СИСТЕМА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТРАНСПОРТА ВНУТРИ ТРУБОПРОВОДА

Полезная модель относится к транспортной технике, в частности, к системам для перемещения транспортных устройств внутри трубопровода. Система может быть использована для осуществления как пассажирских, так и грузовых перевозок.
Известна система перемещения транспорта внутри трубопровода (патент на полезную модель РФ №67225), содержащая трубопровод с закрепленными внутри него рельсами, транспортное средство, опирающееся на колеса и имеющее механический контакт с рельсами через систему щестеренчатых передач, что позволяет осуществлять перемещение средства по трубопроводу. Данная полезная модель взята за прототип. Недостатками этого решения являются:
- наличие двигателей непосредственно в транспортном средстве, что требует аккумулирование или наличие системы передачи энергии к транспортному средству;
- использование сложной шестеренчатой передачи для передвижения и связанное с этим обеспечение смазки вращающихся узлов, и, соответственно, низкие надежность работы и коэффициент полезного действия;
- проблема, связанная, с одной стороны, с уменьшением силы трения для уменьшения потерь энергии, а, с другой, с поддержанием коэффициента трения на достаточном уровне для обеспечения разгона и торможения транспортного средства (проблема железнодорожного транспорта "колесо-рельс");
- загрязнение внутренней части трубопровода металлической пылью, смазкой, абразивным материалом, используемым для увеличения коэффициента трения.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности работы системы (надежность и к.п.д.), улучшение экологичности системы. Указанный технический результат достигается за счет того, что в систему перемещения транспорта внутри трубопровода, содержащую трубопровод, транспортируемое средство, дополнительно введены два трубопровода с перемещающимися внутри каждого магнитами. Дополнительные трубопроводы располагаются в верхней части трубопровода и симметрично относительно его вертикальной оси, а транспортируемое средство выполнено в виде капсулы, опирающейся на колеса, и содержит полости с магнитным материалом, располагающиеся симметрично вертикальной оси трубопровода в непосредственной близости от дополнительных трубопроводов. Дополнительные трубопроводы пневматически связаны между собой, а передвижение магнитов по трубопроводам осуществляется путем создания разницы давлений до и после магнитов. Транспортируемое средство передвигается по трубопроводу за счет сил магнитного сцепления между движущимися магнитами в дополнительных трубопроводах и магнитным материалом в капсуле.
На Фиг.1 показана схемная конструкция системы в поперечном разрезе. Транспортное средство (капсула) 2, опирающееся на колеса 6 и способное передвигаться по трубопроводу 5, имеет полости, в которых располагается магнитный материал 3, жестко закрепленный с кузовом капсулы. Внутри трубопровода 5, опирающегося на опоры 7 и выполненного из немагнитного материала, располагаются дополнительные трубопроводы 8 круглого сечения, в которых свободно передвигаются поршни 1 с закрепленными в них магнитами 4. Магнитный материал, закрепленный в полостях капсулы, располагается в непосредственной близости от дополнительных трубопроводов и, следовательно, от находящихся в них магнитов. Округлые выемки в корпусе капсулы, соответствующие диаметрам дополнительных трубопроводов, обеспечивают стабилизацию капсулы в вертикальной плоскости. При подаче сжатого воздуха в заднюю (условно принятую) часть дополнительного трубопровода, на поршень действует сила F, равная произведению разницы давлений до и после поршня А Р на внутреннюю площадь поперечного сечения трубопровода S, т.е.
F=ΔP·S;
Под действием данной силы от двух магнитов и при условии превышения ее над суммарной силой сопротивления движения капсулы и самих магнитов, система магниты-капсула придут в движение, при этом характер движения (ускоренно или равномерно) будет определяться разницей давлений ЛР. Управляя последней, можно осуществлять управление движением капсулы в трубопроводе.
Находящиеся в дополнительных трубопроводах магниты, расположенные симметрично относительно вертикальной оси капсулы и выше центра тяжести капсулы (пустой или с грузом), равномерно притягивают корпус капсулы к трубопроводам, вследствие чего суммарная вертикальная составляющая магнитного воздействия, направленная вверх, разгружает колеса и, соответственно, приводит к уменьшению силы сопротивления при движении капсулы.
Реализуемость предлагаемой системы перемещения капсулы в трубопроводе подтверждается наличием в настоящее время постоянных магнитов, изготовленных на основе сплава ниодим-хелезо-бор. Магниты данного типа представлены рядом различных по размерам и массе изделий, основным достоинством которых является возможность развивать силу магнитного сцепления в несколько тонн при небольших собственных габаритах и весе.
Поршни 1 выполнены цилиндрическими и имеют канавки для размещения упругих компрессионных колец, обеспечивающих поддержание давления нагнетаемого воздуха за счет плотного прилегания к стенкам трубопроводов. Материалы, из которых выполнены стенки трубопроводов 8 и компрессионные кольца, выбираются исходя из наименьшего коэффициента трения, например, фторопласт и полиуретан.
В основу управления движением капсулы заложен принцип секционирования трубопроводов с передвигающимися в них магнитами. Секции пневматически разделены между собой шиберами. На краях секции установлены насосы, способные как нагнетать воздух в секцию, так и отсасывать. Управление насосами и шиберами осуществляется по заранее заданному алгоритму на основе информации, получаемой от датчиков скорости и местонахождения капсулы.
Источники информации:
1. Патент на полезную модель РФ №67225.
2. "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг