RU9420U1

RU9420U1 - TRANSPORT SYSTEM WITH CONDUCTIVE CREW SUSPENSION

Info

Publication number: RU9420U1
Application number: RU98107726/20U
Authority: RU
Inventors: К.К. Ким; А.В. Нефедов; С.В. Меньшов
Original assignee: Петербургский государственный университет путей сообщения
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-03-16

Abstract

Транспортная система с кондукционным подвесом экипажа, содержащая экипаж с расположенными по его бортам четырьмя системами возбуждения, выполненными в виде наборов вертикально расположенных, одинаковых, электрически не связанных сверхпроводящих соленоидов, причем намотка обмоток соседних соленоидов выполнена в противоположных направлениях, а выводы каждого соленоида шунтированы сверхпроводящим ключом, путевое U-образное полотно, на внутренних вертикальных стенках которого жестко закреплены две статорные обмотки линейного синхронного двигателя, а по краям днища полотна, симметрично-продольной оси полотна, жестко закреплены две путевые шины из электропроводящего материала, отличающаяся тем, что число сверхпроводящих соленоидов в каждой обмотке возбуждения выбрано нечетным.A transport system with a conductive suspension of the crew, containing the crew with four excitation systems located on its sides, made in the form of sets of vertically arranged, identical, electrically unconnected superconducting solenoids, and the windings of the adjacent solenoids are made in opposite directions, and the conclusions of each solenoid are shunted by a superconducting key , U-shaped track, on the inner vertical walls of which two stator windings of linear synchronization are rigidly fixed engine, and along the edges of the bottom of the sheet, the symmetrical longitudinal axis of the sheet, two track tires of electrically conductive material are rigidly fixed, characterized in that the number of superconducting solenoids in each field winding is selected odd.

Description

ТРАНСПОРТНАЯ СИСТЕМА С КОНДУКЦИОННЫМ ПОДВЕСОМTRANSPORT SYSTEM WITH CONDUCTIVE SUSPENSION

Полезная модель относится к высокоскоростному наземному транспорту, аThe utility model relates to high-speed land transport, and

конкретнее к транспортным системам с использованием сверхпроводящих систем возбуждения и кондукционного подвеса экипажа.more specifically, to transport systems using superconducting excitation systems and conductive suspension of the crew.

Известны транспортные системы с электродинамическим подвесом экипажа, состоящие из экипажа с расположенными на нем вертикальными сверхпроводящими системами возбуждения и путевого полотна с жестко укрепленными структурами тягового линейного синхронного двигателя и структурами электродинамического подвеса (Fukase S. et.all. Maglev Test Vehicle MLUOOl Running on U-shaped Guideway// Hitachi Review. 1982. Vol.31. N1. p.7-12).Known transport systems with an electrodynamic suspension of the crew, consisting of a crew with vertical superconducting excitation systems and track located on it with rigidly mounted traction linear synchronous motor structures and electrodynamic suspension structures (Fukase S. et.all. Maglev Test Vehicle MLUOOl Running on U- shaped Guideway // Hitachi Review. 1982. Vol.31. N1. p. 7-12).

Основным недостатком данных транспортных систем является то, что величина силы электродинамического подвеса зависит от скорости движения экипажа, причем необходимая величина подъемной силы (она равна весу экипажа) получается при достижении скорости движения экипажа 80 -120 км/ч.The main drawback of these transport systems is that the magnitude of the force of the electrodynamic suspension depends on the speed of the crew, and the necessary amount of lifting force (it is equal to the weight of the crew) is obtained when the speed of the crew reaches 80 -120 km / h.

Из-за отмеченного явления на участках стоянки и движения с малыми скоростями ( 80-120 км/ч) экипаж подвешивается с помощью каучуковых колес, что ведет к возникновению вибраций экипажа, а следовательно к уменьшению надежности эксплуатации системы.Due to the noted phenomenon in the areas of parking and movement at low speeds (80-120 km / h), the crew is suspended using rubber wheels, which leads to the occurrence of vibration of the crew, and therefore to a decrease in the reliability of the system.

