DE1952255A1

DE1952255A1 - Rail-bound hovercraft

Info

Publication number: DE1952255A1
Application number: DE19691952255
Authority: DE
Inventors: Jarvis Edward Alfred Keith
Original assignee: Tracked Hovercraft Ltd
Current assignee: Tracked Hovercraft Ltd
Priority date: 1968-10-16
Filing date: 1969-10-16
Publication date: 1970-04-30
Also published as: JPS4833565B1; GB1280148A; FR2020869B1; FR2020869A1

Description

Schienengebundenes Luftkis senfahrzeugRail-bound hovercraft

Die Erfindung betrifft ein schienengebundenes Luftkissenfahrzeug mit Antrieb durch einen linearen Induktionsmotor.The invention relates to a rail-mounted hovercraft driven by a linear induction motor.

In der USA-Patentschrift 3.361.081 CHDL 74/THL 6) ist eine Anordnung angegeben, durch die beim Ausfall der Stromversorgung aus dem Netz die\vGebläse zur Erzeugung der Luftkissen dadurch mit Strom versorgt werden, daß der lineare Induktionsmotor als Nutzbremse betrieben wird, so"daß das Fahrzeug zur gleichen Zeit von der Bahnspur abgehoben und abgebremst wird.In U.S. Patent 3,361,081 CHDL 74 / THL 6) is a Arrangement indicated by which the fan to generate the air cushions in the event of a failure of the power supply from the network are thereby supplied with power that the linear induction motor is operated as a regenerative brake, so "that the Vehicle is lifted off the railroad track and braked at the same time.

Nach der Erfindung weist ein schienengebundenes Fahrzeug mindestens einen Luftkissenerzeuger auf, um damit das Fahrzeug mindestens teilweise zu tragen, einen linearen Induktionsmotor, dessen Stator mit einer Motorschiene zusammenwirkt, die sich längs der Bahnspur erstreckt und den Vor-According to the invention, a rail-bound vehicle at least one air cushion generator in order to at least partially support the vehicle, a linear induction motor, whose stator cooperates with a motor rail, which extends along the track and the front

009818/0626009818/0626

wärtsantrieb des Fahrzeugs bewirkt, mindestens einen Gleichstrom-Gebläsemotor für die Erzeugung von Druckluft für den Luftkissenerzeuger sowie einen Wechselrichter zum Umwandeln eines Netzgleichstroms in einen Wechselstrom für den Stator des linearen Induktionsmotors, wobei der Stator des linearen Induktionsmotors, der Gebläsemotor und der Wechselrichter so angeordnet sind, daß beim Ausfall der Stromversorgung aus dem Netz der mit der Motorschiene zusammenwirkende Stator Wechselstrom zurückgewinnt, der von Gleichrichtern in dem Wechselrichterkreis gleichgerichtet wird und damit dem Gebläsemotor Gleichstrom zuzuführen gestattet.Downward propulsion of the vehicle causes at least one DC fan motor for generating compressed air for the air cushion generator and an inverter for converting a mains direct current into an alternating current for the stator of the linear induction motor, the stator of the linear Induction motor, the fan motor and the inverter are arranged so that if the power supply fails the network of the stator interacting with the motor rail Recovers alternating current, which is rectified by rectifiers in the inverter circuit and thus the fan motor Allow direct current to be supplied.

Mit der Erfindung werden Nachteile Überwunden, die sich ergeben, wenn ein Gleichstrom-Gebläsemotor für den Betrieb des Luftkissenerzeugers verwendet wird. Diese Probleme liegen in dem linearen Induktionsmotor, der, wenn er Strom zurückgewinnt, nicht von sich aus Gleichstrom für den Gebläsemotor erzeugen kann, und der nicht rückgewinnt, wenn er nicht durch Blindleistung (VA) erregt wird.The invention overcomes disadvantages that arise when a DC fan motor for the operation of the Air cushion generator is used. These problems lie in the linear induction motor which, when it recovers electricity, cannot generate direct current for the fan motor of its own accord, and which will not recover if it does not is excited by reactive power (VA).

