RU2782548C1 - Superconducting magnetolevitational transport system - Google Patents

Superconducting magnetolevitational transport system Download PDF

Info

Publication number
RU2782548C1
RU2782548C1 RU2022107524A RU2022107524A RU2782548C1 RU 2782548 C1 RU2782548 C1 RU 2782548C1 RU 2022107524 A RU2022107524 A RU 2022107524A RU 2022107524 A RU2022107524 A RU 2022107524A RU 2782548 C1 RU2782548 C1 RU 2782548C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
movement
vehicle
magnetic levitation
superconducting
control section
Prior art date
Application number
RU2022107524A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Алексеевич Терентьев
Дмитрий Алексеевич Суслов
Виктор Викторович Коледов
Денис Александрович Карпухин
Александр Олегович Петров
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук
Application granted granted Critical
Publication of RU2782548C1 publication Critical patent/RU2782548C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: magnetic levitation vehicles.
SUBSTANCE: invention relates to the field of vehicles using magnetic levitation. The superconducting maglev transport system comprises a vehicle with a cabin equipped with several magnetic levitation elements made of bulk elements of high-temperature superconductors located in at least one cryostat to maintain the temperature below the transition point of the magnetic levitation element to the superconducting state. The system contains a linear guide path, including several lines of permanent magnets located opposite the superconducting elements of magnetic levitation in a vehicle with a gap, and zones of the beginning of movement and the end of movement. The movement start and end zones are located at different heights with the cruising movement zone, and the cruising movement zone is located lower with less potential energy than the movement start and end zones. The cruising movement zone contains at least one control section, on which the linear guide path is made flexible, as well as a system of actuators for changing the height of the track on the control section, a sensor system for measuring the position of the vehicle and the instantaneous value of its speed, an automatic control system to ensure synchronous changing the height of the track on the control section when a vehicle enters it to speed up or slow down the movement.
EFFECT: speed of transportation of passengers and goods is increased, as well as energy consumption on long-distance and local transport networks is reduced.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области средств транспорта, использующих магнитную левитацию.The invention relates to the field of vehicles using magnetic levitation.

Известна из источника [Sotelo, G. G., De Oliveira, R. A. H., Costa, F. S., Dias, D. H. N., De Andrade, R., & Stephan, R. M. (2014). A full scale superconducting magnetic levitation (MagLev) vehicle operational line. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), 1-5.] сверхпроводящая магнитнолевитационная транспортная система, содержащая: транспортное средство, снабженное транспортной кабиной, содержащей транспортируемый груз, снабженное одним или несколькими элементами магнитной левитации, выполненными, преимущественно из объемных элементов из высокотемпературных сверхпроводников, расположенных в одном или нескольких криостатах для поддержания температуры ниже точки перехода элемента в сверхпроводящее состояние, а также линейный направляющий путь, включающий одну или несколько линеек постоянных магнитов, расположенных напротив сверхпроводниковых элементов магнитной левитации в транспортном средстве с зазором, которые определяется при первоначальном захолаживании криостатов со сверхпроводящими элементами перед началом движения, и обеспечивает, как устойчивость вертикальной левитации транспортного средства в загруженном или порожнем состоянии, так и боковую устойчивость при движении, а также зоны начала движения и окончания движения линейного направляющего пути, причем линейный направляющий путь и транспортное средство снабжены линейным индукционным мотором для разгона и торможения транспортного средства, а также источником электропитания и системой управления для обеспечения безопасного движения транспортного средства по расписанию.Known from [Sotelo, G. G., De Oliveira, R. A. H., Costa, F. S., Dias, D. H. N., De Andrade, R., & Stephan, R. M. (2014). A full scale superconducting magnetic levitation (MagLev) vehicle operational line. IEEE Transactions on Applied Superconductivity, 25(3), 1-5.] a superconducting magnetic levitation transport system, comprising: a vehicle equipped with a transport cabin containing a transported load, equipped with one or more magnetic levitation elements, made mainly of volumetric elements from high-temperature superconductors located in one or more cryostats to maintain the temperature below the transition point of the element to the superconducting state, as well as a linear guide path that includes one or more lines of permanent magnets located opposite the superconducting magnetic levitation elements in the vehicle with a gap that is determined during the initial cooldown cryostats with superconducting elements before the start of movement, and ensures both the stability of the vertical levitation of the vehicle in a loaded or empty state, and lateral stability during movement, as well as e zones of the beginning of movement and the end of movement of the linear guide way, and the linear guide way and the vehicle are equipped with a linear induction motor for accelerating and decelerating the vehicle, as well as a power supply and a control system to ensure the safe movement of the vehicle on schedule.

