2. MAGLEV-rongid: peamised omadused ja kasutusvõimalused

3. Ekspressrongide lendamine. Sise- ja välisarengud

3.1 Uute transpordiliikide arendamine

3.2 Maglev kiirtransport

Järeldus

Bibliograafia

Sissejuhatus

Hiljuti tegi kuulus inglise ulmekirjanik Arthur Clarke järjekordse ennustuse. "...Võime olla uue tüüpi kosmoseaparaadi loomise äärel, mis suudaks gravitatsioonibarjääri ületades minimaalsete kuludega Maalt lahkuda," usub ta. "Siis on tänapäeva raketid need, mis õhupallid olid enne Esimest maailmasõda." Millel see otsus põhineb? Vastust tuleb otsida tänapäevastest magnetlevitatsioonitranspordi loomise ideedest.

Vaid pool sajandit tagasi oli magnetlevitatsioon midagi ulmekirjandusest. Kuid praegu töötavad paljude riikide teadlased magnetilise levitatsioonitranspordi loomise kallal. Tuleviku rongid “hõljuvad” maapinna kohal, need “riputatakse” rööbastelt või tõrjutakse neilt välja, olenevalt sellest, millist süsteemi kasutatakse, see tähendab elektromagnetilist või elektrodünaamilist vedrustust. Esimesel juhul koosneb rada terasrööbastest, mille küljes on "riputatud" meeskond. Teisel juhul liigub kompositsioon mööda metalllehte, milles tekivad elektrivoolud. Sellistes rongides kasutatakse veomehhanismina lineaarmootoreid.

Tuleb märkida, et maglev-rong hakkas tööle eelmise sajandi kaheksakümnendatel Birminghamis. Pärast ühtteist aastat töötamist eemaldati see rong aga tehniliste probleemide tõttu liinilt. Praegu töötab Hiinas magnetlevitatsiooniga transpordisüsteem, mis ühendab Shanghai kesklinna Pudongi rahvusvahelise lennujaamaga. Ja Jaapanis püstitas 2003. aastal eksperimentaalne magnetlevitatsioonirong MLX01 seda tüüpi transpordi jaoks absoluutse kiirusrekordi, kiirendades 581 km/h.

Selle testi eesmärk on kirjeldada magnetlevitatsiooni transpordi põhiomadusi ja edasisi väljavaateid tulevase transpordi kasutamiseks.

Eesmärgi saavutamine saavutatakse järgmiste ülesannete lahendamisega:

· kirjeldada magnetlevitatsioonitranspordi loomise teoreetilisi eeldusi;

· kirjeldada magnetlevitatsioonirongide tehnilisi omadusi ja tööväljavaateid;

· kirjeldada levitatsiooniefekti alusel töötavate sõidukite viimaseid kodu- ja välismaiseid arenguid.

1. Levitatsioon gravitatsiooni vastu: tõuge magnetilise levitatsioonitranspordi tekkeks

Sõna levitatsioon otsene tähendus on tõstmine. Vähemalt nii defineerib Encyclopedia Britannica võimalust tõsta iga keha (ka inimese oma) ilma millegagi kokku puutumata. Tehnilisse kasutusse jõudis see suhteliselt hiljuti, seoses katsetega luua magnetlevitatsioonitransporti.

Selle olemust saab mõista visuaalse kogemuse põhjal, mida sageli koolis demonstreeritakse. Võtke kaks ferriitrõngast, mis on tugevad püsimagnetid, ja nöörige need vertikaalselt asetatud klaaspulgale. Sel juhul tundub, et magnetite ülaosa ripub õhus. Kui aga eemaldate võlukepi, läheb magnetrõngas ümber ja kukub. Seetõttu peavad insenerid magnetilise levitatsiooni stabiliseerimiseks kõvasti tööd tegema. Seetõttu pole veerand sajandit töös olnud magnetlevitatsioonitransport kunagi katsepolügoonidest kaugemale jõudnud.

Seda üllatavam on nipp, mida demonstreeris leiutaja-uurija Aleksandr Kušelev. Lauale asetas ta 80 mm läbimõõduga valjuhääldist keraamilise magneti. Reguleerisin selle asendi horisontaalsust hoolikalt puidust kiiludega. Magneti ülaosa kattis ta pleksiklaasist plaadiga, millele keerutas enda tehtud topi. Ja juhtus seletamatu: magnet tuli pleksiklaasi pinnalt lahti ja hõljus õhus.

40 sekundi pärast see aeglustus, kaotas stabiilsuse ja kukkus alla. Seda saab seletada nii: ka ülaosa on magnetiline ning güroskoobiefektist tingitud pöörlemine stabiliseerib selle asendit samamoodi nagu mainitud klaaspulk. Küsimusele, kas selle efekti põhjal on võimalik ehitada mingit leviteerivat sõidukit, vastas Kušelev, et just sellele ta mõtlebki.

Lisaks saab ülijuhtivuse abil põhimõtteliselt saavutada magnetlevitatsiooni. Kui võtta ülijuht, lasta sellest läbi elektrivool ja asetada see magneti kohale, jääb see õhus rippuma ja hõljuma, kuni toide välja lülitatakse. Siin toimub stabiliseerumine justkui iseenesest - ülijuhi igasugune liikumine põhjustab selles pöörisvoolusid, mille magnetvälja suhtes täpselt peegelduvad magnetväljad juhivad ta algsele kohale. Loomulikult kehtib see ka magneti mis tahes liikumise kohta (paigalseisva ülijuhiga). Sarnane magnetvedrustuse meetod on juba leidnud rakendust tehnoloogias ülitäpsete güroskoopide loomisel rakettide ja lennukite juhtimissüsteemide jaoks. Veelgi enam: nagu üsna hiljuti selgus, annab ülijuhtivuse kasutamine ainulaadse kõrvalmõju.

Kas gravitatsiooni on võimalik taltsutada? 1996. aastal oli füüsik John Schnurer Ohios Yellow Springi Anyochi kolledžist selles veendunud. Kui ta asetas täppiskaalu külge kinnitatud väikese plasttüki 2,5 cm läbimõõduga ülijuhtiva ketta kohale keset õhku, näitas see kaalu vähenemist umbes 5%. Alguses ei uskunud Schnurer oma silmi. Ta viis katse läbi 12 korda, enne kui jõudis lõplikule järeldusele: nähtus kordub regulaarselt. Siis meenus talle, et veel 90ndate alguses märkas sarnast nähtust meie kaasmaalane, materjaliteaduse valdkonna spetsialist Jevgeni Podkletnov, kes töötas sel ajal Tampere Tehnikaülikoolis (Soome). Kuid siis peeti vaadeldud tulemusi katseveaks.

Nüüd üritavad nad reprodutseerida sarnaseid katseid Marshalli kosmoselennukeskuses, NASAs ja mitmes teises USA valitsuse laboris. NASA Advanced Concepts Divisioni juhi Whit Brantley sõnul suhtuvad inimesed uurimistöösse nii kirglikult, et kulutavad mõnikord oma raha puuduvate seadmete ostmiseks. Kaasatud olid ka teoreetikud. Näiteks itaallane Giovanni Modanesi riiklikust tuuma- ja kõrgenergiafüüsika agentuurist usub, et antud juhul on tegemist “gravitatsiooniekraani” tekkega. Ja Alabama ülikooli juhtiv spetsialist Ning Li usub, et teatud tingimustel on ülijuhtide aatomite väljad võimelised üksteisega nii eksootiliselt suhtlema, et tekib levitatsioon.