Es ist erforderlich, die Blindleistung CVA) für den linearen Induktionsmotor sofort nach dem Ausfall der Speisung aus dem Netz bereitzustellen, damit der Motor rückgewinnen kann. Es hat sich gezeigt, daß die erforderlichen VA trotz des Ausfalls der Speisung aus dem Netz in einer erfindungsgemässen Anordnung bereitgestellt werden können, und zwar wird das entweder durch im Wechselrichter gespeicherte Energie oder durch die elektromotorische Kraft erreicht, die von dem Gebläsemotor erzeugt wird, der sich im Augenblick des Stromausfalls noch dreht und der über den Wechselrichter mit dem linearen Induktionsmotor verbunden ist. Eine Kombination dieser beiden Erscheinungen kann auch die erforderliche Blindleistung CVA) liefern.It is required the reactive power CVA) for the linear Induction motor switches off immediately after the power failure to the network so that the engine can recover. It has been shown that the required VA despite the Failure of the supply from the network in an inventive Arrangement can be provided, and that is either by energy stored in the inverter or achieved by the electromotive force generated by the fan motor, which is still rotating at the moment of the power failure and which is connected to the via the inverter linear induction motor is connected. A combination of these two phenomena can also produce the required reactive power CVA) deliver.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist daher der Gebläse-In one embodiment of the invention, therefore, the blower

009818/0626009818/0626

motor so angeordnet, daß beim Ausfall der Stromversorgung aus dem Netz die dem Gebläsemotor innewohnende Wucht diesen veranlaßt, vorübergehend als Gleichstromerzeuger zu wirken, so daß er dem Wechselrichter Energie zuführt, der damit die Anfangserregung für den Stator des linearen Induktionsmotors liefert, der mit der Motorschiene zusammenwirkt und Strom erzeugt. Sobald der lineare Induktionsmotor die Stromrückgewinnung beginnt und dem Wechselrichter Wechselstrom zuführt, liefert dieser dem Gebläsemotor Gleichstrom, so daß das Gebläse weiterhin Druckluft an den Luftkissenerzeuger abgibt.motor arranged so that in the event of a power failure the force inherent in the blower motor from the network causes it to temporarily act as a DC generator, so that he supplies energy to the inverter, which with it provides the initial excitation for the stator of the linear induction motor cooperating with the motor rail and Generates electricity. As soon as the linear induction motor starts regenerating electricity and the inverter is alternating current supplies, it supplies direct current to the blower motor so that the blower continues to deliver compressed air to the air cushion generator gives away.

Der Gebläsemotor könnte selbsterregend ausgeführt sein, wenn er als Generator wirkt, oder es kann eine Gleichstromquelle, etwa eine Batterie, vorgesehen werden und für die Erregung des Gebläsemotors sorgen, wenn die Speisung aus dem. Netz ausfällt, so daß der Gebläsemotor als Generator wirkt.The fan motor could be designed to be self-energizing when it acts as a generator, or a direct current source, such as a battery, can be provided and for the Excitation of the fan motor ensure when the supply from the. Mains fails, so that the fan motor acts as a generator.

Eine bevorzugte Ausführungform der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen besprochen, die folgendes darstellen:A preferred embodiment of the invention is discussed below with reference to the drawings, which show:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein schienengebundenes Luftkissenfahrzeug mit Antrieb durch einen linearen Induktionsmotor}Fig. 1 is a cross section through a rail-bound hovercraft driven by a linear induction motor}

Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltschema der elektrischen Anlage, bei dem für das Verständnis der Erfindung entbehrliche Einzelheiten weggelassen sind.2 shows a simplified circuit diagram of the electrical system, in which details that are unnecessary for an understanding of the invention are omitted.

