ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА С КОНДУКЦИОННЫМ ПОДВЕСОМ ЭКИПАЖА

ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА С КОНДУКЦИОННЫМ ПОДВЕСОМ
Полезная модель относится к высокоскоростному наземному транспорту, а
конкретнее к транспортным системам с использованием сверхпроводящих систем возбуждения и кондукционного подвеса экипажа.
Известны транспортные системы с электродинамическим подвесом экипажа, состоящие из экипажа с расположенными на нем вертикальными сверхпроводящими системами возбуждения и путевого полотна с жестко укрепленными структурами тягового линейного синхронного двигателя и структурами электродинамического подвеса (Fukase S. et.all. Maglev Test Vehicle MLUOOl Running on U-shaped Guideway// Hitachi Review. 1982. Vol.31. N1. p.7-12).
Основным недостатком данных транспортных систем является то, что величина силы электродинамического подвеса зависит от скорости движения экипажа, причем необходимая величина подъемной силы (она равна весу экипажа) получается при достижении скорости движения экипажа 80 -120 км/ч.
Из-за отмеченного явления на участках стоянки и движения с малыми скоростями ( 80-120 км/ч) экипаж подвешивается с помощью каучуковых колес, что ведет к возникновению вибраций экипажа, а следовательно к уменьшению надежности эксплуатации системы.
Известная транспортная система ( Geary P.J., Magnetic and Electric suspension. - London: BSIRA, 1964. - p.11-12) имеет тележку, движущуюся вдоль шин из электропроводящего материала. По шинам, выполненным в виде удлиненной петли, пропускается ток, создающий магнитное поле. На тележке
МПК B60L 13/10
ЭКИПАЖА
расположена ответная петля - система возбуждения - такой же ширины, составленная из желобов, причем ток в ней имеет противоположное направление.
Согласно теореме Ирншоу добиться устойчивого подвеса в боковом направлении с помощью желобообразной формы тележной петли - системы возбуждения без надлежащего регулирования токов не представляется возможным. Этот факт, а также необходимость постоянного возбуждения тока на тележке приводят к снижению надежности эксплуатации транспортной системы, что составляет основной недостаток данной транспортной системы.
Задачей настоящей полезной модели является увеличение надежности эксплуатации системы.
Указанная задача достигается тем, что в транспортной системе, содержащей экипаж с расположенными по бортам четырьмя системами возбуждения, выполненными в виде наборов вертикально расположенных одинаковых электрически не связанных сверхпроводящих соленоидов, причем намотка обмоток соседних соленоидов выполнена в противоположных направлениях, а выводы каждого соленоида шунтированы сверхпроводящим ключом, путевое U-образное полотно, на внутренних вертикальных стенках которого жестко закреплены две статорные обмотки линейного синхронного двигателя, а по краям днища полотна, симметрично продольной оси полотна, жестко закреплены две путевые шины из электропроводящего материала, число сверхпроводящих соленоидов в каждой системе возбуждения выбрано нечетным.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленная транспортная система ОТЛИЧАЕТСЯ, выполнением системы возбуждения из нечетного количества сверхпроводящих соленоидов. Таким образом, заявленная транспортная система соответствует критерию «новизна. На фиг. 1 дана схема предлагаемой системы, на фиг. 2 приведена схема подсоединения сверхпроводящего ключа к сверхпроводящему соленоиду, на фиг. 3 показан механизм образования стабилизирующей силы. Экипаж 1 (фиг. 1) несет на себе 4 системы возбуждения 2, которые расположены по бортам экипажа 1. Каждая система возбуждения 2 состоит из нечетного числа вертикально расположенных одинаковых элекфически не связанных сверхпроводящих соленоидов 3. Выводы 4 каждого соленоида шунтированы сверхпроводящим ключом 5.  