‘बुलेट ट्रेन’ ची गोष्ट… विनीत वर्तक ©
१४ सप्टेंबर २०१७ रोजी भारतातल्या पहिल्या हाय-स्पीड रेल्वे कॉरिडॉर चा भूमीपूजन समारंभ झाला होता. भारतात पहिल्यांदा जगप्रसिद्ध ‘बुलेट ट्रेन’ च स्वप्न पहिल्यांदा साकार होण्याच्या दृष्टीने पाऊल टाकलं गेलं. मुंबई- अहमदाबाद या ५०८ किलोमीटर च्या अंतरावर तब्बल ३२० किलोमीटर / तास वेगाने बुलेट ट्रेन येत्या काही वर्षात धावायला लागणार आहे. हा प्रकल्प राबवण्यात पक्षीय राजकारणामुळे उशीर जरी झाला असला तरी येत्या ३ वर्षात बुलेट ट्रेन या मार्गावर धावू लागेल. ही बुलेट ट्रेन जपान च्या जगप्रसिद्ध ‘शिंकनसेन’ या तंत्रज्ञानावर आधारीत असेल. शिंकनसेन चा अर्थ होतो ‘न्यू मेन लाईन’. या तंत्रज्ञानाची सुरवात जपान मधे १९६४ साली झाली होती. गेल्या ५९ वर्षाच्या काळात शिंकनसेन तंत्रज्ञान अनेक बदलातून प्रगत होत गेलेलं आहे. आज याच तंत्रज्ञानावर आधारीत ट्रेन तब्बल ३२० किलोमीटर/ तास वेग सुरक्षित गाठू शकतात. या तंत्रज्ञानाच्या ट्रेन बंदुकीच्या गोळी सारख्या टोकदार आकाराच्या समोरून दिसतात म्हणून त्यांना ‘बुलेट ट्रेन’ असं म्हंटल जाते. पण हा आकारच या ट्रेंच च्या प्रचंड वेगामागे कारणीभूत आहे. या आकाराला कॉपी करून इतर अनेक देशात बुलेट ट्रेन आज धावत आहेत पण हा आकार मात्र एका पक्षाच्या चोचीवरून घेतलेला आहे. त्यामागची ही गोष्ट खूप रंजक आहे.
ईजी नाकात्सु हे जपानच्या तथाकथित “बुलेट ट्रेनचे” तांत्रिक विकास विभागाचे महाव्यवस्थापक होते, बुलेट ट्रेन चा अचंबित करणारा वेग आणि तिच्या सुरक्षिततेच्या रेकॉर्डमागील एक महत्वाचा चेहरा होते. बुलेट ट्रेन ला जास्त वेगवान करण्याचं शिवधनुष्य कंपनीने त्यांच्या खांद्यावर ठेवलं होतं. पण बुलेट ट्रेन चा वेग वाढवण्यात सगळ्यात मोठी अडचण होती ती त्यांचा आवाज कमी करण्याची. जपान मधल्या बुलेट ट्रेन अतिशय दाट परिसर आणि अनेक बोगद्यांमधून धावत होत्या. त्यांच्या प्रचंड वेगामुळे त्या मोठा आवाज करत होत्या. या आवाजाला दोन गोष्टी कारणीभूत होत्या एक म्हणजे ओव्हरहेड वायर्स (पॅन्टोग्राफ) च्या जोडणीतून. वेगामुळे यंत्रणेतील स्ट्रट्स आणि लिंकेजेसवर वाहणारी हवा तथाकथित कर्मन व्हर्टिसेस इफेक्ट तयार करत होती. या इफेक्टमुळे बहुतांश आवाजाची निर्मिती होत होती.