Daβ längs einer Bahnspur zu führende Luftkissenfahrzeug nach Fig. 1 besitzt einen Korpus 10, der auf einer vorbereiteten Bahnspur 11 aus Beton mit Hilfe von Luftkissenerzeugern 12 gehalten wird, die über Luftführungen 13 mit Druckluft versehen werden. Um die erforderliche Seitenstabilität zu erreichen, sind Luftkissenerzeuger 14 vorgesehen, und dasThat hovercraft to be guided along a railway track 1 has a body 10 which is mounted on a prepared concrete track 11 with the aid of air cushion generators 12 is held, which are provided with compressed air via air ducts 13. In order to achieve the required lateral stability, air cushion generators 14 are provided, and that

009818/0626009818/0626

Fahrzeüg wird mittels eines linearen Induktionsmotors angetrieben, der einen Stator 15 aufweist, der aufgespalten ist und gegabelt einen Rotor 16 in Form einer Motorschiene aus Aluminium umgibt« Gleichstrom wird über eine Stromschiene 17 auf der Bahnspur 11 zugeführt; der Strom wird über Kontaktschuhe 18 abgenommen und über gleichartige Schuhe zurückgeführt, die die Rückführschiene 19 berühren. The vehicle is driven by a linear induction motor, which has a stator 15 which is split and forked out from a rotor 16 in the form of a motor rail Aluminum surrounds «Direct current is supplied via a busbar 17 on the track 11; the current is drawn off via contact shoes 18 and fed back via shoes of the same type which touch the return rail 19.

Die Luft wird den Luftkissenerzeugern 12 und 14 von einer ausreichenden Zahl von Gebläsen 8 zugeführt, die jeweils von ' einem Gleichstrommotor 9 angetrieben werden. An Bord des Fahrzeugs 10 befindet sich ein Thyristor-Wechselrichter 20, der den von dem Fahrzeug aus dem Versorgungsnetz aufgenommenen Gleichstrom in einen Wechselstrom für den Stator 15 des linearen Induktionsmotors umwandelt.The air is supplied to the air cushion generators 12 and 14 by a A sufficient number of fans 8 are supplied, each of which is driven by a DC motor 9. On board the Vehicle 10 is a thyristor inverter 20, the ones picked up by the vehicle from the supply network Direct current to alternating current for the stator 15 of the linear induction motor.

In Fig. 2 ist der Stator 15 des linearen Induktionsmotors in üblicher Weise elektrisch gekennzeichnet. Der von den Kontaktschuhen 18 abgenommene Gleichstrom liegt an der positiven Klemme 21 und der negativen Klemme 22.In Fig. 2, the stator 15 is the linear induction motor marked electrically in the usual way. The one from the Contact shoes 18 removed direct current is on the positive Terminal 21 and the negative terminal 22.

Drei in üblicher Weise angeordnete Thyristorgruppen und Dioden bilden die Hauptelemente des Dreiphasenwechselrichters 20. Jede Gruppe aus Thyristoren und Dioden ist in vereinfachter Weise als Thyristorpaar 26 und 27, Diodenpaar 28 und 29 in Verbindung mit einer Induktivität 30 und Speicherkapazitäten 31 dargestellt, die in Parallelschaltung an die Klemmen 21, 22 gelegt sind. Diese Elemente sind als Komponenten eines gleichstrombetriebenen Wechselrichters mit erzwungener Kommutierung bekannt. Der an den Klemmen 21 und 22 zugeführte Gleichstrom wird von dem Wechselrichter 20 in einen Wechselstrom variabler Frequenz umgewandelt, der dem Stator 15 des linearen Induktionsmotors zugeführt wird.Three groups of thyristors and arranged in the usual way Diodes form the main elements of the three-phase inverter 20. Each group of thyristors and diodes is in simplified form Way as thyristor pair 26 and 27, diode pair 28 and 29 in connection with an inductance 30 and storage capacitors 31, which are connected in parallel to terminals 21, 22. These elements are included as components of a DC-powered inverter forced commutation known. The direct current supplied to terminals 21 and 22 is supplied by the inverter 20 in an alternating current of variable frequency converted to the Stator 15 of the linear induction motor is supplied.