Однако для данной системы характерен высокий расход энергии, которая употребляется не только на работу охлаждающей системы для поддержания температуры сверхпроводниковых элементов ниже точки перехода, но и на разгон и торможение транспортного средства.However, this system is characterized by a high energy consumption, which is used not only to operate the cooling system to maintain the temperature of the superconducting elements below the transition point, but also to accelerate and decelerate the vehicle.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является магнитолевитационная транспортная система, известная из патента US 6418857. Система включает: транспортное средство, снабженное транспортной кабиной, содержащей транспортируемый груз, снабженное одним или несколькими элементами магнитной левитации, выполненными, преимущественно из объемных элементов из высокотемпературных сверхпроводников, расположенных в одном или нескольких криостатах для поддержания температуры ниже точки перехода элемента в сверхпроводящее состояние, а также линейный направляющий путь, включающий одну или несколько линеек постоянных магнитов, расположенных напротив сверхпроводниковых элементов магнитной левитации в транспортном средстве с зазором, который определяется при первоначальном захолаживании криостатов со сверхпроводящими элементами перед началом движения и обеспечивает, как устойчивость вертикальной левитации транспортного средства в загруженном или порожнем состоянии, так и боковую устойчивость при движении, а также содержащая зоны начала движения и окончания движения линейного направляющего пути, причем зоны начала движения и окончания движения расположены на различных высотах с зоной крейсерского движения, а зона крейсерского движения расположена ниже (с меньшей потенциальной энергией), чем зоны начала и окончания движения, для достижения высокой скорости при малом трении магнитолевитационного транспортного средства, причем зона окончания движения расположена с меньшей потенциальной энергией (ниже), чем зона начала движения для компенсации потерь энергии, которые накапливаются при движении транспортного средства и не компенсируются в ходе движения иными способами, например, линейным мотором.The closest analogue of the claimed invention is a magnetic levitation transport system known from US patent 6418857. The system includes: a vehicle equipped with a transport cabin containing the transported cargo, equipped with one or more magnetic levitation elements made mainly of bulk elements of high-temperature superconductors located in one or more cryostats to maintain the temperature below the transition point of the element to the superconducting state, as well as a linear guide path that includes one or more lines of permanent magnets located opposite the superconducting magnetic levitation elements in the vehicle with a gap that is determined during the initial cooldown of cryostats with superconducting elements before the start of the movement and ensures both the stability of the vertical levitation of the vehicle in a loaded or empty state, and the lateral stability of the ri movement, and also containing the zones of the beginning of movement and the end of the movement of the linear guide track, and the zones of the beginning of the movement and the end of the movement are located at different heights with the cruising movement zone, and the cruising movement zone is located lower (with less potential energy) than the start and end zones movement, to achieve high speed with low friction of the maglev vehicle, and the zone of the end of the movement is located with less potential energy (lower) than the zone of the beginning of the movement to compensate for energy losses that accumulate during the movement of the vehicle and are not compensated during the movement in other ways, such as a linear motor.

Однако система обладает недостаточной надежностью движения при малой скорости при наличии значительных потерь от сопротивления движению и потерь, которые зависят от случайных факторов, например, различная масса полезной нагрузки.However, the system has insufficient reliability of movement at low speed in the presence of significant losses from resistance to movement and losses that depend on random factors, for example, different payload masses.

