ТРАНСПОРТ С ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИМ ПОДВЕСОМ

Транспорт с электродинамическим подвесом
Полезная модель относится к транспорту с магнитным подвесом экипажа,
а, конкретнее, к транспортным системам с электродинамическим подвесом и сплошной путевой структурой.
Известны транспортные системы с электродинамическим подвесом экипажа и сплошной путевой электропроводящей структурой (R. G. Rhodes, А. R. Eastham. Magnetic suspension for high speed trains. «Hover Craft and Hydrofoil, 1971, 11, №3, p. 12-26. РЖМаш. 1972. 5Б187). Поле возбуждения создаётся постоянными магнитами, расположенными на борту экипажа. Путевая структура представляет собой полосу, изготовленную из электропроводящего материала. Магнитное поле постоянных магнитов индущфует в путевом полотне токи, взаимодействие которых с полем постоянных магнитов приводит к появлению силы отталкивания. Данная сила осуществляет подвес экипажа. В связи с тем, что поле индуцированных в путевом полотне токов направлено встречно полю постоянных магнитов, имеется опасность размагничивания последних, что, естественно, уменьшает силу подвеса. Использование постоянных магнитов в случае тяжелых экипажей ( 40 тонн) не позволяет создавать магнитное поле требуемой ъеличины, которая определяется весом экипажа, при заданной высоте подвеса экипажа, которая в свою очередь определяется требованиями безопасности эксплуатации данного транспорта.
Известно устройство, выбранное в качестве прототипа (3. К. Сика, И. И. Куркалов, Б. А. Петров. Электродинамическая левитация и линейные синхронные двигатели транспортных систем. Рига «ЗИНАТНЕ. 1988. с. 27), в котором экипаж в движение приводится линейным синхронным двигателем. Линейный синхронный двигатель состоит из обмотки возбуждения, которая расположена на
МПК-В60ЫЗ/04 « ||
,
-2экипаже и статорной обмотки на путевой направляющей. Система электродинамического подвеса представлена сверхпроводящими соленоидами, регулярно установленными на экипаже, и электропроводящей продольной полосы, которая жестко закреплена на путевой направляющей. При движении сверхпроводящих соленоидов над электропроводящей полосой в последней индуцируются токи, взаимодействие которых с магнитным полем возбуждения приводит к возникновению силы подвеса. Основной характеристикой систем электродинамического подвеса является левитационное качество, под которым понимается отношение силы подвеса к силе электродинамического торможения. Возникновение силы торможения обусловлено джоулевыми потерями в путевой структуре. Низкое значение левитационного качества приводит в конечном счёте к необходимости увеличения мощности линейного синхронного двигателя, что влечёт за собой увеличение веса и габаритов последнего. Сказанное обуславливает ухудшение весогабаритных показателей всего устройства. Как показано в работе (В.И. Бочаров, В.Д. Нагорский. Транспорт с магнитным подвесом. М.: Машиностроение. 1991. С.23-28) величина левитащюнного качества для многотонных экипажей ограничена величиной 60. Задачей настоящей полезной модели является повышение левитационного качества за счёт увеличения силы подвеса. Указанная задача достигается тем, что в транспорте с электродинамическим подвесом, содержащем экипаж , на днище которого жестко закреплена периодическая структура из сверхпроводяпщх соленоидов, а по бокам вертикальные обмотки возбуждения линейного синхронного двигателя и Uобразную путевую направляющую, на дне которой жестко закреплено путевое полотно подвеса, а на боковых гранях - статорные обмотки линейного
-3синхронного двигателя, иутевое полотно выполнено составным из продольных электропроводящих полос, причём полосы электроизолированы друг от друга. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленное устройство отличается выполнением путевой структуры подвеса в виде набора продольных электропроводящих полос. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна. Отмеченная новизна данного транспорта исследована по его существенным признакам на соответствие критерию «изобретательский уровень, при этом были приняты во В1шмание внешние источники информации в данной и родственных областях техники, а также то условие, что все существующие признаки изобретения находятся в единой и логической взаимосвязи и направлены в совокупности на достижение единого результата. Так, в источнике (И.