Σοβιετικό τρένο Maglev στις 21 Φεβρουαρίου 2017

Πόσα εφευρέθηκαν και σχεδιάστηκαν στην ΕΣΣΔ, που εξακολουθούμε να χρησιμοποιούμε αυτές τις εξελίξεις, και θα μάθουμε μόνο για μερικές (όπως εγώ, για παράδειγμα, για αυτήν). Είτε ήταν έτσι οι εποχές σε όλο τον κόσμο είτε έτσι ήταν η χώρα.

Επίσης, πολλοί συνηθίζουν να επικρίνουν το γεγονός ότι τα πάντα και τα πάντα ήταν σχεδιασμένα στην ΕΣΣΔ, αλλά υπήρχε κάτι καλό σε αυτό. Η Ένωση υπολόγισε τέλεια τα μελλοντικά προβλήματα μεταφορών των μεγαλουπόλεων. Και όχι μόνο πόλεις με μεγάλο πληθυσμό, αλλά και πόλεις που είναι γεωγραφικά πολύ επιμήκεις, των οποίων το μήκος είναι εκατό ή περισσότερα χιλιόμετρα. Αυτές είναι πόλεις όπως το Volgograd και το Krivoy Rog. Σύμφωνα με εκτιμήσεις της δεκαετίας του '70, ο πληθυσμός σε 29 πόλεις Σοβιετική Ένωσηθα έπρεπε να έχει ξεπεράσει το εκατομμύριο, δηλαδή να γίνουν πόλεις εκατομμυριούχοι. Και για να λυθούν τα μεταφορικά προβλήματα των μεγάλων πόλεων, δημιουργήθηκαν διάφορα ιδρύματα και γραφεία. Ακόμη και τότε ήταν σαφές ότι τα αυτοκίνητα δεν είναι πολύ ικανά να λύσουν το πρόβλημα των μεταφορών. μεγάλη πόλη, και το κλασικό μετρό είναι ακριβό και αργό. Θεωρήθηκε ότι μαζί με τη βελτίωση παραδοσιακά είδηκίνηση, κατέστη αναγκαία η δημιουργία ποιοτικά νέων συστημάτων μεταφορών, τα οποία θα πρέπει να είναι χαμηλού θορύβου, μη ρυπογόνα, οικονομικά και να μην δημιουργούν πρόσθετο φορτίο στο οδικό δίκτυο.

Αυτές οι απαιτήσεις ικανοποιήθηκαν από το πιο πρόσφατο καινοτόμο έργο, που τέθηκε σε δοκιμή, το έργο μεταφοράς σε μαγνητική ανάρτηση.

Το αυτοκίνητο TA-05 είναι ένα σοβιετικό τρένο Maglev. Το έργο του οχήματος, το οποίο υποτίθεται ότι θα λειτουργούσε σε ένα σύστημα ηλεκτρομαγνητικής αιώρησης, αναπτύχθηκε την περίοδο 1985-1986. Στις 25 Φεβρουαρίου 1986, πραγματοποιήθηκε η πρώτη επιτυχημένη εκτόξευση ενός ασυνήθιστου αυτοκινήτου στην περιοχή της Μόσχας.

«Το εργαστήριό μας εργάζεται για τη δημιουργία ενός πειραματικού επιβατικού αυτοκινήτου που θα κινείται χωρίς να αγγίζει τις ράγες. Για οριζόντια κίνηση, η αρχή λειτουργίας μιας γραμμικής τριφασικής επαγωγικός κινητήρας. Κινούμενο με ταχύτητες πλεύσης έως και 250 χιλιόμετρα την ώρα, αυτό το όχημα θα είναι σχεδόν αθόρυβο. Το μονοπάτι του μπορεί να ανυψωθεί σε μια υπερυψωμένη διάβαση πάνω από τους κύριους αυτοκινητόδρομους της πόλης. Ένα χιλιόμετρο της διαδρομής θα κοστίσει 3-5 φορές φθηνότερα από το μετρό», δήλωσε σε συνέντευξή του ο A. Chemodurov, επικεφαλής του εργαστηρίου VNIIPItransprogress.

Εκείνη την εποχή, ένα τμήμα υψηλής ταχύτητας 600 μέτρων κατασκευάστηκε στο Ramenskoye κοντά στη Μόσχα και σχεδιάστηκαν τμήματα στο Ερεβάν και την Άλμα-Άτα.

Είχε προγραμματιστεί να κινούνται στις ράγες βαγόνια 65 ατόμων, μήκους 19 μέτρων το καθένα και βάρους 40 τόνων. Η ταχύτητα πλεύσης του αυτοκινήτου ήταν ίση με 250 km/h, με προοπτική 400 km/h και άνω. Υπήρχαν επίσης σχέδια να κυκλοφορήσουν όχι ξεχωριστά αυτοκίνητα, αλλά ζεύκτες πολλών αυτοκινήτων, δηλαδή πλήρεις τρένα.

Σήμερα το νέο είδος μεταφοράς δεν έχει περίπτωση, ενδιαφερόμενο ιδιοκτήτη. Μέχρι στιγμής, κανένα υπουργείο Μεταφορών, ούτε το Υπ ΠΟΛΙΤΙΚΗ ΑΕΡΟΠΟΡΙΑ, ούτε το Υπουργείο Συγκοινωνιών (τώρα Ρωσικοί Σιδηρόδρομοι) (μαγνητοπλάνο - όχι τρένο ή αεροπλάνο - αυτό είναι το επιχείρημά τους), δεν δείχνει ενδιαφέρον για αυτόν. Δεν είναι καν πελάτες. Εν τω μεταξύ, για να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά τα σημαντικά κονδύλια που διέθεσε η κυβέρνηση για τη μετάβαση από τα πειράματα στην εφαρμογή σε ένα νέο στάδιο ανάπτυξης, ήταν απαραίτητο να ενώσουμε τις δυνάμεις μας, ας πούμε, στο πλαίσιο ενός διατομεακού επιστημονικού και τεχνικού συγκροτήματος.

