque capsule, serait en fonction de la vitesse choisie : - Tube à la pression atmosphérique, densité de l'air : 1,3 kg/m3. - Surface frontale de la capsule : 5 m2 15 - Coefficient de résistance : Cx : 0,2 - Vitesse : 250 m/sec. (900 km/h) : Puissance : 20 000 kW - Vitesse : 200 m/sec (720 km/h) : Puissance : 10 000 kW Mais les chiffres donnés ci-dessus ne tiennent pas compte du mode de fonctionnement préconisé dans le 20 présent projet. En effet, le fait d'aspirer l'air à l'avant de la capsule et de le refouler à l'arrière fait que la pénétration a lieu dans un air de densité très inférieure à celle prise en compte dans ce calcul. Pour une densité 3 fois moindre, la puissance nécessaire serait également 3 fois moindre. Ainsi, par exemple, si le turbo aspire 1/3 de l'air se trouvant à l'avant de la capsule à la vitesse de 200 m/s, soit 350 m3/s, la densité de l'air à l'avant de la capsule sera 3 fois moindre, la puissance nécessaire à vaincre la résistance de l'air 25 ne sera plus que de 3500 kW. Et le turbo n'aura absorbé qu'une puissance 4,5 kW ! Les projets concurrents envisageant des tubes sous très basse pression auraient besoin de puissances nettement inférieures mais il faut tenir compte de la puissance des installations de pompage des tubes sur des centaines de kilomètres. 30 Sauf erreur de calcul ou de raisonnement, il semble que le présent projet permettrait de diminuer au minimum par un facteur 3 la puissance nécessaire au fonctionnement de ce moyen de transport à très grandes vitesses. Il permettrait également de diminuer d'une façon notable les investissements et les coûts d'exploitation. 35 Ces calculs sont évidemment théoriques et nécessiteraient une vérification expérimentale. Toutefois, quel que soit le rendement effectif il apparait que ce projet serait nettement plus économique et pas plus farfelu que les projets qui actuellement font la une des médias et semblent mobiliser Bureaux d'études et Investisseurs. Demande de Brevet d'Enfle WEISMAN - AUTOROUTE DU FUTUR - déposée le 14 Août 2018 -