А. Глебов, Я.Б.. Данилевич, В.Н. Шахтарин. Турбогенераторы с использованием сверхпроводимости. Л. Наука. 1981. с. 106) выявлен экран турбогенератора зубчатой конструкции - цилиндр из высокопрочной аустенитной нержавеющей стали, в котором выфрезерованы пазы. В пазы уложены сплошные по всей длине экрана медные демпферные стержни, удерживаемые клиньями из высокопрочного проводящего материала, например, хромистой бронзы. Клинья и демпферные стержни образуют «беличью клетку, выполняющую функцию электромагнитного экрана. Очевидно, что данное устройство по своей конструкции, выполняемым функциям и достигнутым результатам не эквивалентно заявляемому устройству. Это позволяет заключить, что заявляемое устройство обладает новизной и отвечает критерию «изобретательский уровень. На фиг. 1 дана конструктивная схема заявляемого устройства. Позицией 1 обозначен экипаж, на днище которого жестко закреплены сверхпроводящие соленоиды 2. Сверхпроводящие соленоиды 2 составляют периодическую
структуру по продольной оси экипажа 1. Обмотки соленоидов 2 могут быть выполнены, например, из сверхпроводящей шинки СПНТ 2x3,5 или провода СНТЭ 1,0. Соленоиды 2 находятся в криостатах, которые не показаны. По бокам экипажа вертикально расположены обмотки возбуждения линейного синхронного двигателя 3. На дне U-образной путевой направляющей 4 жестко закреплено путевое полотно подвеса, представленное набором продольных электропроводящих полос 5, электроизолированных дрзт от друга. Полосы 5 могут выполняться из меди или алюминия. На боковых стенках U-образной путевой направляющей 4 жестко закреплены статорные обмотки 6 линейного синхронного двигателя.
На фиг. 2 представлена зависимость левитащюнного качества (FL/FD, где FL - сила подвеса, FD - сила электродинамического торможения ) от ширины путевой структуры подвеса (с) - сплошная линия. Штриховой линией показано значение левитащюнного качества при бесконечно пшроком полотне подвеса.
Работа устройства происходит следующим образом. При запитывании обмоток возбз ждения 3 и статорных обмоток 6 линейного сишфошюго двигателя, последний развивает силу тяги, под действием которой экипаж 1 приходит в движение. Движупщеся сверхпроводящие соленоиды 2 создают магнитное поле, которое индуцирует в электропроводящих полосах 5 токи. Взаимодействие этих токов с полем соленоидов 2 вьфажается в появлении силы отталкивания между экипажем 1 и путевой направляющей 4, которая осуществляет подвес экипажа 1. Из-за конечной проводимости в полосах 5 наблюдаются джоулевы потери, которые приводят к возникновению продольной силы тормозного характера.
Как показали численные исследования приведённые в работе (К.И. Ким, А.А. Микиртичев. Электродинамические системы левитащш отталкивающего типа. Труды Всемирного электротехнического конгресса. М.1997. Сеющя 7. Доклад 77), по определению влияния ширины (с) путевой структуры на
-4-( ( f
левитационное качество, с уменьшением ширины нутевой структуры левитационное качество зпзеличивается. Расчёты производились для соленоида возбуждевгая с размерами по среднему витку (0,,0) высоты подвеса ОД м;  Гн/м; , () и скорости движения 150 м/сек.
Из фиг. 2 видно, что получение больших значений левитационного качества связано с узкими пзггевыми стрз ктурами, что не благоприятно сказывается на устойчивости экипажа в поперечном направлении.
В заявляемом устройстве используется путевая структуры подвеса, состоящая из  продольных электроизолированных друг от друга полос (фиг. 1), причём суммарная ширина набора полос (3) выбирается не меньше ширины соленоида возбуждения (2), что положительно сказывается на устойчивости движущегося экипажа в поперечном направлении.
Можно заметить, что использование узких полос позволяет достигнуть больших значений левитационного качества, а составная конструкция путевой структуры с шириной не менее ширины соленоида возбуждения приводит к ослаблению возбуждающих моментов и сил, возникающих при поперечном смешении экипажа. Например, при использовании четырёх продольных полос (ширина каждой полосы равна 0,5м) величина левитационного качества составляет 64, а в случае использования единого путевого полотна шириной 2м левитационное качество равно 57,5 (фиг.2).
-5Транспорт