Αυτό που είναι ιδιαίτερα εκπληκτικό, αλλά το έργο χρηματοδοτήθηκε αποκλειστικά από τη NefteGazStroy. Δυστυχώς, τα σχέδια δεν πραγματοποιήθηκαν, ο σεισμός στην Αρμενία το 1988 δεν επέτρεψε την κατασκευή όλων των προβλεπόμενων τμημάτων. Η χρηματοδότηση μειώθηκε και μετά την κατάρρευση της ΕΣΣΔ, σταμάτησε εντελώς. Γρήγορο, γρήγορο και αποδείχτηκε άχρηστο για κανέναν.

Ποιος άλλος γνωρίζει λεπτομέρειες για αυτό το έργο;

Παρεμπιπτόντως, το TP-05 κατάφερε να παίξει σε ταινίες - στην ταινία μικρού μήκους επιστημονικής φαντασίας του 1987 "You Don't Mess With Robots", ένα κομμάτι της οποίας σας προσφέρω για προβολή.
Δείτε στις 01:03:00

πηγές

Σούχοφ Βιτάλι Βλαντιμίροβιτς, Γκαλίν Αλεξέι Λεονίντοβιτς

Σας παρουσιάζουμε ένα έργο με κύριο θέμα το «Ηλεκτρομαγνητικό οχήματακαι συσκευές." Έχοντας αναλάβει αυτή τη δουλειά, συνειδητοποιήσαμε ότι το περισσότερο ενδιαφέρουσα ερώτησηγια εμάς είναι μεταφορά μαγνητικής αιώρησης.

Πρόσφατα, ο διάσημος Άγγλος συγγραφέας επιστημονικής φαντασίας Άρθουρ Κλαρκ έκανε άλλη μια πρόβλεψη. «... Ίσως βρισκόμαστε στα πρόθυρα της δημιουργίας ενός νέου τύπου διαστημικού σκάφους που θα μπορεί να φύγει από τη Γη ελάχιστο κόστοςξεπερνώντας το βαρυτικό φράγμα, πιστεύει. - Τότε οι σημερινοί πύραυλοι θα είναι οι ίδιοι όπως ήταν Μπαλόνιαπριν από τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο». Σε τι βασίζεται μια τέτοια κρίση; Η απάντηση βρίσκεται στο σύγχρονες ιδέεςδημιουργία μεταφοράς σε μαγνητικό μαξιλάρι.

Κατεβάστε:

Προεπισκόπηση:

I-st ανοιχτό μαθητικό επιστημονικό και πρακτικό συνέδριο

"Η δραστηριότητα του έργου μου στο κολέγιο"

Διεύθυνση επιστημονικού και πρακτικού έργου:

ηλεκτρολόγων μηχανικών

Θέμα έργου:

Ηλεκτρομαγνητικά οχήματα και συσκευές. Μεταφορά Maglev

Ετοιμάστηκε το έργο:

Sukhov Vitaly Vladimirovich, μαθητής της ομάδας 2 ET

Galin Alexey Leonidovich, μαθητής της ομάδας 2 ET

Το όνομα του ιδρύματος:

Ηλεκτρομηχανολογικό Κολλέγιο GBOU SPO №55

Υπεύθυνος έργου:

Utenkova Eaterina Sergeevna

Μόσχα 2012

Εισαγωγή

Maglev ή Maglev

Εγκατάσταση Halbach

συμπέρασμα

Βιβλιογραφία

Εισαγωγή

Σας παρουσιάζουμε ένα έργο με κύριο θέμα «Ηλεκτρομαγνητικά Οχήματα και Συσκευές». Έχοντας αναλάβει αυτή τη δουλειά, συνειδητοποιήσαμε ότι το πιο ενδιαφέρον θέμα για εμάς είναι η μεταφορά σε ένα μαγνητικό μαξιλάρι.

Πρόσφατα, ο διάσημος Άγγλος συγγραφέας επιστημονικής φαντασίας Άρθουρ Κλαρκ έκανε άλλη μια πρόβλεψη. «... Ίσως είμαστε στα πρόθυρα της δημιουργίας ενός νέου τύπου διαστημικού σκάφους που θα είναι σε θέση να εγκαταλείψει τη Γη με ελάχιστο κόστος ξεπερνώντας το βαρυτικό φράγμα», πιστεύει. «Τότε οι πύραυλοι σήμερα θα είναι ό,τι ήταν τα μπαλόνια πριν από τον Α Παγκόσμιο Πόλεμο». Σε τι βασίζεται μια τέτοια κρίση; Η απάντηση πρέπει να αναζητηθεί στις σύγχρονες ιδέες δημιουργίας μεταφοράς σε μαγνητικό μαξιλάρι.

Maglev ή Maglev

Το Maglev ή Maglev (από το αγγλικό magnetic levitation) είναι ένα τρένο σε μαγνητική ανάρτηση, που κινείται και ελέγχεται από μαγνητικές δυνάμεις. Ένα τέτοιο τρένο, σε αντίθεση με τα παραδοσιακά τρένα, δεν αγγίζει την επιφάνεια της σιδηροτροχιάς κατά την κίνηση. Δεδομένου ότι υπάρχει ένα κενό μεταξύ του τρένου και της επιφάνειας κίνησης, η τριβή εξαλείφεται και η μόνη δύναμη πέδησης είναι η δύναμη οπισθέλκουσας.

Η ταχύτητα που επιτυγχάνεται με ένα maglev είναι συγκρίσιμη με την ταχύτητα ενός αεροσκάφους και σας επιτρέπει να ανταγωνιστείτε αεροπορικές επικοινωνίεςσε μικρές (για αεροπορία) αποστάσεις (έως 1000 km). Αν και η ίδια η ιδέα μιας τέτοιας μεταφοράς δεν είναι νέα, οι οικονομικοί και τεχνικοί περιορισμοί δεν επέτρεψαν την πλήρη ανάπτυξή της: η τεχνολογία εφαρμόστηκε για δημόσια χρήση μόνο λίγες φορές. Επί του παρόντος, η Maglev δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει την υπάρχουσα υποδομή μεταφορών, αν και υπάρχουν έργα με την τοποθέτηση μαγνητικών οδικών στοιχείων μεταξύ των σιδηροτροχιών ενός συμβατικού σιδηροδρόμου ή κάτω από το οδόστρωμα.