1 движется в путевом Uобразном полотне 6, на внутренних вертикальных стенках которого жестко закреплены две статорные обмотки 7 линейного синхронного двигателя, а по краям днища полотна 6, симметрично его продольной оси, жестко закреплены две путевые шины 8 кондукционного подвеса. Стрелками указаны направления токов в соленоидах 3 и путевых шинах 8. На фиг. 2 показана схема подсоединения сверхпроводящего ключа к сверхпроводящему соленоиду. Выводы 4 сверхпроводящего соленоида 3, которые представляют собой разъемные токовводы, шунтированы сверхпроводящим ключом 5, снабженным нагревательной спиралью 9. Конкретно, сверхпроводящий ключ 5 может быть выполнен в виде токонесущего элемента из ниобий-титановой фольги из сплава НТ-50 ТУ 95, 355-75. На токонесущий элемент навивается нагревательная спираль, изготовленная из провода ПЭШОМИ 0,,01 ГОСТ 622566. Спираль изолируется от токонесущего элемента фторопластовыми прокладками. Для придания механической прочности конструкция ключа 5 зажимается между крышками из стеклотекстолита с помощью латунных винтов и гаек. На фиг. 3 показан механизм образования стабилизирующей силы. Протекающий по шине 8 ток создает магнитное поле, силовые линии которого показаны окружностями, часть из них сцепляется со сверхпроводящим соленоидом 3. «8 обозначено поперечное смещение соленоида 3 относительно шины 8. Работа заявляемой системы происходит следующим образом (фиг. 1). В начале эксплуатации (на станции) от источников энергии (не показаны), расположенных на станции, через выводы 4 в соленоиды 3 заводятся токи. В результате сказанного системы возбуждения 2, расположенные на экипаже 1, создают магнитные поля возбуждения как для линейного синхронного двигателя, так и для системы подвеса, поэтому намотка обмоток соседних соленоидов выполнена в противоположных направлениях (по ходу часовой стрелки и против хода часовой стрелки), что при запитывании соленоидов 3 токами обеспечивает и чередующуюся полярность. Направления токов в соленоидах 3 показаны стрелками. В связи с этим из трех соленоидов 3 одной системы возбуждения в кондукционном подвесе участвует только один. Допустим, что взаимодействие магнитных полей первого (по движению) и второго соленоидов 3 с током путевой шины 8 компенсируют друг друга, третий же соленоид 3 обеспечивает возникновение силы отталкивания от путевой шины согласно направлению токов. Взаимодействие магнитного поля соленоидов 3 с токами, протекающими по статорным обмоткам 7, приводит к возникновению силы тяги. Особенностью работы данной системы является работа сверхпроводящих соленоидов 3 в режиме «замороженного магнитного потока (ЗП). Режим ЗП осуществляется следующим образом (фиг.2): в сверхпроводящий соленоид 3 через выводы 4 от источника питания заводится необходимый ток, сверхпроводящий ключ 5, представляющий
собой сверхпроводящую пластину с намотанным на нее нагревателем 9, находится в разомкнутом состоянии, так как нагреватель 9 запитан. Затем нагреватель 9 обесточивается и ключ 5 переходит в сверхпроводящее состояние. Таким образом, образуется сверхпроводящий контур, способный сохранять свое потокосцепление
Допустим, что потокосцепление сверхпроводящего соленоида 3 с полем тока в шине 8 (фиг.З) равно числу магнитных линий пересекающих его поперечное сечение. Так, в случае отсутствия бокового смещения экипажа (фиг.За) . Магнитные линии собственного поля соленоида 3 не показаны. При появлении бокового смещения s (фиг.Зб) со сверхпроводящим соленоидом 3 сцепляется только две магнитные линии поля путевой шины 8, но должно соблюдаться правило постоянства потокосцепления сверхпроводящего контура, поэтому в соленоиде возникает дополнительный ток, который создает недостающую магнитную линию  - пунктирная линия (v|/ xi/25+ t/i 2+l 3). Взаимодействие данного дополнительного тока с полем путевой шины 8 приводит к возникновению боковой силы стабилизирующего характера.
Эксперименты, проведенные со сверхпроводящими катушками (размер по среднему витку 0,09x0,09  число витков 330 шт.; намагничивающая сила 118 кА) и путевой медной шиной (намагничивающая сила 1,4 кА), показали, что при высоте подвеса 15 см (расстояние между продольными осями) варьирование Б от О до 20 мм приводило к изменению боковой стабилизирующей силы в диапазоне О 80 Н.
Следует заметить, что аналогичная картина наблюдается и при изменении высоты подвеса.