Kan Delft Hyperloop een ‘podje’ breken?

De ontwerppresentatie van Atlas 01 eind februari ligt al geruime tijd achter de 37 ‘Delftse’ ingenieurs in opleiding van Delft Hyperloop. De fysieke presentatie is net geweest – 19 juni in de Aulu van de TUDelft. De universiteit heeft een naam hoog te houden. De successen van het Formula Student Team en Nuon Solar Team zijn daar uiteraard mede debet aan. Maar ook als het om het door Elon Musk geopperde idee voor een nieuw hogesnelheid transportsysteem gaat, wordt het nodige van de studenten verwacht. Het eerste ´Delftse´ team wist in 2016 als tweede te eindigen in de initiële Hyperloop Design Pod Competition, kregen wel de prijs voor het innovatiefste ontwerp. In januari 2017 was het wel raak en eindigde het team uit Delft als ´overall´ winnaar.

De Atlas 01 is een compleet nieuw ontwerp dat op fundamentele punten afwijkt van het vorige ontwerp. 

Eén criterium

"Dit keer is er maar één criterium waarop alle teams worden beoordeeld, namelijk de maximale snelheid", vertelt Edouard Schneiders. "Verder moet elke ´pod´ een eigen aandrijving hebben. Omdat wij met wielen een hogere topsnelheid kunnen behalen, is besloten de vorige magnetische aansturing niet door te ontwikkelen. Een ander verschil is het modulaire ontwerp van onze pod, waardoor wij nu een losse lanceermodule ontwikkelen voor de race en verwisselbare modules voor goederen- en personenvervoer."

´Olympische Spelen´

De Hyperloopcompetitie is door een Amerikaans TV-station al vergeleken met een ´Olympische Spelen´ voor ingenieurs. In minder dan een jaar tijd moeten alle teams de beste pod bedenken, ontwerpen, produceren en testen voor één sprintrecord van amper vijftien seconden op 22 juli, over 1,2 kilometer. "Tijdens de eerste drie maanden zijn er 50.000 uren gestopt in het analyseren van alle ideeën en uitwerken van de beste opties tot het definitieve ontwerp. Daarna hebben acht teamleden ergens in Nederland afgezonderd samengeleefd, om twee maanden lang twaalf uren per dag te kunnen werken aan het koolstofvezel chassis van de pod. Parallel daaraan zijn 1.600 onderdelen afkomstig uit de hele wereld geassembleerd om tijdig te kunnen beginnen met het testen van de pod in een vacuümkamer."

Volledig omgegooid

Net als in 2017 wil het team zich mede onderscheiden door verder te denken dan alleen het ontwikkelen van de snelste pod. Tijdens de ontwerppresentatie eind februari positioneerde Technical Manager Maurits Houck de Hyperloop als het vijfde transportmiddel, na de auto, trein, boot en het vliegtuig. Een belangrijk verschil tussen die transportmiddelen is de vermogen-gewichtsverhouding, die aanzienlijk groter is bij de Delftse Hyperloop Pod. "Ondanks het feit dat wij maar enkele maanden tijd hadden is het ontwerp van verschillende systemen meerdere keren volledig omgegooid om de verhouding tussen het maximale vermogen en het gewicht te optimaliseren", vertelt Schneiders. "Ook de beslissing om van de innovatieve magnetische aansturing van het vorige team af te stappen was uiteraard ingrijpend. Die komt voort uit het feit dat snelheden tot zo’n 600 of 700 kilometer per uur beter te bereiken zijn met wielen. Behalve onze behoefte dat de draaisnelheid daarvan zo hoog mogelijk is, moeten ze ook een stevige grip hebben op de testbuis. Dat zijn voor het ontwerpen tegenstrijdige eisen. Tenslotte moeten onze batterijen binnen enkele seconden het grootst mogelijke vermogen kunnen leveren, zonder dat ze te zwaar worden."

Voor de Atlas 01 is afgestapt van de magnetische aansturing omdat snelheden tot zo’n 600 of 700 kilometer per uur beter te bereiken zijn met wielen. Vanwege de focus op snelheid behoort het remsysteem samen met de elektronica en elektrische aandrijving tot de belangrijkste subsystemen. 

Beste pod

Eén van de sponsors van Delft Hyperloop is Dassault Systèmes, ontwikkelaar en leverancier van het 3DExperience-innovatieplatform. Volgens de sponsor worden wereldwijd de meeste nieuwe auto’s, vliegtuigen en schepen – maar ook hightech systemen en allerlei industriële apparatuur en machines. – op dit platform ontwikkeld. "Zonder zo’n multidisciplinaire virtuele samenwerkingsomgeving is het onmogelijk om binnen een jaar tijd ons Hyperloop-idee uit te werken tot de beste pod voor de wedstrijd", stelt Schneiders. "Wij kunnen er namelijk met een grote groep engineers gelijktijdig in ontwerpen, terwijl alle andere teamleden onze ontwikkelingen volgen. In de eerste maanden hebben we een paar ‘design hackatons’ uitgevoerd, om de beste ideeën vorm te geven en snel vooruitgang te boeken. Hoewel lucht- en ruimtevaartstudenten tijdens het eerste jaar al leren ontwerpen met Catia, kunnen ook andere studenten er in korte tijd mee werken. Verder hebben wij ook nog Abaqus Simulia gebruikt voor aerodynamische simulaties."

Duidelijk

Omdat tijdens de competitie maar een paar pods van de twintig teams de testbuis in mogen, moeten ze eerst de voorronde en veiligheidstesten overleven. Het team wil de kans verhogen om daadwerkelijk te mogen racen, door vooraf te laten zien hoe de pod zich onder hoge snelheden in de SpaceX-testbuis gedraagt. Daarvoor gebruiken ze een combinatie van levensechte computersimulaties en praktijktesten. Gezien de focus op het criterium maximale snelheid zijn de belangrijkste subsystemen van Delft Hyperloop II de elektrische aandrijving, het remsysteem en alle elektronica.  Schneiders: "Een belangrijk voordeel van beide applicaties van het 3DExperience-platform is de eenvoud waarmee alle subsystemen integraal te optimaliseren zijn, zoals ons chassis, de elektrische aansturing en het pneumatische remsysteem. Of we daarin voldoende zijn geslaagd wordt pas op 22 juli tijdens de wedstrijddag duidelijk."