दुसरी सगळ्यात मोठी अडचण होती ती या ट्रेन च्या मार्गावर अनेक बोगदे होते. जेव्हा प्रचंड वेगाने एखादी ट्रेन बोगद्यात जाते तेव्हा त्यातून वातावरणातील दाब लहरी निर्माण होतात ज्या ध्वनीच्या वेगाने बोगद्याच्या दुसऱ्या टोकातून बाहेर पडतात. ट्रेन त्यातून वेगाने जाताना बोगद्याच्या दुसऱ्या टोकाकडून हवा जबरदस्तीने बाहेर काढत होती. ही हवा बाहेर पडताना कमी-फ्रिक्वेंसी लहरींमध्ये (20Hz पेक्षा कमी) बाहेर पडत होती ज्यामुळे मोठ्या प्रमाणात सॉनिक बूम होऊन कानठळ्या बसवणाऱ्या आवाजाची निर्मिती होत होती. हे डायनॅमिक इतके जबरदस्त होते की ते ४०० मीटर दूरच्या रहिवाशांना ऐकायला जात होते. तिकडे राहणाऱ्या अनेक जापनीज लोकांनी याची तक्रार सरकारकडे नोंदवली होती. ईजी नाकात्सु यांना वेग वाढवण्याआधी या दोन्ही समस्यांचं निराकरण करणं गरजेचं होतं.
ईजी नाकात्सु एक चांगले पक्षी निरीक्षक होते. निसर्गातून आपल्याला खूप काही शिकता येते यावर त्यांचा खूप मोठा विश्वास होता. आपल्याला पडलेल्या प्रश्नांची उत्तर शोधण्यासाठी त्यांनी पक्ष्यांकडे बघायला सुरवात केली. घुबडांच्या उड़णाच्या शैलीने ते प्रभावित झाले. घुबड हवेतून उडताना त्याच्या पंखाचा अजिबात आवाज होत नाही. कारण हवेतून वेगाने लक्ष्याकडे झेपावताना घुबडाच्या मुख्य पंखाच्या टोकावर असणारे कंगव्याच्या दातासारखे तंतू विंग फॉईल वर आदळणाऱ्या हवेला सुक्ष्म टर्ब्युलन्स मधे परावर्तित करतात. यामुळे हवेतून घुबड उडत असताना अजिबात आवाज होत नाही. ईजी नाकात्सु यांना आपल्या पहिल्या समस्येचे उत्तर घुबडांच्या पंखात मिळालं. त्यातून जाऊन बुलेट ट्रेन मधे पेंटोग्राफ ऐवजी विंग ग्राफ बसवण्यात आले. ज्यातून उत्त्पन्न होणाऱ्या आवाजाची तिव्रता २० हर्ट्झ पेक्षा कमी मोजली गेली.
पण अजून त्यांच्या समस्या संपलेल्या नव्हत्या. सॉनिक बुम ची समस्या खूप किचकट होती कारण ती बोगद्याचा आकार आणि ट्रेन चा वेग याच्याशी जोडलेली होती. हवेचा दाब हा बोगद्याचा आकार आणि वेगाने येणाऱ्या ट्रेनच्या क्रॉस सेक्शन च्या गुणोत्तरावर अवलंबून होता. ट्रेनच्या वेगात होणारी एका युनिट ची वाढ आवाजाच्या तीव्रतेत ३ पट वाढ करत होती. बोगद्याच्या आकारात बदल करण्यापेक्षा ट्रेनच्या क्रॉस सेक्शन मधे बदल करणं गरजेचं होतं पण नक्की कोणता आकार हवेचा दाब निर्माण करेल हे मात्र कोड उलगडलेलं नव्हतं. तेव्हा आपल्या दुसऱ्या समस्येसाठी ईजी नाकात्सु यांनी पुन्हा एकदा पक्ष्यांचा अभ्यास सुरु केला. त्यांच्या असं लक्षात आलं की किंगफिशर (खंड्या) पक्षी जेव्हा वेगाने पाण्यात सूर मारून मासे पकडतो तेव्हा त्याच्या या उडीमुळे पाणी अजिबात उडत नाही. या किंगफिशर पक्ष्याचा अभ्यास करताना त्यांच्या असं लक्षात आलं की त्याची चोच त्रिकोणी आकाराची निमुळती होत जाणारी आणि त्रिकोणाच्या कडेला गोलाकार असलेली अशी आहे. कदाचित याच चोचीच्या आकारामुळे अक्षरशः पाण्याला चिरत किंगफिशर पाण्यातील आपलं अन्न मिळवतो. ते करताना पाणी न उडाल्यामुळे त्याच्या शिकारीला त्याच्या या उडीचा अंदाज येत नाही.
