WO2022119473A1 - Magnetic levitation system arrangement for increasing load lifting capacity - Google Patents

Magnetic levitation system arrangement for increasing load lifting capacity Download PDF

Info

Publication number
WO2022119473A1
WO2022119473A1 PCT/RU2021/050252 RU2021050252W WO2022119473A1 WO 2022119473 A1 WO2022119473 A1 WO 2022119473A1 RU 2021050252 W RU2021050252 W RU 2021050252W WO 2022119473 A1 WO2022119473 A1 WO 2022119473A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wing
fuselage
magnetic
movement
magnetic blocks
Prior art date
Application number
PCT/RU2021/050252
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Вячеслав Васильевич СЕЛИН
Original Assignee
Вячеслав Васильевич СЕЛИН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Вячеслав Васильевич СЕЛИН filed Critical Вячеслав Васильевич СЕЛИН
Publication of WO2022119473A1 publication Critical patent/WO2022119473A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60LPROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L13/00Electric propulsion for monorail vehicles, suspension vehicles or rack railways; Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • B60L13/04Magnetic suspension or levitation for vehicles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61BRAILWAY SYSTEMS; EQUIPMENT THEREFOR NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61B13/00Other railway systems
    • B61B13/08Sliding or levitation systems

Definitions

  • the invention relates to high-speed transport based on induction magnetic levitation with permanent magnets.
  • a cargo platform consisting of a fuselage equipped with a wing containing magnetic blocks of permanent magnets, moving along track tracks made of electrically conductive non-magnetic material.
  • Magnetic levitation of transport is interesting as an opportunity to move goods and people on the ground at a speed close to the speed of an aircraft.
  • EMS electromagnetic levitation system
  • the implementation of the project is costly, primarily due to the complex control system to maintain the gap between the transport and the track electromagnets.
  • the increase in carrying capacity is realized by increasing the current in the electromagnets, which leads to additional losses.
  • work is underway using magnetic blocks of permanent magnets assembled according to the Halbach scheme in the levitation system [1].
  • the permanent magnet levitation system is simpler and more economical than the EMS system.
  • a serious problem of this system is that with a constant size of the magnetic blocks, an increase in the carrying capacity of the transport is achieved by reducing the gap between the magnetic blocks and the tracks to several millimeters. Reducing the gap, in turn, leads to an increase in electrodynamic resistance to the level of aerodynamic resistance, which leads to a significant increase in power consumption.
  • the increase in the carrying capacity of transport is supposed to be carried out by increasing the size of magnetic blocks and the width of the track [2].
  • the resulting increase in electrodynamic resistance is planned to be compensated by a decrease in aerodynamic resistance when placing vehicles with track tracks in a vacuum tunnel.
  • the technical problem solved by the present invention is the creation of a device that provides an increase in the carrying capacity of the permanent magnet levitation magnetic system while maintaining the power consumption to overcome the electrodynamic resistance during the movement of high-speed vehicles.
  • the essence of the invention lies in the fact that the device of the magnetic levitation system to increase the carrying capacity consists of a cargo-passenger fuselage, equipped with at least one wing containing in each half-plane magnetic blocks assembled from permanent magnets according to the Halbach scheme, and track tracks along which, when movement of the specified fuselage, magnetic blocks move with the formation of induction currents, and the magnetic blocks have the form of rectangular prisms extended along the direction of movement, the prisms are located in at least two different planes at an angle to each other, parallel to the direction of movement, the track tracks are made of electrically conductive and non-magnetic material and have surfaces extended along the direction of movement, parallel to the corresponding planes in which the magnetic blocks are located.
  • tracks are made in the form of corner profiles or pipes with a longitudinal section.
  • trackways are installed on supports above the roadway located between the trackways.
  • wings that do not contain magnetic blocks are additionally installed on the cargo-passenger fuselage.
  • each half-plane of the wing with magnetic blocks is provided with a material with a low coefficient of friction along the tracks.
  • the device is equipped with at least one gas turbine engine to generate thrust.
  • each of the additional magnetic blocks contains an even number of sections of permanent magnets with the opposite direction of the magnetic field relative to each other.
  • the device with installed on the wing and/or fuselage at least two additional magnetic blocks, is equipped with at least one gas turbine engine to create additional thrust.
  • the device with installed on the wing and/or fuselage at least two additional magnetic blocks, is equipped with at least one electric motor with a propeller to create additional thrust.
  • At least one rectangular prism of electrically conductive materials is installed on the wing and/or fuselage to generate thrust.
  • the tracks on the initial and / or final section of the fuselage with the wing have a downward slope along the direction of movement.
  • the fuselage with the wing is equipped with at least one vertical tail.
  • the lower surface of the wing containing magnetic blocks has a negative angle of the transverse "V" of the wing.
  • the fuselage with the wing additionally contains permanent magnets located on the front part of the wing and/or fuselage, the magnetic field of which is directed in the direction of movement or against and located on the rear part of the wing and/or fuselage, the magnetic field of which is opposite to the direction of the magnetic field of the constant magnets on the front of the wing and/or fuselage.
  • the fuselage with the wing additionally contains permanent magnets located on the front part of the wing and/or fuselage, the magnetic field of which is directed in the direction of movement or against and located on the rear part of the wing and/or fuselage, the magnetic field of which is opposite to the direction of the magnetic field of the constant magnets on the front of the wing and/or fuselage.
  • at least two barriers are installed parallel to each other on the upper surface of the fuselage, extending along the fuselage.
  • landing gear is installed on the fuselage and / or wing.
  • at least one aerodynamic brake flap is located on the fuselage and/or wing.
  • the entire device is installed in a pipeline filled with helium or a mixture of oxygen and helium, at a pressure not exceeding exceeding atmospheric pressure.
  • repulsive and electrodynamic braking forces arise over an electrically conductive non-magnetic surface [4].
  • the proposed solution increases the carrying capacity by placing magnetic blocks in the wing, which is attached to the passenger-and-freight fuselage, since the aerodynamic lifting force of the wing is added to the electrodynamic lifting force.
  • the fuselage with the wing moves at a small height from the roadway located between the track tracks, there is an additional increase in the wing lift due to the ground effect.
  • the stability of the fuselage with the wing during movement is maintained automatically due to the inductive interaction of the electrically conductive surfaces of the track tracks and permanent magnets located in the wing. It is possible to eliminate the influence of weather conditions on traffic and reduce noise from a gas turbine engine by installing an arched shelter made of sound-absorbing composite materials over the overpass using, for example, material from tire recycling. Thrust is generated by a gas turbine engine running on liquefied natural gas or a linear synchronous or asynchronous electric motor. Tracks are placed on a flyover above the ground. Overpasses can be assembled from reinforced concrete structures. Placing trackways in a pipeline filled with helium or a mixture of helium and oxygen at atmospheric pressure can significantly increase the speed of traffic.
  • a mixture with an oxygen content of at least 21%, and helium - no more than 79% is suitable for breathing [5] .
  • Placing trackways in a pipe filled with a mixture of helium and oxygen in a volume ratio of, for example, 79:21 allows you to reach a speed of 1000 km / h (Mach 0.5), while the power spent on overcoming aerodynamic resistance, increases by 1.7 times compared to the power when moving at a speed of 600 km / h (Mach 0.5) in the atmosphere while maintaining the carrying capacity. Achieving this speed in the atmosphere would require a power increase of 5 times.
  • Figure 1 shows a prototype device for high-speed movement of heavy loads, consisting of a fuselage with wings and tracks in the form of rails with side double-sided metal shields along each rail.
  • Figure 2 shows the claimed device, consisting of a passenger-and-freight fuselage equipped with a wing containing magnetic blocks of permanent magnets assembled according to the Halbach scheme, and track tracks in the form of an angular profile of electrically conductive and non-magnetic material.
  • FIG. 3 shows a device in the direction of movement, consisting of a passenger-and-freight fuselage equipped with a wing containing magnetic blocks of permanent magnets assembled according to the Halbach scheme, located in two planes parallel to the direction of movement, and track tracks in the form of an angular profile mounted on supports above the roadway.
  • Figure 4 shows a section of the wing of the device containing plates of material with a low coefficient of friction along the tracks.
  • Figure 5 shows the wing located in it magnetic blocks of permanent magnets, assembled according to the Halbach scheme, in the form of rectangular prisms extended along the direction of movement and located in three planes parallel to the corresponding surfaces of the trackways.
  • Figure 6 shows a variant of placing in two wings of the device magnetic blocks assembled from permanent magnets according to the Halbach scheme, in the form of rectangular prisms extended along the direction of movement.
  • figure 1 shows a prototype device for high-speed movement of heavy loads, consisting of a fuselage (1) with wings (2) and tracks in the form of rails (8) with side double-sided metal shields (4 ) along each rail.
  • the fuselage is attached to cargo carts (7) with wheels (6).
  • Carts contain longitudinal (5) and transverse (not shown in the drawing) electromagnets.
  • Tracks and metal shields are made of steel.
  • the control of the position of the transport relative to the rails in the vertical plane is carried out when the longitudinal electromagnets are turned on, attracting the transport to the rails, and in the horizontal plane - when the transverse electromagnets are turned on, attracting the transport to the metal shields located on both sides of each rail.
  • the position of the transport is also controlled using the moving elements of the wing and keel (3).
  • Existing control systems with the help of moving elements of the wing and keel are not able to maintain gaps of several tens of millimeters between the wheels and rails with side metal shields at a speed of 300-600 km/h.
  • a complex control system using electromagnets is costly.
  • Figure 2 shows the claimed device, consisting of a passenger-and-freight fuselage (1) equipped with a wing (9) containing magnetic blocks of permanent magnets assembled according to the Halbach scheme (15,16), and track tracks (11) in the form of an angular profile of electrically conductive and non-magnetic material.
  • This material can be aluminum.
  • the magnetic blocks located inside the wing are located on the lateral and lower surfaces of the wing in planes that are parallel to the lateral and lower surfaces of the track, respectively.
  • the lower magnetic blocks (16) are responsible for creating lift, and the side ones (15) are responsible for counteracting the deflection of the fuselage in the horizontal plane.
  • the magnetic field between the additional magnetic blocks in each section is perpendicular to the direction of movement of the fuselage.
  • the drawing shows the placement of two gas turbine engines (10) on the vertical tail (3) in the rear fuselage. There may be two such plumage to counteract wing roll. The presence of two gas turbine engines improves the reliability of the device and traction. These engines can also be installed on the wing, one in each half-plane. Placing one or two gas turbine engines in addition to a constantly running linear synchronous engine and periodically turning them on allows you to adjust the traction force and eliminate the mismatch between the frequency of the current and the speed of the vehicle, which can occur with a sharp change in the forces acting along the direction of movement.
  • gas turbine engines instead of gas turbine engines, one or two electric motors with a propeller can be placed at this place.
  • the gas turbine engine is the main source of traction in the absence of linear synchronous and asynchronous electric motors.
  • Installation on the fuselage of an additional wing (2) without magnetic blocks with a certain angle of attack allows you to significantly increase the total aerodynamic lift and, accordingly, the carrying capacity of the transport at the same wing span with magnetic blocks.
  • Additional permanent magnets (12) are installed on the front and rear parts of the fuselage. Magnetic fields of additional permanent magnets on the front and rear parts of the wing or fuselage are opposite to each other and directed along the tracks.
  • the magnetic field of additional permanent magnets on the front of the wing and/or fuselage on the entire vehicle is always directed in one direction with respect to the direction of travel.
  • the placement of additional permanent magnets on the front and rear parts of the fuselage and / or wing allows you to protect the vehicle from collisions due to the repulsive forces between the magnets.
  • FIG. 3 shows a device in the direction of movement, consisting of a cargo-passenger fuselage (1) equipped with a wing (9) containing magnetic blocks (15,16) of permanent magnets assembled according to the Halbach scheme, located in two planes parallel to the direction of movement, and travel tracks in the form corner profile mounted on supports (21) above the roadway (23).
  • magnetic blocks (15,16) in the form of two rectangular prisms, extended along the direction of motion, located in two planes at an obtuse angle to each other.
  • the surfaces of the tracks are parallel to the corresponding planes in which the magnetic blocks are located.
  • the magnetic blocks (16), interacting with the lower electrically conductive surface of the track (20), are responsible for the lifting force, and the magnetic blocks (15), interacting with the side surface of the track (11), are responsible for creating damping forces when the vehicle deviates off course in the horizontal plane.
  • the lower surfaces (20) of the tracks, installed at an obtuse angle to the side surface (11), make it possible to center the vehicle, primarily in the areas of acceleration and deceleration when wing materials with a low coefficient of friction slide over them.
  • the corner profile is easy to manufacture and uses a minimal amount of material compared to other track options. Such a profile creates lift and dampens transport deviations only in the horizontal plane.
  • additional magnetic blocks of permanent magnets are installed, which are rectangular prisms, elongated along the direction of movement.
  • additional magnetic blocks are installed under the fuselage.
  • These additional magnetic blocks are part of the linear synchronous motor.
  • the electromagnetic coils (24) of the linear synchronous motor are fixed on the roadway. When a three-phase current is passed through the cable (25) connected to the electromagnetic coils, forces arise that act on the transport along the direction of movement.
  • the electromagnetic coils are switched on when additional blocks of permanent magnets enter their zone of action and are switched off by means of a switch (22) after they leave this zone.
  • Figure 4 shows a section of the wing (9) of the device containing plates (13,14) of a material with a low coefficient of friction along the tracks.
  • the tracks are mounted on supports (21) and have the form of an angled profile.
  • the bottom surface (20) of the track is located at an obtuse angle to the side surface (11) of the track.
  • Fluoroplast, carbon graphites and composite materials based on them, using polymer and carbon threads as a matrix are suitable as a material with a low coefficient of friction along the tracks.
  • the plates located in the wings are made from one of these materials.
  • the plate (14) is designed to slide along the bottom surface (20), and the plate (13) - along the side surface (11) of the track.
  • the plates can be moved by a special mechanism (not shown in the drawing) to the wing surface during acceleration and deceleration, and also be rigidly fixed, including on the outer surface of the wing. As the plates wear out, they are replaced. Also, from a material having a low coefficient of friction along the track, a part of the wing subject to friction when sliding along the track tracks in the absence of the above plates can be made. If necessary, these materials can be supplied with a lubricating fluid to reduce friction.
  • Figure 5 shows the wing (9) located in it magnetic blocks (15,16,27) of permanent magnets, assembled according to the Halbach scheme in the form of rectangular prisms, extended along the direction of motion and located in three planes parallel to the corresponding surfaces (11 ,20,26) travel tracks.
  • the track is a pipe with a lateral longitudinal section for moving a wing containing magnetic blocks in it.
  • the lower magnetic block interacting with the bottom surface of the track during movement
  • the side magnetic block (15), interacting with the side surface of the track (11), is responsible for the damping force when the fuselage with the wing deviates from the course in the horizontal plane.
  • the upper magnetic block (27), interacting with the upper part of the track (26), is responsible for damping the fuselage deviations in the vertical plane during movement.
  • Figure 6 shows a variant of placing in two wings of the device magnetic blocks assembled from permanent magnets according to the Halbach scheme in the form of rectangular prisms extended along the direction of movement.
  • one wing 9 they are located in two planes parallel to two surfaces (20,26) of the track, and in the second wing (2) - in a vertical plane parallel to the vertical surface (11) travel track.
  • the thickness of that part of the wing that is inside the track is determined by the size of the magnetic block located in the vertical plane. Dividing the Halbach magnetic blocks into two wings makes it possible to reduce the thickness of the said part of the lower wing and thereby reduce the aerodynamic drag of the wing.
  • Magnetic blocks (15) located on the upper wing, interacting with the electrically conductive surface (11) of the track, are responsible for damping deviations of the fuselage with wings in the horizontal plane.
  • Magnetic blocks (27) located on the lower wing, interacting with the surface of the track (26), are responsible for damping deviations of the fuselage with wings in the vertical plane, and magnetic blocks (16), interacting with the surface of the track (20), are responsible for the lifting strength.
  • the lower wing contains low friction materials for sliding on the underside of the track.
  • the upper wing contains low-friction materials to slide along the side of the track. All surfaces of the tracks are fixed on supports (21). Other types of arrangement of magnetic blocks relative to the tracks that can be used with the wing are given in the inventions [7], [8].
  • Deviating aerodynamic brake flaps (30) are located on the lower surface of the wing. They are designed to decelerate the fuselage by increasing the aerodynamic drag when the flaps are deflected perpendicular to the direction of motion. Shield deflection carried out by special mechanisms. When the engines are turned off, braking also occurs due to Foucault currents during the interaction of magnetic blocks with the track tracks.
  • Magnetic blocks assembled from permanent magnets according to the Halbach scheme have the shape of a rectangular prism 0.5m wide, 0.05m high, 0.45m long.
  • the magnets are made of neodymium-iron-boron alloy.
  • a rectangular wing is installed under the fuselage. The wing span is 2 m, the width of the wing is 4 m. In each half-plane of the wing there are 2 magnetic blocks above the lower surface of the track and 2 magnetic blocks opposite the side surface of the track.
  • the calculation of the electrodynamic lifting force and damping forces was made when the vehicle deviates from the course in the horizontal plane, provided that the magnetic blocks move at a constant height of 35 mm above the bottom surface and at a distance of 35 mm from the side surface of the track.
  • the weight of the fuselage with the wing is assumed to be 33 kN, coinciding with the electrodynamic lifting force at a speed of 600 km/h and the above dimensions of the magnetic blocks.
  • the distance between the magnetic blocks and the bottom surface of the track is 10 mm, increasing with increasing speed up to 35 mm at a speed of 600 km/h.
  • the damping force increases by 80%, from 17 kN to 31 kN.
  • the aerodynamic lifting force of the considered wing is 14 kN.
  • the lifting force coefficient is taken equal to 0.1.
  • Halbach K Applications of permanent magnets in accelerators and electron rings. Journal of Applied Physics. 1985, vol.57, p.3605. 5.
  • Patent US 8578860 applied 03/07/2013, published 11/12/2013, applicant Richard F. Post. Inductrack 3 configuration a maglev system for high loads.
  • Patent RU 2664091 applied on 10/02/2017, published on 08/15/2018, applicants Babitsky B.S., Vardle I.B. Aerotrain and ways of its movement.
  • Patent RU2463182 applied on 06/04/2010, published on 10/10/2012, applicants Sergeev V.G., Arkhangelsky V.N., Sokolyansky V.P. Transport system (options), screen train and guide for it.
  • Patent RU 2698408 filed on 10/25/2018, published on 08/26/2019, Applicant Selin V. V. Magnetic levitation system device for stable high-speed movement of goods.
  • Patent RU 2722765 filed on 08/21/2019, published on 06/03/2020, applicant Selin V. V. The device of a magnetic levitation system for stable high-speed movement of goods. 9. Nazarov D.V. Aerodynamics of an aircraft near the ground. tutorial. Publishing house of Samara University 2019., pp. 31-37.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)

