ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА НА ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОМ ПОДВЕСЕ
TRANSPORT SYSTEM BUILT AROUND ELECTRODYNAMIC SUSPENSION

Изобретение относится к высокоскоростному наземному транспорту, а конкретнее к транспортным системам на электродинамическом подвесе.
Известны транспортные системы на электродинамическом подвесе, которые содержат экипаж, внутри которого расположены сверхпроводящие катушки системы электродинамического подвеса и сверхпроводящие катушки системы возбуждения линейного синхронного тягового электродвигателя (Торнтон Р. Наземный транспорт 80-х годов. - М.: Мир, 1974, с.91-92). Путевое полотно выполнено в форме U-образного желоба, на днище которого жестко укреплена путевая структура подвеса, выполненная в виде дискретной катушечной структуры из электропроводящего материала. Сила тяги создается в результате взаимодействия магнитных полей сверхпроводящих соленоидов возбуждения с полем статорных обмоток, жестко укрепленных на вертикальных стенках желоба. Статорная обмотка тягового линейного синхронного двигателя разделена на отдельные электрически несвязанные секции. Сила подвеса создается в результате взаимодействия магнитного поля сверхпроводящих соленоидов системы электродинамического подвеса, расположенных на днище экипажа с вихревыми токами, наведенными в катушках путевой структуры подвеса.
Необходимость получения требуемой силы подвеса только за счет взаимодействия магнитного поля сверхпроводящих соленоидов с вихревыми токами, наведенными в путевой структуре подвеса, требует значительных по величине магнитодвижущих сил, создаваемых вихревыми токами в путевой структуре подвеса, что в свою очередь приводит к необходимости увеличивать количество витков в катушках подвеса, т.е. к ухудшению массогабаритных показателей транспортной системы на электродинамическом подвесе.
Известна транспортная система на электродинамическом подвесе, выбранная в качестве прототипа (Ким К.К. Системы электродвижения с использованием магнитного подвеса и сверхпроводимости: Монография. -М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте. 2007. - с.34). Она содержит путевую структуру, в опорах которой расположены рядами симметрично относительно продольной ее оси горизонтально ориентированные короткозамкнутые катушки подвеса и вертикально ориентированные статорные обмотки линейного синхронного двигателя. Экипаж имеет продольный гребень, на котором установлены вертикально сверхпроводящие соленоиды и который размещен между статорными обмотками. Гребень экипажа выполнен в верхней части экипажа. Короткозамкнутые катушки подвеса и статорные обмотки линейного синхронного двигателя расположены на П-образных фермах над экипажем, причем короткозамкнутые катушки подвеса смещены в сторону продольной оси путевой структуры с заходом под статорные обмотки.
Недостатком прототипа является то, что требуемое значение силы подвеса пропорционально величине магнитодвижущей силы, т.е. количеству витков в короткозамкнутых катушках подвеса, что ухудшает массогабаритные показатели транспортной системы на электродинамическом подвесе.
Перед авторами стояла задача улучшения массогабаритных показателей транспортной системы на электродинамическом подвесе за счет использования меньшего количества витков в короткозамкнутых катушках подвеса.
Технический результат достигается тем, что в транспортной системе на электродинамическом подвесе, содержащей путевую структуру, в опорах которой расположены рядами симметрично относительно продольной ее оси вертикально ориентированные статорные обмотки линейного синхронного двигателя и горизонтально ориентированные короткозамкнутые катушки подвеса, смещенные в сторону от продольной оси путевой структуры с заходом под статорные обмотки, экипаж, в верхней части которого жестко закреплен продольный гребень, внутри которого установлены вертикально сверхпроводящие соленоиды, и который размещен между статорными обмотками, короткозамкнутые катушки подвеса и статорные обмотки линейного синхронного двигателя расположены над экипажем, на наружных боковых поверхностях гребня симметрично относительно продольной оси путевой структуры жестко закреплены аэродинамические пластины, снизу от последних на опорах путевой структуры жестко закреплены опорные пластины, параллельные аэродинамическим пластинам.
На чертеже показана транспортная система на электродинамическом подвесе.
Транспортная система на электродинамическом подвесе состоит из путевой структуры, в опорах 1 которой расположены рядами симметрично относительно продольной ее оси вертикально ориентированные статорные обмотки 2 линейного синхронного двигателя и горизонтально ориентированные короткозамкнутые катушки подвеса 3, смещенные в сторону продольной оси путевой структуры с заходом под статорные обмотки 2, экипаж, в верхней части которого жестко закреплен продольный гребень 5, внутри которого установлены вертикально сверхпроводящие соленоиды 6, и который размещен между статорными обмотками 2, короткозамкнутые катушки подвеса 3 и статорные обмотки 2 линейного синхронного двигателя расположены над экипажем 4, на наружных боковых поверхностях гребня 5 симметрично относительно продольной оси путевой структуры жестко закреплены аэродинамические пластины 7, снизу от последних на опорах путевой структуры жестко закреплены опорные пластины 8, параллельные аэродинамическим пластинам 7.
Работа транспортной системы на электродинамическом подвесе осуществляется следующим образом.
Статорные обмотки 2 линейного синхронного тягового двигателя, создают бегущее магнитное поле, перемещающееся вдоль опор 1 путевой структуры. Расположенные на экипаже 4 сверхпроводящие соленоиды 6 создают магнитное поле, взаимодействие которого с бегущим магнитным полем статорных обмоток 2 приводит к возникновению силы тяги, обеспечивающей движение экипажа 4 со скоростью, равной скорости бегущего магнитного поля статора.
При движении экипажа 4 вдоль опор 1 путевой структуры происходит взаимодействие магнитного поля сверхпроводящих соленоидов 6, расположенных на экипаже 4, с вихревыми токами, наведенными в короткозамкнутых катушках подвеса 3, что приводит к возникновению электродинамической силы отталкивания - силы подвеса.
При движении аэродинамических пластин 7 вместе с экипажем 4 относительно опорных пластин 8 возникает аэродинамическая сила отталкивания, обусловленная экранным аэродинамическим эффектом. В результате сказанного, суммарная сила подвеса, действующая на экипаж, увеличивается.
Сравнительный анализ прототипа и транспортной системы на электродинамическом подвесе показывает, что при фиксированной требуемой силе подвеса за счет появления дополнительной аэродинамической силы отталкивания можно уменьшить величину требуемой электродинамической силы отталкивания, что приводит к уменьшению требуемой величины магнитодвижущей силы вихревых токов, наведенных в короткозамкнутых катушках подвеса 3, т.е. к уменьшению требуемого количества витков в катушке подвеса 3. Отмеченное приводит к улучшению массогабаритных показателей транспортной системы на электродинамическом подвесе.