Siiski on levitatsiooni tekitamiseks veel üks viis. "Edasise otsingu üheks suunaks saab olema gravitatsiooni olemuse revideerimine - elektromagnetiliste ja elektrostaatiliste nähtuste põhjal," usub Moskva lähedal asuva Lytkarino linna tehnikateaduste kandidaat Vladimir Ponomarjov. "Vähemalt tõsiasi, et Newtoni seaduse ja seaduse matemaatilised formuleeringud panevad meid tähelepanu pöörama elektrostaatikale. Kulonid on välimuselt väga sarnased, ainult esimeses avaldises on lugejaks interakteeruvate kehade massid ja teises - nende elektrilaengud.

Pealegi selgub hoolikal uurimisel, et analoogiad ulatuvad sügavamale kui väline sarnasus. Üldtunnustatud ideede kohaselt põhineb gravitatsiooninähtus teatud gravitatsioonikvantide – gravitonide – vastasmõjul; seni pole aga keegi neid ega nende kiirgavaid gravitatsioonilaineid eksperimentaalselt avastanud. Mis siis, kui gravitonid on mingil määral identsed elementaarsete elektrostaatiliste laengutega (nimetagem neid kulonideks)?

See eeldus viib järgmiste kaalutlusteni. Kuna universumi mis tahes keha temperatuur on üle absoluutse nulli, kogevad selle sees olevad aatomid termilisi vibratsioone. Ja need võnkumised, kooskõlas Maxwell-Lorentzi elektromagnetilise teooria põhimõtetega, põhjustavad paratamatult mikroskoopiliste polariseeritud laengute kõikumisi. Kokkuvõttes moodustavad need kogulaengu. Seega saab gravitatsioonilise külgetõmbe põhimõtteliselt asendada elektrostaatilise külgetõmbega. Oletame, et Maa-Päikese süsteem on tasakaalus, kuna mööda tema Maa orbiidi kulgev tsentrifugaaljõud on võrdne tema ja Päikese elektrostaatiliste laengute vastastikuse tõmbejõuga. Kuid Maa-Kuu süsteemis on see tasakaal häiritud. Ja tänu sellele on Kuu tasapisi meie planeedilt eemaldumas; Tõsi, vähehaaval - ainult 1,3 cm aastas.

Elektromagnetilistel ja elektrostaatilistel nähtustel põhineva levitatsiooniefekti kasutamine avab praktikas laialdasi väljavaateid. Ponomarjov leiab, et uut tüüpi lennukite loomiseks tuleks kasutada elektrostaatilisi välju. Selle liikumise Maa-lähedases ruumis määrab planeedi elektrostaatiliste väljade ja masina tööosas tekkivate väljade koostoime.

Kuni aparaadis pole vajaliku suuruse ja märgiga vabu elektrilaenguid, toetub see planeedi pinnale. Kuid niipea, kui selle sisse kogunevad ioonid, mis on saadud planeedi elektrostaatilise väljaga sama märgiga gaasi ioniseerimisel, hakkab seade õhku tõusma. Veelgi enam, V. I. Ponomarevi arvutuste kohaselt selgub, et selline skeem suurendab vähemalt lennukite efektiivsust suurusjärgu võrra võrreldes praeguste lennukite ja rakettidega. Sellise lennuki konstruktsiooni saab hästi kasutada mitte ainult Päikesesüsteemi väikeste planeetide või asteroidide uurimisel, vaid ka avatud tähtedevahelises ruumis.

Järgmise katse levitatsiooni taltsutada tegid 1997. aasta lõpus Jaapani teadlased, kes töötavad lepingu alusel rahvusvahelise korporatsiooniga Matsushita. Nad otsustasid kasutada tavalist güroskoopi, et luua masin, mis ületab gravitatsiooni. Nende katsed on köitvalt lihtsad. Väikest güroskoopi tsentrifuugitakse kuni 18 000 p/min ja asetatakse suletud anumasse, kust õhk välja pumbatakse ja alla visatakse. Kukkudes katab anum fikseeritud ca 2 m distantsi ning aega mõõdetakse täpselt kahe laserkiire abil. Ühe (start) ületamisel käivitub elektrooniline stopper ja teise (finišis) ületamisel peatub.

Maglev
Ajamiüksus	elektrimootor
Periood	aastast alates
Kiirus	kuni 603 km/h
Kasutusala	linna- ja linnadevaheline ühistransport
Infrastruktuur	magnetrööbastee

Magnetlevitatsioonirongi saavutatav kiirus on võrreldav lennuki kiirusega ja võimaldab konkureerida õhutranspordiga lühi- ja keskmaaliinidel (kuni 1000 km). Sellise transpordi idee pole uus, majanduslikud ja tehnilised piirangud ei võimaldanud seda täielikult välja töötada: tehnoloogiat rakendati avalikuks kasutamiseks vaid paar korda. Praegu ei saa maglev kasutada olemasolevat transpordi infrastruktuuri, kuid juba on projekte [ ] magnetelementide paiknemisega tavaraudtee rööbaste vahel või teekatte all.

Tehnoloogia

Praegu on rongide magnetvedrustuse jaoks kolm peamist tehnoloogiat:

1. Ülijuhtivatel magnetitel (elektrodünaamiline vedrustus, EDS)
2. Elektromagnetitel (elektromagnetiline vedrustus, EMS)
3. Püsimagnetitel; See on uus ja potentsiaalselt kõige ökonoomsem süsteem.

Kompositsioon leviteerib identsete magnetpooluste tõrjumise ja vastupidi, vastaspooluste külgetõmbe tõttu. Liikumist teostab lineaarmootor, mis asub kas rongis, rööbasteel või mõlemal. Suureks disainiprobleemiks on piisavalt võimsate magnetite suur kaal, kuna massiivse koostise säilitamiseks õhus on vaja tugevat magnetvälja.

Kõige aktiivsemad maglevi arendused on Saksamaal, Jaapanis, Hiinas ja Lõuna-Koreas.

Eelised

Puudused

Rakendamine

Saksamaa

Emsland

Saksa maglevi arendusfirma Transrapid ehitas 1984. aastal Emslandis katseraja kogupikkusega 31,5 km. Tee asub Dörpini ja Latène'i vahel ning sellel on üks rööbastee, mille mõlemas otsas on tagasipöörded. Rongid on mehitamata, kogu liiklusjuhtimine toimub juhtimiskeskusest. Maksimaalne kiirus, mis testimisel sirgel teelõigul saavutati, oli 501 km/h.

Raja kasutusluba lõppes 2011. aastal, misjärel rada suleti. Maglev-trass pidi demonteerima 2012. aastal, kuid demonteerimine pole veel alanud. TransRapid 09 rong on Latenes koivarrega ja selle edasine kavandatud kasutamine Tenerife saarel on alles ideefaasis.

M-Bahn Berliinis

Esimene avalik maglev-süsteem (M-Bahn) ehitati Berliinis 1980. aastatel.

Raudteesõlmest ühendas 3 metroojaama 1,6 km pikkune maantee Gleisdreieck näitusekompleksi Potsdamer Straße ja avati reisiliikluseks 28. augustil aastal. Rongid võisid saavutada kiirust 80 km/h ja vedada kuni 130 reisijat. Sõit oli tasuta, vaguneid juhiti automaatselt ilma juhita ja tee oli avatud vaid nädalavahetustel. Piirkonnas, kuhu tee lähenes, oli kavas teha massiivne ehitus. Tee ehitati endise U2 metrooliini kõrgendatud lõigule, kus Saksamaa jagunemise ja sõjaaegse hävingu tõttu oli liiklus häiritud. Pärast vajalike testide läbimist, mille käigus läbiti üle 100 tuhande km ja veeti üle 1,7 miljoni reisija, läks 18. juulil liin kommertskasutusele ja lülitati Berliini ühistranspordisüsteemi.