Abstract

The invention relates to levitation devices for vehicles. A magnetic levitation system arrangement consists of a passenger/cargo body having at least one wing, each half-wing of which contains magnetic assemblies comprised of permanent magnets in a Halbach configuration, and tracks along which the magnetic assemblies travel when said body is in motion, generating induction currents. Said magnetic assemblies are in the shape of rectangular prisms which are elongated along the direction of travel and lie in at least two different planes at an angle to one another, parallel to the direction of travel. The tracks are made of an electrically conductive, non-magnetic material and have surfaces which are elongated along the direction of travel and are parallel to the corresponding planes in which the magnetic assemblies lie. The technical result is an increase in the load lifting capacity of a magnetic levitation vehicle as a result of the creation of additional lifting forces during high-speed movement.

Description

Устройство магнитной системы левитации для повышения грузоподъёмности The device of the magnetic levitation system to increase the load capacity
Область техники Technical field
Изобретение относится к высокоскоростному транспорту на основе индукционной магнитной левитации на постоянных магнитах. Конкретно - к грузовой платформе, состоящей из фюзеляжа снабжённого крылом, содержащим магнитные блоки из постоянных магнитов, движущейся вдоль путевых дорожек из электропроводного немагнитного материала. The invention relates to high-speed transport based on induction magnetic levitation with permanent magnets. Specifically, to a cargo platform, consisting of a fuselage equipped with a wing containing magnetic blocks of permanent magnets, moving along track tracks made of electrically conductive non-magnetic material.
Уровень техники State of the art
Магнитная левитация транспорта интересна как возможность перемещать по земле грузы и людей со скоростью близкой к скорости самолёта. В настоящее время в Японии, Китае интенсивно ведутся работы по созданию транспорта на магнитной подушке с использованием электромагнитной системы левитации (EMS) на управляемых электромагнитах. На существующих образцах транспорта удалось достичь крейсерской скорости 350 км/ч. Реализация проекта требует больших затрат, в первую очередь из - за сложной системы управления для поддержания зазора между транспортом и электромагнитами путевых дорожек. Повышение грузоподъёмности реализуется за счёт увеличения тока в электромагнитах, что приводит к дополнительным потерям. В США ведутся работы с использованием в системе левитации магнитных блоков из постоянных магнитов, собранных по схеме Халбаха [1]. Система левитации на постоянных магнитах более простая и экономичная по сравнению с системой EMS. Серьёзной проблемой этой системы является то, что при постоянном размере магнитных блоков повышение грузоподъёмности транспорта достигается за счёт уменьшении до нескольких миллиметров зазора между магнитными блоками и путевыми дорожками. Уменьшение зазора, в свою очередь, ведёт к росту электродинамического сопротивления до уровня аэродинамического сопротивления, что приводит к существенному увеличению потребляемой мощности. В США повышение грузоподъёмности транспорта предполагается осуществлять за счёт увеличения размера магнитных блоков и ширины путевой дорожки [2]. Происходящее при этом увеличение электродинамического сопротивления планируют компенсировать уменьшением аэродинамического сопротивления при размещении транспорта с путевыми дорожками в вакуумном туннеле. Строительство такого путепровода с учётом необходимых мер безопасности во время эксплуатации, и поддержание высокого вакуума требует больших затрат. В качестве наиболее близкого аналога принято устройство [3] высокоскоростного, большой грузоподъёмности аэропоезда с крыльями, полёт которого происходит над рельсами с боковыми металлическими щитами. Поддержание направления полёта осуществляется с помощью подвижных элементов крыльев, вертикального оперения и взаимодействия электромагнитов аэропоезда с рельсами и металлическими щитами. Система управления электромагнитов функционально имеет сходство с системой управления в EMS. Это требует больших затрат при реализации изобретения. Повышение грузоподъёмности высокоскоростного транспорта с системой левитации на постоянных магнитах, работающего при атмосферном давлении, при сохранении потребляемой мощности является актуальной задачей. Magnetic levitation of transport is interesting as an opportunity to move goods and people on the ground at a speed close to the speed of an aircraft. Currently, in Japan and China, intensive work is underway to create a magnetic cushion vehicle using an electromagnetic levitation system (EMS) on controlled electromagnets. On existing models of transport, it was possible to achieve a cruising speed of 350 km / h. The implementation of the project is costly, primarily due to the complex control system to maintain the gap between the transport and the track electromagnets. The increase in carrying capacity is realized by increasing the current in the electromagnets, which leads to additional losses. In the United States, work is underway using magnetic blocks of permanent magnets assembled according to the Halbach scheme in the levitation system [1]. The permanent magnet levitation system is simpler and more economical than the EMS system. A serious problem of this system is that with a constant size of the magnetic blocks, an increase in the carrying capacity of the transport is achieved by reducing the gap between the magnetic blocks and the tracks to several millimeters. Reducing the gap, in turn, leads to an increase in electrodynamic resistance to the level of aerodynamic resistance, which leads to a significant increase in power consumption. In the USA, the increase in the carrying capacity of transport is supposed to be carried out by increasing the size of magnetic blocks and the width of the track [2]. The resulting increase in electrodynamic resistance is planned to be compensated by a decrease in aerodynamic resistance when placing vehicles with track tracks in a vacuum tunnel. The construction of such an overpass, taking into account the necessary safety measures during operation, and maintaining a high vacuum, is costly. As the closest analogue, the device [3] of a high-speed, high-capacity air train with wings, the flight of which takes place over rails with side metal shields, was adopted. The flight direction is maintained with the help of moving elements of the wings, vertical tail and the interaction of the air train electromagnets with rails and metal shields. The electromagnet control system is functionally similar to the EMS control system. This is costly in the implementation of the invention. Increasing the carrying capacity of high-speed transport with a permanent magnet levitation system operating at atmospheric pressure, while maintaining power consumption, is an urgent task.
Раскрытие изобретения Disclosure of invention
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является создание устройства, обеспечивающего повышение грузоподъёмности магнитной системы левитации на постоянных магнитах при сохранении потребляемой мощности для преодоления электродинамического сопротивления при движении высокоскоростного транспорта. Сущность изобретения заключается в том, что устройство магнитной системы левитации для повышения грузоподъёмности состоит из грузопассажирского фюзеляжа, снабжённого, по меньшей мере, одним крылом, содержащим в каждой полуплоскости магнитные блоки, собранные из постоянных магнитов по схеме Халбаха, и путевых дорожек, вдоль которых при движении указанного фюзеляжа перемещаются магнитные блоки с образованием индукционных токов, причём магнитные блоки имеют вид прямоугольных призм, протяжённых вдоль направления движения, призмы располагаются в не менее чем двух разных плоскостях под углом друг к другу, параллельных направлению движения, путевые дорожки выполнены из электропроводного и немагнитного материала и имеют протяжённые вдоль направления движения поверхности, параллельные соответствующим плоскостям, в которых располагаются магнитные блоки. Есть вариант, когда путевые дорожки выполнены в виде угловых профилей или труб с продольным разрезом. Есть вариант, когда путевые дорожки установлены на опорах над дорожным полотном, расположенным между путевыми дорожками. Есть вариант, когда на грузопассажирском фюзеляже дополнительно установлены крылья, не содержащие магнитные блоки. Есть вариант, когда каждая полуплоскость крыла с магнитными блоками, снабжена материалом с низким коэффициентом трения по путевым дорожкам. Есть вариант, когда в каждой полуплоскости крыла с магнитными блоками находятся, по меньшей мере, две электромагнитные катушки, расположенные последовательно вдоль направления движения. Есть вариант, когда устройство снабжено, по меньшей мере, одним газотурбинным двигателем для создания силы тяги. Есть вариант, когда на крыле и/или фюзеляже установлены, по меньшей мере, два дополнительных магнитных блока в виде прямоугольных призм, протяжённых вдоль направления движения, собранных из постоянных магнитов таким образом, чтобы магнитное поле между дополнительными магнитными блоками было перпендикулярно направлению движения фюзеляжа с крылом, при этом каждый из дополнительных магнитных блоков содержит чётное число участков из постоянных магнитов с противоположным направлением магнитного поля относительно друг друга. Есть вариант, когда устройство с установленными на крыле и/или фюзеляже, по меньшей мере, двумя дополнительными магнитными блоками, снабжено, по меньшей мере, одним газотурбинным двигателем для создания дополнительной силы тяги. Есть вариант, когда устройство с установленными на крыле и/или фюзеляже, по меньшей мере, двумя дополнительными магнитными блоками, снабжено, по меньшей мере, одним электродвигателем с пропеллером для создания дополнительной силы тяги. Есть вариант, когда на крыле и/или фюзеляже установлена, по меньшей мере, одна прямоугольная призма из электропроводных материалов для создания силы тяги. Есть вариант, когда путевые дорожки на начальном и/или конечном участке движения фюзеляжа с крылом имеют уклон вниз вдоль направления движения. Есть вариант, когда фюзеляж с крылом снабжён, по меньшей мере, одним вертикальным оперением. Есть вариант, когда нижняя поверхность крыла, содержащего магнитные блоки, имеет отрицательный угол поперечного «V» крыла. Есть вариант, когда фюзеляж с крылом дополнительно содержит постоянные магниты, расположенные на передней части крыла и/или фюзеляжа, магнитное поле которых направлено по направлению движения или против и расположенные на задней части крыла и/или фюзеляжа, магнитное поле которых противоположно направлению магнитного поля постоянных магнитов на передней части крыла и/или фюзеляжа. Есть вариант, когда на верхней поверхности фюзеляжа установлены параллельно друг другу, по меньшей мере, два барьера, протяжённые вдоль фюзеляжа. Есть вариант, когда на фюзеляже и/или крыле установлены шасси. Есть вариант, когда на фюзеляже и/или крыле расположен, по меньшей мере, один аэродинамический тормозной щиток. Есть вариант, когда всё устройство установлено в трубопроводе, заполненном гелием или смесью кислорода с гелием, при давлении, не превышающем атмосферное давление. При движении магнитных блоков, собранных из постоянных магнитов по схеме Халбаха, над электропроводящей немагнитной поверхностью возникают силы отталкивания и электродинамического торможения [4]. В отличие от существующих решений по повышению грузоподъёмности транспорта с магнитной левитацией на постоянных магнитах предлагаемое решение увеличивает грузоподъёмность за счёт размещения магнитных блоков в крыле, которое крепится к грузопассажирскому фюзеляжу, так как к электродинамической подъёмной силе добавляется аэродинамическая подъёмная сила крыла. При движении фюзеляжа с крылом