Технической проблемой заявляемого изобретения является создание транспортной системы высокого качества и технологичности, надежности, экономичности, комфорта и производительности в целом.The technical problem of the claimed invention is the creation of a transport system of high quality and manufacturability, reliability, economy, comfort and performance in general.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении скорости перевозок пассажиров и грузов, а также в снижении энергозатрат на дальних и местных транспортных сетях.The technical result of the claimed invention is to increase the speed of transportation of passengers and goods, as well as to reduce energy costs in long-distance and local transport networks.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в известной сверхпроводящей магнитолевитационной транспортной системе, которая включает: транспортное средство, снабженное транспортной кабиной, содержащей транспортируемый груз, снабженное одним или несколькими элементами магнитной левитации, выполненными, преимущественно из объемных элементов из высокотемпературных сверхпроводников, расположенных в одном или нескольких криостатах для поддержания температуры ниже точки перехода элемента в сверхпроводящее состояние, а также линейный направляющий путь, включающий одну или несколько линеек постоянных магнитов, расположенных напротив сверхпроводниковых элементов магнитной левитации в транспортном средстве с зазором, который определяется при первоначальном захолаживании криостатов со сверхпроводящими элементами перед началом движения и обеспечивает, как устойчивость вертикальной левитации транспортного средства в загруженном или порожнем состоянии, так и боковую устойчивость при движении, а также содержащая зоны начала движения и окончания движения, а зоны начала движения и окончания движения расположены на различных высотах с зоной крейсерского движения, причем зона крейсерского движения расположена ниже (с меньшей потенциальной энергией), чем зоны начала и окончания движения, для достижения высокой скорости при малом трении магнитолевитационного транспортного средства, причем зона крейсерского движения содержит один или несколько управляющих участков, на которых линейный направляющий путь выполнен гибким, а также систему актюаторов для изменения высоты пути на управляющих участках, систему датчиков, для измерения положения и мгновенного значения скорости транспортного средства, систему автоматического контроля для обеспечения синхронного изменения высоты пути на управляющем участке при въезде на него транспортного средства для ускорения или замедления движения с целью поддержания заданного скоростного режима движения, в частности для компенсации потерь энергии при движении.The claimed technical result is achieved due to the fact that in the well-known superconducting magnetic levitation transport system, which includes: a vehicle equipped with a transport cabin containing a transported load, equipped with one or more magnetic levitation elements made mainly of bulk elements of high-temperature superconductors located in one or more cryostats to maintain the temperature below the transition point of the element to the superconducting state, as well as a linear guide path that includes one or more lines of permanent magnets located opposite the superconducting magnetic levitation elements in the vehicle with a gap that is determined during the initial cooldown of cryostats with superconducting elements before the start of the movement and ensures both the stability of the vertical levitation of the vehicle in a loaded or empty state, and the lateral stability of the vehicle. and movement, as well as containing zones of the beginning of movement and the end of movement, and the zones of the beginning of movement and the end of movement are located at different heights with the zone of cruising movement, and the cruising movement zone is located lower (with less potential energy) than the zones of the beginning and end of movement, for achievement of high speed with low friction of a maglev vehicle, wherein the cruising zone contains one or more control sections, on which the linear guide path is made flexible, as well as an actuator system for changing the path height on the control sections, a sensor system for measuring position and instantaneous value vehicle speed, an automatic control system to ensure a synchronous change in the height of the track on the control section when a vehicle enters it to accelerate or slow down the movement in order to maintain a given speed mode, in particular to compensate for energy losses rgy while moving.

В дальнейшем предлагаемое техническое решение поясняется в связи с рисунками.In the future, the proposed technical solution is explained in connection with the figures.

На фиг. 1 показана схема сверхпроводящей транспортной системы согласно наиболее близкому аналогу.In FIG. 1 shows a diagram of a superconducting transport system according to the closest analogue.

На фиг. 2 показан схематически управляющий участок линейной магнитной трассы (вид слева) для случаев повышения или снижения потенциальной энергии транспортного средства, то есть ускорения или замедления.In FIG. 2 schematically shows a control section of a linear magnetic track (left view) for cases of increase or decrease in the potential energy of the vehicle, that is, acceleration or deceleration.

На фиг. 3 показан схематически управляющий линейный участок магнитной трассы (разрез).In FIG. 3 schematically shows the control linear section of the magnetic trace (section).

На фиг. 4 показана блок схема системы управления, обеспечивающая контроль скоростного режима движения транспортного средства.In FIG. 4 shows a block diagram of a control system for controlling the speed of a vehicle.

На фиг. 5 показана фотография экспериментального макета сверхпроводящей транспортной линии по Примеру 1.In FIG. 5 shows a photograph of the experimental layout of the superconducting transport line according to Example 1.

На фигурах 1-4 позициями 1-18 обозначены:In figures 1-4, positions 1-18 indicate:

1 - транспортное средство;1 - vehicle;

2 - магнитолевитационная трасса;2 - maglev track;

3 - транспортировочная труба;3 - transport pipe;

4 - зона начала движения;4 - zone of the beginning of movement;

5 - лифт;5 - elevator;

6 - зона конца движения;6 - zone of the end of the movement;

7 - разветвление;7 - branching;

8 - линейный направляющий путь;8 - linear guide way;

9 - линеек постоянных магнитов;9 - rulers of permanent magnets;

10 - стальная полоса;10 - steel strip;

11 - резиновая лента;11 - rubber band;

12 - актюатор;12 - actuator;

13 - основание;13 - base;

14 - электронный блок;14 - electronic unit;

15 - датчики;15 - sensors;

16 - три элемента из ВТСП Y-Ba-Cu-O;16 - three elements from HTSC Y-Ba-Cu-O;

17 - трасса;17 - track;

18 - три линейки постоянных магнитов Nd-Fe-B марки N42.18 - three lines of permanent magnets Nd-Fe-B brand N42.