Esimese magnetraudtee ehitamist alustati 1987. aastal Armeenias ja plaani järgi pidi see valmima 1991. See tee pidi ühendama Abovjani kaudu Jerevani ja Sevani linnu, kuid 1988. aasta Spitaki maavärin ja sõjalised sündmused põhjustas projekti külmutamise. Rongid pidid saavutama kiiruse 250 km/h, kuid lõpuks ehitati vaid viadukt [ Kuhu?] .

Hiina

Shanghai

Kiire maglevi marsruut Shanghai Pudongi lennujaamast Shanghai esimesse metroojaama. Liini ehitas Saksa konsortsium Transkiire, kuhu kuulusid ettevõtted Siemens ja ThyssenKrupp. Avatud 2004. aastal. Veeremina kasutatakse muudetud ronge Siemens Transrapid 08. Teekonna pikkus on 30 km; maksimaalne rongi kiirus - 431 km/h; reisiaeg - 10 minutit; pileti hind on 40 jüaani (umbes 6 USA dollarit).

Changsha

Hiina teine ​​maglevliin ehitati Changsha linna. Erinevalt Shanghai Line'ist pole see kiire ja ehitatud Hiina enda tehnoloogiat kasutades.Liini pikkus on 18,55 kilomeetrit. Liinil on kolm jaama ja see ühendab Changsha rahvusvahelist lennujaama ja Changsha lõuna kiirraudteejaama vahepeatusega Langlis. Rongide projekteerimiskiirus on 120 km/h, kuid hetkel on see piiratud 100 km/h.

Liini ehitamine algas selle aasta mais, projekti maksumus oli 4,6 miljardit jüaani (749 miljonit dollarit). . Rongide testimine algas 26. detsembril aastal ning 6. maist algas liin reisijatele ja liinivedu.

Peking

Jaapan

2027. aastal on plaanis avada liinivedu Tokyo ja Nagoya linnade vahel.

21. aprillil 2015 saavutas Yamanashi prefektuuris 42,8-kilomeetrisel katserajalõigul katsete käigus L0-seeria autodega rong kiiruseks 603 km/h.

Lõuna-Korea

Kõige raskemad õnnetused

Vaata ka

Märkmed

1. JR-Maglev, kiirus kuni 581 km/h reisijatega pardal
2. Vaakumrong
3. ETT vaakumtunneli transpordiprojekt (määratlemata) (link pole saadaval). Vaadatud 15. aprill 2010. Arhiveeritud 7. oktoober 2014.
4. Kiire magnettransport elektrodünaamilise levitatsiooniga, Ch. 10.1, 2001
5. "Vactrain"
6. Esimene kosmosemiil: orbiit
7. Maglevi looja kutsub üles rongiga kosmosesse lendama (määratlemata) (link pole saadaval). Vaadatud 20. märtsil 2012. Arhiveeritud 4. märtsil 2012.
8. Mis on elektromagnetväljad?(Inglise) . Maailma Terviseorganisatsioon. Vaadatud 21. novembril 2017.
9. Chronik des Berliner M-Bahn-Testbetriebs(saksa keeles).

Hoolimata asjaolust, et esimeste auruvedurite loomisest on möödunud üle kahesaja aasta, pole inimkond ikka veel valmis täielikult loobuma diislikütuse, aurujõu ja elektri kasutamisest raskeid veoseid ja reisijaid teisaldamiseks võimelise liikumapaneva jõuna.

Kuid nagu te ise mõistate, ei olnud insenerid ja leiutajad kogu selle aja täiesti passiivsed ning nende mõtete töö tulemuseks oli alternatiivsete transpordimeetodite vabastamine mööda raudteed.

Elektromagnetiliste levitatsioonirongide ajalugu

Idee teha magnetlevitatsioonil liikuv rong pole nii uus. Esimest korda hakkasid leiutajad sellise veeremi loomisele mõtlema 20. sajandi alguses, kuid mitmel põhjusel ei saanud selle projekti elluviimine päris pikka aega ellu viia.

Alles 1969. aastal hakati tollase Saksamaa Liitvabariigi territooriumil tootma sarnast rongi, hiljem nimega Maglev, ja rajama magnetmarsruuti. Esimese maglevi, nimega Transrapid-02, käivitamine toimus kaks aastat hiljem.

Huvitav fakt on see, et maglevi valmistamisel põhinesid Saksa insenerid teadlase Hermann Kemperi märkmetel, kes sai patendi magnetlennuki loomiseks juba 1934. aastal. Esimest maglevit “Tranrapid-02” ei saa nimetada suureks kiiruseks, kuna see saavutas kiiruse vaid 90 km/h. Ka selle mahutavus oli väga väike: ainult neli inimest.

Järgnev 1979. aastal loodud maglev-mudel Transrapid-05 mahutas kuni 68 reisijat ja liikus mööda Hamburgi reisijateliini, mille pikkus oli 908 m, kiirusega 75 km/h.

TransRapid-05

Samal ajal lasti mandri teises otsas, Jaapanis, samal 1979. aastal välja maglev-mudel “ML-500”, mis oli võimeline saavutama kiirust kuni 517 km/h.

Mis on Maglev ja mis on selle tööpõhimõte?

Maglev (või lihtsalt magnetiline levitatsioonirong) on ​​transpordiliik, mida juhib ja liigutab magnetvälja jõud. Sel juhul maglev ei puuduta raudteed, vaid “leviteerib” selle kohal, mida hoiab kunstlikult loodud magnetväli. Sel juhul on hõõrdumine välistatud, pidurdusjõuna toimib ainult aerodünaamiline takistus.

Lähiliinidel võib maglev tulevikus tõsiselt konkureerida õhutranspordiga tänu oma võimele arendada väga suuri kiirusi. Tänapäeval takistab maglevide laialdast kasutuselevõttu suuresti asjaolu, et neid ei saa kasutada traditsioonilistel põhiraudteepindadel. Maglev saab sõita ainult spetsiaalselt ehitatud magnetmaanteel, mis nõuab väga suuri kapitaliinvesteeringuid.

Samuti arvatakse, et magnettransport võib negatiivselt mõjutada autojuhtide ja magnetteede lähedal asuvate piirkondade elanike keha.

Maglevi eelised

Maglevide eeliste hulka kuulub suur väljavaade saavutada suuri kiirusi, mis suudavad konkureerida isegi reaktiivlennukitega. Lisaks on maglev energiatarbimise poolest üsna ökonoomne transport. Lisaks puudub osade vahel praktiliselt hõõrdumine, mis võib oluliselt vähendada kasutuskulusid.

Esimene magnetlevitatsioonirong vedas gruppi reisijaid 1979. aasta IVA rahvusvahelise transpordinäituse raames Saksamaal. Kuid vähesed teavad, et samal aastal sõitis katserajal oma esimesed meetrid ka teine ​​maglev, Nõukogude mudel TP-01. Eriti üllatav on see, et nõukogude maglevid on säilinud tänapäevani – need on ajaloo äärealadel tolmu kogunud juba üle 30 aasta.