на небольшой высоте от дорожного полотна, расположенного между путевыми дорожками, происходит дополнительное увеличение подъёмной силы крыла за счёт экранного эффекта. Устойчивость фюзеляжа с крылом при движении поддерживается автоматически за счёт индукционного взаимодействия электропроводящих поверхностей путевых дорожек и постоянных магнитов, расположенных в крыле. Устранить влияние погодных условий на движение транспорта и уменьшить шум от газотурбинного двигателя можно, установив над путепроводом арочное укрытие из звукопоглощающих композиционных материалов с использованием, например, материала от переработки шин. Тяга создаётся газотурбинным двигателем на сжиженном природном газе или линейным синхронным или асинхронным электродвигателем. Путевые дорожки размещаются на эстакаде над землёй. Эстакады могут быть собраны из железобетонных конструкций. Размещение путевых дорожек в трубопроводе, заполненном гелием или смесью гелия с кислородом при атмосферном давлении, позволяет существенно увеличить скорость движения транспорта. Смесь с содержанием кислорода не менее 21%, а гелия - не более 79% пригодна для дыхания [5] . Размещение путевых дорожек в трубе, заполненной смесью гелия с кислородом в соотношении объёмов, например, 79:21 позволяет достичь скорости 1000 км/ч (0.5 Маха), при этом мощность, затрачиваемая на преодоление аэродинамического сопротивления, увеличивается в 1.7 раза по сравнению с мощностью при движении со скорость 600 км/ч (0.5 Маха) в атмосфере при сохранении грузоподъёмности. Для достижения этой скорости в атмосфере потребуется увеличение мощности в 5 раз. Размещение путевых дорожек в трубе, заполненной гелием, позволяет достичь скорости 1600 км/ч (0.5 Маха), при этом мощность, затрачиваемая на преодоление аэродинамического сопротивления, увеличивается в 2,6 раза по сравнению с мощностью при движении со скорость 600 км/ч (0.5 Маха) в атмосфере при сохранении грузоподъёмности. Для достижения этой скорости в атмосфере потребуется увеличение мощности в 17 раз. The technical problem solved by the present invention is the creation of a device that provides an increase in the carrying capacity of the permanent magnet levitation magnetic system while maintaining the power consumption to overcome the electrodynamic resistance during the movement of high-speed vehicles. The essence of the invention lies in the fact that the device of the magnetic levitation system to increase the carrying capacity consists of a cargo-passenger fuselage, equipped with at least one wing containing in each half-plane magnetic blocks assembled from permanent magnets according to the Halbach scheme, and track tracks along which, when movement of the specified fuselage, magnetic blocks move with the formation of induction currents, and the magnetic blocks have the form of rectangular prisms extended along the direction of movement, the prisms are located in at least two different planes at an angle to each other, parallel to the direction of movement, the track tracks are made of electrically conductive and non-magnetic material and have surfaces extended along the direction of movement, parallel to the corresponding planes in which the magnetic blocks are located. There is an option when the tracks are made in the form of corner profiles or pipes with a longitudinal section. There is an option when the trackways are installed on supports above the roadway located between the trackways. There is a variant when the wings that do not contain magnetic blocks are additionally installed on the cargo-passenger fuselage. There is an option when each half-plane of the wing with magnetic blocks is provided with a material with a low coefficient of friction along the tracks. There is an option when in each half-plane of the wing with magnetic blocks there are at least two electromagnetic coils located in series along the direction of movement. There is a variant when the device is equipped with at least one gas turbine engine to generate thrust. There is an option when at least two additional magnetic blocks are installed on the wing and / or fuselage in the form of rectangular prisms, extended along the direction of movement, assembled from permanent magnets so that the magnetic field between the additional magnetic blocks is perpendicular to the direction of movement fuselage with a wing, each of the additional magnetic blocks contains an even number of sections of permanent magnets with the opposite direction of the magnetic field relative to each other. There is a variant when the device with installed on the wing and/or fuselage, at least two additional magnetic blocks, is equipped with at least one gas turbine engine to create additional thrust. There is a variant when the device with installed on the wing and/or fuselage, at least two additional magnetic blocks, is equipped with at least one electric motor with a propeller to create additional thrust. There is an option when at least one rectangular prism of electrically conductive materials is installed on the wing and/or fuselage to generate thrust. There is an option when the tracks on the initial and / or final section of the fuselage with the wing have a downward slope along the direction of movement. There is an option when the fuselage with the wing is equipped with at least one vertical tail. There is an option when the lower surface of the wing containing magnetic blocks has a negative angle of the transverse "V" of the wing. There is a variant when the fuselage with the wing additionally contains permanent magnets located on the front part of the wing and/or fuselage, the magnetic field of which is directed in the direction of movement or against and located on the rear part of the wing and/or fuselage, the magnetic field of which is opposite to the direction of the magnetic field of the constant magnets on the front of the wing and/or fuselage. There is an option when at least two barriers are installed parallel to each other on the upper surface of the fuselage, extending along the fuselage. There is an option when landing gear is installed on the fuselage and / or wing. There is an option when at least one aerodynamic brake flap is located on the fuselage and/or wing. There is an option when the entire device is installed in a pipeline filled with helium or a mixture of oxygen and helium, at a pressure not exceeding exceeding atmospheric pressure. When moving magnetic blocks assembled from permanent magnets according to the Halbach scheme, repulsive and electrodynamic braking forces arise over an electrically conductive non-magnetic surface [4]. Unlike existing solutions for increasing the carrying capacity of vehicles with magnetic levitation on permanent magnets, the proposed solution increases the carrying capacity by placing magnetic blocks in the wing, which is attached to the passenger-and-freight fuselage, since the aerodynamic lifting force of the wing is added to the electrodynamic lifting force. When the fuselage with the wing moves at a small height from the roadway located between the track tracks, there is an additional increase in the wing lift due to the ground effect. The stability of the fuselage with the wing during movement is maintained automatically due to the inductive interaction of the electrically conductive surfaces of the track tracks and permanent magnets located in the wing. It is possible to eliminate the influence of weather conditions on traffic and reduce noise from a gas turbine engine by installing an arched shelter made of sound-absorbing composite materials over the overpass using, for example, material from tire recycling. Thrust is generated by a gas turbine engine running on liquefied natural gas or a linear synchronous or asynchronous electric motor. Tracks are placed on a flyover above the ground. Overpasses can be assembled from reinforced concrete structures. Placing trackways in a pipeline filled with helium or a mixture of helium and oxygen at atmospheric pressure can significantly increase the speed of traffic. A mixture with an oxygen content of at least 21%, and helium - no more than 79% is suitable for breathing [5] . Placing trackways in a pipe filled with a mixture of helium and oxygen in a volume ratio of, for example, 79:21 allows you to reach a speed of 1000 km / h (Mach 0.5), while the power spent on overcoming aerodynamic resistance, increases by 1.7 times compared to the power when moving at a speed of 600 km / h (Mach 0.5) in the atmosphere while maintaining the carrying capacity. Achieving this speed in the atmosphere would require a power increase of 5 times. The placement of travel tracks in a tube filled with helium makes it possible to reach a speed of 1600 km/h (Mach 0.5), while the power expended to overcome aerodynamic resistance increases by a factor of 2.6 compared to the power when driving at a speed of 600 km/h ( Mach 0.5) in the atmosphere while maintaining the carrying capacity. Achieving this speed in the atmosphere would require a power increase of 17 times.
Краткое описание чертежей Brief description of the drawings
На фиг.1 показан прототип устройства для высокоскоростного перемещения тяжёлых грузов, состоящий из фюзеляжа с крыльями и путевых дорожек в виде рельс с боковыми двухсторонними металлическими щитами вдоль каждого рельса. Figure 1 shows a prototype device for high-speed movement of heavy loads, consisting of a fuselage with wings and tracks in the form of rails with side double-sided metal shields along each rail.
На фиг.2 показано заявленное устройство, состоящее из грузопассажирского фюзеляжа снабжённого крылом, содержащим магнитные блоки из постоянных магнитов, собранных по схеме Халбаха, и путевых дорожек в виде углового профиля из электропроводного и немагнитного материала.Figure 2 shows the claimed device, consisting of a passenger-and-freight fuselage equipped with a wing containing magnetic blocks of permanent magnets assembled according to the Halbach scheme, and track tracks in the form of an angular profile of electrically conductive and non-magnetic material.
На фиг. 3 показано устройство по направлению движения, состоящее из грузопассажирского фюзеляжа снабжённого крылом, содержащим магнитные блоки из постоянных магнитов, собранных по схеме Халбаха, расположенные в двух плоскостях параллельных направлению движения, и путевых дорожек в виде углового профиля, установленных на опорах над дорожным полотном. In FIG. 3 shows a device in the direction of movement, consisting of a passenger-and-freight fuselage equipped with a wing containing magnetic blocks of permanent magnets assembled according to the Halbach scheme, located in two planes parallel to the direction of movement, and track tracks in the form of an angular profile mounted on supports above the roadway.
На фиг.4 показан участок крыла устройства, содержащий пластины из материала с низким коэффициентом трения по путевым дорожкам. На фиг.5 показано крыло с расположенными в нём магнитными блоками из постоянных магнитов, собранных по схеме Халбаха, в виде прямоугольных призм, протяженных вдоль направления движения и расположенных в трёх плоскостях, параллельных соответствующим поверхностям путевых дорожек. Figure 4 shows a section of the wing of the device containing plates of material with a low coefficient of friction along the tracks. Figure 5 shows the wing located in it magnetic blocks of permanent magnets, assembled according to the Halbach scheme, in the form of rectangular prisms extended along the direction of movement and located in three planes parallel to the corresponding surfaces of the trackways.
На фиг.6 показан вариант размещения в двух крыльях устройства магнитных блоков, собранных из постоянных магнитов по схеме Халбаха, в виде прямоугольных призм протяженных вдоль направления движения. Figure 6 shows a variant of placing in two wings of the device magnetic blocks assembled from permanent magnets according to the Halbach scheme, in the form of rectangular prisms extended along the direction of movement.
