RU2360812C2 - System for acceleration of tube train car on superconductor and method for its realisation - Google Patents
System for acceleration of tube train car on superconductor and method for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360812C2 RU2360812C2 RU2006144657/11A RU2006144657A RU2360812C2 RU 2360812 C2 RU2360812 C2 RU 2360812C2 RU 2006144657/11 A RU2006144657/11 A RU 2006144657/11A RU 2006144657 A RU2006144657 A RU 2006144657A RU 2360812 C2 RU2360812 C2 RU 2360812C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- superconductor
- magnetic
- magnetic screen
- plates
- accelerating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретение.The technical field to which the invention relates.
Изобретение относится к области технической физики. Изобретение относится к движителям транспортных средств, использующим нескомпенсированную силу, действующую на сверхпроводник со стороны магнитного поля, возникающую вследствие применения магнитного экрана, прикрепленного к сверхпроводящей пластине с одной ее плоской стороны.The invention relates to the field of technical physics. The invention relates to vehicle propulsors using an uncompensated force acting on the superconductor from the side of the magnetic field resulting from the use of a magnetic screen attached to the superconducting plate on one of its flat sides.
Уровень техники.The prior art.
Аналоги не обнаружены.No analogues found.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Цель настоящего изобретения - предложить новый тип скоростного метро.The purpose of the present invention is to propose a new type of high-speed metro.
Разработана система для ускорения вагона поезда метро на сверхпроводнике, в основе которой лежит прикрепленное к внешней неторцевой поверхности вагона поезда метро устройство, фрагмент которого состоит из сверхпроводящей при комнатной температуре пластины малых размеров порядка нескольких сантиметров в ширину и длину, вертикально расположенной, с прикрепленным к ней вплотную с одной плоской ее стороны впереди или позади по ходу движения поезда метро магнитным экраном, представляющим собой лист из ферромагнитного материала, причем отдельные фрагменты параллельны между собой в каждом ряду с последовательным чередованием сверхпроводящих пластин и ферромагнитных листов и отстоят друг от друга на расстоянии, в несколько раз или на порядок превышающем толщину магнитного экрана; система содержит также прикрепленное к внутренней поверхности тоннеля метро устройство, фрагментом которого является электромагнит с сердечником из ферромагнитного или антиферромагнитного материала в форме буквы «О» с прорезью (с зазором), вертикально расположенной, причем отдельные фрагменты отстоят друг от друга на расстоянии меньшем или порядка толщины сердечника электромагнита и параллельны между собой в ряду с одинаковыми соседними магнитными полюсами, при этом образуют ряды желобов для движения рядов пластин из сверхпроводника с магнитным экраном вдоль оси симметрии желоба в прорезях (в зазорах) буквы «О». Сверхпроводящие пластины с магнитным экраном крепятся к внешней боковой поверхности кабины лифта крепежом из слабомагнитного материала, чтобы не искажать магнитный поток в желобе. В качестве магнитного экрана может быть использован также лист из намагниченного вдоль плоскости листа материала постоянного магнита [1], причем оси намагничивания отдельных фрагментов параллельны между собой и направлены в одну сторону, в направлении магнитного поля желоба. Между сверхпроводящей пластиной и магнитным экраном в одном фрагменте может быть выдержано минимальное расстояние меньше или порядка толщины листа магнитного экрана. Желобы могут быть образованы прикрепленным к внутренней поверхности тоннеля метро устройством, фрагментом которого является электромагнит с сердечником из ферромагнитного или антиферромагнитного материала в форме полосы, причем отдельные фрагменты отстоят друг от друга на расстоянии меньшем или порядка толщины сердечника электромагнита и параллельны между