Tim Skorenko

Magnetlevitatsiooni põhimõttel töötava transpordiga tehti katseid juba enne sõda. Aastate jooksul ja erinevates riikides on ilmunud leviteerivate rongide töötavad prototüübid. 1979. aastal võtsid sakslased kasutusele süsteemi, mis transpordis kolme töökuu jooksul üle 50 000 reisija ning 1984. aastal ilmus Birminghami rahvusvahelisele lennujaamale (Ühendkuningriik) esimene magnetlevitatsiooniga rongide püsiliin. Trassi esialgne pikkus oli 600 m ja levitatsioonikõrgus ei ületanud 15 mm. Süsteem töötas üsna edukalt 11 aastat, kuid siis sagenesid seadmete vananemise tõttu tehnilised rikked. Ja kuna süsteem oli ainulaadne, tuli peaaegu iga varuosa teha eritellimusel ning pidevaid kadusid toov liin otsustati sulgeda.

1986, TP-05 Ramenskoje harjutusväljakul. 800-meetrine lõik ei võimaldanud meil reisikiirusele kiirendada, kuid esialgsed "võistlused" seda ei nõudnud. Äärmiselt lühikese ajaga valminud auto sai peaaegu ühegi “lapsehaiguseta” hakkama ja see oli hea tulemus.

Lisaks brittidele käivitati seeriamagnetrongid üsna edukalt ka Saksamaal - firma Transrapid opereeris sarnast süsteemi 31,5 km pikkuse Emslandi piirkonnas Derpeni ja Lateni linnade vahel. Emslandi Maglevi lugu lõppes aga traagiliselt: 2006. aastal juhtus tehnikute süül ränk õnnetus, milles hukkus 23 inimest, liin oli koi.

Tänapäeval on Jaapanis kasutusel kaks magnetlevitatsioonisüsteemi. Esimene (linnatranspordi jaoks) kasutab kuni 100 km/h kiiruste jaoks elektromagnetilist vedrustussüsteemi. Teine, tuntum, SCMaglev, on mõeldud kiirustele üle 400 km/h ja põhineb ülijuhtivatel magnetitel. Selle programmi raames ehitati mitmeid liine ja püstitati raudteesõiduki maailmakiirusrekord, 581 km/h. Vaid kaks aastat tagasi tutvustati Jaapani maglev-rongide uut põlvkonda – L0-seeria Shinkansen. Lisaks toimib Hiinas, Shanghais Saksa “Transrapidiga” sarnane süsteem; see kasutab ka ülijuhtivaid magneteid.

TP-05 salongis oli kaks istmerida ja keskkäik. Auto on lai ja samas üllatavalt madal - 184 cm pikkune toimetaja puudutas praktiliselt peaga lakke. Juhikabiinis oli võimatu seista.

Ja 1975. aastal algas esimese Nõukogude maglevi väljatöötamine. Tänaseks on see praktiliselt unustatud, kuid see on väga oluline lehekülg meie riigi tehnikaajaloos.

Tuleviku rong

See seisab meie ees – suur, futuristlik disain, mis näeb rohkem välja nagu kosmoselaev ulmefilmist kui sõiduk. Voolujooneline alumiiniumkorpus, lükanduks, stiliseeritud kiri “TP-05” küljel. Juba 25 aastat on Ramenskoje lähedal katsepolügoonil seisnud eksperimentaalne maglevauto, tsellofaani katab paks tolmukiht, selle all on hämmastav masin, mis vene hea kombe kohaselt imekombel metalliks ei lõigatud. Kuid ei, see säilitati ja selle eelkäija TP-04, mis oli mõeldud üksikute komponentide testimiseks, säilitati.

Töökojas olev eksperimentaalauto on juba uues värvitoonis. Seda värviti mitu korda üle ja fantastilise lühifilmi võtmiseks tehti küljele suur Fire-balli kiri.

Maglevi areng ulatub aastasse 1975, mil tootmisühing Sojuztransprogress ilmus NSVL nafta- ja gaasiehitusministeeriumi alla. Mõni aasta hiljem käivitati riiklik programm “Kiire keskkonnasõbralik transport”, mille raames alustati tööd magnetlevitatsioonirongi kallal. Finantseerimine oli väga hea, projekti tarbeks ehitati Moskva lähistel Ramenskojesse VNIIPItransprogressi Instituudi spetsiaalne töökoda ja treeningväljak koos 120-meetrise teelõiguga. Ja 1979. aastal läbis esimene magnetlevitatsiooniauto TP-01 katsedistantsi edukalt omal jõul - siiski Gazstroymashina tehase ajutisel 36-meetrisel lõigul, mille elemendid viidi hiljem Ramenskojesse. Pange tähele – samal ajal sakslastega ja enne paljusid teisi arendajaid! Põhimõtteliselt oli NSV Liidul võimalus saada üheks esimeseks riigiks, kes arendas magnettransporti - tööd tegid oma käsitöö tõelised entusiastid eesotsas akadeemik Juri Sokoloviga.

Magnetmoodulid (hall) siinil (oranž). Foto keskel asuvad ristkülikukujulised ribad on tühimikuandurid, mis jälgivad pinna ebatasasusi. TP-05-lt eemaldati elektroonika, kuid magnetvarustus jäi alles ja põhimõtteliselt saab auto uuesti käivitada.

Populaarse mehaanika ekspeditsiooni juhtis ei keegi muu kui OJSC inseneri- ja teaduskeskuse TEMP peadirektor Andrei Aleksandrovitš Galenko. “TEMP” on sama organisatsioon, endine VNIIPItransprogress, unustusehõlma vajunud Sojuztransprogressi haru ja Andrei Aleksandrovitš töötas selle süsteemi kallal algusest peale ja vaevalt keegi saaks sellest paremini rääkida. TP-05 seisab tsellofaani all ja fotograaf ütleb esimese asjana: ei, ei, me ei saa seda pildistada, midagi pole kohe näha. Kuid siis tõmbame tsellofaani ära – ja esimest korda paljude aastate jooksul ilmub meie ette nõukogude maglev, mitte insenerid või katseplatsi töötajad, kogu oma hiilguses.

Miks teil Maglevit vaja on?

Magnetlevitatsiooni põhimõttel töötavate transpordisüsteemide arengu võib jagada kolme suunda. Esimene neist on autod, mille valmistajakiirus on kuni 100 km/h; sel juhul on kõige optimaalsem skeem levitatsioonielektromagnetitega. Teine on linnalähitransport kiirustega 100-400 km/h; siin on kõige soovitatavam kasutada täisväärtuslikku elektromagnetilist vedrustust koos külgmiste stabiliseerimissüsteemidega. Ja lõpuks, nii-öelda kõige “moekamaks” trendiks on pikamaarongid, mis suudavad kiirendada kuni 500 km/h ja üle selle. Sel juhul peaks vedrustus olema ülijuhtivaid magneteid kasutades elektrodünaamiline.

TP-01 kuulus esimesse suunda ja seda katsetati katsepaigas kuni 1980. aasta keskpaigani. Selle kaal oli 12 tonni, pikkus - 9 m ja see mahutas 20 inimest; Vedrustuse vahe oli minimaalne – vaid 10 mm. TP-01-le järgnesid katsemasinate uued gradatsioonid - TP-02 ja TP-03, rada pikendati 850 m-ni, seejärel ilmus laboriauto TP-04, mis oli mõeldud lineaarse veojõu elektriajami töö uurimiseks. Nõukogude maglevite tulevik tundus pilvitu, seda enam, et maailmas oli peale Ramensky ainult kaks sellist väljaõppeväljakut - Saksamaal ja Jaapanis.

Varem oli TP-05 sümmeetriline ja võis liikuda nii ette kui taha; juhtpaneelid ja tuuleklaasid olid mõlemal pool. Tänaseks on juhtpaneel säilinud vaid töökoja pool - teine ​​sai lahti võetud kui mittevajalik.