Осуществление изобретения Implementation of the invention
В качестве наиболее близкого аналога [3] предлагаемого устройства на фиг.1 показан прототип устройства для высокоскоростного перемещения тяжёлых грузов, состоящий из фюзеляжа (1) с крыльями (2) и путевых дорожек в виде рельс (8) с боковыми двухсторонними металлическими щитами (4) вдоль каждого рельса. Фюзеляж крепится к грузовым тележкам (7) с колёсами (6). Тележки содержат продольные (5) и поперечные (на чертеже не показаны) электромагниты. Путевые дорожки и металлические щиты сделаны из стали. При достижении фюзеляжа с крылом (транспортом) определённой скорости происходит его отрыв от рельсов за счёт подъёмной силы крыльев. Управление положением транспорта относительно рельсов в вертикальной плоскости осуществляется при включении продольных электромагнитов, притягивающих транспорт к рельсами, а в горизонтальной плоскости - при включении поперечных электромагнитов, притягивающих транспорт к металлическим щитам, расположенных с двух сторон каждого рельса. Управление положением транспорта также осуществляется с помощью подвижных элементов крыла и киля (3). Существующие системы управления с помощью подвижных элементов крыла и киля не в состоянии обеспечить поддержание зазоров в несколько десятков миллиметров между колёсами и рельсами с боковыми металлическими щитами при скорости 300- 600 км/ч. Сложная система управления с помощью электромагнитов требует больших затрат. На фиг.2 показано заявленное устройство, состоящее из грузопассажирского фюзеляжа (1) снабжённого крылом (9), содержащим магнитные блоки из постоянных магнитов, собранных по схеме Халбаха (15,16), и путевых дорожек (11) в виде углового профиля из электропроводного и немагнитного материала. Таким материалом может быть алюминий. Находящиеся внутри крыла магнитные блоки расположены на боковой и нижней поверхности крыла в плоскостях, которые параллельны соответственно боковой и нижней поверхности путевой дорожки. Нижние магнитные блоки (16) отвечают за создание подъёмной силы, а боковые (15) - за противодействие отклонению фюзеляжа в горизонтальной плоскости. Внутри крыла на её нижней поверхности расположены нижние пластины (14), а на боковой поверхности крыла - боковые пластины (13) из материала с низким коэффициентом трения. Эти пластины используются для скольжения крыла на этапе разгона и торможения фюзеляжа. На внутренней поверхности крыла установлены последовательно вдоль направления движения, электромагнитные катушки крыла (17). При применении сверхпроводящих материалов в электромагнитных катушках и в путевых дорожках, достаточно двух электромагнитных катушек для создания тяговых усилий вдоль направления движения. На чертеже показаны три электромагнитные катушки крыла, каждая из которых подключается к соответствующей фазе источника трёхфазного тока. Источником электрической энергии служат аккумуляторы или турбогенератор. Взаимодействие электромагнитного поля катушек крыла с поверхностью путевых дорожек приводит к появлению, в зависимости от схем подключения фаз, тяговых или тормозящих сил по направлению движения. Это позволяет, более плавно проходить участки между последовательно расположенными на дорожном полотне путевыми электромагнитными катушками, входящими в состав линейного синхронного электродвигателя, во время их последовательного переключения, а также синхронизировать скорость движения транспорта с частотой тока, питающего путевые электромагнитные катушки линейного синхронного двигателя. Для примера показан, расположенный под крылом один из дополнительных магнитных блоков из постоянных магнитов, входящий в состав линейного синхронного двигателя, состоящий из двух участков (18) и (19) с противоположными относительно друг друга направлениями магнитного поля. По меньшей мере, такой же второй дополнительный магнитный блок расположен под крылом параллельно первому. При этом магнитное поле между дополнительными магнитными блоками на каждом участке перпендикулярно направлению движения фюзеляжа. С увеличением количества пар таких участков сила тяги возрастает. На чертеже показан вариант размещения двух газотурбинных двигателей (10) на вертикальном оперении (3) в хвостовой части фюзеляжа. Таких оперений может быть и два для противодействия крену крыла. Наличие двух газотурбинных двигателей позволяет повысить надёжность работы устройства и силу тяги. Эти двигатели могут устанавливаться и на крыле, по одному в каждой полуплоскости. Размещение одного или двух газотурбинных двигателей в дополнение к постоянно работающему линейному синхронному двигателю и периодическое их включение позволяет корректировать силу тяги и устранять рассогласование между частотой тока и скоростью движения транспорта, которое может возникнуть при резком изменении сил, действующих вдоль направления движения. Для этих же целей на этом месте вместо газотурбинных двигателей могут размещаться один или два электродвигателя с пропеллером. Газотурбинный двигатель является основным источником силы тяги при отсутствии линейного синхронного и асинхронного электродвигателей. Установка на фюзеляже дополнительного крыла (2) без магнитных блоков с определённым углом атаки позволяет существенно увеличить общую аэродинамическую подъёмную силу и, соответственно, грузоподъёмность транспорта при одном и том же размахе крыла с магнитными блоками. На передних и задних частях фюзеляжа установлены дополнительные постоянные магниты (12). Магнитные поля дополнительных постоянных магнитов на передних и задних частях крыла или фюзеляжа противоположны друг другу и направлены вдоль путевых дорожек. Магнитное поле дополнительных постоянных магнитов на передней части крыла и/или фюзеляжа на всём транспорте всегда направлено в одну сторону по отношению к направлению движения. Размещение дополнительных постоянных магнитов на передних и задних частях фюзеляжа и/или крыла позволяет защитить транспорт от столкновений за счёт сил отталкивания между магнитами. As the closest analogue [3] of the proposed device, figure 1 shows a prototype device for high-speed movement of heavy loads, consisting of a fuselage (1) with wings (2) and tracks in the form of rails (8) with side double-sided metal shields (4 ) along each rail. The fuselage is attached to cargo carts (7) with wheels (6). Carts contain longitudinal (5) and transverse (not shown in the drawing) electromagnets. Tracks and metal shields are made of steel. When the fuselage with the wing (transport) reaches a certain speed, it separates from the rails due to the lifting force of the wings. The control of the position of the transport relative to the rails in the vertical plane is carried out when the longitudinal electromagnets are turned on, attracting the transport to the rails, and in the horizontal plane - when the transverse electromagnets are turned on, attracting the transport to the metal shields located on both sides of each rail. The position of the transport is also controlled using the moving elements of the wing and keel (3). Existing control systems with the help of moving elements of the wing and keel are not able to maintain gaps of several tens of millimeters between the wheels and rails with side metal shields at a speed of 300-600 km/h. A complex control system using electromagnets is costly. Figure 2 shows the claimed device, consisting of a passenger-and-freight fuselage (1) equipped with a wing (9) containing magnetic blocks of permanent magnets assembled according to the Halbach scheme (15,16), and track tracks (11) in the form of an angular profile of electrically conductive and non-magnetic material. This material can be aluminum. The magnetic blocks located inside the wing are located on the lateral and lower surfaces of the wing in planes that are parallel to the lateral and lower surfaces of the track, respectively. The lower magnetic blocks (16) are responsible for creating lift, and the side ones (15) are responsible for counteracting the deflection of the fuselage in the horizontal plane. Inside the wing on its lower surface there are lower plates (14), and on the side surface of the wing there are side plates (13) made of a material with a low coefficient of friction. These plates are used to slide the wing during the acceleration and deceleration phase of the fuselage. On the inner surface of the wing, electromagnetic coils of the wing (17) are installed in series along the direction of movement. When superconducting materials are used in electromagnetic coils and trackways, two electromagnetic coils are sufficient to generate traction forces along the direction of travel. The drawing shows three electromagnetic wing coils, each of which is connected to the corresponding phase of a three-phase current source. Batteries or a turbogenerator serve as a source of electrical energy. The interaction of the electromagnetic field of the wing coils with the surface of the tracks leads to the appearance, depending on the phase connection schemes, of traction or braking forces in the direction of travel. This allows you to more smoothly pass between the track electromagnetic coils located in series on the roadway, which are part of the linear synchronous electric motor, during their sequential switching, as well as to synchronize the speed of the vehicle with the frequency of the current that feeds the track electromagnetic coils of the linear synchronous motor. engine. For example, one of the additional magnetic blocks of permanent magnets located under the wing, which is part of a linear synchronous motor, is shown, consisting of two sections (18) and (19) with opposite directions of the magnetic field relative to each other. At least the same second additional magnetic block is located under the wing parallel to the first one. In this case, the magnetic field between the additional magnetic blocks in each section is perpendicular to the direction of movement of the fuselage. With an increase in the number of pairs of such sections, the traction force increases. The drawing shows the placement of two gas turbine engines (10) on the vertical tail (3) in the rear fuselage. There may be two such plumage to counteract wing roll. The presence of two gas turbine engines improves the reliability of the device and traction. These engines can also be installed on the wing, one in each half-plane. Placing one or two gas turbine engines in addition to a constantly running linear synchronous engine and periodically turning them on allows you to adjust the traction force and eliminate the mismatch between the frequency of the current and the speed of the vehicle, which can occur with a sharp change in the forces acting along the direction of movement. For the same purposes, instead of gas turbine engines, one or two electric motors with a propeller can be placed at this place. The gas turbine engine is the main source of traction in the absence of linear synchronous and asynchronous electric motors. Installation on the fuselage of an additional wing (2) without magnetic blocks with a certain angle of attack allows you to significantly increase the total aerodynamic lift and, accordingly, the carrying capacity of the transport at the same wing span with magnetic blocks. Additional permanent magnets (12) are installed on the front and rear parts of the fuselage. Magnetic fields of additional permanent magnets on the front and rear parts of the wing or fuselage are opposite to each other and directed along the tracks. The magnetic field of additional permanent magnets on the front of the wing and/or fuselage on the entire vehicle is always directed in one direction with respect to the direction of travel. The placement of additional permanent magnets on the front and rear parts of the fuselage and / or wing allows you to protect the vehicle from collisions due to the repulsive forces between the magnets.
