RU2525796C1

RU2525796C1 - Gangway shoot with magnetic levitation carrier

Info

Publication number: RU2525796C1
Application number: RU2013120375/12A
Authority: RU
Inventors: Юрий Федорович Антонов; Анатолий Александрович Зайцев; Валентин Петрович Занин; Александр Дмитриевич Корчагин
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2014-08-20

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: gangway shoot with magnetic levitation carrier comprises active track structure. Permanent magnets are fitted in tree rows over its entire length, their polarity alternating in crosswise direction. Carrier bottom comprises cryostat from ferromagnetic steel accommodating sandwiched high-temperature second-generation superconductor.

EFFECT: reliable operation, safe braking, shielding of magnetic fields of dissipation, low specific weight and overall dimensions.

2 dwg

Description

Изобретение относится к индустрии развлечений, а именно к конструкции аттракциона - катальной горы.The invention relates to the entertainment industry, and in particular to the construction of an attraction - a catalan mountain.

Известна катальная гора (RU №2338569; A63G 21/00; A63G 7/00; A63G 21/10, 20.11.2008), содержащая активную путевую структуру с двумя группами направляющих элементов для соответствующих транспортных средств. Одно транспортное средство выполнено с подвесными пассажирскими местами, а другое - с пассажирскими местами, опирающимися на тележки. В результате повышается производительность аттракциона и расширяются его функциональные возможности.Known Katalova mountain (RU No. 2338569; A63G 21/00; A63G 7/00; A63G 21/10, 11/20/2008) containing an active track structure with two groups of guide elements for the respective vehicles. One vehicle is made with suspended passenger seats, and the other with passenger seats resting on trolleys. As a result, the performance of the ride increases and its functionality expands.

Недостатком известного устройства является сложность его конструкции и малая надежность, не обеспечивающая в полной мере безопасность аттракциона.A disadvantage of the known device is the complexity of its design and low reliability, which does not fully ensure the safety of the attraction.

Известна установка для перевозки пассажиров на спуске с высокой станции к нижней «Installation for the downhill transportation of passengers from a higher station to a lower station» (US 6,550,392; A63G 21/22; B61B 1/00; B61B 11/00; B61B 3/00; B61B 7/00; B61H 7/00; B61H 9/00, 22.04.2003), содержащая электромагнитное тормозное устройство, состоящее из двух взаимодействующих элементов, один из которых установлен на транспортном средстве и выполнен с использованием постоянного магнита, а второй - в активной путевой структуре в виде электропроводящей (например, алюминиевой или медной) полосы, при этом управление тормозной системой осуществляется с учетом нагрузки транспортного средства.A known installation for transporting passengers on the descent from the high station to the lower "Installation for the downhill transportation of passengers from a higher station to a lower station" (US 6,550,392; A63G 21/22; B61B 1/00; B61B 11/00; B61B 3 / 00; B61B 7/00; B61H 7/00; B61H 9/00, 04/22/2003) containing an electromagnetic braking device consisting of two interacting elements, one of which is mounted on the vehicle and made using a permanent magnet, and the second - in the active track structure in the form of an electrically conductive (for example, aluminum or copper) strip, while controlling the brake system carried out taking into account the load of the vehicle.

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения надлежащей надежности аттракциона.A disadvantage of the known device is the inability to ensure the proper reliability of the attraction.