Leviteeriva rongi tööpõhimõte on suhteliselt lihtne. Kompositsioon ei puuduta siini, olles hõljuvas olekus - magnetite vastastikune külgetõmbe või tõrjumine toimib. Lihtsamalt öeldes ripuvad autod tänu vertikaalselt suunatud magnetilise levitatsiooni jõududele rööbastee tasapinnast kõrgemale ja neid hoiavad külgmised veeremise eest sarnased horisontaalselt suunatud jõud. Rööpa hõõrdumise puudumisel on ainsaks liikumise "takistuseks" aerodünaamiline takistus - teoreetiliselt saab isegi laps mitmetonnist vankrit liigutada. Rongi juhib lineaarne asünkroonmootor, mis sarnaneb sellega, mis töötab näiteks Moskva monorelsil (muide, selle mootori töötas välja JSC Teaduskeskus "TEMP"). Sellisel mootoril on kaks osa: primaar (induktor) on paigaldatud auto alla, sekundaarne (reaktiivne rehv) on paigaldatud rööbastele. Induktiivpooli tekitatud elektromagnetväli interakteerub rehviga, liigutades rongi edasi.

Maglevi eelised hõlmavad peamiselt muu takistuse kui aerodünaamilise takistuse puudumist. Lisaks on seadmete kulumine minimaalne, kuna süsteemis on vähe liikuvaid elemente võrreldes klassikaliste rongidega. Puuduseks on marsruutide keerukus ja kõrge hind. Näiteks on üheks probleemiks ohutus: maglev tuleb “tõsta” viaduktile ja kui on ülesõit, siis tuleb arvestada ka reisijate evakueerimise võimalusega hädaolukorras. Auto TP-05 oli aga kavandatud töötama kiirustel kuni 100 km/h ning sellel oli suhteliselt odav ja tehnoloogiliselt arenenud rajakonstruktsioon.

1980. aastad VNIIPI-transprogressi insener töötab arvutis. Töökoja varustus oli sel ajal kõige kaasaegsem - programmi "Kiire keskkonnasõbralik transport" rahastamine viidi läbi tõsiste tõrgeteta isegi perestroika ajal.

Kõik nullist

TP-seeriat arendades tegid insenerid sisuliselt kõike nullist. Valisime auto magnetite ja raja interaktsiooni parameetrid, seejärel võtsime kasutusele elektromagnetilise vedrustuse – tegelesime magnetvoogude, liikumisdünaamika jms optimeerimisega. Arendajate peamiseks saavutuseks võib nimetada nn magnetilist nende loodud suusad, mis suudavad kompenseerida raja ebatasasusi ja tagada auto mugava dünaamika koos reisijatega. Ebatasasustega kohanemine realiseeriti väikese suurusega elektromagnetide abil, mis olid hingedega ühendatud millekski ahelaga sarnaseks. Ahel oli keeruline, kuid palju töökindlam ja tõhusam kui jäigalt fikseeritud magnetitega. Süsteemi jälgiti tänu tühimikuanduritele, mis jälgisid rööbastee ebatasasusi ja andsid võimsusmuundurile käsklusi, mis vähendasid või suurendasid konkreetse elektromagneti voolu ja seega ka tõstejõudu.

TP-01, esimene Nõukogude maglev, 1979. Siin ei seisa auto veel Ramenskojes, vaid lühikesel, 36-meetrisel rajalõigul, mis on ehitatud Gazstroymashina tehase treeningväljakul. Samal aastal demonstreerisid sakslased esimest sellist vankrit – Nõukogude insenerid pidasid ajaga sammu.

Just seda skeemi katsetati TP-05-l, mis on ainsa programmi raames ehitatud “teise suuna” auto, millel oli elektromagnetiline vedrustus. Tööd auto kallal tehti väga kiiresti - näiteks selle alumiiniumkere valmis sõna otseses mõttes kolme kuuga. TP-05 esimesed katsetused toimusid 1986. aastal. See kaalus 18 tonni, mahutas 18 inimest, ülejäänud auto hõivasid testimisseadmed. Eeldati, et esimene selliseid autosid praktikas kasutav tee ehitatakse Armeeniasse (Jerevanist Abovjani, 16 km). Kiirust taheti tõsta 180 km/h-ni, mahutavust 64 inimeseni auto kohta. Kuid 1980. aastate teine ​​pool tegi nõukogude maglevi roosilises tulevikus omad kohandused. Selleks ajaks oli Suurbritannias juba käivitatud esimene püsimagnetlevitatsioonisüsteem; oleksime võinud brittidele järele jõuda, kui poleks olnud poliitilisi vigu. Projekti piiramise teine ​​põhjus oli Armeenia maavärin, mis tõi kaasa rahastamise järsu vähenemise.

Projekt B250 - kiire maglev "Moskva - Šeremetjevo". Jakovlevi disainibüroos töötati välja aerodünaamika ning segmendist tehti täissuuruses maketid istmete ja kokpitiga. Projekteerimiskiirus – 250 km/h – kajastus projekti indeksis. Kahjuks kukkus ambitsioonikas idee 1993. aastal rahapuuduse tõttu krahhi.

Aeroexpressi esivanem

Kogu töö TP-sarja kallal lõpetati 1980. aastate lõpus ja alates 1990. aastast pandi TP-05, mis selleks ajaks oli ilmunud ulmelises lühifilmis “Robots are No Mess”, igavikuks tsellofaani alla. sama töökoda, kus see ehitati. Meist sai veerand sajandi jooksul esimesed ajakirjanikud, kes seda autot otse-eetris nägid. Peaaegu kõik sees on säilinud – alates juhtpaneelist kuni istmete polstrini. TP-05 taastamine ei ole nii keeruline, kui võiks olla - see oli katuse all, heades tingimustes ja väärib kohta transpordimuuseumis.

1990. aastate alguses jätkas TEMP-i uurimiskeskus nüüd Moskva valitsuse tellitud maglevi teemat. See oli Aeroexpressi idee, kiire magnetlevitatsioonirong, mis viib pealinna elanikud otse Šeremetjevo lennujaama. Projekt sai nimeks B250. Milanos toimunud näitusel näidati rongi eksperimentaalset lõiku, misjärel ilmusid projekti välisinvestorid ja insenerid; Nõukogude spetsialistid sõitsid Saksamaale välismaist arengut uurima. Kuid 1993. aastal finantskriisi tõttu projekti piirati. Šeremetjevo 64-kohalised vagunid jäid vaid paberile. Mõned süsteemi elemendid loodi aga täismahus näidisena - vedrustusüksused ja šassii, rongisisese toitesüsteemi seadmed ja isegi üksikute üksuste testimine.

Kõige huvitavam on see, et Venemaal on maglevite arendusi. JSC Research Center "TEMP" töötab, viies ellu erinevaid projekte rahu- ja kaitsetööstusele, olemas on katseplats ja kogemused sarnaste süsteemidega töötamiseks. Mitu aastat tagasi liikusid vestlused maglevi teemal tänu JSC Venemaa Raudtee initsiatiivile taas disaini väljatöötamise etappi - töö jätkamine on aga juba usaldatud teistele organisatsioonidele. Aeg näitab, milleni see viib.

Materjali ettevalmistamisel abistamise eest tänab toimetus Teadus- ja Arenduskeskuse “Electromagnetic Passenger Transport” peadirektorit A.A. Galenko.

Suhhov Vitali Vladimirovitš, Galin Aleksei Leonidovitš

Tutvustame teile projekti, mille peateemaks on "Elektromagnetilised sõidukid ja seadmed". Selle tööga tegeledes saime aru, et meie jaoks on kõige huvitavam teema magnetlevitatsiooni transport.

