El aerodeslizador de orugas fue un tren experimental de alta velocidad desarrollado en el Reino Unido durante la década de 1960. Combinó dos inventos británicos, el aerodeslizador y el motor de inducción lineal , en un esfuerzo por producir un sistema de tren que proporcionaría un servicio interurbano de 250 mph (400 km/h) con costos de capital reducidos en comparación con otras soluciones de alta velocidad. Sustancialmente similar al Aérotrain francés y otros sistemas de aerotren de la década de 1960, el aerodeslizador con orugas sufrió un destino similar al de estos proyectos cuando fue cancelado como parte de amplios recortes presupuestarios en 1973.
Desde el principio del desarrollo del aerodeslizador se observó que la energía necesaria para levantar un vehículo estaba directamente relacionada con la suavidad de la superficie sobre la que viajaba. Esto no fue del todo sorprendente; el aire atrapado debajo del aerodeslizador permanecerá allí excepto donde se escape, donde la superficie de elevación hace contacto con el suelo; si esta interfaz es suave, la cantidad de aire filtrado será baja. [1] Este es el propósito del faldón que se encuentra en la mayoría de los aerodeslizadores; permite que el fuselaje esté a cierta distancia del suelo manteniendo el espacio de aire lo más pequeño posible.
El sorprendente descubrimiento fue que la cantidad de energía necesaria para mover un vehículo determinado utilizando tecnología estacionaria podría ser menor que la del mismo vehículo con ruedas de acero, al menos a altas velocidades. A más de 230 km/h (140 mph), los trenes convencionales padecían un problema conocido como oscilación de caza que obliga a las pestañas de los lados de las ruedas a golpear el riel con una frecuencia cada vez mayor, aumentando drásticamente la resistencia a la rodadura . [2] Aunque la energía necesaria para mantener un aerodeslizador en movimiento también aumentó con la velocidad, [1] este aumento fue más lento que el aumento repentino (y a veces catastrófico) debido a la caza. Eso implicaba que, para viajar por encima de cierta velocidad crítica, un aerodeslizador podría ser más eficiente que un vehículo con ruedas que recorría la misma ruta.
Mejor aún, este vehículo también conservaría todas las cualidades positivas de un aerodeslizador. Pequeñas imperfecciones en la superficie no tendrían ningún efecto en la calidad de marcha y la complejidad del sistema de suspensión podría reducirse considerablemente. Además, dado que la carga se distribuye sobre la superficie de las plataformas elevadoras, la presión sobre la superficie de rodadura se reduce considerablemente: aproximadamente 1 ⁄ 10 000 de la presión de una rueda de tren, aproximadamente 1 ⁄ 20 de la presión de un neumático de caucho en un camino. [3] Estas dos propiedades significaron que la superficie de rodadura podría ser considerablemente más simple que la superficie necesaria para soportar el mismo vehículo sobre ruedas; Los aerotrenes podrían apoyarse en superficies similares a las carreteras ligeras existentes, en lugar de las vías, mucho más complejas y costosas, necesarias para soportar el peso sobre dos rieles. Esto podría reducir en gran medida los costos de capital de infraestructura. [4]
En 1960, varios ingenieros de Hovercraft Development Ltd. de Christopher Cockerell en Hythe, Hampshire , comenzaron los primeros estudios sobre el concepto de aerotren. En aquel momento, un problema importante era seleccionar una fuente de energía adecuada. Como el aerodeslizador no tenía un contacto fuerte con una superficie de rodadura, la propulsión normalmente la proporcionaba una solución similar a la de un avión, normalmente una hélice grande. [5] Esto limita la aceleración, así como la eficiencia del sistema, una limitación importante para un concepto de diseño que competiría con aviones en las mismas rutas.