собой в ряду с одинаковыми соседними магнитными полюсами, а ряды отстоят друг от друга с промежутком для движения пластин из сверхпроводника с магнитным экраном, причем в каждом промежутке магнитные полюса соседних рядов противоположны. Вместо электромагнита может быть использован постоянный магнит. Также в системе со стороны магнитного экрана параллельно ему на расстоянии в несколько раз или на порядок меньшем, чем расстояние между сверхпроводящими пластинами, может быть расположен второй дополнительный магнитный экран аналогичный первому, так как двойной магнитный экран намного эффективнее одинарного [2]. Вся система объединяется крепежом из слабомагнитного материала, чтобы не нарушать магнитный поток в межполюсном пространстве магнитов.A system has been developed for accelerating a subway train carriage on a superconductor, which is based on a device attached to the outer non-end surface of a metro train carriage, a fragment of which consists of a small-sized superconducting plate at room temperature of the order of a few centimeters in width and length vertically attached to it right on one flat side of it in front or behind in the direction of the metro train with a magnetic screen, which is a sheet of ferromagnetic material, and separate fragments parallel to each other in each row with alternating sequential superconducting and ferromagnetic plates and sheets are spaced apart by a distance several times on the order of or greater than the thickness of the magnetic shield; the system also contains a device attached to the inner surface of the subway tunnel, a fragment of which is an electromagnet with a core made of ferromagnetic or antiferromagnetic material in the form of the letter “O” with a slot (with a gap) vertically located, with individual fragments spaced apart from each other by a distance of less than or an order of magnitude the thickness of the core of the electromagnet and are parallel to each other in a row with the same adjacent magnetic poles, while forming rows of grooves for moving rows of plates of superconducting and a magnetic shield along the symmetry axis of the trough in the slots (in the gaps), the letter "O". Superconducting plates with a magnetic screen are attached to the outer side surface of the elevator car with fasteners made of weakly magnetic material so as not to distort the magnetic flux in the gutter. A sheet of a permanent magnet material magnetized along the plane of the sheet can also be used as a magnetic screen [1], and the magnetization axes of individual fragments are parallel to each other and directed in the same direction, in the direction of the magnetic field of the gutter. Between a superconducting plate and a magnetic screen in one fragment, a minimum distance less than or of the order of the sheet thickness of the magnetic screen can be maintained. The gutters can be formed by a device attached to the inner surface of the subway tunnel, a fragment of which is an electromagnet with a core of ferromagnetic or antiferromagnetic material in the form of a strip, and the individual fragments are spaced apart from each other by a distance less than or equal to the thickness of the core of the electromagnet and are parallel with each other adjacent magnetic poles, and the rows are spaced from each other with a gap for the movement of plates from a superconductor with a magnetic shield, and in each The magnetic poles of adjacent rows are opposite. Instead of an electromagnet, a permanent magnet can be used. Also, in the system from the side of the magnetic screen parallel to it at a distance several times or an order of magnitude smaller than the distance between the superconducting plates, a second additional magnetic screen similar to the first can be located, since a double magnetic screen is much more efficient than a single one [2]. The whole system is combined with fasteners made of weakly magnetic material so as not to disturb the magnetic flux in the inter-polar space of the magnets.