. Die Gebiäsemotoren 9 haben Anker 32 und Feldwicklungen 33,. The Gebiäsemotoren 9 have armature 32 and field windings 33,

009818/0626 ' " 009818/0626 '"

die über einen Steuerkreis 44, dessen Aufgabe es ist, notfalls die Drehzahl des Motors 9 abzutasten und einzustellen, an die Gleichstromquelle angeschlossen sind. Die Feldwicklungen 33 des Gebläsemotors 9 erhalten Strom über einen Feldstromregler 43 innerhalb des Steuerkreises 44 aus einem Hochspannungs-ZNiederspannungs-Umformer 41. Beim normalen Betrieb werden die Anker 32 der Gebläsemotoren 9 über einen Stromregler 42 innerhalb des Steuerkreises 44 an die Gleichstromquelle angeschlossen. Ferner ist in die Schaltung eine Batterie 40 in der gezeichneten Weise eingeschaltet.via a control circuit 44, whose task it is, if necessary the speed of the motor 9 to scan and set, are connected to the DC power source. The field windings 33 of the fan motor 9 receive power via a field current regulator 43 within the control circuit 44 from a High-voltage-to-low voltage converter 41. With normal Operation are the armature 32 of the fan motors 9 via a Current regulator 42 connected within control circuit 44 to the direct current source. Also in the circuit is a Battery 40 switched on in the manner shown.

Die übrigen Schaltungsteile, wie Netzschalter, Schutzrelais usw. sind nicht eingezeichnet und können wie gewohnt aus-" geführt sein.The other parts of the circuit, such as the power switch, protective relay etc. are not shown and can be carried out as usual.

Beim Ausfall des Antriebsstroms bei in Bewegung befindlichem Fahrzeug, drehen sich die Gebläsemotoren 9 im Augenblick des Stromausfalls wegen der Wucht der Motoren weiter, und sie wirken vorübergehend als Gleichstromgeneratoren mit etwa der Spannung des AntriebsStroms. Der Feldstromregler 43 hält die Ausgangsspannung der Gebläsemotoren 9 (die in diesem Augenblick als Generatoren wirken) auf passender Höhe. Dadurch wird über die Spexcherkapazitäten 31 des Wechselrichters 20 die anfängliche Blindleistung (VA) für den linearen Induktionsmotor einschließlich der Erregung geliefert, so daß der Motor nun unter der Wirkung der Wucht des Fahrzeugs Wechselstrom zurückgewinnt< Dieser Wechselstrom wird von den Dioden 28 und 29 gleichgerichtet und damit eine Speisung Über die Anschlüsse 21 und 22 herbeigeführt, dieses Mal aus der in dem linearen Induktionsmotor erzeugten Energie. Die Stromzuführung zu den Gebläsemotoren 9, wird dadurch wieder hergestellt, und diese arbeiten weiterhin zufriedenstellend, bis die aus dem linearen Induktionsmotor zurückgewonnene Energie zu gering wird, als daß ein für Hub und Führung ausreichender Druck in den Gebläsen erzeugt werdenfönnte, dennIf the drive current fails while the vehicle is in motion Vehicle, the fan motors 9 are rotating at the moment of the power failure because of the force of the motors, and they continue act temporarily as direct current generators with about the voltage of the drive current. The field current regulator 43 holds the output voltage of the fan motors 9 (which act as generators at this moment) at the appropriate level. Through this the initial reactive power (VA) for the linear induction motor is via the spexcherkapacitances 31 of the inverter 20 including the excitation supplied so that the engine is now under the action of the force of the vehicle AC Recovers <This AC is recovered from the diodes 28 and 29 rectified and thus a supply Dedicated via terminals 21 and 22, this time off of the energy generated in the linear induction motor. The power supply to the fan motors 9 is thereby restored manufactured, and these continue to work satisfactorily, until the energy recovered from the linear induction motor becomes too little for one to be sufficient for stroke and guidance Pressure could be generated in the fans because

009818/0626009818/0626

die Fahrzeuggeschwxndigkeit nimmt ab.the vehicle speed decreases.

Die Batterie 10, die unter normalen Umständen ohne definiertes Potential parallel zu der Erregung des Gebläsentotors 9 liegt, kann die Erregung für die Feldwicklungen 33 des Gebläsemotors bei Netzausfall während einer Periode übernehmen, in der der lineare Induktionsmotor nicht in der Lage ist, ausreichend Strom zurückzugewinnen» um die Batterie auszuschalten»The battery 10, which under normal circumstances without a defined Potential parallel to the excitation of the fan motor 9 is, the excitation for the field windings 33 of the Take over the blower motor in the event of a power failure during a period, in which the linear induction motor is unable to recover sufficient power »to power the battery to switch off »

