Система магнитной левитации и боковой стабилизации магнитолевитационного транспортного средства
SYSTEM OF MAGNETIC LEVITATION AND SIDE STABILIZATION OF MAGNETIC LEVITATION VEHICLES

Изобретение относится к области транспорта на основе магнитной левитации, а именно к системам магнитной левитации и боковой стабилизации магнитолевитационных транспортных средств для достижения магнитодинамической левитации с повышенным левитационным зазором и интенсивной боковой стабилизацией на участках разгона, торможения и движения в широком диапазоне скоростей транспортного средства.
Известна система магнитной левитации и боковой стабилизации, которая содержит набор элементарных магнитов на базе редкоземельных металлов, установленных в трубах, см. (патент US №6,664,880). Она лежит в основе технологии «Inductrack» (General Atomics Low Speed Maglev Technology Development Program (Supplemental #3). - Final Report. - FTA-CA-26-7025.2005. - May 2005). Устройство магнитной левитации «Inductrack» содержит установленные на несущей тележке транспортного средства бортовые постоянные магниты левитации и боковой стабилизации, собранные по схеме «массива Хальбаха», а на активной путевой структуре выполненные из электропроводящего материала плоские треки. Плоский трек из литцы представляет собой сборку из отрезков литцы, которые накоротко соединены между собой в торцевой части. Плоский трек из ламината представляет собой пакет тонких электропроводящих листов с поперечной перфорацией. Сборка постоянных магнитов по схеме «массива Хальбаха» позволяет практически вдвое увеличить магнитную индукцию поля в левитационном зазоре, а горизонтально расположенные треки из литцы или ламината позволяют уменьшить потери на вихревые токи, что в совокупности повышает эффективность системы левитации и боковой стабилизации, позволяя снизить начальную скорость перехода транспортного средства в режим левитации. Постоянные магниты из редкоземельных металлов, собранные по схеме "массива Хальбаха", позволяют уменьшить полюсный итог, что повышает эффективность системы левитации, обеспечивая левитацию в широком диапазоне скоростей движения транспортного средства.
Недостатком данного технического решения является то, что постоянные магниты по своим физическим свойствам не могут создавать в левитационном зазоре транспортного средства магнитное поле высокой интенсивности, что снижает эффективность системы магнитной левитации и боковой стабилизации.
Известно устройство магнитной левитации и поперечной стабилизации транспортного средства по патенту РФ №2523875, включающее бортовые сверхпроводниковые обмотки левитации и боковой стабилизации, Т-образно расположенные горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры, установленные непрерывно вдоль активной путевой структуры так, что плоскость симметрии бортовой сверхпроводниковой обмотки левитации и боковой стабилизации находится в плоскости вертикального короткозамкнутого электропроводящего контура, отличающееся тем, что горизонтальные и вертикальные короткозамкнутые электропроводящие контуры выполнены в виде развернутой обмотки беличьей клетки.
Известна система магнитной левитации и боковой стабилизации (Rodd. Technological Development of the Superconducting Magneticaly Levitated Train/Japanese Railway Engineering 2008 №160.P.2-5), состоящая из расположенных в криостате низкотемпературных сверхпроводниковых катушек. Недостатком известной системы магнитной левитации и боковой стабилизации является то, что низкотемпературные сверхпроводниковые катушки, которые располагаются в криостате, нуждаются в охлаждении жидким гелем. Известная система магнитной левитации и боковой стабилизации имеет большой полюсный шаг, вследствие чего левитация транспортного средства достигается только на больших скоростях его движения, т.е. в узком диапазоне скоростей транспортного средства, а кроме того, магнитная система создает магнитные поля рассеяния повышенной интенсивности.
Данная система магнитной левитации и боковой стабилизации принята нами в качестве прототипа заявленного технического решения.
Задачей изобретения является создание эффективной системы магнитной левитации и боковой стабилизации магнитолевитационного транспортного средства.
Согласно изобретению система магнитной левитации и боковой стабилизации магнитолевитационного транспортного средства включает в себя совокупность расположенных в криостате сверхпроводниковых рейстрековых катушек, характеризуется тем, что рейстрековые катушки выполнены из ленточного высокотемпературного сверхпроводника второго поколения и размещены в криостате с жидким азотом с малым полюсным шагом 0,08-0,12 м, при этом рейстрековые катушки размещены относительно друг друга так, что между двумя катушками, установленными так, что их векторы магнитной индукции ориентированы вертикально, размещена катушка, вектор магнитной индукции которой ориентирован горизонтально.
Технический результат, достигаемый при использовании заявленной совокупности существенных признаков, за счет того, что в левитационном зазоре транспортного средства создается магнитное поле повышенной интенсивности, а поля рассеяния, наоборот, - малой интенсивности, заключается в упрощении конструкции, снижении эксплуатационных затрат, повышении эффективности системы левитации транспортного средства, обеспечении магнитодинамической левитации в широком диапазоне скоростей транспортного средства, включая участки разгона и торможения.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид заявленной системы, на фиг. 2 вид в плане рейстрековой катушки из высокотемпературного сверхпроводника, на фиг. 3 - разрез А-А.
Система магнитной левитации и боковой стабилизации магнитолевитационного транспортного средства включает совокупность расположенных в криостате сверхпроводниковых рейстрековых катушек 1 и 2, которые выполнены из высокотемпературных сверхпроводников второго поколения и установлены с малым полюсным шагом в криостате с жидким азотом.
Заявленная система магнитолевитационного транспортного средства работает следующим образом.
Катушки 1 рейстрековой формы из высокотемпературного сверхпроводника второго поколения устанавливаются так, чтобы их векторы магнитной индукции были направлены вертикально, а катушка 2 рейстрековой формы устанавливается так, чтобы ее вектор магнитной индукции был направлен горизонтально. Катушки 1 и 2 монтируются в криостате, в который заливается жидкий азот. После подведения в катушки 1 и 2 постоянного тока в левитационном зазоре транспортного средства создается магнитное поле высокой интенсивности, в то время как магнитные поля рассеяния имеют малую интенсивность и поэтому не требуют принятия специальных мер по их экранированию.
По сравнению с прототипом в предлагаемом техническом решении обеспечивается более эффективная левитация с сохранением низкого уровня магнитных полей рассеяния.