Durante el mismo período, Eric Laithwaite había estado desarrollando el motor de inducción lineal (LIM) en la Universidad de Manchester . En 1961 había construido un pequeño sistema de demostración que consistía en una placa de reacción LIM de 6,1 m (20 pies) de largo y un carro de cuatro ruedas con un asiento en la parte superior. En 1962 empezó a consultar con British Rail (BR) sobre la idea de utilizar LIM para trenes de alta velocidad. Un artículo de Popular Science de noviembre de 1961 muestra su concepto Hovertrain utilizando un LIM; la ilustración adjunta muestra pequeñas plataformas elevadoras como las del concepto Ford Levapad, que se desplazan sobre rieles convencionales. [6] Después de mudarse al Imperial College de Londres en 1964, Laithwaite pudo dedicar más tiempo a este trabajo y perfeccionar los primeros ejemplos funcionales de grandes LIM adecuados para sistemas de transporte. [7] [8]
Los LIM proporcionan tracción mediante la interacción de campos magnéticos generados en el vehículo y un conductor externo fijo. El conductor externo normalmente estaba fabricado con placas de aluminio, elegidas por su alta conductividad en relación a su precio. La parte activa del motor consiste en un devanado de motor eléctrico convencional extendido debajo del vehículo. Cuando se activan los devanados del motor, se induce un campo magnético opuesto en la placa de reacción cercana, lo que hace que los dos se repelan entre sí. Al mover los campos por los devanados, el motor se empuja a sí mismo a lo largo de la placa con la misma fuerza que normalmente se utiliza para crear rotación en un motor convencional. [6] [3] Un LIM elimina la necesidad de un fuerte contacto físico con la pista, requiriendo en su lugar una fuerte placa de reacción. No tiene partes móviles, una gran ventaja sobre la tracción convencional. [4]
En los diseños originales de Laithwaite, conocidos como motores sándwich de doble cara , se utilizaban dos juegos de devanados, colocados a unos pocos centímetros de distancia. Se colocaron de modo que la placa del estator de aluminio encajara en el espacio entre los devanados, intercalándolos entre ellos. La ventaja de este diseño es que las fuerzas que empujan un conjunto de devanados hacia la placa se equilibran con las fuerzas opuestas en el otro conjunto. Al unir los dos conjuntos de devanados a un marco común, se internalizan todas las fuerzas. [7]
El equipo de desarrollo de aerodeslizadores también se dio cuenta rápidamente del concepto LIM. Su solución inicial fue una vía con forma de T invertida, con la parte vertical formada por una sección central de hormigón con placas de estator de aluminio fijadas a cada lado. Su primer concepto de diseño parecía el fuselaje de un avión de pasajeros con dos pisos, montado sobre la viga del estator, con el LIM centrado en el medio del cuerpo. Cuatro plataformas proporcionaban sustentación, dos de ellas dispuestas a un lado hacia adelante y hacia atrás y montadas sobre la superficie horizontal de la vía-guía. Cuatro plataformas más, encima de las plataformas de elevación, se giraron verticalmente para presionar contra la viga central y mantener la nave centrada. En Hythe se construyó un banco de pruebas de este diseño, que fue filmado en funcionamiento por British Pathé en 1963, que también mostró un modelo de la versión de tamaño completo propuesta. [9]
A medida que continuaba el desarrollo del diseño del banco de pruebas en HDL, el problema de las cargas de alta velocidad en la vía se hizo evidente. A pesar de su peso ligero en comparación con los trenes convencionales, el aerodeslizador sobre orugas funcionaba a velocidades tan altas que su paso provocaba vibraciones en la vía que era necesario amortiguar. Este era un campo relativamente nuevo para los ingenieros civiles que trabajaban en el diseño de vías-guía, ya que su campo se ocupaba más generalmente de las cargas estáticas. [10] El diseño del tren se rediseñó con una viga principal en forma de caja, con una placa de reacción montada en la parte superior para el LIM y los lados verticales de la vía guía para centrar. Extensiones en forma de alas se extendían desde el cuerpo del tren y cubrían las almohadillas de centrado. Una versión con este diseño se construyó como modelo a escala en Hythe y apareció en otra película de Pathé en 1966. [11] Esta versión se mostró en Hovershow '66.