На фиг. 3 показано устройство по направлению движения, состоящее из грузопассажирского фюзеляжа (1) снабжённого крылом (9), содержащим магнитные блоки (15,16) из постоянных магнитов, собранных по схеме Халбаха, расположенные в двух плоскостях параллельных направлению движения, и путевых дорожек в виде углового профиля, установленных на опорах (21) над дорожным полотном (23). В левой и правой полуплоскости крыла, находятся магнитные блоки (15,16) в виде двух прямоугольных призм, протяжённых вдоль направления движения, расположенные в двух плоскостях под тупым углом друг к другу. Поверхности путевых дорожек параллельны соответствующим плоскостям, в которых располагаются магнитные блоки. При движении транспорта магнитные блоки (16), взаимодействуя с нижней электропроводящей поверхностью путевой дорожки (20), отвечают за подъёмную силу, а магнитные блоки (15), взаимодействуя с боковой поверхность путевой дорожки (11), отвечают за создание демпфирующих сил при отклонении транспорта от курса в горизонтальной плоскости. Нижние поверхности (20) путевых дорожек, установленные под тупым углом к боковой поверхности (11), позволяют центрировать транспорт, в первую очередь на участках разгона и торможения при скольжении по ним материалов крыла с низким коэффициентом трения. Угловой профиль прост в изготовлении, и на него расходуется минимальное количество материала по сравнению с другими вариантами путевых дорожек. Такой профиль создаёт подъёмную силу и демпфирует отклонения транспорта только в горизонтальной плоскости. Этот вариант путевой дорожки целесообразно использовать при отсутствии сильных воздушных потоков в вертикальной плоскости. Под крылом установлены дополнительные магнитные блоки из постоянных магнитов, которые представляют собой прямоугольные призмы, вытянутые вдоль направления движения. В случае тандемного варианта крыла, дополнительные магнитные блоки устанавливаются под фюзеляжем. Магнитное поле между участками (18) и другими участками (на чертеже не показаны) дополнительных магнитных блоков, перпендикулярно направлению движения. Эти дополнительные магнитные блоки входят в состав линейного синхронного электродвигателя. Электромагнитные катушки (24) линейного синхронного электродвигателя закреплены на дорожном полотне. При пропускании по кабелю (25), подведённому к электромагнитным катушкам, трёхфазного тока, возникают силы, действующие на транспорт вдоль направления движения. Электромагнитные катушки включаются во время вхождения в зону их действия дополнительных блоков из постоянных магнитов и выключаются с помощью коммутатора (22) после их выхода из этой зоны.In FIG. 3 shows a device in the direction of movement, consisting of a cargo-passenger fuselage (1) equipped with a wing (9) containing magnetic blocks (15,16) of permanent magnets assembled according to the Halbach scheme, located in two planes parallel to the direction of movement, and travel tracks in the form corner profile mounted on supports (21) above the roadway (23). In the left and right half-planes of the wing, there are magnetic blocks (15,16) in the form of two rectangular prisms, extended along the direction of motion, located in two planes at an obtuse angle to each other. The surfaces of the tracks are parallel to the corresponding planes in which the magnetic blocks are located. When transport is moving, the magnetic blocks (16), interacting with the lower electrically conductive surface of the track (20), are responsible for the lifting force, and the magnetic blocks (15), interacting with the side surface of the track (11), are responsible for creating damping forces when the vehicle deviates off course in the horizontal plane. The lower surfaces (20) of the tracks, installed at an obtuse angle to the side surface (11), make it possible to center the vehicle, primarily in the areas of acceleration and deceleration when wing materials with a low coefficient of friction slide over them. The corner profile is easy to manufacture and uses a minimal amount of material compared to other track options. Such a profile creates lift and dampens transport deviations only in the horizontal plane. This route option it is advisable to use the tracks in the absence of strong air currents in the vertical plane. Under the wing, additional magnetic blocks of permanent magnets are installed, which are rectangular prisms, elongated along the direction of movement. In the case of the tandem wing version, additional magnetic blocks are installed under the fuselage. The magnetic field between sections (18) and other sections (not shown in the drawing) of additional magnetic blocks, perpendicular to the direction of movement. These additional magnetic blocks are part of the linear synchronous motor. The electromagnetic coils (24) of the linear synchronous motor are fixed on the roadway. When a three-phase current is passed through the cable (25) connected to the electromagnetic coils, forces arise that act on the transport along the direction of movement. The electromagnetic coils are switched on when additional blocks of permanent magnets enter their zone of action and are switched off by means of a switch (22) after they leave this zone.
На фиг.4 показан участок крыла (9) устройства, содержащий пластины (13,14) из материала с низким коэффициентом трения по путевым дорожкам. Путевые дорожки установлены на опорах (21) и имеют вид углового профиля. Нижняя поверхность (20) путевой дорожки расположена под тупым углом к боковой поверхности (11) дорожки. Во время разгона и торможения крыло скользит по поверхностям путевых дорожек, опираясь на материалы с низким коэффициентом трения по путевым дорожкам. В качестве материала, обладающего низким коэффициентом трения по путевым дорожкам, подходят фторопласт, углеграфиты и композиционные материалы на их основе с использованием в качестве матрицы полимерные и углеродные нити. Из одного из таких материалов изготовлены пластины, расположенные в крыльях. Пластина (14) предназначена для скольжения по нижней поверхности (20), а пластина (13) - по боковой поверхности (11) путевой дорожки. В каждой полуплоскости крыла находятся не менее двух пар таких пластин. Пластины могут перемещаться специальным механизмом (на чертеже не показан) к поверхности крыла во время разгона и торможения, а также быть жестко закреплёнными, в том числе и на внешней поверхности крыла. По мере износа пластины заменяются. Также из материала, имеющего низкий коэффициент трения по путевой дорожке, может быть изготовлена часть крыла, подверженная трению при скольжении по путевым дорожкам при отсутствии вышеуказанных пластин. При необходимости на эти материалы можно подавать смазывающую жидкость для снижения трения. Установка путевых дорожек с уклоном вниз на начальном и/или конечном участках движения фюзеляжа с крылом позволяет использовать силу гравитации как дополнительную силу тяги, когда основное сопротивление движению оказывают силы трения и электродинамического сопротивления. При большом весе транспорта во время разгона и торможения можно использовать убирающиеся шасси. Отрицательный угол поперечного «V» нижней поверхности крыла соответствует углу двухскатного профиля поверхности дорожного полотна (231). Такой профиль крыла повышает устойчивость фюзеляжа с крылом в горизонтальной плоскости [6] даже при плоской поверхности дорожного полотна. При движении крыла на небольшой высоте от дорожного полотна подъёмная сила крыла возрастает за счёт экранного эффекта. Это позволяет увеличить грузоподъёмность транспорта. Существенное влияние экрана на величину подъёмной силы крыла происходит на высоте, составляющей десятую долю от средней аэродинамической хорды крыла [6]. Figure 4 shows a section of the wing (9) of the device containing plates (13,14) of a material with a low coefficient of friction along the tracks. The tracks are mounted on supports (21) and have the form of an angled profile. The bottom surface (20) of the track is located at an obtuse angle to the side surface (11) of the track. During acceleration and deceleration, the wing slides on the surfaces of the tracks, relying on low friction materials on the tracks. Fluoroplast, carbon graphites and composite materials based on them, using polymer and carbon threads as a matrix, are suitable as a material with a low coefficient of friction along the tracks. The plates located in the wings are made from one of these materials. The plate (14) is designed to slide along the bottom surface (20), and the plate (13) - along the side surface (11) of the track. In each half-plane of the wing there are at least two pairs of such plates. The plates can be moved by a special mechanism (not shown in the drawing) to the wing surface during acceleration and deceleration, and also be rigidly fixed, including on the outer surface of the wing. As the plates wear out, they are replaced. Also, from a material having a low coefficient of friction along the track, a part of the wing subject to friction when sliding along the track tracks in the absence of the above plates can be made. If necessary, these materials can be supplied with a lubricating fluid to reduce friction. Installing tracks with a downward slope on the initial and/or final sections of the fuselage with the wing allows you to use the force of gravity as an additional thrust force, when the main resistance to movement is exerted by the forces of friction and electrodynamic resistance. With a large vehicle weight during acceleration and deceleration, retractable landing gear can be used. The negative angle of the transverse "V" of the lower surface of the wing corresponds to the angle of the dual-slope profile of the road surface (231). Such a profile of the wing increases the stability of the fuselage with the wing in the horizontal plane [6] even with a flat surface of the roadway. When the wing moves at a small height from the roadway, the wing lift increases due to the ground effect. This allows you to increase the carrying capacity of transport. A significant influence of the screen on the magnitude of the wing lift occurs at a height that is a tenth of the average aerodynamic chord of the wing [6].
На фиг.5 показано крыло (9) с расположенными в нём магнитными блоками (15,16,27) из постоянных магнитов, собранных по схеме Халбаха в виде прямоугольных призм, протяженных вдоль направления движения и расположенных в трёх плоскостях, параллельных соответствующим поверхностям (11,20,26) путевых дорожек. Путевая дорожка представляет собой трубу с боковым продольным разрезом для перемещения в ней крыла, содержащего магнитные блоки. Плоскость, в которой находится нижний магнитный блок (16), располагается под тупым углом к плоскости, в которой находится боковой магнитный блок (15). Нижний магнитный блок, взаимодействуя во время движения с нижней поверхностью путевой дорожкиFigure 5 shows the wing (9) located in it magnetic blocks (15,16,27) of permanent magnets, assembled according to the Halbach scheme in the form of rectangular prisms, extended along the direction of motion and located in three planes parallel to the corresponding surfaces (11 ,20,26) travel tracks. The track is a pipe with a lateral longitudinal section for moving a wing containing magnetic blocks in it. The plane in which the lower the magnetic block (16) is located at an obtuse angle to the plane in which the side magnetic block (15) is located. The lower magnetic block, interacting with the bottom surface of the track during movement