Новым в предложенном техническом решении, по сравнению с известным, является то, что линейный крейсерский участок содержит один или множество управляющих участков, на которых потенциальная энергия движущегося на нем транспортного средства может контролироваться путем повышения или понижения уровня трассы в зависимости от требований скоростного режима. В частности, повышение потенциальной энергии транспортного средства приводит к повышению скорости и компенсации всех видов потерь при движении транспортного средства по линейному крейсерскому участку. По сравнению с прототипом, в котором изменение потенциальной энергии транспортного средства осуществляется только на конечной зоне движения, в предлагаемом техническом решении, возможно контролировать отклонения в скоростном режиме в значительно более широких приделах. Таким образом, возможно, не только расширение радиуса движения, но и использование атмосферной среды. То есть вакуумная или разреженная атмосферная среда, которая в значительной мере удорожает и усложняет конструкцию, и снижает ее надежность, оказывается не обязательной для магнитолевитационной трассы с гравитационным разгоном и торможением транспортного средства согласно предлагаемому техническому решению по сравнению с прототипом.New in the proposed technical solution, in comparison with the known one, is that the linear cruising section contains one or many control sections on which the potential energy of a vehicle moving on it can be controlled by raising or lowering the level of the track, depending on the requirements of the speed regime. In particular, an increase in the potential energy of the vehicle leads to an increase in speed and compensation for all types of losses when the vehicle moves along the linear cruising section. Compared with the prototype, in which the change in the potential energy of the vehicle is carried out only in the final zone of movement, in the proposed technical solution, it is possible to control deviations in the high-speed mode in much wider aisles. Thus, it is possible not only to expand the radius of movement, but also to use the atmospheric environment. That is, a vacuum or rarefied atmospheric environment, which greatly increases the cost and complexity of the design, and reduces its reliability, is not necessary for a maglev track with gravitational acceleration and deceleration of the vehicle according to the proposed technical solution compared to the prototype.

Рассмотрим более детально принцип работы сверхпроводящей магнитолевитационной транспортной системы на основе высокотемпературных сверхпроводников (см., [1. Mattos, L. S., Rodriguez, Е., Costa, F., Sotelo, G. G., De Andrade, R., & Stephan, R. M. (2016). MagLev-Cobra operational tests. IEEE Transactions on applied superconductivity, 26(3), 1-4.] и схему на фиг.1) и гравитационным принципом разгона и торможения. Сверхпроводящая магнитолевитационная транспортная система по прототипу включает транспортное средство 1 в виде капсулы или кабины, в которой могут располагаться как детали движителя: элементы высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП) второго рода в криостатах с рефрижераторами для поддержания ВТСП в сверхпроводящем состоянии, средства поддержания благоприятного климата внутри кабины, источники энергии. Линейный направляющий путь 8 состоит из нескольких линеек постоянных магнитов 9, расположенных в нижней части транспортировочной трубы 3. Ее назначение не ограничивается поддержанием вакуума, как требует наиболее близкий аналог.Для того, чтобы снизить риски безопасности движения транспортировочную трубу следует применять и в самых тихоходных магнитолевитационных системах, предназначенных, например, для внутригородских и внутриобъектовых транспортных линий. Так как случайное попадание ферромагнитных предметов (например, ключей или инструментов) на линейный направляющий путь может привести к задержке движения.Let us consider in more detail the principle of operation of a superconducting maglev transport system based on high-temperature superconductors (see, [1. Mattos, L. S., Rodriguez, E., Costa, F., Sotelo, G. G., De Andrade, R., & Stephan, R. M. (2016 ) MagLev-Cobra operational tests, IEEE Transactions on applied superconductivity, 26(3), 1-4.] and the diagram in Fig. 1) and the gravitational principle of acceleration and deceleration. The superconducting maglev transport system according to the prototype includes a vehicle 1 in the form of a capsule or cabin, which can be located as propulsion parts: elements of a high-temperature superconductor (HTSC) of the second kind in cryostats with refrigerators to maintain the HTSC in a superconducting state, means of maintaining a favorable climate inside the cabin, energy sources. The linear guide path 8 consists of several lines of permanent magnets 9 located in the lower part of the transport pipe 3. Its purpose is not limited to maintaining a vacuum, as required by the closest analogue. In order to reduce the risks of traffic safety, the transport pipe should also be used in the slowest systems designed, for example, for intracity and intra-object transport lines. Because if ferromagnetic objects (such as keys or tools) are accidentally placed on the linear guide path, movement may be delayed.