Разработан способ ускорения вагона поезда метро на сверхпроводнике, состоящий в том, что система для ускорения вагона поезда метро на сверхпроводнике ориентируется своими сверхпроводящими пластинами параллельно магнитному полю в желобе и нормально к оси симметрии желоба для движения пластин из сверхпроводника вдоль оси симметрии желоба, поэтому за счет взаимодействия пластин из сверхпроводника с магнитным полем желоба возникает со стороны плоской поверхности сверхпроводника, не защищенной магнитным экраном, некомпенсированная сила действия на сверхпроводник со стороны неоднородного магнитного поля, проникающего на незначительную глубину в толщу сверхпроводника [3], направленная от незащищенной магнитным экраном плоской поверхности сверхпроводника в сторону ослабления магнитного поля, то есть в сторону магнитного экрана, которая ускоряет систему из сверхпроводящих пластин с магнитным экраном и связанную жестко с ней конструкцию вагона поезда метро в этом направлении, причем внутреннее магнитное поле магнитного экрана из материала постоянного магнита ориентируется в одном направлении с магнитным полем в желобе. Причем ускорение регулируется электрической схемой [4], включающей в себя измеритель ускорения вагона поезда метро, которая увеличивает электрический ток через обмотку электромагнитов, если ускорение меньше заданной величины, и уменьшает электрический ток через обмотку электромагнитов, если ускорение больше заданной величины.A method has been developed for accelerating a subway train car on a superconductor, consisting in that the system for accelerating a subway train car on a superconductor is guided by its superconducting plates parallel to the magnetic field in the groove and normal to the axis of symmetry of the groove for the movement of plates from the superconductor along the axis of symmetry of the groove, therefore, due to the interaction of the plates of the superconductor with the magnetic field of the trough occurs on the side of the flat surface of the superconductor, not protected by a magnetic screen, uncompensated forces actions on the superconductor from the side of an inhomogeneous magnetic field penetrating to a small depth in the thickness of the superconductor [3], directed from the flat surface of the superconductor unprotected by the magnetic screen towards the weakening of the magnetic field, that is, towards the magnetic screen, which accelerates the system of superconducting plates with a magnetic screen and the structure of the subway train carriage rigidly connected with it in this direction, and the internal magnetic field of the magnetic screen from the material of the permanent magnet is a reference point It is in the same direction as the magnetic field in the gutter. Moreover, the acceleration is regulated by an electric circuit [4], which includes an acceleration meter for a subway train car, which increases the electric current through the winding of electromagnets if the acceleration is less than a given value, and reduces the electric current through the winding of electromagnets if the acceleration is more than a given value.
Изобретение поясняется чертежами фиг.1-4.The invention is illustrated by drawings of figures 1-4.
На фиг.1 показана пластина из сверхпроводника, обозначенная как 1, и прикрепленный к ней с одной ее плоской поверхности магнитный экран, обозначенный как 2.Figure 1 shows a plate of a superconductor, designated as 1, and attached to it from one of its flat surface, a magnetic screen, designated as 2.
На фиг.2 показано, как ориентируется в изображенных тонкими линиями силовых линиях магнитного поля электромагнита с сердечником в форме буквы «О» с прорезью (зазором) пластина из сверхпроводника 1 с магнитным экраном 2 для обеспечения некомпенсированной силы 
На фиг.3 показано, как ориентируется в изображенных тонкими линиями силовых линиях магнитного поля электромагнита с сердечником в форме полосы пластина из сверхпроводника 1 с магнитным экраном 2 для обеспечения нескомпенсированной силы
На фиг.4 показано, как регулируется ускорение системы для ускорения вагона поезда метро на сверхпроводнике электрической схемой, где: 3 - измеритель ускорения; 4 - шунт, он же датчик обратной связи; 5 - электронный усилитель; 6 - элемент сравнения; 7 - обмотка электромагнита; 8 - значение ускорения.Figure 4 shows how the acceleration of the system is regulated to accelerate the subway train carriage on a superconductor by an electrical circuit, where: 3 - acceleration meter; 4 - a shunt, it is also a feedback sensor; 5 - electronic amplifier; 6 - element of comparison; 7 - winding of an electromagnet; 8 - acceleration value.
На обмотку электромагнита подается с элемента сравнения разность напряжений Δu между заданным напряжением uзад и напряжением с электронного усилителя uэу.The voltage difference Δu between the given voltage u ass and the voltage from the electronic amplifier u eu is supplied to the winding of the electromagnet from the comparison element.
Система для ускорения вагона поезда метро должна содержать съемные ряды сверхпроводящих пластин с расположением магнитного экрана как впереди, так и позади по отношению к ходу движения поезда соответственно как для ускорения в первой половине пути между станциями, так и для замедления во второй половине пути между станциями.A system for accelerating a subway train car should contain removable rows of superconducting plates with a magnetic screen both in front and behind with respect to the train travel, respectively, both for acceleration in the first half of the path between stations and for slowdown in the second half of the path between stations.