(20), отвечает за создание подъёмной силы. Боковой магнитный блок (15), взаимодействуя с боковой поверхностью путевой дорожки (11), отвечает за силу демпфирования при отклонении фюзеляжа с крылом от курса в горизонтальной плоскости. Верхний магнитный блок (27), взаимодействуя с верхней частью путевой дорожки (26), отвечает за демпфирование отклонений фюзеляжа в вертикальной плоскости во время движения. Таким образом, путевые дорожки из труб с продольным разрезом, поверхность которых параллельна соответствующим плоскостям, в которых располагаются магнитные блоки, позволяют демпфировать отклонение фюзеляжа с крылом от курса в вертикальной и горизонтальной плоскости, что приводит к повышению его устойчивости во время движения. Путевые дорожки установлены над плоским дорожным полотном (231) на опорах(20), is responsible for creating lift. The side magnetic block (15), interacting with the side surface of the track (11), is responsible for the damping force when the fuselage with the wing deviates from the course in the horizontal plane. The upper magnetic block (27), interacting with the upper part of the track (26), is responsible for damping the fuselage deviations in the vertical plane during movement. Thus, tracks made of pipes with a longitudinal section, the surface of which is parallel to the corresponding planes in which the magnetic blocks are located, make it possible to damp the deviation of the fuselage with the wing from the course in the vertical and horizontal plane, which leads to an increase in its stability during movement. The trackways are installed above the flat roadbed (231) on supports
(21). Приведён пример размещения под крылом прямоугольных призм (28) из электропроводных материалов, вытянутых вдоль направления движения. Вместе с электромагнитными катушками (24), расположенными между ними вдоль направления движения и закреплёнными на дорожном полотне, они составляют линейный асинхронный электродвигатель. В случае размещения под крылом одной призмы из электропроводных материалов, электромагнитные катушки размещаются с двух сторон от неё. При пропускании трёхфазного тока через электромагнитные катушки, возникают силы, действующие на транспорт вдоль направления движения. (21). An example of placement under the wing of rectangular prisms (28) made of electrically conductive materials, elongated along the direction of motion, is given. Together with electromagnetic coils (24) located between them along the direction of travel and fixed on the roadway, they constitute a linear asynchronous electric motor. If one prism made of electrically conductive materials is placed under the wing, electromagnetic coils are placed on both sides of it. When a three-phase current is passed through electromagnetic coils, forces arise that act on the transport along the direction of movement.
На фиг.6 показан вариант размещения в двух крыльях устройства магнитных блоков, собранных из постоянных магнитов по схеме Халбаха в виде прямоугольных призм, протяженных вдоль направления движения. В одном крыле (9) они расположены в двух плоскостях параллельных двум поверхностям (20,26) путевой дорожки, а во втором крыле (2) - в вертикальной плоскости параллельной вертикальной поверхности (11) путевой дорожки. При нахождении всех трёх магнитных блоков Халбаха в одном крыле толщина той части крыла, которая находится внутри путевой дорожки, определяется размером магнитного блока, расположенного в вертикальной плоскости. Разнесение магнитных блоков Халбаха на два крыла позволяет уменьшить толщину вышеуказанной части нижнего крыла и тем самым снизить аэродинамическое сопротивление крыла. Магнитные блоки (15), расположенные на верхнем крыле, взаимодействуя с электропроводящей поверхностью (11) путевой дорожки, отвечают за демпфирование отклонений фюзеляжа с крыльями в горизонтальной плоскости. Магнитные блоки (27), расположенные на нижнем крыле, взаимодействуя с поверхностью путевой дорожки (26), отвечают за демпфирование отклонений фюзеляжа с крыльями в вертикальной плоскости, а магнитные блоки (16), взаимодействуя с поверхностью путевой дорожки (20), отвечают за подъёмную силу. В нижнем крыле находятся материалы с низким коэффициентом трения для скольжения по нижней поверхности путевой дорожки. В верхнем крыле находятся материалы с низким коэффициентом трения для скольжения по боковой поверхности путевой дорожки. Все поверхности путевых дорожек закреплены на опорах (21). Другие виды расположения магнитных блоков относительно путевых дорожек, которые могут применяться с крылом, приведены в изобретениях [7], [8]. На верхней поверхности фюзеляжа установлены параллельно друг другу два барьера (29), которые препятствуют стеканию воздуха с верхней поверхности фюзеляжа на боковые поверхности. Это способствует увеличению подъемной силы участка крыла, расположенного под фюзеляжем. Барьеры могут располагаться как на отдельном участке фюзеляжа, так и на всём его протяжении от носовой до хвостовой части. На нижней поверхности крыла расположены отклоняющиеся аэродинамические тормозные щитки (30). Они предназначены для торможения фюзеляжа за счёт увеличения аэродинамического сопротивления при отклонении щитков перпендикулярно направлению движения. Отклонение щитков осуществляется специальными механизмами. При отключении двигателей торможение также происходит за счёт токов Фуко при взаимодействии магнитных блоков с путевыми дорожками. Figure 6 shows a variant of placing in two wings of the device magnetic blocks assembled from permanent magnets according to the Halbach scheme in the form of rectangular prisms extended along the direction of movement. In one wing (9) they are located in two planes parallel to two surfaces (20,26) of the track, and in the second wing (2) - in a vertical plane parallel to the vertical surface (11) travel track. When all three Halbach magnetic blocks are in one wing, the thickness of that part of the wing that is inside the track is determined by the size of the magnetic block located in the vertical plane. Dividing the Halbach magnetic blocks into two wings makes it possible to reduce the thickness of the said part of the lower wing and thereby reduce the aerodynamic drag of the wing. Magnetic blocks (15) located on the upper wing, interacting with the electrically conductive surface (11) of the track, are responsible for damping deviations of the fuselage with wings in the horizontal plane. Magnetic blocks (27) located on the lower wing, interacting with the surface of the track (26), are responsible for damping deviations of the fuselage with wings in the vertical plane, and magnetic blocks (16), interacting with the surface of the track (20), are responsible for the lifting strength. The lower wing contains low friction materials for sliding on the underside of the track. The upper wing contains low-friction materials to slide along the side of the track. All surfaces of the tracks are fixed on supports (21). Other types of arrangement of magnetic blocks relative to the tracks that can be used with the wing are given in the inventions [7], [8]. On the upper surface of the fuselage, two barriers (29) are installed parallel to each other, which prevent air from flowing from the upper surface of the fuselage to the side surfaces. This helps to increase the lift force of the wing section located under the fuselage. Barriers can be located both on a separate section of the fuselage, and along its entire length from the nose to the tail. Deviating aerodynamic brake flaps (30) are located on the lower surface of the wing. They are designed to decelerate the fuselage by increasing the aerodynamic drag when the flaps are deflected perpendicular to the direction of motion. Shield deflection carried out by special mechanisms. When the engines are turned off, braking also occurs due to Foucault currents during the interaction of magnetic blocks with the track tracks.
Сделана оценка эффективности предлагаемых решений при движении транспорта со скоростью 600 км/ч. При расчёте принято, что путевая дорожка имеет вид углового профиля с прямым углом. Магнитные блоки, собранные из постоянных магнитов по схеме Халбаха, имеют форму прямоугольной призмы шириной 0.5м, высотой 0.05м, длиной 0.45м. Магниты сделаны из сплава неодим-железо- бор. Под фюзеляжем установлено крыло прямоугольной формы. Размах крыла 2 м, ширина крыла 4 м. В каждой полуплоскости крыла находятся по 2 магнитных блока над нижней поверхностью путевой дорожки и по 2 магнитных блока напротив боковой поверхности путевой дорожки. На основании работы [4] сделан расчёт электродинамической подъёмной силы и сил демпфирования при отклонении транспорта от курса в горизонтальной плоскости при условии движения магнитных блоков на постоянной высоте 35 мм над нижней поверхностью и на расстоянии 35 мм от боковой поверхности путевой дорожки. Вес фюзеляжа с крылом принят равным 33 кН, совпадающий с электродинамической подъёмной силой при скорости 600 км/ч и вышеуказанных размерах магнитных блоков. При скорости 10 км/ч расстояние между магнитными блоками и нижней поверхностью путевой дорожки составляет 10 мм, увеличиваясь с ростом скорости до 35 мм при скорости 600 км/ч. При отклонении фюзеляжа с крылом на 10 мм от курса в горизонтальной плоскости, сила демпфирования возрастает на 80%, с 17 кН до 31 кН. Аэродинамическая подъёмная сила, рассматриваемого крыла составляет 14 кН. Коэффициент подъёмной силы принят равным 0.1. При движении крыла на небольшой высоте от поверхности происходит увеличение подъёмной силы за счёт экранного эффекта. Так, при движении крыла на высоте 0.4 м от дорожного полотна подъёмная сила крыла возрастает в 1.5 раза [9] - с 14 кН до 21 кН. Суммарная подъёмная сила фюзеляжа с крылом увеличивается на 64 % - с 33 кН до 54 кН, а мощность, затрачиваемая на преодоление электродинамического сопротивления, которая зависит от зазора между магнитными блоками и стенками путевой дорожки, остаётся на прежнем уровне. При грузоподъёмности, например 50% от веса транспортного средства, рост грузоподъёмности составит 128 %. An assessment of the effectiveness of the proposed solutions was made for traffic at a speed of 600 km/h. When calculating, it is assumed that the track has the form of an angular profile with a right angle. Magnetic blocks assembled from permanent magnets according to the Halbach scheme have the shape of a rectangular prism 0.5m wide, 0.05m high, 0.45m long. The magnets are made of neodymium-iron-boron alloy. A rectangular wing is installed under the fuselage. The wing span is 2 m, the width of the wing is 4 m. In each half-plane of the wing there are 2 magnetic blocks above the lower surface of the track and 2 magnetic blocks opposite the side surface of the track. Based on the work [4], the calculation of the electrodynamic lifting force and damping forces was made when the vehicle deviates from the course in the horizontal plane, provided that the magnetic blocks move at a constant height of 35 mm above the bottom surface and at a distance of 35 mm from the side surface of the track. The weight of the fuselage with the wing is assumed to be 33 kN, coinciding with the electrodynamic lifting force at a speed of 600 km/h and the above dimensions of the magnetic blocks. At a speed of 10 km/h, the distance between the magnetic blocks and the bottom surface of the track is 10 mm, increasing with increasing speed up to 35 mm at a speed of 600 km/h. When the fuselage with the wing deviates by 10 mm from the course in the horizontal plane, the damping force increases by 80%, from 17 kN to 31 kN. The aerodynamic lifting force of the considered wing is 14 kN. The lifting force coefficient is taken equal to 0.1. When the wing moves at a low altitude from the surface, an increase in lift occurs due to the ground effect. Thus, when the wing moves at a height of 0.4 m from the roadway, the lifting force of the wing increases 1.5 times [9] - from 14 kN to 21 kN. Total lifting force of the fuselage with the wing increases by 64% - from 33 kN to 54 kN, and the power expended to overcome the electrodynamic resistance, which depends on the gap between the magnetic blocks and the track walls, remains at the same level. With a carrying capacity of, for example, 50% of the vehicle weight, the increase in carrying capacity will be 128%.
Ссылки: Links:
1. Halbach К. Applications of permanent magnets in accelerators and electron rings. Journal of Applied Physics. 1985, vol.57, p.3605. 5. 1. Halbach K. Applications of permanent magnets in accelerators and electron rings. Journal of Applied Physics. 1985, vol.57, p.3605. 5.