Ήδη συζητείται η ανάγκη για τρένα μαγνητικής αιώρησης (MAGLEV). πολλά χρόνια, αλλά τα αποτελέσματα των προσπαθειών ουσιαστικής εφαρμογής τους ήταν αποθαρρυντικά. Το σημαντικότερο μειονέκτημα των τρένων MAGLEV έγκειται στις ιδιαιτερότητες της λειτουργίας των ηλεκτρομαγνητών, οι οποίοι εξασφαλίζουν την αιώρηση των αυτοκινήτων πάνω από τη γραμμή. Οι ηλεκτρομαγνήτες που δεν ψύχονται στην κατάσταση της υπεραγωγιμότητας καταναλώνουν γιγάντια ποσά ενέργειας. Όταν χρησιμοποιείτε υπεραγωγούς στο διαδίκτυο, το κόστος ψύξης τους θα αναιρέσει όλα τα οικονομικά πλεονεκτήματα και τη δυνατότητα υλοποίησης του έργου.

Μια εναλλακτική πρόταση προτείνεται από τον φυσικό Richard Post του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore, Καλιφόρνια. Η ουσία του είναι να χρησιμοποιεί όχι ηλεκτρομαγνήτες, αλλά μόνιμους μαγνήτες. Οι μόνιμοι μαγνήτες που χρησιμοποιήθηκαν στο παρελθόν ήταν πολύ αδύναμοι για να σηκώσουν ένα τρένο και η Post χρησιμοποιεί μια μέθοδο μερικής επιτάχυνσης που αναπτύχθηκε από τον συνταξιούχο φυσικό Klaus Halbach του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Berkley. Ο Halbach πρότεινε μια μέθοδο για τη διάταξη των μόνιμων μαγνητών με τέτοιο τρόπο ώστε να συγκεντρώνονται τα συνολικά πεδία τους προς μία κατεύθυνση. Το Inductrack, όπως ονόμασε το σύστημα η Post, χρησιμοποιεί μονάδες Halbach ενσωματωμένες στο κάτω μέρος του αυτοκινήτου. Ο ίδιος ο ιστός είναι μια διατεταγμένη διάταξη πηνίων μονωμένου χάλκινου καλωδίου.

Εγκατάσταση Halbach

Η εγκατάσταση Halbach συγκεντρώνει το μαγνητικό πεδίο σε ένα συγκεκριμένο σημείο, μειώνοντάς το σε άλλα. Τοποθετημένο στο κάτω μέρος του αυτοκινήτου, δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο που προκαλεί επαρκή ρεύματα στις περιελίξεις του καμβά κάτω από το κινούμενο αυτοκίνητο για να σηκώσει το αυτοκίνητο μερικά εκατοστά και να το σταθεροποιήσει [εικ.1]. Όταν το τρένο σταματά, το φαινόμενο αιώρησης εξαφανίζεται, τα αυτοκίνητα κατεβαίνουν σε πρόσθετο πλαίσιο.

Ρύζι. 1 Εγκατάσταση Halbach

Το σχήμα δείχνει μια πίστα δοκιμής MAGLEV 20 μέτρων για τρένα τύπου Inductrack, η οποία περιέχει περίπου 1000 ορθογώνια επαγωγικά πηνία, το καθένα πλάτους 15 εκ. Στο πρώτο πλάνο είναι το τρόλεϊ δοκιμής και το ηλεκτρικό κύκλωμα. Οι ράγες αλουμινίου κατά μήκος του καμβά υποστηρίζουν το καρότσι μέχρι να επιτευχθεί σταθερή αιώρηση. Οι εγκαταστάσεις Halbach παρέχουν: κάτω από τον πυθμένα - αιώρηση, στα πλάγια - σταθερότητα.

Όταν το τρένο φτάσει σε ταχύτητα 1-2 km/h, οι μαγνήτες παράγουν αρκετά ρεύματα στις επαγωγικές περιελίξεις για να ανυψώσουν το τρένο. Η δύναμη που οδηγεί το τρένο παράγεται από ηλεκτρομαγνήτες που τοποθετούνται κατά διαστήματα κατά μήκος της γραμμής. Τα πεδία των ηλεκτρομαγνητών πάλλονται με τέτοιο τρόπο που απωθούν τις εγκαταστάσεις Halbach που είναι τοποθετημένες στο τρένο και το μετακινούν προς τα εμπρός. Σύμφωνα με την Post, σωστή τοποθεσίαΕγκαταστάσεις Halbach, τα αυτοκίνητα δεν θα χάσουν την ισορροπία τους σε καμία περίπτωση, μέχρι και σεισμό. Επί του παρόντος, με βάση την επιτυχία της εργασίας επίδειξης της κλίμακας 1/20 του Post, η NASA έχει υπογράψει συμβόλαιο διάρκειας 3 ετών με την ομάδα του Livermore για να περαιτέρω έρευνααυτή η ιδέα για πιο αποτελεσματική εκτόξευση δορυφόρων σε τροχιά. Υποτίθεται ότι αυτό το σύστημα θα χρησιμοποιηθεί ως επαναχρησιμοποιήσιμος ενισχυτής που θα επιτάχυνε τον πύραυλο σε ταχύτητα περίπου 1 Mach, πριν ανάψει τους κύριους κινητήρες σε αυτόν.

Ωστόσο, παρ' όλες τις δυσκολίες, οι προοπτικές χρήσης οχημάτων με μαγνητική αιώρηση παραμένουν πολύ ελκυστικές. Έτσι, η ιαπωνική κυβέρνηση ετοιμάζεται να επαναλάβει τις εργασίες για έναν ριζικά νέο τύπο χερσαίες μεταφορές- τρένα μαγνητικής αιώρησης. Σύμφωνα με τις διαβεβαιώσεις των μηχανικών, τα αυτοκίνητα maglev είναι ικανά να καλύψουν την απόσταση μεταξύ των δύο μεγαλύτερων κατοικημένων κέντρων της Ιαπωνίας - Τόκιο και Οσάκα - σε μόλις 1 ώρα. Η τρέχουσα σιδηροδρομική express υψηλής ταχύτητας χρειάζεται 2,5 φορές περισσότερο χρόνο για να το κάνει.