Зона начала движения 4 и лифт 5 в зоне конца движения 6 приподняты на высоту h над крейсерским участком пути длины d, который находится между ними для разгона и торможения наиболее экономичным способом - при помощи гравитационных сил. Следует отметить, что если, при традиционном способе разгона/торможения, при помощи линейного электродвигателя, и разгон и торможение требует расхода энергии, то при гравитационном способе разгона/торможения, наоборот, происходит полная рекуперация энергии (без учета аэродинамических и других потерь). То есть потенциальная энергия, запасенная в зоне начала движения, преобразуется с очень высоким КПД в кинетическую энергию на крейсерском участке. Затем она также практически полностью преобразуется в потенциальную, в зоне завершения движения.The start zone 4 and the elevator 5 in the end zone 6 are raised to a height h above the cruising section of the path of length d, which is located between them for acceleration and deceleration in the most economical way - using gravitational forces. It should be noted that if, with the traditional method of acceleration / deceleration, using a linear electric motor, both acceleration and deceleration require energy consumption, then with the gravitational method of acceleration / deceleration, on the contrary, there is a complete energy recovery (without taking into account aerodynamic and other losses). That is, the potential energy stored in the zone of the beginning of the movement is converted with a very high efficiency into kinetic energy in the cruising section. Then it is also almost completely transformed into potential, in the zone of completion of movement.

Рассмотрим устройство управляющего участка согласное предлагаемому техническому решению и всю систему управления движением в целом (см. фиг. 2). Если бы потери отсутствовали полностью, то отсутствовала бы и потребность в контроле скорости движения. Скорость на всей длине крейсерского участка равнялась бы:Consider the device of the control section according to the proposed technical solution and the entire traffic control system as a whole (see Fig. 2). If losses were completely absent, then there would be no need to control the speed of movement. The speed over the entire length of the cruising section would be equal to:

Figure 00000001
Figure 00000001

Следует отметить, что зависимость скорости от высоты, пропорционально корню квадратному из высоты. И увеличение h в разумных пределах не приводит к достижению высоких скоростей, например, недоступных авиации. Чтобы получить, для примера, скорость V=330 м/с (скорость звука) необходимо задать h=5000 м. Это значение перепада высоты, по-видимому, находится за пределами технологических возможностей строительства подземных и надземных сооружений.It should be noted that the dependence of speed on altitude is proportional to the square root of altitude. And an increase in h within reasonable limits does not lead to the achievement of high speeds, for example, inaccessible to aviation. To obtain, for example, the speed V=330 m/s (speed of sound), you must set h=5000 m. This value of the height difference, apparently, is beyond the technological capabilities of the construction of underground and above-ground structures.

Значительно больший интерес представляет поиск новых принципов сверхэкономичных и комфортных решений для внутригородского и внутри объектового транспорта. В условиях малых скоростей V (до 50 км/час) и h (до 10 м) большое значение приобретает компенсация аэродинамических сил трения, которые при атмосферном давлении могут оказаться значительными. Предлагаемое техническое решение направлено на разработку для этого технологичного и простого устройства - участка управления для увеличения энергии (а при необходимости ее уменьшения). Оно состоит из участка линейного направляющего пути, профиль которого может изменяться за счет того, что линейки постоянных магнитов 9 на участке несколько большем длины кабины транспортного средства 1 выполнен эластичным. Способность к изменению профиля достигается за счет применения вместо стальной полосы 10 резиновой ленты 11 в качестве основы, на которой крепятся постоянный магниты.Of much greater interest is the search for new principles of ultra-economical and comfortable solutions for intracity and intra-object transport. At low speeds V (up to 50 km/h) and h (up to 10 m), the compensation of aerodynamic friction forces, which can be significant at atmospheric pressure, is of great importance. The proposed technical solution is aimed at developing for this technologically advanced and simple device - a control section for increasing energy (and, if necessary, reducing it). It consists of a section of a linear guide path, the profile of which can be changed due to the fact that the line of permanent magnets 9 is made elastic in a section slightly longer than the length of the vehicle cabin 1. The ability to change the profile is achieved by using instead of the steel strip 10 rubber band 11 as a base on which the permanent magnets are attached.