Оценка возможности предлагаемого устройства и способа ускорения вагона поезда метро состоит в оценке силы
Сила, действующая на вещество, помещенное в магнитное поле, определяется следующим образом [5] в CGSM:The force acting on a substance placed in a magnetic field is determined as follows [5] in CGSM:
где fx - величина силы, действующей на вещество в направлении x;where f x is the magnitude of the force acting on the substance in the x direction;
χ - величина объемной магнитной восприимчивости вещества;χ is the volumetric magnetic susceptibility of the substance;
ν - объем вещества;ν is the volume of the substance;
Н - величина магнитного поля;H is the magnitude of the magnetic field;
x - направление.x is the direction.
Поскольку магнитное поле выталкивается из сверхпроводника и поскольку глубина проникновения магнитного пуля в сверхпроводник составляет 10-5÷10-6 см [3], следовательно, на этой глубине возникает сравнительно высокий градиент магнитного пуля ∂Н/∂х со стороны сверхпроводника, не защищенной магнитным экраном, обеспечивающий сравнительно высокую силу fx, действующую на поверхность сверхпроводника, свободную от магнитного экрана. При этом сверхпроводник как идеальный диамагнетик выталкивается из области более вильного магнитного поля в сторону ослабления магнитного пуля.Since the magnetic field is ejected from the superconductor and since the penetration depth of the magnetic bullet into the superconductor is 10 -5 ÷ 10 -6 cm [3], therefore, a relatively high gradient of the magnetic bullet ∂Н / ∂х from the side of the superconductor that is not protected by the magnetic field arises at this depth screen, providing a relatively high force f x acting on the surface of the superconductor, free of magnetic screen. In this case, the superconductor as an ideal diamagnet is pushed out of the region of a more powerful magnetic field towards the weakening of the magnetic bullet.
Параметры вагона поезда метро с системой для ускорения вагона поезда метро на сверхпроводнике определяются из (1) следующим естественным образом в CGSM по формуле для определения ускорения вагона поезда метро:The parameters of a metro train carriage with a system for accelerating a metro train carriage on a superconductor are determined from (1) as follows naturally in CGSM using the formula for determining the acceleration of a metro train carriage:
где М - масса вагона поезда метро;where M is the mass of the subway train carriage;
а - ускорение вагона поезда метро;a - acceleration of the subway train carriage;
χ - величина объемной магнитной восприимчивости сверхпроводника;χ is the magnitude of the volume magnetic susceptibility of the superconductor;
Н - величина магнитного поля в желобе;H is the magnitude of the magnetic field in the gutter;
S' - площадь сверхпроводящей пластины;S 'is the area of the superconducting plate;
S - площадь основания вагона поезда метро;S is the base area of the subway train carriage;
N - число сверхпроводящих пластин.N is the number of superconducting plates.
Для времени t в пути между станциями с ускорением а в первой половине пути и с ускорением минус а во второй половине пути формула длины пути будет:For time t in the path between stations with acceleration a in the first half of the path and with acceleration minus a in the second half of the path, the path length formula will be:
где L - длина пути между станциями метро;where L is the length of the path between metro stations;
а - ускорения вагона поезда метро;a - acceleration of the subway train carriage;
t - время в пути между станциями метро.t - travel time between metro stations.
Формула максимальной скорости будет:The formula for maximum speed will be:
где V - величина максимальной скорости поезда метро;where V is the maximum speed of the metro train;
а - ускорения вагона поезда метро;a - acceleration of the subway train carriage;
t - время в пути между станциями метро.t - travel time between metro stations.
Поскольку величина магнитного поля в желобе из электромагнитов может быть разная [6], выберем приемлемый вариант H=3·103 Э с расположением сверхпроводящих пластин размером S'=5 см · 5 см через каждые 2,5 см рядами по длине вагона поезда метро в восемь рядов, то есть при длине вагона поезда метро 10 м N=3,2·103, S=105 см2, χ=-1 CGSM, при условии грузоподъемности вагона поезда метро M/S~103 г·см-2~104 кг·м-2, в результатеSince the magnitude of the magnetic field in the trough of electromagnets can be different [6], we will choose an acceptable option H = 3 · 10 3 O with the location of superconducting plates of size S '= 5 cm · 5 cm every 2.5 cm in rows along the length of the subway train car in eight rows, that is, when the length of the subway train car is 10 m N = 3.2 · 10 3 , S = 10 5 cm 2 , χ = -1 CGSM, provided that the load capacity of the subway train car M / S is ~ 10 3 g · cm -2 ~ 10 4 kgm -2 , as a result
а≤104 см·с-2~102 м·с-2.a ≤10 4 cm · s -2 ~ 10 2 m · s -2 .