Το μυστικό της ταχύτητας του Maglev είναι ότι τα αυτοκίνητα που αιωρούνται στον αέρα από τη δύναμη της ηλεκτρομαγνητικής απώθησης δεν κινούνται κατά μήκος της πίστας, αλλά πάνω από αυτήν. Αυτό εξαλείφει εντελώς τις απώλειες που είναι αναπόφευκτες όταν οι τροχοί τρίβονται στις ράγες. Οι μακροχρόνιες δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν στην επαρχία Yamanashi σε ένα δοκιμαστικό τμήμα μήκους 18,4 km επιβεβαίωσαν την αξιοπιστία και την ασφάλεια αυτού Σύστημα μεταφοράς. Βαγόνια που κινούνται μέσα αυτόματη λειτουργία, χωρίς φορτίο επιβατών, ανέπτυξε ταχύτητα 550 km/h. Μέχρι στιγμής, το ρεκόρ για τα ταξίδια υψηλής ταχύτητας στις ράγες ανήκει στους Γάλλους, των οποίων το τρένο TGV το 1990 επιτάχυνε στα 515 km/h κατά τη διάρκεια των δοκιμών.

Θέματα λειτουργίας οχημάτων σε μαγνητικό μαξιλάρι

Οι Ιάπωνες ανησυχούν επίσης για τα οικονομικά προβλήματα, και πρώτα απ 'όλα, το ζήτημα της κερδοφορίας της γραμμής maglev υψηλής ταχύτητας. Σήμερα, περίπου 24 εκατομμύρια άνθρωποι ταξιδεύουν μεταξύ Τόκιο και Οσάκα κάθε χρόνο, το 70% των επιβατών χρησιμοποιεί τη σιδηροδρομική γραμμή υψηλής ταχύτητας. Σύμφωνα με μελλοντολόγους, η επαναστατική ανάπτυξη του δικτύου επικοινωνίας υπολογιστών θα οδηγήσει αναπόφευκτα σε μείωση της επιβατικής κίνησης μεταξύ των δύο μεγαλύτερων κέντρων της χώρας. Η σχεδιαζόμενη μείωση του ενεργού πληθυσμού της χώρας μπορεί επίσης να επηρεάσει τη συμφόρηση των γραμμών μεταφοράς.

Το ρωσικό σχέδιο για το άνοιγμα της κίνησης των τρένων σε ένα μαγνητικό μαξιλάρι από τη Μόσχα στην Αγία Πετρούπολη στο εγγύς μέλλον δεν θα εφαρμοστεί, δήλωσε σε συνέντευξη Τύπου στη Μόσχα στα τέλη Φεβρουαρίου 2011, ο επικεφαλής ομοσπονδιακή υπηρεσίασιδηροδρομικές μεταφορές Mikhail Akulov. Μπορεί να υπάρχουν προβλήματα με αυτό το έργο επειδή δεν υπάρχει εμπειρία λειτουργίας τρένων maglev σε χειμερινές συνθήκες, είπε ο Akulov, λέγοντας ότι ένα τέτοιο έργο προτάθηκε από μια ομάδα Ρώσων προγραμματιστών που έχουν υιοθετήσει την εμπειρία της Κίνας. Ταυτόχρονα, ο Akulov σημείωσε ότι η ιδέα της δημιουργίας γραμμή υψηλής ταχύτηταςΜόσχα - Αγία Πετρούπολη είναι και πάλι επίκαιρη σήμερα. Ειδικότερα, προτάθηκε να συνδυαστεί η δημιουργία αυτοκινητόδρομου υψηλής ταχύτητας με την παράλληλη κατασκευή αυτοκινητοδρόμου. Ο επικεφαλής του πρακτορείου πρόσθεσε ότι ισχυρές επιχειρηματικές δομές από την Ασία είναι έτοιμες να συμμετάσχουν σε αυτό το έργο, χωρίς να διευκρινίζει για ποιες δομές μιλάει.

Train Magnetic Suspension Technologies

Επί αυτή τη στιγμήΥπάρχουν 3 κύριες τεχνολογίες για τη μαγνητική ανάρτηση των τρένων:

1. Σε υπεραγώγιμους μαγνήτες (ηλεκτροδυναμική ανάρτηση, EDS).

Υπεραγώγιμος μαγνήτης - σωληνοειδές ή ηλεκτρομαγνήτης με περιέλιξη υπεραγώγιμου υλικού. Η περιέλιξη σε κατάσταση υπεραγωγιμότητας έχει μηδενική ωμική αντίσταση. Εάν μια τέτοια περιέλιξη είναι βραχυκυκλωμένη, τότε η επαγόμενη σε αυτό ηλεκτρική ενέργειαδιαρκεί σχεδόν επ' αόριστον.

Το μαγνητικό πεδίο του συνεχούς ρεύματος που κυκλοφορεί μέσω της περιέλιξης ενός υπεραγώγιμου μαγνήτη είναι εξαιρετικά σταθερό και χωρίς κυματισμούς, κάτι που είναι σημαντικό για πολλές εφαρμογές σε επιστημονική έρευνακαι τεχνολογία. Η περιέλιξη ενός υπεραγώγιμου μαγνήτη χάνει την ιδιότητα της υπεραγωγιμότητας όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει πάνω από την κρίσιμη θερμοκρασία Tk του υπεραγωγού, όταν το κρίσιμο ρεύμα Ik ή το κρίσιμο μαγνητικό πεδίο Hk επιτυγχάνεται στην περιέλιξη. Με δεδομένο αυτό, για τις περιελίξεις υπεραγώγιμων μαγνητών. χρησιμοποιούνται υλικά με υψηλές τιμές Tk, Ik και Hk.

2. Σε ηλεκτρομαγνήτες (ηλεκτρομαγνητική ανάρτηση, EMS).

3. Σε μόνιμους μαγνήτες. είναι το νέο και δυνητικά πιο οικονομικό σύστημα.

Η σύνθεση αιωρείται λόγω της απώθησης των ίδιων πόλων των μαγνητών και, αντίθετα, της έλξης διαφορετικών πόλων. Η κίνηση πραγματοποιείται με γραμμικό κινητήρα.

Ένας γραμμικός κινητήρας είναι ένας ηλεκτροκινητήρας στον οποίο ένα από τα στοιχεία του μαγνητικού συστήματος είναι ανοιχτό και έχει μια αναπτυγμένη περιέλιξη που δημιουργεί ένα κινούμενο μαγνητικό πεδίο και το άλλο είναι κατασκευασμένο με τη μορφή οδηγού που παρέχει γραμμική κίνηση του κινούμενου μέρους του κινητήρα.

