Модель маглева: Как работает маглев

Содержание

Поезд на магнитной подушке маглев трансрапид. Маглев, или поезд на магнитных подушках – транспорт нового уровня. Очень дорогая игрушка

Уже более двухсот лет прошло с того момента, когда человечество изобрело первые паровозы. Однако до сих пор железнодорожный наземный транспорт, перевозящий пассажиров и при помощи силы электричества и дизельного топлива, весьма распространен.

История появления

Сама идея создать поезда на магнитных подушках активно разрабатывалась еще в начале двадцатого века. Однако воплотить данный проект в то время по ряду причин так и не удалось. К изготовлению подобного поезда приступили лишь в 1969 г. Именно тогда на территории ФРГ начали укладывать магнитную трассу, по которой должно было пройти новое транспортное средство, которое впоследствии назвали так: поезд-маглев. Запущено оно было в 1971 г. По магнитной трассе прошел первый поезд-маглев, который назывался «Трансрапид-02».

Интересен тот факт, что немецкие инженеры изготавливали альтернативное транспортное средство на основании тех записей, которые оставил ученый Герман Кемпер, еще в 1934 г. получивший патент, подтверждавший изобретение магнитоплана.

«Трансрапид-02» сложно назвать очень быстрым. Он мог перемещаться с максимальной скоростью в 90 километров в час. Низкой была и его вместимость — всего четыре человека.

В 1979 г. создали более усовершенствованную модель маглева. носящий название «Трансрапид-05», мог перевозить уже шестьдесят восемь пассажиров. Перемещался он по линии, расположенной в городе Гамбурге, протяженность которой составляла 908 метров. которую развивал этот поезд, была равна семидесяти пяти километрам в час.

В том же 1979 г. в Японии была выпущена другая модель маглева. Ее назвали «МЛ-500». на магнитной подушке развивал скорость до пятисот семнадцати километров в час.

Конкурентоспособность

Скорость, которую могут развить поезда на магнитных подушках, можно сравнить со В связи с этим данный вид транспорта может стать серьезным конкурентом тем воздушным авиалиниям, которые работают на расстоянии до тысячи километров. Повсеместному применению маглевов препятствует тот факт, что перемещаться по традиционным железнодорожным покрытиям они не могут. Поезда на магнитных подушках нуждаются в построении специальных магистралей. А это требует крупных вложений капитала. Считается также, что создаваемое для маглевов способно негативно влиять на организм человека, что отрицательно скажется на здоровье машиниста и жителей регионов, находящихся неподалеку от такой трассы.

Принцип работы

Поезда на магнитных подушках представляют собой особую разновидность транспорта. Во время движения маглев словно парит над железнодорожным полотном, не касаясь его. Это происходит по той причине, что транспортное средство управляется силой искусственно созданного магнитного поля. Во время движения маглева отсутствует трение. Тормозящей силой при этом является аэродинамическое сопротивление.

Как же это работает? О том, какими базовыми свойствами обладают магниты, каждому из нас известно из уроков физики шестого класса. Если два магнита поднести друг к другу северными полюсами, то они будут отталкиваться. Создается так называемая магнитная подушка. При соединении различных полюсов магниты притянутся друг к другу. Этот довольно простой принцип и лежит в основе движения поезда-маглева, который буквально скользит по воздуху на незначительном расстоянии от рельсов.

В настоящее время уже разработано две технологии, при помощи которых приводится в действие магнитная подушка или подвес. Третья является экспериментальной и существует только на бумаге.

Электромагнитный подвес

Эта технология носит название EMS. В ее основе лежит сила электромагнитного поля, изменяющаяся во времени. Она и вызывает левитацию (подъем в воздухе) маглева. Для движения поезда в данном случае необходимы Т-образные рельсы, которые выполняются из проводника (как правило, из металла). Этим работа системы похожа на обычную железную дорогу. Однако в поезде вместо колесных пар установлены опорные и направляющие магниты. Их располагают параллельно ферромагнитным статорам, находящимся по краю Т-образного полотна.

Основным недостатком технологии EMS является необходимость контроля над расстоянием между статором и магнитами. И это при том, что оно зависит от множества факторов, в том числе и от непостоянной природы Для того чтобы избежать внезапной остановки поезда, на нем устанавливаются специальные батареи. Они способны подзаряжать встроенные в опорные магниты, и тем самым достаточно долго поддерживать процесс левитации.

Торможение поездов, созданных на базе технологии EMS, осуществляет синхронный линейный двигатель низкого ускорения. Он представлен опорными магнитами, а также дорожным полотном, над которым парит маглев. Скорость и тягу состава можно регулировать изменением частоты и силы создаваемого переменного тока. Для замедления хода достаточно изменить направление магнитных волн.

Электродинамический подвес

Существует технология, при которой движение маглева происходит при взаимодействии двух полей. Одно из них создается в полотне магистрали, а второе — на борту состава. Эта технология получила название EDS. На ее базе построен японский поезд на магнитной подушке JR-Maglev.

Такая система имеет некоторые отличия от EMS, где применяются обычные магниты, к которым от катушек подводится электрический ток только при подаче питания.

Технология EDS подразумевает постоянное поступление электричества. Это происходит даже в том случае, если источник питания отключен. В катушках такой системы установлено криогенное охлаждение, позволяющее экономить значительные объемы электроэнергии.