ईजी नाकात्सु यांनी तात्काळ आपल्या इंजिनिअर ना बोलावून अश्या पद्धतीने बंदुकीची गोळी बनवायला सांगितली. बंदुकीच्या गोळीच्या विविध आकारांच्या गोळ्या एखाद्या बोगद्यातून झाडल्यानंतर त्यांनी उत्पन्न केलेल्या दाबाचे संशोधन केल्यावर हे स्पष्ट झालं की किंगफिशर च्या चोचीचा आकार सर्वात कमी दाब उत्पन्न करतो. त्यामुळे निर्माण होणारा आवाज अतिशय कमी क्षमतेचा असतो. ईजी नाकात्सु यांनी तात्काळ अश्या पद्धतीच्या आकाराच्या बुलेट ट्रेन निर्माण करण्याचे आदेश दिले. शिंकनसेन ५०० सिरीज च्या नवीन ट्रेन जेव्हा रुळावर आल्या तेव्हा सॉनिक बूम तर नाहीशी झालीच पण त्यांचा वेग ३०० किलोमीटर/ तास च्या पलीकडे गेल्यानंतर ही निर्माण होणाऱ्या आवाजाची तीव्रता ७० डेसिबल पेक्षा कमी राहिली. या विशिष्ठ आकारामुळे हवेचा विरोध जवळपास ३०% ने कमी झाला. हवेचा विरोध कमी झाल्यामुळे साहजिक ऊर्जेची बचत आणि बुलेट ट्रेनचा वेग याच्यावर प्रचंड फरक पडला. २२ मार्च १९९७ रोजी शिंकनसेन ५०० सिरीज ने ३०० किलोमीटर / तास चा वेग गाठून एक जागतिक रेकॉर्ड त्याकाळी निर्माण केला होता. सुरक्षिततेच्या दृष्टीने सुद्धा या बुलेट ट्रेन ने नवीन मापदंड स्थापन केले. त्याकाळी जगातील सगळ्यात वेगाने जाणारी ही बुलेट ट्रेन ठरली.
ईजी नाकात्सु यांनी दाखवून दिलं की नैसर्गिक जगाचे सखोल निरीक्षण आणि विश्लेषण केल्याने अनेक गोष्टींची उत्तर आपल्याला मिळतात. निसर्गाने आपल्यापुढे खूप मोठ्या गोष्टी उलगडून ठेवल्या आहेत. जेव्हा तुम्ही निसर्गाशी एकरूपतेने जोडले जाल तेव्हा तुम्हाला पडलेल्या प्रश्नांची उत्तर तुम्हाला आपसूक मिळत जातील. आज तब्बल २५ वर्षांनी तेच शिंकनसेन तंत्रज्ञान भारतात जपान च्या सहकार्याने प्रवेश करत आहे. बुलेट ट्रेन ला बुलेट बनवण्यामागे एका पक्ष्याची चोच कारणीभूत आहे. त्यामुळेच जेव्हा भारतात या तंत्रज्ञानावर आधारीत शिंकनसेन बुलेट ट्रेन मुंबई अहमदाबाद मधे धावेल तेव्हा खंड्या पक्षाच्या चोचीच्या तंत्रज्ञानाने एक वर्तुळ पूर्ण केलेलं असेल.
फोटो शोध सौजन्य :- गुगल
सूचना :- ह्या पोस्टमधील शब्दांकन (विनीत वर्तक ©) कॉपीराईट आहे.
विनीत वर्तक
लेखक हे अभियांत्रिकी क्षेत्रात कार्यरत असून, सोशल मीडियावरील आपल्या लिखाणाकरिता प्रसिद्ध आहेत. Email - vartakvinit@gmail.com