2. Патент US 8578860, заявлен 07.03.2013, опубликован 12.11.2013, заявитель Richard F. Post. Inductrack 3 configuration a maglev system for high loads. 2. Patent US 8578860, applied 03/07/2013, published 11/12/2013, applicant Richard F. Post. Inductrack 3 configuration a maglev system for high loads.
3. Патент RU 2664091, заявлен 02.10.2017, опубликован 15.08.2018, заявители Бабицкий Б. С., Вардле И.Б. Аэропоезд и пути его движения. 3. Patent RU 2664091, applied on 10/02/2017, published on 08/15/2018, applicants Babitsky B.S., Vardle I.B. Aerotrain and ways of its movement.
4.Амосков В.М., Арсланова Д.Н., Базаров А.М. и др. Численное моделирование электродинамических подвесов левитационных транспортных систем с непрерывной путевой структурой. Вестник Санкт- Петербургского университета. Сер.10. Прикладная математика. 2015. Вып.З. С.4-20. 4. Amoskov V.M., Arslanova D.N., Bazarov A.M. Numerical modeling of electrodynamic suspensions of levitation transport systems with a continuous track structure. Bulletin of St. Petersburg University. Series 10. Applied math. 2015. Issue Z. pp.4-20.
5.Никандров В.Н., Жук О.Н., Домашевич Е.В. Ингаляции кислородно- гелиевой смеси. Журнал «Наука и инновации». Издательский дом «Белорусская наука». 2012., №10, с.116. 5. Nikandrov V.N., Zhuk O.N., Domashevich E.V. Inhalation of oxygen-helium mixture. Journal "Science and Innovations". Publishing House "Belarusian Science". 2012., No. 10, p.116.
6. Патент RU2463182, заявлен 04.06.2010, опубликован 10.10.2012, заявители Сергеев В.Г., Архангельский В.Н., Соколянский В.П. Транспортная система (варианты), экранопоезд и направляющая для неё. 6. Patent RU2463182, applied on 06/04/2010, published on 10/10/2012, applicants Sergeev V.G., Arkhangelsky V.N., Sokolyansky V.P. Transport system (options), screen train and guide for it.
7. Патент RU 2698408, заявлен 25.10.2018, опубликован 26.08.2019, заявитель Селин В. В. Устройство магнитной системы левитации для устойчивого высокоскоростного перемещения грузов. 7. Patent RU 2698408, filed on 10/25/2018, published on 08/26/2019, Applicant Selin V. V. Magnetic levitation system device for stable high-speed movement of goods.
8.Патент RU 2722765, заявлен 21.08.2019, опубликован 03.06.2020, заявитель Селин В. В. Устройство магнитной системы левитации для устойчивого высокоскоростного перемещения грузов. 9. Назаров Д.В. Аэродинамика летательного аппарата вблизи земли. Учебное пособие. Издательство Самарского университета 2019., стр.31-37. 8. Patent RU 2722765, filed on 08/21/2019, published on 06/03/2020, applicant Selin V. V. The device of a magnetic levitation system for stable high-speed movement of goods. 9. Nazarov D.V. Aerodynamics of an aircraft near the ground. Tutorial. Publishing house of Samara University 2019., pp. 31-37.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Устройство магнитной системы левитации для повышения грузоподъёмности, состоящее из грузопассажирского фюзеляжа, снабжённого по меньшей мере, одним крылом, содержащим в каждой полуплоскости магнитные блоки, собранные из постоянных магнитов по схеме Халбаха, и путевых дорожек, вдоль которых при движении указанного фюзеляжа, перемещаются магнитные блоки с образованием индукционных токов, причём магнитные блоки имеют вид прямоугольных призм, протяжённых вдоль направления движения, призмы располагаются в не менее двух разных плоскостях под углом друг к другу, параллельных направлению движения, путевые дорожки выполнены из электропроводного и немагнитного материала и имеют протяжённые вдоль направления движения поверхности, параллельные соответствующим плоскостям, в которых располагаются магнитные блоки. 1. The device of the magnetic levitation system to increase the carrying capacity, consisting of a cargo-passenger fuselage, equipped with at least one wing, containing in each half-plane magnetic blocks assembled from permanent magnets according to the Halbach scheme, and track tracks along which, when the specified fuselage moves, they move magnetic blocks with the formation of induction currents, moreover, the magnetic blocks have the form of rectangular prisms extended along the direction of movement, the prisms are located in at least two different planes at an angle to each other, parallel to the direction of movement, the track tracks are made of electrically conductive and non-magnetic material and are extended along directions of movement of the surface parallel to the corresponding planes in which the magnetic blocks are located.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что путевые дорожки выполнены в виде угловых профилей или труб с продольным разрезом. 2. The device according to claim 1, characterized in that the tracks are made in the form of corner profiles or pipes with a longitudinal section.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что путевые дорожки установлены на опорах над дорожным полотном, расположенным между путевыми дорожками. 3. The device according to claim 1, characterized in that the track tracks are mounted on supports above the roadway located between the track tracks.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что грузопассажирский фюзеляж дополнительно снабжён крыльями, не содержащими магнитные блоки. 4. The device according to claim 1, characterized in that the cargo-passenger fuselage is additionally equipped with wings that do not contain magnetic blocks.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая полуплоскость крыла снабжена материалом с низким коэффициентом трения по путевым дорожкам. 5. The device according to claim 1, characterized in that each half-plane of the wing is provided with a material with a low coefficient of friction along the tracks.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в каждой полуплоскости крыла, размещены, по меньшей мере, две электромагнитные катушки, расположенные последовательно вдоль направления движения. 6. The device according to claim 1, characterized in that in each half-plane of the wing, there are at least two electromagnetic coils arranged in series along the direction of movement.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено, по меньшей мере, одним газотурбинным двигателем для создания силы тяги. 7. Device according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least one gas turbine engine for generating thrust.
8. Устройство по и.1, отличающееся тем, что на крыле и/или фюзеляже установлены, по меньшей мере, два дополнительных магнитных блока в виде прямоугольных призм, протяжённых вдоль направления движения, собранных из постоянных магнитов таким образом, чтобы магнитное поле между дополнительными магнитными блоками было перпендикулярно направлению движения фюзеляжа с крылом, при этом каждый из дополнительных магнитных блоков содержит чётное число участков из постоянных магнитов с противоположным направлением магнитного поля относительно друг друга. 8. The device according to claim 1, characterized in that at least two additional magnetic blocks are installed on the wing and / or fuselage in the form of rectangular prisms, extended along the direction of movement, assembled from permanent magnets so that the magnetic field between the additional magnetic blocks was perpendicular to the direction of movement of the fuselage with the wing, while each of the additional magnetic blocks contains an even number of sections of permanent magnets with the opposite direction of the magnetic field relative to each other.
9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно снабжено, по меньшей мере, одним газотурбинным двигателем для создания дополнительной силы тяги. 9. The device according to claim 8, characterized in that it is equipped with at least one gas turbine engine to generate additional thrust.
10. Устройство по п.8, отличающееся тем, что оно снабжено, по меньшей мере, одним электродвигателем с пропеллером для создания дополнительной силы тяги. 10. The device according to claim 8, characterized in that it is equipped with at least one electric motor with a propeller to provide additional thrust.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на фюзеляже и/или крыле установлена, по меньшей мере, одна прямоугольная призма из электропроводных материалов для создания силы тяги. 11. The device according to claim 1, characterized in that at least one rectangular prism of electrically conductive materials is installed on the fuselage and / or wing to create a thrust force.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что путевые дорожки на начальном и/или конечном участках движения фюзеляжа с крылом, имеют уклон вниз вдоль направления движения. 12. The device according to claim 1, characterized in that the tracks on the initial and/or final sections of the movement of the fuselage with the wing have a downward slope along the direction of movement.
13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фюзеляж с крылом снабжён, по меньшей мере, одним вертикальным оперением. 13. The device according to claim 1, characterized in that the fuselage with the wing is equipped with at least one vertical tail.
14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя поверхность крыла, содержащего магнитные блоки, имеет отрицательный угол поперечного «V» крыла. 14. The device according to claim 1, characterized in that the lower surface of the wing containing the magnetic blocks has a negative angle of the transverse "V" of the wing.
15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фюзеляж с крылом дополнительно содержит постоянные магниты, расположенные на передней части крыла и/или фюзеляжа, магнитное поле которых направлено по направлению движения или против и расположенные на задней части крыла и/или фюзеляжа, магнитное поле которых противоположно направлению магнитного поля постоянных магнитов на передней части крыла и/или фюзеляжа. 15. The device according to claim 1, characterized in that the fuselage with the wing additionally contains permanent magnets located on the front parts of the wing and/or fuselage, the magnetic field of which is directed in the direction of movement or against and located on the rear part of the wing and/or fuselage, the magnetic field of which is opposite to the direction of the magnetic field of permanent magnets on the front part of the wing and/or fuselage.
16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на верхней поверхности фюзеляжа установлены параллельно друг другу, по меньшей мере, два барьера, протяжённые вдоль фюзеляжа. 16. The device according to claim 1, characterized in that at least two barriers are installed parallel to each other on the upper surface of the fuselage, extending along the fuselage.
17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на фюзеляже и/или крыле установлены шасси. 17. The device according to claim 1, characterized in that the landing gear is mounted on the fuselage and / or wing.
18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на фюзеляже и/или крыле расположен, по меньшей мере, один аэродинамический тормозной щиток. 18. The device according to claim 1, characterized in that at least one aerodynamic brake flap is located on the fuselage and/or wing.
19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что всё устройство установлено в трубопроводе, заполненном гелием или смесью кислорода с гелием при давлении, не превышающем атмосферное давление. 19. The device according to claim 1, characterized in that the entire device is installed in a pipeline filled with helium or a mixture of oxygen and helium at a pressure not exceeding atmospheric pressure.
PCT/RU2021/050252 2020-12-01 2021-08-09 Magnetic levitation system arrangement for increasing load lifting capacity WO2022119473A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020139325 2020-12-01
RU2020139325A RU2752040C1 (en) 2020-12-01 2020-12-01 Magnetic levitation system apparatus for increasing load capacity