Известна электромагнитная система левитации транспортного средства (Deutsches Reichspatent DE643316 (С) - Schwebebahn mit raederlosen Fahrzeugen, die an eisemen Fahrschienen mittels magnetischer Felder schwebend entlang gefuehrt werden/Hermann Kemper. B60L 13/10, которая лежит в основе технологии «Transrapid» (Technology Comparison: High Speed Ground Transportation Transrapid Superspeed Maglev and Bombardier JetTrain/December 2002. - Sources for This Paper Federal Railroad Administration Transrapid Intemational-USA, Inc. Bombardier Transportation. - 17 с.), содержащая установленные в боковых камерах несущей тележки бортовые электромагниты левитации и боковой стабилизации с ферромагнитным сердечником, а на активной путевой структуре - набранный из листовой электротехнической стали ферромагнитный рельс. За счет притяжения снизу бортовых электромагнитов к ферромагнитному рельсу между транспортным средством и активной путевой структурой поддерживается левитационный зазор на стоянке, участках разгона, торможения и в пути, не требуя установки колес. Для обеспечения эксплуатационного левитационного зазора транспортного средства служит электронная система регулирования тока бортовых электромагнитов левитации и боковой стабилизации, снабженная датчиками измерения зазора и обратной связью.Known electromagnetic vehicle levitation system (Deutsches Reichspatent DE643316 (C) - Schwebebahn mit raederlosen Fahrzeugen, die an eisemen Fahrschienen mittels magnetischer Felder schwebend entlang gefuehrt werden / Hermann Kemper. B60L 13/10 Comparison Technology : High Speed Ground Transportation Transrapid Superspeed Maglev and Bombardier JetTrain / December 2002. - Sources for This Paper Federal Railroad Administration Transrapid Intemational-USA, Inc. Bombardier Transportation. - 17 pp.) Containing on-board levitation electromagnets installed in the side chambers of the carrier lateral stabilization with a ferromagnetic core, and on the active track structure - nab ferromagnetic rail wound from sheet electrical steel Due to the lower attraction of the side electromagnets to the ferromagnetic rail between the vehicle and the active track structure, a levitation gap is maintained in the parking lot, in acceleration, braking and on the road, without requiring wheel installation. To ensure the operational levitation gap of the vehicle, an electronic current control system for on-board levitation electromagnets and lateral stabilization is used, equipped with clearance measurement sensors and feedback.

Недостатками аналога являются низкая эксплуатационная надежность и сложность его конструкции, обусловленные необходимостью использования на борту транспортного средства силового источника питания электромагнитов и датчиков с электронной системой определения левитационного зазора, работающей с высокой операционной скоростью измерений.The disadvantages of the analogue are the low operational reliability and the complexity of its design, due to the need to use a power source of electromagnets and sensors on board the vehicle with an electronic system for determining the levitation gap, operating at a high operational measurement speed.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является «Аттракцион с частью транспортного трека, имеющего форму спирали» - «Amusement ride with a vehicle track portion following the shape of a helix» (US 3,889,605; A63G 21/00; A63G 7/00; A63G 21/10, 17.06.1975). Аттракцион содержит два трека с транспортными средствами, снабженными тремя колесами на каждой стороне транспортного средства, из которых два колеса служат для передвижения транспортного средства по треку, а третье колесо для удержания транспортного средства на треке, обеспечивая безопасность его передвижения по треку.The closest in technical essence to the claimed invention is "Attraction with a part of a transport track having the shape of a spiral" - "Amusement ride with a vehicle track portion following the shape of a helix" (US 3,889,605; A63G 21/00; A63G 7/00; A63G 21/10, 06/17/1975). The attraction contains two tracks with vehicles equipped with three wheels on each side of the vehicle, of which two wheels serve to move the vehicle along the track, and a third wheel to hold the vehicle on the track, ensuring the safety of its movement on the track.

Однако установленные на транспортном средстве колеса - по три на каждую сторону - ухудшают комфортабельность аттракциона вследствие создаваемых во время их работы шумов, снижают его безопасность из-за возможности поломки или частичного заклинивания колес, что снижает надежность аттракциона.However, the wheels mounted on the vehicle - three on each side - impair the ride comfort due to the noise generated during their operation, reduce its safety due to the possibility of breakage or partial jamming of the wheels, which reduces the reliability of the ride.

Задачей заявляемого изобретения является создание катальной горы с магнитолевитационным транспортным средством, обеспечивающей надежную эксплуатацию аттракциона на основе левитации, вертикальной и горизонтальной стабилизации транспортного средства, безопасное торможение транспортного средства при частичной или полной потере криоагента, экранирование магнитных полей рассеяния, малые удельные массогабаритные показатели и отсутствие энергетических затрат бортовых источников питания на левитацию и торможение.The objective of the invention is the creation of a mountain of rolling with a magneto-vehicle, ensuring reliable operation of the attraction on the basis of levitation, vertical and horizontal stabilization of the vehicle, safe braking of the vehicle with partial or complete loss of cryoagent, shielding magnetic fields of scattering, small specific weight and size indicators and the absence of energy the cost of on-board power supplies for levitation and braking.