Τώρα υπάρχουν πολλά σχέδια γραμμικών κινητήρων, αλλά όλα μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες - κινητήρες χαμηλής επιτάχυνσης και κινητήρες υψηλής επιτάχυνσης.

Οι κινητήρες χαμηλής επιτάχυνσης χρησιμοποιούνται στα μέσα μαζικής μεταφοράς (maglev, monorail, μετρό). Οι προωθητές υψηλής επιτάχυνσης είναι αρκετά μικρού μήκους και χρησιμοποιούνται συνήθως για να επιταχύνουν ένα αντικείμενο σε υψηλή ταχύτητα και στη συνέχεια να το απελευθερώσουν. Συχνά χρησιμοποιούνται για έρευνα σύγκρουσης υπερταχύτητας, ως όπλα ή εκτοξευτές. διαστημόπλοια. Γραμμικοί κινητήρεςΧρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε μονάδες τροφοδοσίας εργαλειομηχανών και στη ρομποτική. βρίσκεται είτε στο τρένο, είτε στο δρόμο, είτε και εκεί και εκεί. Ένα σοβαρό πρόβλημα σχεδιασμού είναι το αρκετά μεγάλο βάρος ισχυρούς μαγνήτες, αφού απαιτείται ισχυρό μαγνητικό πεδίο για να διατηρηθεί μια τεράστια σύνθεση στον αέρα.

Σύμφωνα με το θεώρημα Earnshaw (S. Earnshaw, μερικές φορές γραμμένο από τον Earnshaw), στατικά πεδία που δημιουργούνται μόνο από ηλεκτρομαγνήτες και μόνιμοι μαγνήτες, είναι ασταθείς, σε αντίθεση με τα πεδία των διαμαγνητών.

Οι διαμαγνήτες είναι ουσίες που μαγνητίζονται προς την κατεύθυνση του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου που ενεργεί πάνω τους. Ελλείψει εξωτερικού μαγνητικού πεδίου, οι διαμαγνήτες δεν έχουν μαγνητική ροπή. και υπεραγώγιμοι μαγνήτες. Υπάρχουν συστήματα σταθεροποίησης: οι αισθητήρες μετρούν συνεχώς την απόσταση από το τρένο μέχρι την τροχιά και, κατά συνέπεια, αλλάζει η τάση στους ηλεκτρομαγνήτες.

Μπορείτε να εξετάσετε την αρχή της κίνησης των οχημάτων σε ένα μαγνητικό μαξιλάρι στο παρακάτω διάγραμμα.

Δείχνει την αρχή της κίνησης των οχημάτων προς τα εμπρός, υπό την επίδραση των μεταβαλλόμενων μαγνητικών πεδίων. Η θέση των μαγνητών καθιστά δυνατό το αυτοκίνητο να φαίνεται να τραβιέται προς τα εμπρός προς τον αντίθετο πόλο, μετακινώντας έτσι ολόκληρη τη δομή.

Η πιο λεπτομερής μαγνητική εγκατάσταση Sami φαίνεται στο διάγραμμα.σχέδια μαγνητικής ανάρτησης και ηλεκτρικής κίνησης του οχήματος με βάση γραμμικά ασύγχρονα μηχανήματα

Ρύζι. 1. Ο σχεδιασμός της μαγνητικής ανάρτησης και της ηλεκτρικής κίνησης του οχήματος με βάση γραμμικές ασύγχρονες μηχανές:
1 - μαγνητικό πηνίο ανάρτησης. 2 - δευτερεύον στοιχείο. 3 - κάλυμμα? 4.5 - δόντια και περιέλιξη του επαγωγέα ανάρτησης. 6.7 - αγώγιμος κλωβός και μαγνητικό κύκλωμα του δευτερεύοντος στοιχείου. 8 - βάση? 9-πλατφόρμα? 10 - σώμα πληρώματος, 11, 12 - ελατήρια. 13 - αποσβεστήρας? 14 - ράβδος? 15 - κυλινδρική άρθρωση. 16 - συρόμενη υποστήριξη. 17 - βραχίονας, 18 - έμφαση, 19 - ράβδος. Von - Ταχύτητα μαγνητικού πεδίου: Fn - ανυψωτική δύναμη της ανάρτησης: Wb - επαγωγή του κενού εργασίας της ανάρτησης

Εικ.2. Ο σχεδιασμός του γραμμικού ασύγχρονου κινητήρα έλξης:
1 - επαγωγέας κίνησης έλξης. 2 - δευτερεύον στοιχείο. 3 - μαγνητικό κύκλωμα του επαγωγέα μετάδοσης κίνησης. 4 - πλάκες πίεσηςεπαγωγέας κίνησης? 5 - δόντια του επαγωγέα μετάδοσης κίνησης. 6 - πηνία περιέλιξης του επαγωγέα μετάδοσης κίνησης. 7 - βάση.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της μεταφοράς με μαγνητική αιώρηση

Πλεονεκτήματα

• Θεωρητικά η υψηλότερη ταχύτητα που μπορεί να επιτευχθεί σε σειριακή (μη αθλητική) χερσαία μεταφορά.
• Χαμηλό θόρυβο.

Ελαττώματα

• Το υψηλό κόστος δημιουργίας και συντήρησης πίστας.
• Βάρος μαγνητών, κατανάλωση ενέργειας.
• Το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τη μαγνητική ανάρτηση μπορεί να είναι επιβλαβές για τα πληρώματα εκπαίδευσης ή/και τους κοντινούς κατοίκους. Ακόμη και μετασχηματιστές έλξης που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρισμό εναλλασσόμενο ρεύμα σιδηροδρόμωναχ, επιβλαβές για τους οδηγούς, αλλά σε αυτήν την περίπτωση, η ένταση του πεδίου είναι μια τάξη μεγέθους υψηλότερη. Είναι επίσης πιθανό οι γραμμές maglev να μην είναι διαθέσιμες σε άτομα που χρησιμοποιούν βηματοδότες.
• Θα χρειαστεί σε υψηλή ταχύτητα (εκατοντάδες km/h) για τον έλεγχο του κενού μεταξύ του δρόμου και του τρένου (αρκετά εκατοστά). Αυτό απαιτεί εξαιρετικά γρήγορα συστήματα ελέγχου.
• Απαιτείται πολύπλοκη υποδομή τροχιάς.