В действительности величина развиваемого поездом метро ускорения будет в несколько раз меньше расчетной, так как в области проникновения магнитного поля в сверхпроводник абсолютная величина магнитной восприимчивости сверхпроводника уменьшается и величина магнитного поля уменьшается, и это обстоятельство вносит свои коррективы в оценочную формулу (2). Но путем регулирования величины магнитного поля Н в желобе из электромагнитов или путем увеличения количества сверхпроводящих пластин N, или путем снижения грузоподъемности M/S можно добиться приемлемого значения параметра а.In fact, the magnitude of the acceleration developed by the metro train will be several times smaller than the calculated one, since in the region of penetration of the magnetic field into the superconductor, the absolute value of the magnetic susceptibility of the superconductor decreases and the magnitude of the magnetic field decreases, and this fact makes its own corrections to the estimation formula (2). But by adjusting the magnitude of the magnetic field H in the trough of electromagnets or by increasing the number of superconducting plates N, or by reducing the load capacity M / S, an acceptable value of the parameter a can be achieved.
Для времени в пути между станциями t=20 с при ускорении а=10 м·с-2 будет L=103 м и V=102 м·с-1.For the travel time between stations t = 20 s with acceleration a = 10 m · s -2, there will be L = 10 3 m and V = 10 2 m · s -1 .
В формуле (2), полученной из формулы (1), не учитывается сила трения, действующая противоположно направлению движения вагона поезда метро, но корректировка параметров ускорения вагона поезда метро по формуле (2) всегда компенсирует и силу трения.In formula (2) obtained from formula (1), the friction force acting opposite to the direction of movement of the subway train car is not taken into account, but the correction of the acceleration parameters of the metro train car according to formula (2) always compensates for the friction force.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
Фиг.1. Один из фрагментов системы ускорения вагона поезда метро на сверхпроводнике.Figure 1. One of the fragments of the acceleration system of a subway train carriage on a superconductor.
Фиг.2. Способ ускорения вагона поезда метро на сверхпроводнике в магнитном поле электромагнитов с сердечником в форме буквы «О» с прорезью (с зазором).Figure 2. A method of accelerating a subway train car on a superconductor in a magnetic field of electromagnets with a core in the shape of the letter "O" with a slot (with a gap).
Фиг.3. Способ ускорения вагона поезда метро на сверхпроводнике в магнитном поле электромагнитов с сердечником в форме полосы.Figure 3. A method of accelerating a subway train carriage on a superconductor in a magnetic field of electromagnets with a strip-shaped core.
Фиг.4. Способ регулирования ускорения системы для ускорения вагона поезда метро на сверхпроводнике с помощью электрической схемы.Figure 4. A method for controlling the acceleration of a system for accelerating a subway train car on a superconductor using an electrical circuit.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Средство, реализующее данное устройство и способ, еще не создано. Но из приведенных в описании изобретения расчетов следует возможность его осуществления.The tool that implements this device and method has not yet been created. But from the calculations given in the description of the invention follows the possibility of its implementation.
ЛитератураLiterature
[1] Под редакцией Дж.Киршвинка, Д.Джонса, Б.Мак-Фаддена. Биогенный магнетит и магниторецепция, Москва, «Мир», 1989 г., т.1, с.271.[1] Edited by J. Kirshvink, D.Jones, B.Mack-Fadden. Biogenic magnetite and magnetoreception, Moscow, Mir, 1989, v.1, p.271.