Известная транспортная система ( Geary P.J., Magnetic and Electric suspension. - London: BSIRA, 1964. - p.11-12) имеет тележку, движущуюся вдоль шин из электропроводящего материала. По шинам, выполненным в виде удлиненной петли, пропускается ток, создающий магнитное поле. На тележкеThe well-known transport system (Geary P.J., Magnetic and Electric suspension. - London: BSIRA, 1964. - p.11-12) has a trolley moving along tires made of electrically conductive material. The tires, made in the form of an elongated loop, are passed a current that creates a magnetic field. On trolley

МПК B60L 13/10IPC B60L 13/10

ЭКИПАЖАCREW

расположена ответная петля - система возбуждения - такой же ширины, составленная из желобов, причем ток в ней имеет противоположное направление.the response loop is located - the excitation system - of the same width, made up of grooves, and the current in it has the opposite direction.

Согласно теореме Ирншоу добиться устойчивого подвеса в боковом направлении с помощью желобообразной формы тележной петли - системы возбуждения без надлежащего регулирования токов не представляется возможным. Этот факт, а также необходимость постоянного возбуждения тока на тележке приводят к снижению надежности эксплуатации транспортной системы, что составляет основной недостаток данной транспортной системы.According to the Irnshaw theorem, it is not possible to achieve a stable suspension in the lateral direction using the trough-like shape of a cart loop — an excitation system without proper regulation of currents. This fact, as well as the need for continuous excitation of current on the trolley, reduces the reliability of the operation of the transport system, which is the main disadvantage of this transport system.

Задачей настоящей полезной модели является увеличение надежности эксплуатации системы.The objective of this utility model is to increase the reliability of the system.