Για παράδειγμα, ένα βέλος maglev αντιπροσωπεύει δύο τμήματα του δρόμου που αντικαθιστούν το ένα το άλλο ανάλογα με την κατεύθυνση της στροφής. Επομένως, είναι απίθανο οι γραμμές maglev να σχηματίσουν περισσότερο ή λιγότερο διακλαδισμένα δίκτυα με διχάλες και διασταυρώσεις.

Ανάπτυξη νέων τύπων μεταφορών

Οι εργασίες για τη δημιουργία τρένων χωρίς τροχούς υψηλής ταχύτητας σε μαγνητικό μαξιλάρι συνεχίζονται εδώ και πολύ καιρό, ιδίως στη Σοβιετική Ένωση από το 1974. Ωστόσο, μέχρι τώρα το πρόβλημα των πιο υποσχόμενων μεταφορών του μέλλοντος παραμένει ανοιχτό και αποτελεί ένα ευρύ πεδίο δραστηριότητας.

Ρύζι. 2 Μοντέλο αμαξοστοιχίας μαγνητικής αιώρησης

Το σχήμα 2 δείχνει ένα μοντέλο ενός τρένου maglev, όπου οι προγραμματιστές αποφάσισαν να γυρίσουν το σύνολο μηχανικό σύστημαάνω κάτω. Μια σιδηροδρομική γραμμή είναι ένα σύνολο γραμμών που απέχουν σε ορισμένες ίσες αποστάσεις. στηρίγματα από οπλισμένο σκυρόδεμαμε ειδικά ανοίγματα (παράθυρα) για τρένα. Δεν υπάρχουν ράγες. Γιατί; Το γεγονός είναι ότι το μοντέλο είναι γυρισμένο ανάποδα και το ίδιο το τρένο χρησιμεύει ως σιδηροτροχιά και οι τροχοί με ηλεκτρικούς κινητήρες είναι εγκατεστημένοι στα παράθυρα των στηριγμάτων, η ταχύτητα περιστροφής των οποίων ελέγχεται εξ αποστάσεως από τον μηχανοδηγό. Έτσι, το τρένο, όπως ήταν, πετάει στον αέρα. Οι αποστάσεις μεταξύ των στηρίξεων επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε σε κάθε στιγμή της κίνησής του το τρένο να βρίσκεται σε τουλάχιστον δύο ή τρία από αυτά και ένα αυτοκίνητο να έχει μήκος μεγαλύτερο από ένα άνοιγμα. Αυτό επιτρέπει όχι μόνο να διατηρείται το τρένο σε βάρος, αλλά, ταυτόχρονα, εάν ένας από τους τροχούς αποτύχει σε οποιαδήποτε στήριξη, η κίνηση θα συνεχιστεί.

Τα πλεονεκτήματα της χρήσης του συγκεκριμένου μοντέλου είναι αρκετά. Πρώτον, εξοικονομεί υλικά, δεύτερον, το βάρος του τρένου μειώνεται σημαντικά (δεν χρειάζονται κινητήρες ή τροχοί), τρίτον, ένα τέτοιο μοντέλο είναι εξαιρετικά φιλικό προς το περιβάλλον και, τέταρτον, η χάραξη μιας τέτοιας διαδρομής σε μια πυκνοκατοικημένη πόλη ή περιοχή με ανώμαλο έδαφος είναι πολύ πιο εύκολη από ό, τι μέσα τυπικές απόψειςμεταφορά.

Αλλά δεν μπορούμε να πούμε για τις ελλείψεις. Για παράδειγμα, εάν ένα από τα στηρίγματα αποκλίνει έντονα εντός της διαδρομής, αυτό θα οδηγήσει σε καταστροφή. Ωστόσο, καταστροφές είναι πιθανές στο πλαίσιο των συμβατικών σιδηροδρόμων. Ένα άλλο ζήτημα που οδηγεί σε ισχυρή αύξηση του κόστους της τεχνολογίας είναι φυσική άσκησηστα στηρίγματα. Για παράδειγμα, η ουρά ενός τρένου που μόλις άφησε ένα συγκεκριμένο άνοιγμα, μιλώντας με απλά λόγια, όπως λέμε, «κολλάει» και ασκεί μεγάλο φορτίο στο επόμενο στήριγμα, ενώ μετατοπίζεται και το ίδιο το κέντρο βάρους του τρένου, γεγονός που επηρεάζει όλα τα στηρίγματα συνολικά. Περίπου η ίδια κατάσταση συμβαίνει όταν η κεφαλή του τρένου φεύγει από το άνοιγμα και «κολλάει» με τον ίδιο τρόπο μέχρι να φτάσει στο επόμενο στήριγμα. Αποδεικνύεται ένα είδος ταλάντευσης. Το πώς οι σχεδιαστές σκοπεύουν να λύσουν αυτό το πρόβλημα (με τη βοήθεια ενός πτερυγίου φορέα, μεγάλη ταχύτητα, μείωση της απόστασης μεταξύ των στηρίξεων ...) είναι ακόμα ασαφές. Υπάρχουν όμως λύσεις. Και το τρίτο πρόβλημα είναι οι στροφές. Δεδομένου ότι οι προγραμματιστές αποφάσισαν ότι το μήκος του αυτοκινήτου είναι περισσότερο από ένα άνοιγμα, υπάρχει θέμα στροφών

Ρύζι. 3 Μεταφορά χορδών υψηλής ταχύτητας Yunitskiy

Ως εναλλακτική λύση σε αυτό, υπάρχει μια καθαρά ρωσική ανάπτυξη που ονομάζεται Yunitskiy's High-Speed ​​String Transport (STU). Στο πλαίσιο του, προτείνεται η χρήση προεντεταμένων κορδονιών ανυψωμένων σε στηρίγματα σε ύψος 5-25 μέτρων, κατά μήκος των οποίων κινούνται τετράτροχα δομοστοιχεία μεταφοράς. Η τιμή κόστους του UST αποδεικνύεται πολύ χαμηλότερη - 600-800 χιλιάδες δολάρια ανά χιλιόμετρο και με υποδομές και τροχαίο υλικό - 900-1200 χιλιάδες δολάρια ανά χιλιόμετρο.