Una modificación adicional produjo una guía que parecía una T con el lado derecho hacia arriba, aunque la sección vertical era una viga trapezoidal casi tan ancha como la parte superior de la T. La placa de reacción para el LIM se movió a la parte inferior de la porción horizontal de la T. T en un lado, se extendía verticalmente hacia abajo, mientras que el otro lado contenía los conductores eléctricos que proporcionaban energía. [12] En tal disposición, la lluvia, la nieve y los escombros simplemente caerían de las placas. El nuevo diseño de la vía-guía se simuló en el Atlas Computer Laboratory . [10] Este trabajo incluyó la generación de películas que muestran el vehículo en acción, utilizando una grabadora de microfilm Stromberg-Carlson SC4020.
Mientras se desarrollaba el aerotren, BR llevaba a cabo un extenso proyecto de investigación sobre el tema de los trenes de ruedas de alta velocidad en su recién inaugurada División de Investigación Ferroviaria Británica en Derby . Este fue el primer grupo que caracterizó en detalle la oscilación de la caza. Su trabajo sugirió claramente que un diseño cuidadoso del sistema de suspensión podría eliminar el problema. Esto permitiría construir trenes de alta velocidad utilizando tecnología convencional de ruedas de acero. [13]
Aunque los viajes de alta velocidad requerirían la instalación de nuevas líneas, caras, un tren de este tipo podría utilizar la infraestructura ferroviaria existente a velocidades más bajas. Esto permitiría que dicho tren se acercara a las estaciones existentes a velocidades más bajas, reduciendo en gran medida los costos de capital para llevar el servicio a las ciudades. Los tramos interurbanos podrían reconfigurarse para velocidades más altas, donde los costes de infraestructura eran generalmente más bajos. BR también demostró que las ventajas en costos de capital del concepto de aerotren se vieron compensadas por los mayores costos de los vehículos; El concepto de aerodeslizador con orugas tenía sentido para un número menor de vehículos o líneas más largas donde los costos de capital se concentraban en las vías, pero ninguna de estas caracterizó las operaciones de BR. [13]
Mientras tanto, tras haber agotado sus capacidades de investigación utilizando modelos pequeños, el equipo de desarrollo de aerodeslizadores había estado solicitando a su organización matriz, la Corporación Nacional de Desarrollo de Investigación (NRDC), financiación adicional para construir una pista de pruebas de tamaño completo. [14] La NDRC no logró recaudar nuevo capital del gobierno y decidió aportar £1 millón de su propio presupuesto discrecional preasignado para iniciar la construcción de una vía, con la esperanza de que la industria proporcionara fondos adicionales. [15]
El 1 de abril de 1967, Hovercraft Development fue transferido oficialmente al Laboratorio Nacional de Física . [16] Buscando proteger su inversión y encontrando poca financiación externa, el NRDC decidió escindir el grupo de aerotrenes como Tracked Hovercraft Ltd. (THL). También decidieron distribuir la financiación a lo largo de cuatro años, comenzando con una subvención de 1 millón de libras esterlinas para un único prototipo de vehículo y una pequeña parte de la pista de pruebas. Aunque esta financiación fue suficiente sólo para la primera etapa de una vía, el NRDC sugirió que sería muy útil para probar versiones intraurbanas de baja velocidad del concepto. [15]
Frustrado por la falta de interés de BR en su trabajo con aerodeslizadores y su falta de financiación, en 1967 Laithwaite rompió sus vínculos con BR y se unió a Tracked Hovercraft como consultor. En ese momento, el gobierno francés había comenzado a proporcionar una financiación importante para el proyecto Aérotrain de Jean Bertin , que era sustancialmente similar al concepto del aerodeslizador con orugas. Laithwaite, siempre descrito como persuasivo, convenció al gobierno de que estaban a punto de perder en este floreciente campo del transporte de alta velocidad, [15] y finalmente ganó £2 millones en financiación adicional. [8]