[2] Под редакцией Дж.Киршвинка, Д.Джонса, Б.Мак-Фаддена. Биогенный магнетит и магниторецепция, Москва, «Мир», 1989 г., т.1, с.264.[2] Edited by J. Kirschwink, D. Johns, B. Mac-Fadden. Biogenic magnetite and magnetoreception, Moscow, Mir, 1989, v.1, p.264.
[3] Малая Советская Энциклопедия. Государственное научное издательство «Советская энциклопедия», издание третье, т.8, с.254-255.[3] Small Soviet Encyclopedia. State Scientific Publishing House "Soviet Encyclopedia", third edition, vol. 8, p. 254-255.
[4] А.С.Клюев. Автоматическое регулирование, Москва, «Энергия», 1973 г., с.6-11.[4] A.S. Klyuyev. Automatic regulation, Moscow, "Energy", 1973, S. 6-11.
[5] П.Селвуд. Магнетохимия, изд. ИЛ, Москва, 1958 г., с.13.[5] P. Selwood. Magnetochemistry, ed. IL, Moscow, 1958, p.13.
[6] С.В.Вонсовский. Магнетизм, изд. «Наука», Москва, 1971, с.419.[6] S.V. Vonsovsky. Magnetism, ed. “Science”, Moscow, 1971, p. 419.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006144657/11A RU2360812C2 (en) | 2006-12-06 | 2006-12-06 | System for acceleration of tube train car on superconductor and method for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006144657/11A RU2360812C2 (en) | 2006-12-06 | 2006-12-06 | System for acceleration of tube train car on superconductor and method for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006144657A RU2006144657A (en) | 2008-06-20 |
| RU2360812C2 true RU2360812C2 (en) | 2009-07-10 |
Family
ID=41045953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006144657/11A RU2360812C2 (en) | 2006-12-06 | 2006-12-06 | System for acceleration of tube train car on superconductor and method for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2360812C2 (en) |
-
2006
- 2006-12-06 RU RU2006144657/11A patent/RU2360812C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006144657A (en) | 2008-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9581409B2 (en) | Acceleration of objects to high velocity by electromagnetic forces | |
| JP5509049B2 (en) | Magnetic encoder, actuator | |
| US6057656A (en) | Magnet block assembly for insertion device | |
| EP1006365B1 (en) | A comb structure using a magnetic force | |
| RU2360812C2 (en) | System for acceleration of tube train car on superconductor and method for its realisation | |
| JP6016833B2 (en) | Electric machine | |
| US7482716B2 (en) | Linear motor with claw-pole armature units | |
| US9490686B2 (en) | Linear motor with reduced cogging | |
| RU2360813C2 (en) | System for compensation of tube train car weight on superconductor and method for its realisation | |
| RU2360847C2 (en) | System for spacecraft launching on superconductor and method for its realisation | |
| US20070278863A1 (en) | Moving Magnet Type Linear Actuator | |
| EP1186565A3 (en) | Magnetic-inductive device for the control of multiple steel-wire ropes | |
| JPH04281359A (en) | Linear synchronous machine | |
| RU2348886C2 (en) | System for launching artillery projectile using superconductor and launching method | |
| AU3690689A (en) | Method and apparatus for controlling the carriage of a linear motor | |
| Töpfer et al. | Multi-pole magnetization of NdFeB magnets for magnetic micro-actuators and its characterization with a magnetic field mapping device | |
| US10811950B2 (en) | Linear motor and device provided with linear motor | |
| JP2002119040A (en) | Linear motor | |
| JP2005102487A (en) | Linear motor | |
| JP2002191164A (en) | Linear motor | |
| JPH0638501A (en) | Magnetic circuit | |
| RU2006144660A (en) | SYSTEM FOR COMPENSATION OF WEIGHT OF THE LIFT CABIN ON A SUPERCONDUCTOR AND METHOD FOR ITS IMPLEMENTATION | |
| RU2699230C1 (en) | Electric reactor controlled by magnetization | |
| JP2003250260A (en) | Drive unit and its driving method | |
| JP2567013Y2 (en) | Magnetic circuit for linear motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111207 |