Указанная задача достигается тем, что в транспортной системе, содержащей экипаж с расположенными по бортам четырьмя системами возбуждения, выполненными в виде наборов вертикально расположенных одинаковых электрически не связанных сверхпроводящих соленоидов, причем намотка обмоток соседних соленоидов выполнена в противоположных направлениях, а выводы каждого соленоида шунтированы сверхпроводящим ключом, путевое U-образное полотно, на внутренних вертикальных стенках которого жестко закреплены две статорные обмотки линейного синхронного двигателя, а по краям днища полотна, симметрично продольной оси полотна, жестко закреплены две путевые шины из электропроводящего материала, число сверхпроводящих соленоидов в каждой системе возбуждения выбрано нечетным.This problem is achieved by the fact that in a transport system containing a crew with four excitation systems located on the sides, made in the form of sets of vertically arranged identical electrically unconnected superconducting solenoids, the windings of the adjacent solenoid windings are made in opposite directions, and the conclusions of each solenoid are shunted by a superconducting key , U-shaped track, on the inner vertical walls of which two stator windings of linear synchro are rigidly fixed engine, and along the edges of the bottom of the sheet, symmetrically to the longitudinal axis of the sheet, two track tires of electrically conductive material are rigidly fixed, the number of superconducting solenoids in each excitation system is chosen odd.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленная транспортная система ОТЛИЧАЕТСЯ, выполнением системы возбуждения из нечетного количества сверхпроводящих соленоидов. Таким образом, заявленная транспортная система соответствует критерию «новизна. На фиг. 1 дана схема предлагаемой системы, на фиг. 2 приведена схема подсоединения сверхпроводящего ключа к сверхпроводящему соленоиду, на фиг. 3 показан механизм образования стабилизирующей силы. Экипаж 1 (фиг. 1) несет на себе 4 системы возбуждения 2, которые расположены по бортам экипажа 1. Каждая система возбуждения 2 состоит из нечетного числа вертикально расположенных одинаковых элекфически не связанных сверхпроводящих соленоидов 3. Выводы 4 каждого соленоида шунтированы сверхпроводящим ключом 5. 1 движется в путевом Uобразном полотне 6, на внутренних вертикальных стенках которого жестко закреплены две статорные обмотки 7 линейного синхронного двигателя, а по краям днища полотна 6, симметрично его продольной оси, жестко закреплены две путевые шины 8 кондукционного подвеса. Стрелками указаны направления токов в соленоидах 3 и путевых шинах 8. На фиг. 2 показана схема подсоединения сверхпроводящего ключа к сверхпроводящему соленоиду. Выводы 4 сверхпроводящего соленоида 3, которые представляют собой разъемные токовводы, шунтированы сверхпроводящим ключом 5, снабженным нагревательной спиралью 9. Конкретно, сверхпроводящий ключ 5 может быть выполнен в виде токонесущего элемента из ниобий-титановой фольги из сплава НТ-50 ТУ 95, 355-75. На токонесущий элемент навивается нагревательная спираль, изготовленная из провода ПЭШОМИ 0,,01 ГОСТ 622566. Спираль изолируется от токонесущего элемента фторопластовыми прокладками. Для придания механической прочности конструкция ключа 5 зажимается между крышками из стеклотекстолита с помощью латунных винтов и гаек. На фиг. 3 показан механизм образования стабилизирующей силы. Протекающий по шине 8 ток создает магнитное поле, силовые линии которого показаны окружностями, часть из них сцепляется со сверхпроводящим соленоидом 3. «8 обозначено поперечное смещение соленоида 3 относительно шины 8. Работа заявляемой системы происходит следующим образом (фиг. 1). В начале эксплуатации (на станции) от источников энергии (не показаны), расположенных на станции, через выводы 4 в соленоиды 3 заводятся токи. В результате сказанного системы возбуждения 2, расположенные на экипаже 1, создают магнитные поля возбуждения как для линейного синхронного двигателя, так и для системы подвеса, поэтому намотка обмоток соседних соленоидов выполнена в противоположных направлениях (по ходу часовой стрелки и против хода часовой стрелки), что при запитывании соленоидов 3 токами обеспечивает и чередующуюся полярность. Направления токов в соленоидах 3 показаны стрелками. В связи с этим из трех соленоидов 3 одной системы возбуждения в кондукционном подвесе участвует только один. Допустим, что взаимодействие магнитных полей первого (по движению) и второго соленоидов 3 с током путевой шины 8 компенсируют друг друга, третий же соленоид 3 обеспечивает возникновение силы отталкивания от путевой шины согласно направлению токов. Взаимодействие магнитного поля соленоидов 3 с токами, протекающими по статорным обмоткам 7, приводит к возникновению силы тяги. Особенностью работы данной системы является работа сверхпроводящих соленоидов 3 в режиме «замороженного магнитного потока (ЗП). Режим ЗП осуществляется следующим образом (фиг.2): в сверхпроводящий соленоид 3 через выводы 4 от источника питания заводится необходимый ток, сверхпроводящий ключ 5, представляющийComparative analysis with the prototype shows that the claimed transport system is DIFFERENT in the implementation of the excitation system from an odd number of superconducting solenoids. Thus, the claimed transport system meets the criterion of "novelty. In FIG. 1 is a diagram of the proposed system, in FIG. 2 shows a connection diagram of a superconducting key to a superconducting solenoid, FIG. 3 shows the mechanism of formation of a stabilizing force. The crew 1 (Fig. 1) carries 4 excitation systems 2, which are located on the sides of the crew 1. Each excitation system 2 consists of an odd number of vertically arranged identical electrically unconnected superconducting solenoids 3. The conclusions 4 of each solenoid are shunted by a superconducting key 5. 1 moves in a U-shaped track 6, on the inner vertical walls of which two stator windings 7 of a linear synchronous motor are rigidly fixed, and along the edges of the bottom of the sheet 6, symmetrically to its longitudinal axis, are rigidly fixed two track tires 8 conductive suspension. The arrows indicate the directions of the currents in the solenoids 3 and track buses 8. In FIG. 2 shows a connection diagram of a superconducting key to a superconducting solenoid. The conclusions 4 of the superconducting solenoid 3, which are separable current leads, are shunted by a superconducting key 5 provided with a heating coil 9. Specifically, the superconducting key 5 can be made in the form of a current-carrying element of niobium-titanium foil from an NT-50 alloy TU 95, 355-75 . A heating coil made of PESHOMI 0, 01 GOST 622566 wire is wound onto the current-carrying element. The spiral is isolated from the current-carrying element by fluoroplastic gaskets. To give mechanical strength, the design of the key 5 is clamped between the covers of fiberglass with brass screws and nuts. In FIG. 3 shows the mechanism of formation of a stabilizing force. The current flowing through the bus 8 creates a magnetic field, the lines of force of which are shown by circles, some of them are coupled to the superconducting solenoid 3. "8 denotes the lateral displacement of the solenoid 3 relative to the bus 8. The operation of the inventive system is as follows (Fig. 1). At the beginning of operation (at the station) from current sources (not shown) located at the station, currents are fed through the terminals 4 to the solenoids 3. As a result of the said excitation system 2, located on the carriage 1, create magnetic fields of excitation for both a linear synchronous motor and a suspension system, therefore, the windings of the adjacent solenoid windings are made in opposite directions (clockwise and counterclockwise), which when feeding solenoids with 3 currents, it also provides alternating polarity. The directions of the currents in the solenoids 3 are shown by arrows. In this regard, of the three solenoids 3 of one excitation system, only one is involved in the conductive suspension. Suppose that the interaction of the magnetic fields of the first (in motion) and second solenoids 3 with the current of the track bus 8 cancel each other, while the third solenoid 3 provides the repulsive force from the track bus according to the direction of the currents. The interaction of the magnetic field of the solenoids 3 with currents flowing through the stator windings 7, leads to the emergence of a traction force. A feature of the operation of this system is the operation of superconducting solenoids 3 in the “frozen magnetic flux (ZP)” mode. ZP mode is as follows (figure 2): in the superconducting solenoid 3 through the terminals 4 from the power source, the necessary current starts up, the superconducting key 5, representing