Рассмотрим, из чего состоит и как приводится в действие вся система управления управляющим участком или множеством управляющих участков. Система включает актюаторы 12 прочно закрепленные на основании 13, которые по команде электронного блока 14 поднимают а (опускают b) вертикально уровень магнитной ленты, на участке длиной более длины кабины, в тот момент, когда кабина проезжает над этим участком. Высота подъема, момент подъема и длительность подъема задаются электронным блоком 14 на основании анализа показания датчиков 15, которые измеряют мгновенное значение скорости и точное положение кабины. Изменение высоты должно производиться, когда кабина находится на линейном отрезке управляющего участка. Возвращение высоты участка в исходное положение можно проводить после того, как кабина покинет управляющий участок линии. Высота, на которую поднимается (опускается) управляющий участок определяется долей энергии, которую составили потери, например, если исходная высота зоны начала движения h=5 м, а величина потерь составляет 1%, то высота подъема должны быть 5 см.Let us consider what the entire control system of a control area or a plurality of control areas consists of and how it is put into action. The system includes actuators 12 firmly fixed on the base 13, which, at the command of the electronic unit 14, raise a (lower b) vertically the level of the magnetic tape, in a section longer than the length of the cab, at the moment when the cab passes over this section. Lifting height, lifting moment and lifting duration are set by the electronic unit 14 based on the analysis of the readings of the sensors 15, which measure the instantaneous speed and the exact position of the cab. The height change must be made when the car is on a linear section of the control area. The return of the section height to its original position can be carried out after the car leaves the control section of the line. The height to which the control section rises (falls) is determined by the share of energy that was lost, for example, if the initial height of the movement start zone is h = 5 m, and the loss is 1%, then the height of the rise should be 5 cm.

Система управления движением должна включать датчики точного положения кабины и точного измерения скорости. Оптические датчики удовлетворяют таким требованиям. Оптический сенсор позволяет по прерыванию оптического луча определить момент приближения транспортного средства и скорость его движения в этот момент.The traffic control system must include sensors for the exact position of the cabin and accurate measurement of speed. Optical sensors meet such requirements. The optical sensor makes it possible to determine the moment of approach of the vehicle and the speed of its movement at this moment by interrupting the optical beam.

Несколько управляющих участков, расположенные один за другим на крейсерском участке линии позволят производить автоматически с высокой точностью коррекцию скорости кабины.Several control sections located one after the other on the cruising section of the line will allow for automatic correction of the cabin speed with high accuracy.

Технический эффект от применения предлагаемого решения может заключаться в том, что транспортная система будет менее энергозатратной, иметь практически неограниченный радиус действия, высокий уровень комфорта при отсутствии вибрации и шума.The technical effect of the application of the proposed solution may be that the transport system will be less energy-consuming, have an almost unlimited range, a high level of comfort in the absence of vibration and noise.

Пример 1. В качестве конкретного примера реализации предлагаемого технического решения рассмотрим экспериментальную модель (см. фиг. 5), которая включает макет транспортного средства в виде тонкостенного пенопластового криостата, в котором расположены три элемента 16 из ВТСП Y-Ba-Cu-О с размерами примерно 40×40×15 мм. Трасса 17 выполнена из полосы мягкой стали 6000×50×5 мм. На полосе, на верхней ее стороне, размещены три линейки 18 постоянных магнитов Nd-Fe-B марки N42. Запуск осуществляется после предварительного захолаживания криостата с ВТСП на некоторой высоте над линейками магнитов. Оптимальная высота составляет примерно 8 мм. Повышение высоты захолаживания вызывает некоторое повышение силы левитации, но приводит к снижению сил боковой стабилизации. Зоны начала и конца движения расположены на регулируемой высоте, например, 50 см над нижним (крейсерским) участком. После захолаживания криостата жидким азотом, до его выкипания, криостат освобождается, начинает левитировать, и в дальнейшем может совершать периодические колебания с небольшим затуханием. Скорость примерно равна V=3 м/сек в нижней точке трассы. Колебания прекращаются после выкипания азота и потери сверхпроводимости. Для демонстрации гравитационного принципа разгона/торможения самый нижний участок трассы принимается за управляющий, синхронно с движением криостата его уровень приподнимается на 3-5 мм, что достаточно для полной компенсации затухания колебаний.Example 1. As a specific example of the implementation of the proposed technical solution, consider an experimental model (see Fig. 5), which includes a vehicle model in the form of a thin-walled foam cryostat, in which three elements 16 of Y-Ba-Cu-O HTS with dimensions approximately 40×40×15 mm. Track 17 is made of mild steel strip 6000×50×5 mm. On the strip, on its upper side, there are three lines of 18 permanent magnets Nd-Fe-B brand N42. The launch is carried out after the preliminary cooling of the HTSC cryostat at a certain height above the magnet lines. The optimal height is approximately 8 mm. Increasing the cooling height causes some increase in the levitation force, but leads to a decrease in the lateral stabilization forces. The start and stop zones are located at an adjustable height, for example 50 cm above the lower (cruising) section. After cooling down the cryostat with liquid nitrogen, until it boils away, the cryostat is released, begins to levitate, and then can perform periodic oscillations with a slight damping. The speed is approximately equal to V=3 m/sec at the bottom of the track. The oscillations stop after the nitrogen boils off and the superconductivity is lost. To demonstrate the gravitational principle of acceleration/deceleration, the lowest section of the track is taken as the control one; synchronously with the movement of the cryostat, its level rises by 3–5 mm, which is sufficient to fully compensate for the attenuation of oscillations.