Ρύζι. 4 Παράδειγμα μονοσιδηροδρομικής μεταφοράς

Αλλά το εγγύς μέλλον εξακολουθεί να φαίνεται για τη συνηθισμένη απόδοση monorail. Επιπλέον, στο πλαίσιο των συστημάτων monorail, πλέον υποχωρούν Νεότερες τεχνολογίεςγια αυτοματισμούς μεταφορών. Για παράδειγμα, η αμερικανική εταιρεία Taxi 2000 δημιουργεί ένα σύστημα μονόδρομων αυτόματων ταξί SkyWeb Express, το οποίο μπορεί να ταξιδέψει τόσο εντός της πόλης όσο και εκτός αυτής. Σε τέτοια ταξί δεν χρειάζεται οδηγός (όπως στα βιβλία και τις ταινίες επιστημονικής φαντασίας). Δηλώνετε τον προορισμό και το ίδιο το ταξί σας μεταφέρει εκεί, φτιάχνοντας ανεξάρτητα την καλύτερη διαδρομή. Όλα λαμβάνονται εδώ - τόσο η ασφάλεια όσο και η ακρίβεια. Το Taxi 2000 είναι σήμερα το πιο ρεαλιστικό και εφικτό έργο

συμπέρασμα

Τα τρένα με μαγνητική αιώρηση θεωρούνται ένας από τους πιο υποσχόμενους τρόπους μεταφοράς του μέλλοντος. Τα τρένα μαγνητικής αιώρησης διαφέρουν από τα συνηθισμένα τρένα και τα μονοσιδηροτροχιά λόγω της παντελούς απουσίας τροχών - όταν κινούνται, τα αυτοκίνητα φαίνεται να αιωρούνται πάνω από μια μεγάλη ράγα λόγω της δράσης των μαγνητικών δυνάμεων. Ως αποτέλεσμα, η ταχύτητα ενός τέτοιου τρένου μπορεί να φτάσει τα 400 km/h και σε ορισμένες περιπτώσεις μια τέτοια μεταφορά μπορεί να αντικαταστήσει ένα αεροπλάνο. Επί του παρόντος, υπάρχει μόνο ένα έργο μαγνητικού δρόμου στην πράξη στον κόσμο, που ονομάζεται επίσης Transrapid.

Πολλές εξελίξεις και έργα είναι ήδη 20-30 ετών. Και το κύριο καθήκον για τους δημιουργούς τους είναι να προσελκύσουν επενδυτές. Το ίδιο το πρόβλημα της μεταφοράς είναι αρκετά σημαντικό, γιατί συχνά αγοράζουμε ορισμένα προϊόντα τόσο ακριβά, επειδή έχουν δαπανηθεί πολλά για τη μεταφορά τους. Το δεύτερο πρόβλημα είναι το περιβάλλον, το τρίτο είναι η μεγάλη συμφόρηση των οδών μεταφοράς, η οποία αυξάνεται από χρόνο σε χρόνο, και για ορισμένα είδη μεταφορών κατά δεκάδες τοις εκατό.

Ας ελπίσουμε ότι στο εγγύς μέλλον εμείς οι ίδιοι θα μπορούμε να ανεβαίνουμε σε οχήματα με μαγνητικό μαξιλάρι. Ο χρόνος κυλά...

Βιβλιογραφία

1. Drozdova T.E. Θεωρητική βάσηπροοδευτικές τεχνολογίες. - Μόσχα: MGOU, 2001. - 212 σελ.
2. Επιστήμη και τεχνολογία υλικών δομικών υλικών / Tyalina L.N., Fedorova N.V. Φροντιστήριο. - Tambov: TSTU, 2006. - 457 σελ.
3. Μέθοδοι για την προστασία των εσωτερικών υδάτων από τη ρύπανση και την εξάντληση / ed. Γκάβιτς Ι.Κ. - Μ.: UNITI-DANA, 2002. - 287 σελ.
4. Μέθοδοι βιομηχανικού καθαρισμού Λυμάτων/ Zhukov A.I. Mongait I.L., Rodziller I.D. - Μ.: Infra-M, 2005. - 338 σελ.
5. Βασικές αρχές της τεχνολογίας των πιο σημαντικών βιομηχανιών / εκδ. Sidorova I.A. Εγχειρίδιο πανεπιστημίων. - Μ.: Ανώτερη Σχολή, 2003. - 396 σελ.
6. Σύστημα τεχνολογίας των σημαντικότερων βιομηχανιών Εθνική οικονομία/ Dvortsin M.D., Dmitrienko V.V., Krutikova L.V., Mashikhina L.G. Φροντιστήριο. - Khabarovsk: KhPI, 2003. - 523 p.

Το τρένο Maglev της Σαγκάης είναι η πρώτη εμπορική σιδηροδρομική γραμμή Maglev στον κόσμο και το πιο ακριβό σιδηροδρομικό έργο στην Κίνα.

Η εμπορική λειτουργία του έργου ξεκίνησε την 1η Ιανουαρίου 2004. Το κόστος του είναι περίπου 1,6 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ (10 δισεκατομμύρια γιουάν).

Αυτά τα υψηλά κόστη οφείλονταν πρωτίστως στο γεγονός ότι τα περισσότερα απόΗ διαδρομή διατρέχει υγροτόπους, γι' αυτό και οι κατασκευαστές έπρεπε να κατασκευάσουν ένα τσιμεντένιο μαξιλάρι για κάθε στήριξη της αερογέφυρας (και είναι πολλοί, ανά 25 μέτρα). Παρεμπιπτόντως, σε ορισμένα σημεία το πάχος αυτού του μαξιλαριού φτάνει τα 70 μέτρα.

Παρεμπιπτόντως, η γραμμή Maglev της Shanghai δεν είναι η μεγαλύτερη από τις οδούς ταχείας κυκλοφορίας, το μήκος της είναι μόνο 30 χιλιόμετρα από το Διεθνές Αεροδρόμιο Pudong έως το σταθμό του μετρό Longyang-Lu στη Σαγκάη.