Hiljuti tegi kuulus inglise ulmekirjanik Arthur Clarke järjekordse ennustuse. "...Võime olla uue tüüpi kosmoseaparaadi loomise äärel, mis suudaks gravitatsioonibarjääri ületades minimaalsete kuludega Maalt lahkuda," usub ta. "Siis on tänapäeva raketid need, mis õhupallid olid enne Esimest maailmasõda." Millel see otsus põhineb? Vastust tuleb otsida tänapäevastest magnetlevitatsioonitranspordi loomise ideedest.

Lae alla:

Eelvaade:

1. avatud üliõpilaste teaduslik ja praktiline konverents

"Minu projektitegevused kolledžis"

Teadusliku ja praktilise projekti suund:

Elektrotehnika

Projekti teema:

Elektromagnetilised sõidukid ja seadmed. Magnetlevitatsioonitransport

Projekt koostatud:

Suhhov Vitali Vladimirovitš, ET 2. rühma õpilane

Galin Aleksei Leonidovitš, ET 2. rühma õpilane

Asutuse nimi:

GBOU SPO elektromehaanikakolledž nr 55

Projektijuht:

Utenkova Eateryna Sergeevna

Moskva 2012

Sissejuhatus

Magnetoplaan või Maglev

Halbachi paigaldus

Järeldus

Bibliograafia

Sissejuhatus

Tutvustame teile projekti, mille peateemaks on "Elektromagnetilised sõidukid ja seadmed". Selle tööga tegeledes saime aru, et meie jaoks on kõige huvitavam teema magnetlevitatsiooni transport.

Hiljuti tegi kuulus inglise ulmekirjanik Arthur Clarke järjekordse ennustuse. "...Võime olla uue tüüpi kosmoseaparaadi loomise äärel, mis suudaks gravitatsioonibarjääri ületades minimaalsete kuludega Maalt lahkuda," usub ta. "Siis on tänapäeva raketid need, mis õhupallid olid enne Esimest maailmasõda." Millel see otsus põhineb? Vastust tuleb otsida tänapäevastest magnetlevitatsioonitranspordi loomise ideedest.

Magnetoplaan või Maglev

Magnetoplaan ehk Maglev (inglise keelest magnetiline levitatsioon) on magnetvedrustusega rong, mida juhivad ja juhivad magnetjõud. Selline rong, erinevalt traditsioonilistest rongidest, ei puuduta liikumise ajal rööpa pinda. Kuna rongi ja liikuva pinna vahel on tühimik, on hõõrdumine välistatud ja ainsaks pidurdusjõuks on aerodünaamilise takistuse jõud.

Maglevi saavutatav kiirus on võrreldav lennuki kiirusega ja võimaldab tal võistelda õhusidega lühikestel (lennunduses) vahemaadel (kuni 1000 km). Kuigi sellise transpordi idee pole uus, on majanduslikud ja tehnilised piirangud takistanud selle täielikku väljatöötamist: tehnoloogiat on avalikuks kasutamiseks rakendatud vaid paar korda. Praegu ei saa Maglev olemasolevat transporditaristut kasutada, kuigi on projekte magnetiliste teeelementide paiknemisega tavaraudtee rööbaste vahel või maantee all.

Magnetlevitatsioonirongide (MAGLEV) vajadusest on räägitud juba aastaid, kuid nende tegeliku rakendamise katsete tulemused on olnud heidutavad. MAGLEV-rongide olulisim puudus on elektromagnetite töö eripära, mis tagavad autode levitatsiooni raja kohal. Elektromagnetid, mida ei jahutata ülijuhtivusseisundisse, tarbivad tohutult energiat. Ülijuhtide kasutamisel kangas kaotab nende jahutamise kulud kõik majanduslikud eelised ja projekti teostatavuse.

Alternatiivi pakkus välja füüsik Richard Post Californias Lawrence Livermore'i riiklikust laborist. Selle olemus seisneb mitte elektromagnetite, vaid püsimagnetite kasutamises. Varem kasutatud püsimagnetid olid rongi tõstmiseks liiga nõrgad ja Post kasutab osalise kiirenduse meetodit, mille töötas välja pensionil füüsik Klaus Halbach Lawrence Berkley riiklikust laborist. Halbach pakkus välja meetodi püsimagnetite paigutamiseks selliselt, et koondada nende koguväljad ühes suunas. Inductrack, nagu Post seda süsteemi nimetas, kasutab Halbachi üksusi, mis on paigaldatud auto põhja. Kangas ise on isoleeritud vaskkaabli keerdude korrapärane paigutus.

Halbachi paigaldus

Halbachi installatsioon koondab magnetvälja teatud punktidesse, vähendades seda teistes. Paigaldatuna auto põhja, tekitab see magnetvälja, mis indutseerib liikuva auto all oleva kanga mähistes piisavad voolud, et tõsta autot mõne sentimeetri võrra ja stabiliseerida [joonis 1]. Kui rong peatub, kaob levitatsiooniefekt ja autod lastakse täiendavale šassiile.

Riis. 1 Halbachi paigaldus

Joonisel on 20-meetrine katserada MAGLEV Inductracki rongide testimiseks, mis sisaldab umbes 1000 ristkülikukujulist induktiivmähist, igaüks 15 cm laiune Esiplaanil on katsekäru ja elektriahel. Alumiiniumsiinid piki lõuendit toetavad käru kuni stabiilse levitatsiooni saavutamiseni. Halbachi paigaldused tagavad: põhja all - levitatsiooni, külgedel - stabiilsuse.

Kui rong saavutab kiiruse 1-2 km/h, tekitavad magnetid induktiivmähistes piisava voolu rongi levitamiseks. Rongi liigutava jõu tekitavad rööbasteele teatud intervallidega paigaldatud elektromagnetid. Elektromagnetväljad pulseerivad nii, et tõrjuvad rongile paigaldatud Halbachi installatsioonid ja liigutavad seda edasi. Halbachi paigalduste õige paigutuse korral ei kaota autod Posti sõnul tasakaalu mitte mingil juhul, isegi maavärina korral. Praegu, tuginedes Posti 1/20 mastaabis demonstratsioonitöö edule, on NASA sõlminud oma Livermore'i meeskonnaga 3-aastase lepingu, et uurida seda kontseptsiooni veelgi, et satelliite tõhusamalt orbiidile saata. Eeldatakse, et seda süsteemi hakatakse kasutama korduvkasutatava võimendussõidukina, mis kiirendaks enne peamootorite sisselülitamist raketi kiiruseni umbes 1 Mach.

Kõigist raskustest hoolimata on magnetlevitatsioonitranspordi kasutamise väljavaated siiski väga ahvatlevad. Seega valmistub Jaapani valitsus taasalustama tööd põhimõtteliselt uut tüüpi maismaatranspordi – magnetlevitatsioonirongide kallal. Inseneride sõnul suudavad Maglevi autod läbida vahemaa Jaapani kahe suurima asustatud keskuse – Tokyo ja Osaka – vahel vaid 1 tunniga. Praegused kiirrongid nõuavad selleks 2,5 korda rohkem aega.

Maglevi kiiruse saladus seisneb selles, et elektromagnetilise tõukejõu toimel õhus rippuvad autod ei liigu mitte mööda rada, vaid selle kohal. See välistab täielikult kaod, mis on vältimatud, kui rattad hõõruvad vastu rööpaid. Yamanashi prefektuuris 18,4 km pikkusel katselõigul läbi viidud pikaajalised katsed kinnitasid selle transpordisüsteemi töökindlust ja ohutust. Automaatselt, ilma reisija koormata liikunud autod saavutasid kiiruseks 550 km/h. Seni kuulub kiirraudteel sõitmise rekord prantslastele, kelle TGV rong kiirendas 1990. aastal testimise käigus 515 km/h-ni.