Пример 2. Рассмотрим вариант транспортной линии для внутриобъектовой перевозки пассажиров и/или грузов, например, багажа на вокзале, h=1 м, V=4,5 м/сек. Трасса составлена из двух линий по три линейки постоянных магнитов с размерами 20×20×20 мм. Транспортная кабина содержит четыре криостата с шестью элементами высокотемпературных сверхпроводников, как в примере 1. Грузоподъемность такой кабины, подтвержденная экспериментом, составляет, 160 кг. Для контроля высоты управляющих участков, может быть применен набор актюаторов, в качестве которых использованы гидравлические или пневматические подъемники.Example 2. Let's consider a variant of a transport line for intra-object transportation of passengers and/or goods, for example, luggage at a railway station, h=1 m, V=4.5 m/sec. The track is composed of two lines of three lines of permanent magnets with dimensions of 20×20×20 mm. The transport cabin contains four cryostats with six elements of high-temperature superconductors, as in example 1. The carrying capacity of such a cabin, confirmed by experiment, is 160 kg. To control the height of the control sections, a set of actuators can be used, which are used as hydraulic or pneumatic lifts.

Claims (2)

1. Сверхпроводящая магнитолевитационная транспортная система, содержащая транспортное средство с кабиной, снабженное одним или несколькими элементами магнитной левитации, выполненными из объемных элементов из высокотемпературных сверхпроводников, расположенных по крайней мере в одном криостате для поддержания температуры ниже точки перехода элемента магнитной левитации в сверхпроводящее состояние, а также линейный направляющий путь, включающий одну или несколько линеек постоянных магнитов, расположенных напротив сверхпроводниковых элементов магнитной левитации в транспортном средстве с зазором, который определяется при первоначальном захолаживании криостатов со сверхпроводящими элементами перед началом движения и обеспечивает как устойчивость вертикальной левитации транспортного средства в загруженном или порожнем состоянии, так и боковую устойчивость при движении, а также содержащая зоны начала движения и окончания движения, при этом зоны начала движения и окончания движения расположены на различных высотах с зоной крейсерского движения, причем зона крейсерского движения расположена ниже с меньшей потенциальной энергией, чем зоны начала и окончания движения, отличающаяся тем, что зона крейсерского движения содержит по крайней мере один управляющий участок, на котором линейный направляющий путь выполнен гибким, а также систему актюаторов для изменения высоты пути на управляющем участке, систему датчиков для измерения положения транспортного средства и мгновенного значения его скорости, систему автоматического контроля для обеспечения синхронного изменения высоты пути на управляющем участке при въезде на него транспортного средства для ускорения или замедления движения.1. Superconducting magnetic levitation transport system containing a vehicle with a cabin equipped with one or more magnetic levitation elements made of bulk elements of high-temperature superconductors located in at least one cryostat to maintain the temperature below the transition point of the magnetic levitation element to the superconducting state, and also a linear guide path that includes one or more lines of permanent magnets located opposite the superconducting magnetic levitation elements in the vehicle with a gap that is determined during the initial cooldown of cryostats with superconducting elements before the start of movement and ensures both the stability of the vertical levitation of the vehicle in a loaded or empty state , and lateral stability during movement, as well as containing zones of the beginning of movement and the end of movement, while the zones of the beginning of movement and the end of movement are located are located at different heights with a cruising zone, and the cruising zone is located lower with less potential energy than the zones of the beginning and end of the movement, characterized in that the cruising zone contains at least one control section, on which the linear guide path is made flexible, as well as a system of actuators for changing the height of the track on the control section, a system of sensors for measuring the position of the vehicle and the instantaneous value of its speed, an automatic control system for ensuring a synchronous change in the height of the track on the control section when a vehicle enters it to accelerate or slow down the movement. 2. Сверхпроводящая магнитолевитационная транспортная система по п. 1, отличающаяся тем, что управляющий участок пути выполнен из линеек постоянных магнитов, расположенных на эластичной ленте с возможностью изгибаться и растягиваться, обеспечивая повышение или понижение потенциальной энергии при помощи актюаторов, синхронно с въездом на него транспортного средства.2. The superconducting magnetic levitation transport system according to claim 1, characterized in that the control section of the path is made of lines of permanent magnets located on an elastic band with the ability to bend and stretch, providing an increase or decrease in potential energy using actuators, synchronously with the entry of a vehicle onto it funds.
RU2022107524A 2022-03-22 Superconducting magnetolevitational transport system RU2782548C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782548C1 true RU2782548C1 (en) 2022-10-31