Cuando la construcción se disponía a comenzar en 1970, había aparecido un nuevo problema. Antes de su construcción, la mayoría de los LIM eran sistemas de prueba que funcionaban a bajas velocidades, pero a medida que aumentaban las velocidades se observó que las fuerzas mecánicas de los devanados del LIM en la placa del estator generaban un grave problema de seguridad. Las fuerzas magnéticas varían con el cubo de la distancia, por lo que cualquier cambio en la distancia entre el motor y la placa del estator provocó que fuera atraído con más fuerza hacia el lado más cercano. A altas velocidades, las fuerzas involucradas eran tan grandes que era posible que la placa del estator se agrietara a lo largo de las uniones verticales de las placas, en cuyo punto podría golpear el motor o partes del vehículo detrás del punto de grieta. [19] Incluso sin una falla total, cualquier movimiento mecánico en la placa debido a las fuerzas del tren que pasa podría inducir ondas en el estator que viajaba junto con ella. Si el vehículo desacelerara entonces estas ondas podrían alcanzarlo. Además, el paso del tren calentó la placa, debilitándola potencialmente mecánicamente. Laithwaite concluyó que el LIM de doble cara era "demasiado peligroso" para utilizarlo. [20]
La mayoría de los sistemas que usaban LIM (había docenas en ese momento) rediseñaron sus vías para usar un LIM de un solo lado sobre una placa del estator que se encontraba plana entre los rieles. Esto llevó a otro rediseño de la vía guía del Hovertrain como una viga de caja cuadrada con el estator LIM sujeto de forma plana en la parte superior de la caja y los captadores eléctricos debajo a cada lado de la misma. Los captadores de energía se extendían desde la parte trasera de las superficies verticales en forma de alas a ambos lados del vehículo, y las chispas que arrojaban durante la operación son fácilmente visibles en las pruebas. [21]
A partir de la década de 1970, se inició la construcción de una pista de pruebas en los pantanos de Earith en Cambridgeshire, con el apoyo de las oficinas de Tracked Hovercraft Ltd en Ditton Walk en la ciudad de Cambridge . La pista estaba a unos 1,8 m (6 pies) del suelo y discurría a lo largo de los movimientos de tierra entre el río Old Bedford y Counter Drain justo al norte, entre Earith y Denver Sluice . La primera sección de 4 millas (6,4 km) de largo de la pista planificada de 20 millas (32 km) se colocó hasta Sutton-in-the-Isle . A lo largo de los 32 km (20 millas) de longitud, se esperaba que el tren alcanzara los 480 km/h (300 mph). [12]
El 7 de febrero de 1973, el primer tren de pruebas, el Research Test Vehicle 31, o RTV 31, alcanzó 167 km/h (104 mph) en un tramo de 1,6 km (1 milla), a pesar de la vía corta y de 32 km/h (20 mph). km/h) viento en contra. La prueba fue muy publicitada y mostrada en las noticias de la BBC durante todo el día. Gran parte del interés surgió de los rumores de que el proyecto se enfrentaba a una cancelación inminente. El Ministro Aeroespacial, Michael Heseltine, envió a Michael McNair-Wilson para ver la prueba. Heseltine dijo en una entrevista que creía que el proyecto no sería cancelado. [21]
Cuando comenzó la construcción de la pista de pruebas del aerodeslizador con orugas, British Rail estaba muy avanzado en sus planes para el tren avanzado de pasajeros (APT) con ruedas de acero. El gobierno se encontró en la posición de financiar dos sistemas diferentes de trenes de alta velocidad cuyos proponentes se apresuraron a señalar problemas en el sistema competidor. Para obtener cierta claridad, formaron un grupo de trabajo interdepartamental que estudió varias posibles soluciones de tránsito entre ciudades en las rutas Londres-Manchester y Londres-Glasgow. Las opciones incluían autobuses, trenes avanzados de pasajeros, aerodeslizadores con orugas y aviones VTOL y STOL . Su informe de diciembre de 1971 favorecía firmemente a la APT. [a]
