Qu’est-ce que l’Hyperloop ?

L’Hyperloop est souvent présenté comme le cinquième mode de transport. Son objectif est de transporter des passagers à des vitesses proches de celles d’un avion de ligne, tout en conservant les avantages d’un transport terrestre.

Le principe repose sur des capsules qui se déplacent grâce à la lévitation magnétique (Maglev) dans des tubes étanches où la pression de l’air est fortement réduite.

Cette faible pression permet de diminuer considérablement la résistance de l’air et ainsi d’atteindre des vitesses pouvant dépasser 700 mph, soit environ 1 125 km/h.

À de telles vitesses, il est indispensable de contrôler en permanence les différents éléments du système, notamment :

• la répartition du poids de la capsule ;
• la stabilité du système de lévitation magnétique ;
• le couple fourni par les pompes à vide ;
• les différents efforts mécaniques appliqués au système.

Des mesures précises et fiables de force, de poids et de couple sont donc essentielles pour contrôler l’état, la stabilité et la fiabilité de l’ensemble du système Hyperloop.

Mesure du poids dans les systèmes de suspension Maglev

Dans un système de transport à grande vitesse, la stabilité est essentielle.

Les capsules Hyperloop doivent conserver une distance très précise d’environ 15 mm entre la capsule et le rail. Cette distance permet de limiter les frottements et d’assurer un déplacement fluide et sécurisé.

La capsule doit également rester parfaitement équilibrée.

Une mauvaise répartition du poids peut entraîner :

• des vibrations ;
• une inclinaison de la capsule ;
• une perte de stabilité ;
• des risques pour la sécurité des passagers.

Cellule de charge LCF500

La cellule de charge LCF500 peut être intégrée directement au système de suspension Maglev afin de mesurer la répartition du poids de la capsule et déterminer son centre de gravité.

Fabriquée en acier inoxydable, la LCF500 offre une excellente résistance mécanique et peut mesurer des charges allant jusqu’à 50 000 lb, soit environ 22 700 kg.

Elle offre une précision allant jusqu’à 0,1 % de la sortie nominale (RO).

Malgré sa conception robuste, la LCF500 reste particulièrement compacte :

• Diamètre : moins de 152 mm
• Hauteur : environ 44,5 mm
• Charge maximale : jusqu’à 50 000 lb
• Précision : 0,1 % RO

La cellule peut également être équipée d'une base de traction, permettant d'améliorer la répétabilité des mesures lorsqu'elle est utilisée en traction.

Surveillance des pompes à vide par mesure du couple

Pour atteindre des vitesses très élevées, l’Hyperloop doit maintenir une pression extrêmement faible à l’intérieur des tubes.

La pression peut être réduite jusqu’à environ 1/1 000 de la pression atmosphérique grâce à plusieurs pompes à vide.

Ces pompes permettent de réduire fortement la résistance de l’air et donc de permettre aux capsules de se déplacer à très grande vitesse avec un minimum de frottement aérodynamique.

La surveillance permanente des pompes est donc indispensable pour détecter rapidement :

• l’usure mécanique ;
• une baisse de performance ;
• une fuite de vide ;
• un problème au niveau du moteur ou de la transmission.

Capteur de couple TRS605

Le TRS605 est un capteur de couple rotatif qui permet de mesurer en temps réel le couple transmis par les arbres des pompes à vide.

Grâce à sa technologie de mesure sans contact, le TRS605 offre une excellente durée de vie et limite fortement l’usure mécanique, même dans les applications nécessitant des couples importants.

Il peut mesurer des couples allant jusqu’à 1 000 Nm.

Le capteur intègre également un codeur incrémental en quadrature permettant de mesurer :

• la position de l’arbre ;
• la vitesse de rotation ;
• jusqu’à 7 000 tr/min.

Ces informations permettent notamment de calculer la puissance du moteur et d’évaluer l’état de fonctionnement de la pompe à vide.

Sa sortie amplifiée ±5 VDC permet une connexion directe avec les équipements de contrôle existants, notamment :

• les automates PLC ;
• les systèmes d’acquisition DAQ ;
• les systèmes de contrôle de l’Hyperloop.

D’autres applications possibles pour l’Hyperloop

Au-delà de la mesure de la répartition du poids et de la surveillance des pompes à vide, les capteurs Sensel Measurement peuvent être utilisés sur de nombreux autres systèmes essentiels à la sécurité et à la fiabilité de l’Hyperloop.

Supports et structures du tube

Des cellules de charge peuvent être installées au niveau des pylônes de support du tube et des zones de dilatation.

Elles permettent de mesurer les efforts générés par :

• la dilatation thermique ;
• les variations de température ;
• le passage dynamique des capsules ;
• les contraintes mécaniques exercées sur la structure.

Système de freinage d’urgence

Des cellules de charge et des capteurs de couple peuvent également être utilisés sur les systèmes de freinage d’urgence.

Ils permettent de contrôler précisément la décélération de la capsule et de vérifier qu’elle reste dans les limites acceptables pour la sécurité des passagers.

Portes et sas

La mesure du couple peut également être utilisée pour surveiller les mécanismes d’ouverture et de fermeture :

• des portes des capsules ;
• des trappes ;
• des systèmes d’accès ;
• des sas de sécurité.

Ces mesures permettent de vérifier que les mécanismes fonctionnent correctement et de détecter rapidement toute anomalie.

Comment fonctionne le système ?

1. Mesure de la répartition du poids

Plusieurs cellules de charge de la série LCF peuvent être installées à différents endroits de la capsule Hyperloop afin de mesurer la répartition du poids.

Le faible signal électrique en mV fourni par les cellules de charge est ensuite converti en signal VDC ou mA grâce aux amplificateurs analogiques de la série IAA.

2. Contrôle de la suspension Maglev

Le signal analogique est transmis au système de contrôle.

Celui-ci peut alors ajuster automatiquement les électroaimants du système de lévitation magnétique afin de maintenir :

• la bonne distance entre la capsule et le rail ;
• la stabilité de la capsule ;
• son alignement ;
• une répartition correcte des charges.

3. Surveillance des pompes à vide

Dans le système de pompage, les capteurs de couple TRS605 sont installés directement sur les arbres rotatifs.

Ils mesurent en permanence le couple transmis.

Le codeur intégré fournit également des informations sur la position et la vitesse de rotation de l’arbre, permettant d'obtenir une vision complète des performances du système.

4. Connexion au système de contrôle

La sortie amplifiée ±5 VDC peut être directement connectée à un automate PLC ou à un système d’acquisition DAQ.

Cela permet d'utiliser les mesures aussi bien pour le contrôle en boucle fermée que pour la surveillance en temps réel.