Технический результат достигается тем, что в катальной горе с магнитолевитационным транспортным средством, включающей активную путевую структуру и транспортное средство, активная путевая структура на всем протяжении имеет установленные в три ряда постоянные магниты с чередующейся полярностью в поперечном направлении, а транспортное средство выполнено магнитолевитационным, днище которого содержит криостат из ферромагнитной стали с размещенным внутри него многослойным высокотемпературным сверхпроводником 2-го поколения.The technical result is achieved by the fact that in a catalan hill with a magneto-vehicle, including an active track structure and a vehicle, the active track structure along the entire length has permanent magnets arranged in three rows with alternating polarity in the transverse direction, and the vehicle is made of magneto-gravity, the bottom of which contains a cryostat made of ferromagnetic steel with a multilayer high-temperature superconductor of the 2nd generation located inside it.

Сущность заявляемого технического решения поясняется фигурами 1, 2, где:The essence of the proposed technical solution is illustrated by figures 1, 2, where:

на фиг.1 приведен чертеж (поперечный разрез) узла левитации и боковой стабилизации магнитолевитационного транспортного средства и активной путевой структуры,figure 1 shows a drawing (cross section) of the site of levitation and lateral stabilization of the magnetic vehicle and the active track structure,

на фиг.2 приведено схематическое изображение магнитного поля системы постоянных магнитов, многослойного высокотемпературного сверхпроводника 2-го поколения и криостата из ферромагнитной стали.figure 2 shows a schematic representation of the magnetic field of a system of permanent magnets, a multilayer high-temperature superconductor of the 2nd generation and a cryostat made of ferromagnetic steel.

Сущность заявляемого технического решения состоит в следующем. Катальная гора с магнитолевитационным транспортным средством содержит активную путевую структуру 1, по длине которой на всем ее протяжении в три ряда устанавливают постоянные магниты 2 с чередующейся в поперечном направлении полярностью. В днище магнитолевитационного транспортного средства 3 установлен криостат из ферромагнитной стали 4, внутри которой размещен многослойный высокотемпературный сверхпроводник 2-го поколения 5.The essence of the proposed technical solution is as follows. The Katalnaya Gora with a magnetic vehicle contains an active track structure 1, along the length of which, along its entire length, permanent magnets 2 are installed in three rows with alternating polarity in the transverse direction. A cryostat made of ferromagnetic steel 4 is installed in the bottom of the magneto-gravitational vehicle 3, inside of which is placed a multilayer high-temperature superconductor of the 2nd generation 5.

Катальная гора с магнитолевитационным транспортным средством работает следующим образом. Криостат из ферромагнитной стали 4 заполняется криоагентом, например жидким азотом. Многослойный высокотемпературный сверхпроводник 2-го поколения 5, охладившись до температуры ниже критической, присущей данному высокотемпературному сверхпроводнику, переходит из нормального состояния в сверхпроводящее состояние. Благодаря магнитному полю, создаваемому постоянными магнитами 2, вследствие эффекта Мейсснера-Оксенфельда, возникает подъемная сила, и транспортное средство 3 начинает левитировать над активной путевой структурой 1. В таком состоянии катальная гора с магнитолевитационным транспортным средством готова к работе.Katalnaya Gora with a magnetic vehicle operates as follows. A cryostat made of ferromagnetic steel 4 is filled with a cryoagent, for example, liquid nitrogen. The multilayer high-temperature superconductor of the 2nd generation 5, having cooled to a temperature below the critical temperature inherent in this high-temperature superconductor, passes from the normal state to the superconducting state. Due to the magnetic field created by the permanent magnets 2, due to the Meissner-Oksenfeld effect, a lifting force arises, and the vehicle 3 begins to levitate over the active track structure 1. In this state, the catenary mountain with the magnetic vehicle is ready for operation.