Los argumentos finalmente se centraron en la necesidad de construir nuevas líneas. Se pretendía que la APT entrara en pruebas en 1973 y entrara en servicio de pago antes de finales de la década de 1970. En comparación, los aerodeslizadores con orugas no estarían listos para pruebas en el mundo real hasta finales de la década de 1970 y no podrían entrar en servicio hasta que se hubiera construido un conjunto completamente nuevo de guías. Los argumentos a favor del TH incluían el problema de que colocar APT en las líneas existentes simplemente aumentaría la congestión en ellas, y que su velocidad de 155 mph (249 km/h) era simplemente demasiado baja para competir directamente con los aviones a reacción, a diferencia de las 250 mph (402 km/h). km/h) TH. Si se fueran a tender nuevas líneas, TH costaría alrededor de £250.000 por milla, en comparación con las £500.000 gastadas durante el mismo período por Deutsche Bundesbahn para aumentar el rendimiento de sus líneas ferroviarias existentes a sólo 100 mph (161 km/h). [4] Todo esto estaba ocurriendo incluso cuando muchos de los "elementos más complacientes" de British Rail descartaban la necesidad de cualquier forma de tren de alta velocidad. [4]
Otra preocupación seria fue el rápido desarrollo y la aparente superioridad del concepto competidor maglev . Un estudio de THL señaló que la resistencia del aire en un aerodeslizador canónico de 40 toneladas largas y 100 pasajeros a 400 km/h (250 mph) con un (considerable) viento cruzado de 70 km/h (43 mph) absorbería 2.800 kW (3.800 hp). . Esta no es una cantidad particularmente grande de potencia, un avión STOL de tamaño similar probablemente requeriría entre dos y tres veces más potencia en crucero: el Vickers Viscount transportaba 75 pasajeros y estaba equipado con un total de 6.000 kW (8.000 hp) para tomar. -apagado y operado entre 4.000 y 5.000 kW (5.400 a 6.700 hp) en crucero. [22]
Mucho más preocupante era la necesidad de tomar aire para las plataformas flotantes, acelerándolo desde la velocidad ambiente a la del vehículo antes de ser bombeado hacia las plataformas. Esta carga, que THL denominó resistencia de impulso , representaba otros 2.100 kW (2.800 CV). Los 4.900 kW (6.600 CV) combinados no eran desconocidos; ya se utilizaban locomotoras de mercancías de potencia similar. Sin embargo, pesaban 80 toneladas, gran parte de ellas para el equipo de conversión y control de voltaje, lo que sería demasiado pesado para el liviano TH. La solución de THL fue mover las fuentes de alimentación al lado de la vía y usarlas para alimentar secciones individuales de la vía a medida que pasaba el vehículo, pero esto tuvo el gran costo de requerir que dicho equipo se distribuyera a lo largo de la línea. [23]
En términos generales, el maglev simplemente reemplazó las plataformas flotantes con electroimanes. Quitar los motores y ventiladores y reemplazar las pastillas con imanes redujo el peso del vehículo en aproximadamente un 15%. Este cambio significó que la fracción de carga útil relativamente baja del aerodeslizador aumentó considerablemente, llegando incluso a duplicarla. Pero mucho más importante fue que no había necesidad de ingerir y acelerar aire para alimentar las almohadillas, lo que eliminó 2.100 kW (2.800 hp) y los reemplazó por la potencia necesaria para operar los imanes, estimada en tan sólo 40 kW ( 54 CV). [23] Esto significó que el aerodeslizador de orugas se encontró atrapado entre el sistema de elevación de energía cero del APT con ruedas de acero y el sistema de elevación de baja energía del maglev, sin dejar ninguna función que uno de esos sistemas no cumpliera mejor. [24] [25]