Magnetlevitatsiooniga sõidukite käitamise probleemid

Jaapanlastele teevad muret ka majandusprobleemid ja eelkõige ülikiire Maglevi liini tasuvuse küsimus. Tänapäeval sõidab Tokyo ja Osaka vahel igal aastal umbes 24 miljonit inimest ning 70% reisijatest kasutab kiirraudteeliini. Arvutisidevõrgu revolutsiooniline areng toob futuroloogide hinnangul paratamatult kaasa reisijateveo vähenemise riigi kahe suurima keskuse vahel. Transpordiliinide ummikuid võib mõjutada ka riigi aktiivse elanikkonna arvu vähenemine.

Venemaa projekt magnetlevitatsioonirongide liikumise avamiseks Moskvast Peterburi lähiajal ellu ei viida, ütles Föderaalse Raudteetranspordiagentuuri juht Mihhail Akulov 2010. aasta lõpus Moskvas pressikonverentsil. veebruar 2011. Selle projektiga võib probleeme tekkida, kuna puuduvad kogemused magnetlevitatsioonirongide käitamiseks talvistes tingimustes, ütles Akulov, öeldes, et sellise projekti pakkus välja grupp Venemaa arendajaid, kes võtsid kasutusele Hiina kogemused. Samas märkis Akulov, et täna on taas aktuaalne idee luua Moskvast Peterburi kiirtee. Eelkõige tehti ettepanek ühendada kiirtee loomine paralleelse kiirtee ehitamisega. Agentuuri juht lisas, et selles projektis on valmis osalema võimsad äristruktuurid Aasiast, täpsustamata, millistest struktuuridest jutt käib.

Magnetrongide levitatsioonitehnoloogiad

Praegu on rongide magnetvedrustuse jaoks kolm peamist tehnoloogiat:

1. Ülijuhtivatel magnetitel (elektrodünaamiline vedrustus, EDS).

Ülijuhtiv magnet on ülijuhtivast materjalist mähisega solenoid või elektromagnet. Ülijuhtivas olekus mähisel on null-oomiline takistus. Kui selline mähis on lühises, säilib selles indutseeritud elektrivool peaaegu lõputult.

Ülijuhtiva magneti mähise kaudu ringleva pideva voolu magnetväli on äärmiselt stabiilne ja pulsatsioonivaba, mis on oluline mitmete rakenduste jaoks teadusuuringutes ja tehnoloogias. Ülijuhtiva magneti mähis kaotab oma ülijuhtivusomaduse, kui temperatuur tõuseb üle ülijuhi kriitilise temperatuuri Tk, kui mähises saavutatakse kriitiline vool Ik ehk kriitiline magnetväli Hk. Seda arvesse võttes ülijuhtivate magnetite mähiste puhul. kasutatakse kõrge Tk, Ik ja Hk väärtustega materjale.

2. Elektromagnetitel (elektromagnetiline vedrustus, EMS).

3. Püsimagnetid; see on uus ja potentsiaalselt kõige kuluefektiivsem süsteem.

Kompositsioon leviteerib magnetite identsete pooluste tõrjumise ja vastupidi erinevate pooluste külgetõmbe tõttu. Liikumist teostab lineaarmootor.

Lineaarmootor on elektrimootor, milles üks magnetsüsteemi elementidest on avatud ja millel on lahtikäiv mähis, mis loob jooksva magnetvälja ning teine ​​on valmistatud juhiku kujul, mis tagab liikuva osa lineaarse liikumise. mootorist.

Tänapäeval on välja töötatud palju lineaarmootorite konstruktsioone, kuid need kõik võib jagada kahte kategooriasse - väikese kiirendusega mootorid ja suure kiirendusega mootorid.

Madala kiirendusega mootoreid kasutatakse ühistranspordis (maglev, monorail, metroo). Suure kiirendusega tõukurid on üsna väikese pikkusega ja neid kasutatakse tavaliselt objekti kiirendamiseks suurele kiirusele ja seejärel vabastamiseks. Neid kasutatakse sageli hüperkiiruse mõju uurimisel, relvade või kosmoselaevade kanderakettidena. Lineaarmootoreid kasutatakse laialdaselt ka metallilõikamismasinate etteandeajamites ja robootikas. asub kas rongis või rööbasteel või mõlemas. Suureks disainiprobleemiks on piisavalt võimsate magnetite suur kaal, kuna massiivse koostise säilitamiseks õhus on vaja tugevat magnetvälja.

Earnshaw teoreemi (S. Earnshaw, mõnikord ka Earnshaw) kohaselt on elektromagnetite ja püsimagnetite tekitatud staatilised väljad erinevalt diamagnetiliste materjalide väljadest ebastabiilsed.

Diamagnetid on ained, mis on magnetiseeritud neile mõjuva välise magnetvälja suunas. Välise magnetvälja puudumisel pole diamagnetilistel materjalidel magnetmomenti. ja ülijuhtivad magnetid. Olemas on stabiliseerimissüsteemid: andurid mõõdavad pidevalt rongi ja rööbastee kaugust ja vastavalt muutub pinge elektromagnetitel.

Magnetlevitatsiooniga sõidukite liikumise põhimõtet saate käsitleda järgmisel diagrammil.

See näitab sõidukite edasiliikumise põhimõtet muutuvate magnetväljade mõjul. Magnetite paigutus võimaldab vankrit näiliselt tõmmata ettepoole vastaspooluse suunas, liigutades seeläbi kogu konstruktsiooni.

Sami magnetinstallatsioon on toodud diagrammil üksikasjalikumaltlineaarsetel asünkroonmasinatel põhinevad meeskonna magnetvedrustuse ja elektriajami konstruktsioonid

Riis. 1. Lineaarsetel asünkroonmasinatel põhineva vaguni magnetvedrustuse ja elektriajami konstruktsioon:
1 - magnetvedrustuse induktiivpool; 2 - sekundaarne element; 3 - kate; 4,5 - vedrustuse induktiivpooli hambad ja mähis; 6,7 - sekundaarse elemendi juhtiv puur ja magnetahel; 8 - alus; 9-platvorm; 10 - meeskonna korpus; 11, 12 - vedrud; 13 - siiber; 14 - varras; 15 - silindriline liigend; 16 - libisev tugi; 17 - kronstein; 18 - stopp; 19 - varras. Von - magnetvälja kiirus: Fn - vedrustuse tõstejõud: Wb - vedrustuse tööpilu esilekutsumine

Joonis 2. Veojõu lineaarse asünkroonmootori konstruktsioon:
1 - veoajam induktiivpool; 2 - sekundaarne element; 3 - ajami induktiivpooli magnetahel; 4 - ajami induktiivpooli surveplaadid; 5 - ajami induktiivpooli hambad; 6 - ajami induktiivpooli mähised; 7 - alus.

Magnetlevitatsiooni transpordi eelised ja puudused

Eelised

• Teoreetiliselt suurim kiirus, mida on võimalik saavutada seeriatootmisel (mittesportlikul) maismaasõidukil.
• Madal müra.