Катальная гора с магнитолевитационным транспортным средством в штатном режиме работает за счет перманентного превращения потенциальной энергии в кинетическую и наоборот. При этом ее надежность обеспечивается за счет левитации, вертикальной и горизонтальной устойчивости магнитной системы, образованной постоянными магнитами 2 и многослойным высокотемпературным сверхпроводником 2-го поколения 5. Вертикальная и горизонтальная устойчивость магнитной системы возникает вследствие захвата центрами пиннинга (на фиг.2 показаны черными точками) в многослойном высокотемпературном сверхпроводнике 2-го поколения 5 магнитного потока, созданного постоянными магнитами 2, что свойственно сверхпроводникам 2-го рода, к которым относятся все высокотемпературные сверхпроводники, в том числе высокотемпературные сверхпроводники 2-го поколения.Katalnaya Gora with a magnetic vehicle in normal operation works due to the permanent transformation of potential energy into kinetic and vice versa. Moreover, its reliability is ensured by levitation, vertical and horizontal stability of the magnetic system formed by permanent magnets 2 and a multilayer high-temperature superconductor of the 2nd generation 5. Vertical and horizontal stability of the magnetic system occurs due to capture by pinning centers (black dots in figure 2) in a multilayer high-temperature superconductor of the 2nd generation 5 of a magnetic flux created by permanent magnets 2, which is characteristic of superconductors of the second kind, to which include all high-temperature superconductors, including second-generation high-temperature superconductors.

В случае исчезновения криоагента в криостате из ферромагнитной стали 4 многослойный высокотемпературный сверхпроводник 2-го поколения 5, нагревшись до температуры выше критической, переходит из сверхпроводящего состояния в нормальное состояние. Вследствие исчезновения эффекта Мейсснера-Оксенфельда исчезает подъемная сила левитации, и криостат из ферромагнитной стали 4, а вместе с ним магнитолевитационное транспортное средство 3 притягивается к постоянным магнитам 2 и, соответственно, к активной путевой структуре 1. В процессе постепенного нагрева многослойного высокотемпературного сверхпроводника 2-го поколения 5, вплоть до перехода его в нормальное состояние, магнитные свойства многослойного высокотемпературного сверхпроводника 2-го поколения 5 изменяются постепенно, магнитолевитационное транспортное средство успевает частично затормозиться перед остановкой, вызванной притяжением между криостатом из ферромагнитной стали 4 и постоянными магнитами 2 на активной путевой структуре 1. В результате обеспечивается надежность эксплуатации катальной горы с магнитолевитационным транспортным средством в нештатном режиме и безопасность в аварийном режиме.In the case of the disappearance of the cryoagent in the cryostat from ferromagnetic steel 4, a multilayer high-temperature superconductor of the 2nd generation 5, having heated to a temperature above the critical value, passes from the superconducting state to the normal state. Due to the disappearance of the Meissner-Oxenfeld effect, the levitation lifting force disappears, and the cryostat from ferromagnetic steel 4, and with it the magneto-gravitational vehicle 3 is attracted to the permanent magnets 2 and, accordingly, to the active track structure 1. During the gradual heating of a multilayer high-temperature superconductor 2- 5th generation, up to its normal state, the magnetic properties of a multilayer high-temperature superconductor of the 2nd generation 5 change gradually, the magnet The levitation vehicle manages to partially brake before stopping due to the attraction between the cryostat made of ferromagnetic steel 4 and the permanent magnets 2 on the active track structure 1. As a result, the operation of the rolling stock with the magneto-gravity vehicle in emergency mode and safety in emergency mode are ensured.

Таким образом, в штатном и нештатном режимах работы катальной горы с магнитолевитационным транспортным средством обеспечиваются надежность, безопасность и комфорт, отсутствие энергетических затрат бортовых источников питания на левитацию и торможение, а также снижение удельных массогабаритных показателей магнитолевитационного транспортного средства.Thus, in the normal and abnormal operating modes of the Katalnaya mountain with a magneto-vehicle, reliability, safety and comfort, the absence of energy costs of on-board power sources for levitation and braking, as well as the reduction of specific mass and size indicators of the magneto-vehicle are ensured.

Claims

Katalnaya Gora with a magneto-vehicle, including an active track structure and a vehicle, characterized in that the active track structure along the entire length has permanent magnets arranged in three rows with alternating polarity in the transverse direction, and the vehicle is made of magnet-track, the bottom of which contains a cryostat from ferromagnetic steel with a multilayer high-temperature superconductor of the 2nd generation located inside it.