Es ist bekannt, daß der lineare Motor, wenn er zurückgewinnen will, mit seiner Synchrongeschwindigkeit unterhalb der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit liegen muß. Der Zündkreis innerhalb des Wechselrichters 20 für die Thyristoren 26 und 27 enthält den Steuerkreis 50, der ein Eingangssignal 51 von der Fahrzeuggeschwindigkeit empfängt und der den Wechselrichter automatisch relativ zu der Fahrzeuggeschwindigkeit einstellt, um die erforderliche Bremswirkung zu erzielen.It is known that when the linear motor wants to recover, its synchronous speed is below the actual vehicle speed must be. The ignition circuit within the inverter 20 for the thyristors 26 and 27 includes the control circuit 50 which receives an input signal 51 of the vehicle speed and which the Inverter automatically adjusts relative to the vehicle speed in order to achieve the required braking effect achieve.

Erfindungsgemäß ist es daher möglich, die Hubgebläse auf einer ausreichenden Drehzahl zu halten, bis das Fahrzeug so weit abgebremst ist, daß es sicher auf der Bahnspur zum Stillstand kommen kann, nötigenfalls auf einer Hilfskufe oder einem Hilfsfahrwerk. Natürlich ist es wichte, daß die Hubgebläse bei Netzstromausfall so lange wie möglich weiterarbeiten, weil anderenfalls das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit hart auf die Bahnspur fallen würde, was verheerende Folgen haben könnte.According to the invention it is therefore possible to use the lifting fan to keep a sufficient speed until the vehicle is braked so far that it is safely on the track to Can come to a standstill, if necessary on an auxiliary runner or an auxiliary landing gear. Of course it is important that the In the event of a power failure, the lifting fan will continue to work as long as possible, otherwise the vehicle will run at high speed fall hard on the railroad track, which could have devastating consequences.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung müssen die Gebläsemotoren 9 nicht sofort beim Ausfall des Netzstroms als Generatoren arbeiten· Stattdessen nimmt der Stator 15 des linearen Induktionsmotors die erforderlichen Blindleistungs-VA von den Speicher-Kapazitäten 31, die einen Teil des Wech-In another embodiment of the invention, the fan motors 9 do not have to immediately when the mains power fails Generators work · Instead, the stator 15 of the linear induction motor takes the required reactive power VA of the storage capacities 31, which are part of the

009818/0826009818/0826

eelrichterkreiges 20 bilden. Bei Netzausfall sind die Kapazitäten 31 so weit geladen, daß der Wechselrichter selbst die Blindleistungs-VA liefert, so daß der lineare Motor,mit der Rückgewinnung von Wechselstrom beginnen kann.eelrichterkreiges 20 form. In the event of a power failure, the Capacities 31 loaded so far that the inverter itself supplies the reactive power VA, so that the linear Motor with which AC power recovery can begin.

Ansprüche;Expectations;

Claims

Expectations

Rail-bound vehicle with at least one air cushion generator for at least partial support of the vehicle and with a linear induction motor, its stator cooperates with a motor rail, which extends longitudinally the railway track extends and the forward propulsion of the vehicle causes

characterized in that at least one direct current fan motor for the generation of compressed air for the air cushion generator as well as an inverter for converting a Mains direct current to alternating current for the stator of the linear induction motor is provided and that the stator (15) of the linear induction motor, the fan motor (9) and the inverter (20) are arranged so that in the event of failure of the power supply from the network with the Motor rail (16) cooperating stator (15) recovers alternating current from rectifiers (29) in the Inverter circuit (20) is rectified and thus allowed to supply direct current to the fan motor.

2 «Rail-bound vehicle according to claim 1, characterized in that that the fan motor (9) is arranged so that the momentum of the fan motor in the event of a power failure (.9) causes this to work temporarily as a DC generator, so that it is the inverter (20) supplies energy, which thereby provides the initial excitation for the stator (15) of the linear induction motor, which cooperates with the motor rail (16), and supplies current

009818/0626

recovers.

3. Rail-bound vehicle according to claim 2, characterized by a direct current source CUO), which energizes the fan motor (9) if the mains supply fails.

The patent attorney

009818/0626009818/0626