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022119473A1 true WO2022119473A1 (en) 2022-06-09

Family

ID=76989496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2021/050252 WO2022119473A1 (en) 2020-12-01 2021-08-09 Magnetic levitation system arrangement for increasing load lifting capacity

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2752040C1 (en)
WO (1) WO2022119473A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113942398B (en) * 2021-11-24 2024-02-02 中国科学院电工研究所 Single permanent magnet array sandwich type permanent magnet electric suspension guide integrated mechanism
CN114083992B (en) * 2021-12-24 2024-01-23 中国科学院电工研究所 Permanent magnet electric suspension guide integrated mechanism with double permanent magnet arrays

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2022825C1 (en) * 1990-05-28 1994-11-15 Самарский архитектурно-строительный институт Transport aid on magnetic suspension
CN104249631A (en) * 2013-06-26 2014-12-31 杜亚博 Single magnetic suspension bus
RU2573135C1 (en) * 2014-09-19 2016-01-20 Акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова" (АО "НИИЭФА") Magnetic suspension of vehicle for combined overpass
RU2698408C1 (en) * 2018-10-25 2019-08-26 Вячеслав Васильевич Селин Device of magnetic levitation system for stable high-speed movement of cargoes

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8578860B2 (en) * 2008-09-18 2013-11-12 Lawrence Livermore National Security, Llc Inductrack III configuration—a maglev system for high loads
RU2664091C1 (en) * 2017-10-02 2018-08-15 Борис Соломонович Бабицкий Air train and its travel tracks

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2022825C1 (en) * 1990-05-28 1994-11-15 Самарский архитектурно-строительный институт Transport aid on magnetic suspension
CN104249631A (en) * 2013-06-26 2014-12-31 杜亚博 Single magnetic suspension bus
RU2573135C1 (en) * 2014-09-19 2016-01-20 Акционерное общество "НИИЭФА им. Д.В. Ефремова" (АО "НИИЭФА") Magnetic suspension of vehicle for combined overpass
RU2698408C1 (en) * 2018-10-25 2019-08-26 Вячеслав Васильевич Селин Device of magnetic levitation system for stable high-speed movement of cargoes

Also Published As

Publication number Publication date
RU2752040C1 (en) 2021-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3954064A (en) Rapid transit system
CN107190595B (en) Permanent magnet suspension train track system
US5146853A (en) Compact magnetic levitation transportation system
Meins et al. The high speed Maglev transport system TRANSRAPID
US7243604B2 (en) Hidden-rail and dual-attraction balancing compensation type permanent magnetic levitation train and railway system
WO2022119473A1 (en) Magnetic levitation system arrangement for increasing load lifting capacity
Borcherts et al. Baseline specifications for a magnetically suspended high-speed vehicle
CN101481893A (en) Wheeltrack magnetic levitation universal technology
US10322729B2 (en) Terreplane transportation system
WO2020243999A1 (en) Permanent magnet magnetic suspension pipe track transportation system
Sawada Development of magnetically levitated high speed transport system in Japan
AU2015374229B2 (en) Terreplane transportation system
CN115723582A (en) High-temperature superconducting maglev train structure and control method thereof
Kolm et al. Electromagnetic flight
Gurol General atomics linear motor applications: Moving towards deployment
US4941406A (en) Magnetic and aerodynamic levitation vehicle
Liu et al. Maglev train overview
Montgomery Overview of the 2004 magplane design
CN108189847A (en) Atmospheric pressure aerotrain
Angelo et al. A new concept of superelevation in magnetic levitation-prodynamic
RU2664091C1 (en) Air train and its travel tracks
WO2008087496A2 (en) Magnetic levitation rope transport system
Liu et al. Overview of technology and development of maglev and hyperloop systems
Barbosa High speed intercity and urban passenger transport maglev train technology review: a technical and operational assessment
Post Toward more efficient transport: the inductrack maglev system

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21901132

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21901132

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1