Puudused

• Radade loomise ja hooldamise kõrge hind.
• Magnetite kaal, elektrikulu.
• Maglevi tekitatud elektromagnetväli võib olla kahjulik rongimeeskondadele ja/või läheduses asuvatele elanikele. Juhtidele on kahjulikud isegi vahelduvvooluga elektrifitseeritud raudteedel kasutatavad veojõutrafod, kuid sel juhul on väljatugevus suurusjärgu võrra suurem. Samuti on võimalik, et Maglevi liinid ei ole südamestimulaatorit kasutavatele inimestele kättesaadavad.
• Suurtel kiirustel (sadu km/h) on vaja kontrollida maantee ja rongi vahet (mitu sentimeetrit). Selleks on vaja ülikiireid juhtimissüsteeme.
• Nõuab keerulist raja infrastruktuuri.

Näiteks Maglevi nool tähistab kahte teelõigu, mis vahelduvad sõltuvalt pöörde suunast. Seetõttu on ebatõenäoline, et maglev-liinid moodustavad hargnevate ja ristumiskohtadega enam-vähem hargnenud võrgustikke.

Uute transpordiliikide arendamine

Töö kiirete ratasteta magnetlevitatsioonirongide loomisel on kestnud üsna pikka aega, eriti Nõukogude Liidus alates 1974. aastast. Tuleviku kõige lootustandvama transpordi probleem jääb aga endiselt lahtiseks ja on laialdane tegevusvaldkond.

Riis. 2 Magnetlevitatsioonirongi mudel

Joonisel 2 on kujutatud magnetlevitatsioonirongi mudel, kus arendajad otsustasid kogu mehaanilise süsteemi tagurpidi pöörata. Raudteeliini näol on tegemist kindlate võrdsete vahemaadega paigutatud raudbetoontugede kogumiga, millel on spetsiaalsed rongide jaoks mõeldud avaused (aknad). Rööpaid pole. Miks? Fakt on see, et mudel on tagurpidi ja rong ise toimib rööpa rollis ning tugiakendesse on paigaldatud elektrimootoritega rattad, mille pöörlemiskiirust juhib kaugjuhtimispult. Seega tundub, et rong lendab läbi õhu. Tugede vahelised kaugused valitakse selliselt, et rong paikneb igal liikumise hetkel vähemalt kahes või kolmes neist ja ühe vaguni pikkus on suurem kui üks sildevahe. See võimaldab mitte ainult rongi rippumas hoida, vaid samal ajal jätkub liikumine ka juhul, kui üks ratastest mõnes toes ebaõnnestub.

Selle konkreetse mudeli kasutamisel on piisavalt eeliseid. Esiteks säästab see materjale, teiseks väheneb oluliselt rongi kaal (pole vaja mootoreid ega rattaid), kolmandaks on selline mudel äärmiselt keskkonnasõbralik ja neljandaks on võimalik sellist marsruuti rajada tihedalt. asustatud linn või piirkond on ebatasasel maastikul palju lihtsam kui tavaliste transpordiliikide puhul.

Kuid me ei saa jätta mainimata puudusi. Näiteks kui üks tugedest kaldub marsruudil oluliselt kõrvale, põhjustab see katastroofi. Kuigi katastroofid on võimalikud ka tavaraudtee raames. Teine probleem, mis toob kaasa olulise tehnoloogia kallinemise, on tugede füüsiline koormus. Näiteks rongi saba, mis väljub lihtsalt konkreetsest avausest, näib lihtsate sõnadega "rippuvat" ja annab suure koormuse järgmisele toele, samas kui rongi enda raskuskese nihkub, mis mõjutab kõiki tugesid. tervikuna. Ligikaudu sama olukord tekib siis, kui rongi pea väljub avast ja “ripub” samamoodi kuni järgmise toeni jõudmiseni. See osutub omamoodi kiiksuks. Kuidas disainerid seda probleemi lahendada kavatsevad (kandva tiiva abil, tohutu kiirus, tugede vahekauguse vähendamine...), on siiani selgusetu. Aga lahendusi on. Ja kolmas probleem on pöörded. Kuna arendajad otsustasid, et auto pikkus on rohkem kui üks vahe, on küsimus pöördetes

Riis. 3 Unitsky kiiret stringitransporti

Selle alternatiivina on olemas puhtalt Venemaa arendus, mida nimetatakse Yunitsky kiirliinitranspordiks (UST). Selle raames tehakse ettepanek kasutada 5-25 meetri kõrgusele tugedele tõstetud eelpingestatud nöörsiine, mida mööda liiguvad neljarattalised transpordimoodulid. UST maksumus osutub palju madalamaks - 600-800 tuhat dollarit kilomeetri kohta ning koos infrastruktuuri ja veeremiga - 900-1200 tuhat dollarit km kohta.

Riis. 4 Üherööpalise transpordi näide

Kuid lähitulevikku nähakse ikka tavalise monorail-showna. Veelgi enam, monorailsüsteemide raames võetakse nüüd tagasi transpordi automatiseerimise uusimad tehnoloogiad. Näiteks Ameerika korporatsioon Taxi 2000 loob SkyWeb Expressi automaattaksode monorööpmesüsteemi, millega saab sõita nii linnas kui ka väljaspool seda. Juhti pole sellistes taksodes vaja (nagu ulmeraamatutes ja filmides). Näitate oma sihtkoha ja takso viib teid ise kohale, koostades iseseisvalt optimaalse marsruudi. Siin töötab kõik – nii ohutus kui täpsus. Taxi 2000 on praegu kõige realistlikum ja teostatavam projekt

Järeldus

Magnetlevitatsioonironge peetakse üheks tuleviku kõige lootustandvamaks transpordiliigiks. Magnetlevitatsioonirongid erinevad tavalistest rongidest ja monorelsidest rataste täieliku puudumise poolest – liikumisel näivad autod magnetjõudude toimel hõljuvat ühe laia rööpa kohal. Tänu sellele võib sellise rongi kiirus ulatuda 400 km/h ja mõnel juhul võib selline transport lennukit asendada. Praegu on maailmas praktikas ainult üks magnetteede projekt, mida nimetatakse ka Transrapidiks.

Paljud arendused ja projektid on juba 20-30 aastat vanad. Ja nende loojate peamine ülesanne on investorite meelitamine. Transpordi probleem iseenesest on üsna märkimisväärne, sest sageli ostame mõne toote nii kallilt, kuna nende transpordile kulub palju. Teiseks probleemiks on keskkond, kolmandaks transpordimarsruutide suur ummikud, mis aasta-aastalt suurenevad ja mõne transpordiliigi puhul kümneid protsente.

Loodame, et lähiajal saame ka ise magnetlevitatsiooniga sõidukis sõita. Aeg liigub...

Bibliograafia

1. Drozdova T.E. Kõrgtehnoloogiate teoreetilised alused. - Moskva: MGOU, 2001. - 212 lk.
2. Konstruktsioonimaterjalide materjaliteadus ja tehnoloogia / Tyalina L.N., Fedorova N.V. Õpetus. - Tambov: TSTU, 2006. - 457 lk.
3. Meetodid siseveekogude kaitsmiseks reostuse ja ammendumise eest / toim. Gavich I.K. - M.: UNITY-DANA, 2002. - 287 lk.
4. Tööstusliku reovee puhastamise meetodid / Zhukov A.I. Mongait I.L., Rodziller I.D. - M.: Infra-M, 2005. - 338 lk.
5. Olulisemate tööstusharude tehnoloogiate alused / toim. Sidorova I.A. Õpik ülikoolidele. - M.: Kõrgkool, 2003. - 396 lk.
6. Rahvamajanduse kõige olulisemate harude tehnoloogiate süsteem / Dvortsin M.D., Dmitrienko V.V., Krutikova L.V., Mashikhina L.G. Õpetus. - Habarovsk: KhPI, 2003. - 523 lk.