Sólo una semana después de los comentarios de McNair-Wilson en la carrera de febrero de 1973, se canceló la financiación para el proyecto Tracked Hovercraft. [26] Heseltine notó problemas con el concepto y afirmó que no había perspectivas de que se instalara un sistema antes de 1985, y que las posibilidades eran muy limitadas entre entonces y finales de siglo. Afirmó que una mayor financiación, que en ese momento ya ascendía a £5 millones, [27] no tenía sentido en ese momento. Sin embargo, se seguiría financiando el trabajo en el LIM y el Departamento de Comercio e Industria firmó un contrato de 500.000 libras esterlinas con Hawker Siddeley para continuar con el desarrollo del LIM. [28]
Heseltine fue acusado por Airey Neave y otros de haber engañado anteriormente a la Cámara de los Comunes cuando afirmó que el gobierno todavía estaba considerando dar apoyo financiero al aerotren, cuando la decisión de desconectarlo ya debía haber sido tomada por el gabinete . [28] Convocó al Comité Selecto de Ciencia y Tecnología para examinar el tema, pero se vieron constantemente frustrados en sus esfuerzos por obtener informes de las reuniones del gabinete. Una cosa que sí salió a la luz fue que Hawker Siddeley y Tracked Hovercraft estaban en el proceso de presentar una oferta para el sistema GO-Urban en Toronto , Ontario. Esto fue para la tecnología LIM, que Hawker Siddeley proponía combinar con su sistema Hawker Siddeley Minitram con neumáticos . [26] El concurso GO-Urban finalmente fue ganado por un maglev de baja velocidad, el Krauss-Maffei Transurban , una elección que ocurrió mientras el comité se reunía. [27] [29]
Laithwaite fue tan crítico públicamente con la cancelación del gobierno como lo había sido con los esfuerzos anteriores de BR en la investigación de LIM. Sin embargo, en ese momento se había distanciado del sistema de aerodeslizadores y concluyó que el maglev era una mejor solución. Laithwaite había descubierto que una disposición cuidadosa del LIM permitía que un solo motor actuara como sistema de elevación y tracción, un sistema que llamó "flujo transversal" o "río de magnetismo". [20] Habiendo continuado su investigación en Derby, cuando quedó claro que el aerodeslizador con orugas estaba realmente muerto, Laithwaite comenzó a presionar para que la pista de pruebas se convirtiera en un banco de pruebas para su diseño maglev. [30] En ese momento, Rohr, Inc. en los EE. UU. ya estaba experimentando con su propio sistema LIM de este tipo en su sistema de transporte rápido personal ROMAG , y también había varios esfuerzos alemanes de maglev en marcha. Al final se abandonó la pista de pruebas TH. El trabajo de Laithwaite eventualmente se utilizaría como base para el Birmingham Maglev , el primer sistema maglev operativo. [31]
RTV 31 terminó en la Universidad de Cranfield , donde permaneció al aire libre durante más de 20 años. En 1996 fue donado a Railworld , donde posteriormente fue restaurado y colocado como exhibición principal frente a los edificios. [32] Se eliminó la pista de prueba, pero varias zapatas de concreto sobresalen, a nivel del suelo, desde un pequeño estanque al lado del Counter Drain. [33] El curso de la pista en sí se puede ver en fotografías aéreas, ya que ha sido reutilizada como camino de tierra. Más adelante a lo largo de la orilla del río, el cobertizo de ingeniería sobrevive en Earith . La única evidencia sobreviviente de las oficinas en Ditton Walk, Cambridge es una subestación eléctrica llamada "Hovercraft", [34] que se instaló para respaldar el trabajo de investigación eléctrica de alta potencia allí.
Muchos documentos originales del proyecto Tracked Hovercraft se almacenan en la biblioteca del Museo Hovercraft en Hampshire , Inglaterra, incluidos documentos técnicos, carretes de secuencias de vídeo, libros de prensa y planos. En el museo se guardan un modelo a escala del RTV 31, un LIM en miniatura en funcionamiento, fotografías, secuencias de vídeo y documentos de archivo. [35] [36] Otro modelo a escala del RTV 31 se conserva en el museo de Railworld Wildlife Haven.
52°23′23″N 0°04′57″E / 52.38964°N 0.082397°E / 52.38964; 0.082397