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0122761B2 (en) * 1979-03-24 1989-04-27 Nippon Telegraph & Telephone
RU5957U1 (en) * 1996-12-15 1998-02-16 Петербургский государственный университет путей сообщения ELECTRODYNAMIC SUSPENSION TRANSPORT
US6418857B1 (en) * 1999-08-31 2002-07-16 Secretary Of Agency Of Industrial Science And Technology Superconductive magnetic levitation transportation system
RU2667216C1 (en) * 2017-12-21 2018-09-17 Олег Савельевич Кочетов Pneumatic nozzle with conical swirler

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0122761B2 (en) * 1979-03-24 1989-04-27 Nippon Telegraph & Telephone
RU5957U1 (en) * 1996-12-15 1998-02-16 Петербургский государственный университет путей сообщения ELECTRODYNAMIC SUSPENSION TRANSPORT
US6418857B1 (en) * 1999-08-31 2002-07-16 Secretary Of Agency Of Industrial Science And Technology Superconductive magnetic levitation transportation system
RU2667216C1 (en) * 2017-12-21 2018-09-17 Олег Савельевич Кочетов Pneumatic nozzle with conical swirler

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1191183C (en) Super-conductive magnetic suspension conveyer system
US4148260A (en) High speed transit system
Deng et al. A high-temperature superconducting maglev ring test line developed in Chengdu, China
US5146853A (en) Compact magnetic levitation transportation system
CN111845367B (en) High-temperature superconducting magnetic suspension start-stop system
CN209921071U (en) High-temperature superconducting magnetic suspension start-stop system
EP3611046B1 (en) Hybrid electrodynamic levitation system
CN105172803A (en) Loop test track for vacuum pipeline high-temperature superconducting magnetic levitation train
Powell et al. Magnetic suspension for levitated tracked vehicles
CN114261287B (en) Permanent magnet-high temperature superconductive magnetic suspension rail transit system
CN101314329A (en) Method for improving stability of high temperature superconducting magnetic suspension system
RU2782548C1 (en) Superconducting magnetolevitational transport system
Floegel-Delor et al. Mobile HTS bulk devices as enabling ton-force technology for maglev trains
Liu et al. The stability of HTS maglev vehicle through grade change point
Kyotani Recent progress by JNR on Maglev
CN108790934A (en) A kind of magnetic suspension linear electrical-coil regulating device and magnetic-levitation train
CN204998526U (en) Vacuum pipe high temperature superconducting maglev car ring test line
JPH0811714A (en) Transport of passenger or load
JP4468308B2 (en) Small-scale magnetic levitation transport system
Huang et al. Lateral drift of the HTS Maglev vehicle running on a ring test line under low pressure environment
CN205930332U (en) High temperature superconductive magnetic suspension system and maglev train
Karpukhin et al. Gravitational acceleration and deceleration of magnetic-levitation transport
Coffey SRI magnetic suspension studies for high-speed vehicles
Borcherts Repulsion magnetic suspension research—US progress to date
CN114264444B (en) Ultra-high-speed annular pneumatic test device