собой сверхпроводящую пластину с намотанным на нее нагревателем 9, находится в разомкнутом состоянии, так как нагреватель 9 запитан. Затем нагреватель 9 обесточивается и ключ 5 переходит в сверхпроводящее состояние. Таким образом, образуется сверхпроводящий контур, способный сохранять свое потокосцеплениеa superconducting plate with a heater 9 wound thereon, is in the open state, since the heater 9 is energized. Then the heater 9 is de-energized and the key 5 goes into a superconducting state. Thus, a superconducting circuit is formed capable of maintaining its flux linkage

Допустим, что потокосцепление сверхпроводящего соленоида 3 с полем тока в шине 8 (фиг.З) равно числу магнитных линий пересекающих его поперечное сечение. Так, в случае отсутствия бокового смещения экипажа (фиг.За) . Магнитные линии собственного поля соленоида 3 не показаны. При появлении бокового смещения s (фиг.Зб) со сверхпроводящим соленоидом 3 сцепляется только две магнитные линии поля путевой шины 8, но должно соблюдаться правило постоянства потокосцепления сверхпроводящего контура, поэтому в соленоиде возникает дополнительный ток, который создает недостающую магнитную линию - пунктирная линия (v|/ xi/25+ t/i 2+l 3). Взаимодействие данного дополнительного тока с полем путевой шины 8 приводит к возникновению боковой силы стабилизирующего характера.Let us assume that the flux linkage of the superconducting solenoid 3 with the current field in the bus 8 (Fig. 3) is equal to the number of magnetic lines crossing its cross section. So, in the absence of lateral displacement of the crew (Fig.Za). The magnetic lines of the intrinsic field of the solenoid 3 are not shown. When a lateral displacement s appears (Fig. 3b), only two magnetic lines of the field bus field 8 are coupled to the superconducting solenoid 3, but the rule of constancy of the flux linkage of the superconducting circuit must be observed, so an additional current arises in the solenoid, which creates the missing magnetic line - a dashed line (v | / xi / 25 + t / i 2 + l 3). The interaction of this additional current with the field of the fieldbus 8 leads to the emergence of a lateral stabilizing force.

Эксперименты, проведенные со сверхпроводящими катушками (размер по среднему витку 0,09x0,09 число витков 330 шт.; намагничивающая сила 118 кА) и путевой медной шиной (намагничивающая сила 1,4 кА), показали, что при высоте подвеса 15 см (расстояние между продольными осями) варьирование Б от О до 20 мм приводило к изменению боковой стабилизирующей силы в диапазоне О 80 Н.Experiments conducted with superconducting coils (average coil size 0.09x0.09; number of turns 330 pcs; magnetizing force 118 kA) and copper rail (magnetizing force 1.4 kA) showed that with a suspension height of 15 cm (distance between the longitudinal axes) the variation of B from O to 20 mm led to a change in the lateral stabilizing force in the range of O 80 N.

Следует заметить, что аналогичная картина наблюдается и при изменении высоты подвеса. It should be noted that a similar picture is observed with a change in the height of the suspension.

Claims

A transport system with a conductive suspension of the crew, containing the crew with four excitation systems located on its sides, made in the form of sets of vertically arranged, identical, electrically unconnected superconducting solenoids, and the windings of the adjacent solenoids are made in opposite directions, and the conclusions of each solenoid are shunted by a superconducting key , U-shaped track, on the inner vertical walls of which two stator windings of linear synchronization are rigidly fixed engine, and along the edges of the bottom of the sheet, the symmetrical longitudinal axis of the sheet, two track tires of electrically conductive material are rigidly fixed, characterized in that the number of superconducting solenoids in each field winding is selected odd.