Αλλά το Shanghai Maglev καλύπτει αυτή την απόσταση σε μόλις 7:20 ή 8:10 λεπτά (ανάλογα με την ώρα της ημέρας). Το τρένο έχει τελική ταχύτητα 431 km/h και μέση ταχύτητα περίπου 250 km/h.

η αλήθεια μαζί της μέγιστη ταχύτηταορμάει μόνο για 1,5 λεπτό, γιατί δεν υπάρχει πουθενά να επιταχύνει τόσο πολύ, η απόσταση δεν είναι πολύ μεγάλη.

Η γραμμή λειτουργεί από τις 6:45 έως τις 21:30, με διαστήματα από 15 έως 20 λεπτά.

Ο ναύλος είναι περίπου 7,3 USD απλής μετάβασης. Για επιβάτες με αεροπορικά εισιτήρια - 5,81 USD. Τα εισιτήρια VIP κοστίζουν περίπου το διπλάσιο από τα τυπικά εισιτήρια.

Παρά το γεγονός ότι έχουν περάσει περισσότερα από διακόσια χρόνια από τη δημιουργία των πρώτων ατμομηχανών, η ανθρωπότητα δεν είναι ακόμη έτοιμη να εγκαταλείψει εντελώς τη χρήση καύσιμο πετρελαίου, η δύναμη του ατμού και του ηλεκτρισμού ως κινητήρια δύναμη ικανή να κινηθεί βαρύ φορτίοκαι επιβατών.

Ωστόσο, όπως καταλαβαίνετε και εσείς, όλο αυτό το διάστημα οι μηχανικοί-εφευρέτες δεν ήταν σε πλήρη αδράνεια και το αποτέλεσμα της δουλειάς της σκέψης τους ήταν η έκδοση του εναλλακτικούς τρόπουςσιδηροδρομικές μεταφορές.

Η ιστορία της εμφάνισης των τρένων σε ένα ηλεκτρομαγνητικό μαξιλάρι

Η ίδια η ιδέα να φτιάξεις ένα τρένο που κινείται πάνω σε ένα μαγνητικό μαξιλάρι δεν είναι τόσο καινούργια. Για πρώτη φορά, οι εφευρέτες άρχισαν να σκέφτονται τη δημιουργία ενός τέτοιου τροχαίου υλικού στις αρχές του 20ου αιώνα, ωστόσο, για διάφορους λόγους, η υλοποίηση αυτού του έργου δεν μπορούσε να πραγματοποιηθεί για αρκετό καιρό .

Μόνο μέχρι το 1969, στο έδαφος της τότε Ομοσπονδιακής Δημοκρατίας της Γερμανίας, άρχισαν να κατασκευάζουν ένα παρόμοιο τρένο, που αργότερα ονομάστηκε maglev, και έβαλαν τη μαγνητική τροχιά. Η εκτόξευση του πρώτου maglev που ονομάζεται «Transrapid-02» έγινε δύο χρόνια αργότερα.

Ένα ενδιαφέρον γεγονός είναι ότι στην κατασκευή του maglev, οι Γερμανοί μηχανικοί βασίστηκαν στα αρχεία του επιστήμονα Hermann Kemper, ο οποίος έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τη δημιουργία ενός μαγνητικού αεροπλάνου το 1934. Το πρώτο maglev "Tranrapid-02" δεν μπορεί να ονομαστεί υψηλής ταχύτητας, καθώς ανέπτυξε ταχύτητα μόνο μέχρι 90 km / h. Η χωρητικότητά του ήταν επίσης πολύ χαμηλή: μόνο τέσσερα άτομα.

Το επόμενο μοντέλο maglev, που δημιουργήθηκε το 1979, το "Transrapid-05" φιλοξενούσε ήδη έως και 68 επιβάτες και κινούνταν κατά μήκος της επιβατικής γραμμής της πόλης του Αμβούργου, η οποία έχει μήκος 908 m, με ταχύτητα 75 km / h.

Transrapid-05

Ταυτόχρονα, στην άλλη πλευρά της ηπείρου, στην Ιαπωνία, το ίδιο 1979, κυκλοφόρησε το μοντέλο ML-500 maglev, ικανό για ταχύτητες έως και 517 km / h.

Τι είναι το maglev και πώς λειτουργεί;

Ένα maglev (ή απλά ένα τρένο maglev) είναι ένας τύπος μεταφοράς που ελέγχεται και κινείται από τη δύναμη ενός μαγνητικού πεδίου. Ταυτόχρονα, το maglev δεν αγγίζει τη σιδηροδρομική γραμμή, αλλά «αιωρείται» πάνω από αυτό, κρατούμενο από ένα τεχνητά δημιουργημένο μαγνητικό πεδίο. Σε αυτή την περίπτωση, η τριβή αποκλείεται, μόνο η αεροδυναμική αντίσταση λειτουργεί ως δύναμη πέδησης.

Σε διαδρομές μικρών αποστάσεων στο μέλλον, το maglev μπορεί να είναι ένας σοβαρός ανταγωνιστής εναέρια μεταφοράλόγω της ικανότητάς του να αναπτύσσει πολύ υψηλή ταχύτητα κίνησης. Μέχρι σήμερα, η ευρεία εισαγωγή των maglev εμποδίζεται σε μεγάλο βαθμό από το γεγονός ότι δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε μια παραδοσιακή κύρια σιδηροδρομική επιφάνεια. Το Maglev μπορεί να κινηθεί μόνο σε μια ειδικά κατασκευασμένη μαγνητική γραμμή, η οποία απαιτεί πολύ μεγάλες επενδύσεις.

Θεωρείται επίσης ότι μαγνητική μεταφοράμπορεί να επηρεάσει αρνητικά το σώμα των οδηγών και των κατοίκων περιοχών κοντά σε μαγνητικές διαδρομές.

Πλεονεκτήματα των maglevs

Τα πλεονεκτήματα των maglev περιλαμβάνουν μια εκτεταμένη προοπτική επίτευξης υψηλές ταχύτητεςικανό να συναγωνιστεί ακόμη και με αεριωθούμενα αεροσκάφη. Επιπλέον, το maglev είναι αρκετά οικονομικό όσον αφορά την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από τις μεταφορές. Επιπλέον, πρακτικά δεν υπάρχει τριβή των εξαρτημάτων, γεγονός που μπορεί να μειώσει σημαντικά το επίπεδο του λειτουργικού κόστους.