Преимущества и недостатки технологии EDS

Положительной стороной системы, работающей на электродинамическом подвесе, является ее стабильность. Даже незначительное сокращение или увеличение расстояния между магнитами и полотном регулируется силами отталкивания и притяжения. Это позволяет системе находиться в неизменном состоянии. При данной технологии отсутствует необходимость в установке электроники для контроля. Не нужны и приборы для регулировки расстояния между полотном и магнитами.

Технология EDS имеет некоторые недостатки. Так, сила, достаточная для левитации состава, может возникнуть только на большой скорости. Именно поэтому маглевы оснащают колесами. Они обеспечивают их движение при скорости до ста километров в час. Еще одним недостатком данной технологии является сила трения, возникающая в задней и передней части отталкивающих магнитов при низком значении скорости.

Из-за сильного магнитного поля в секции, предназначенной для пассажиров, необходима установка специальной защиты. В противном случае человеку с электронным стимулятором сердца путешествовать запрещено. Защита нужна и для магнитных носителей информации (кредитных карточек и HDD).

Разрабатываемая технология

Третьей системой, которая в настоящее время существует лишь на бумаге, является использование в варианте EDS постоянных магнитов, которые для активации не нуждаются в подаче энергии. Еще совсем недавно считалось, что это невозможно. Исследователи полагали, что у постоянных магнитов нет такой силы, которая способна вызвать левитацию поезда. Однако этой проблемы удалось избежать. Для ее решения магниты поместили в «массив Хальбаха». Подобное расположение приводит к созданию магнитного поля не под массивом, а над ним. Это способствует поддержанию левитации состава даже на скорости около пяти километров в час.

Практической реализации данный проект пока не получил. Это объясняется высокой стоимостью массивов, выполненных из постоянных магнитов.

Достоинства маглевов

Наиболее привлекательной стороной поездов на магнитной подушке является перспектива достижения ими высоких скоростей, которые позволят маглевам в будущем конкурировать даже с реактивными самолетами. Данный вид транспорта довольно экономичен по уровню потребляемой электроэнергии. Невелики расходы и на его эксплуатацию. Это становится возможным в связи с отсутствием трения. Радует и низкий шум маглевов, что положительно скажется на экологической обстановке.

Недостатки

Отрицательной стороной маглевов является слишком большая сумма, необходимая для их создания. Высоки расходы и на обслуживание колеи. Кроме того, для рассмотренного вида транспорта требуется сложная система путей и сверхточные приборы, контролирующие расстояние между полотном и магнитами.

в Берлине

В столице Германии в 1980 годах состоялось открытие первой системы типа маглев под названием M-Bahn. Длина полотна составляла 1,6 км. Поезд на магнитной подушке курсировал между тремя станциями метро по выходным дням. Проезд для пассажиров был бесплатным. После население города увеличилось практически вдвое. Потребовалось создание транспортных сетей, обладающих возможностью обеспечения высокого пассажиропотока. Именно поэтому в 1991 г. магнитное полотно было демонтировано, а на его месте началось строительство метро.

Бирмингем

В этом германском городе низкоскоростной маглев соединял с 1984 по 1995 гг. аэропорт и железнодорожную станцию. Длина магнитного пути составляла всего 600 м.

Дорога проработала десять лет и была закрыта в связи с многочисленными жалобами пассажиров на существующие неудобства. Впоследствии монорельсовый транспорт заменил маглев на этом участке.

Шанхай

Первая магнитная дорога в Берлине была построена немецкой компанией Transrapid. Неудача проекта не отпугнула разработчиков. Они продолжили свои исследования и получили заказ от китайского правительства, которое решило возвести в стране трассу-маглев. Шанхай и аэропорт «Пудун» связал этот высокоскоростной (до 450 км/ч) путь.
Дорогу длиной в 30 км открыли в 2002 г. В планах на будущее — ее продление до 175 км.

Япония

В этой стране в 2005 г. прошла выставка Expo-2005. К ее открытию была введена в эксплуатацию магнитная трасса длиной 9 км. На линии располагается девять станций. Маглев обслуживает территорию, которая прилегает к месту проведения выставки.

Маглевы считаются транспортом будущего. Уже в 2025 г. планируется открыть новую сверхскоростную трассу в такой стране, как Япония. Поезд на магнитной подушке будет перевозить пассажиров из Токио в один из районов центральной части острова. Его скорость составит 500 км/ч. Для реализации проекта понадобится около сорока пяти миллиардов долларов.

Россия

Создание высокоскоростного поезда планируется и РЖД. К 2030 г. маглев в России соединит Москву и Владивосток. Путь в 9300 км пассажиры преодолеют за 20 часов. Скорость поезда на магнитной подушке будет доходить до пятисот километров в час.

Сухов Виталий Владимирович, Галин Алексей Леонидович

Мы представляем вам проект, основной темой которого является «Электромагнитные транспортные средства и аппараты». Занявшись этой работой, мы поняли, что наиболее интересным вопросом для нас является транспорт на магнитной подушке.

Недавно знаменитый английский писатель-фантаст Артур Кларк сделал очередное предсказание. «…Мы, возможно, стоим на пороге создания космического аппарата нового типа, который сможет покидать Землю с минимальными затратами за счет преодоления гравитационного барьера, — считает он. — Тогда нынешние ракеты станут тем же, чем были воздушные шары до первой мировой войны». На чем же основано такое суждение? Ответ нужно искать в современных идеях создания транспорта на магнитной подушке.

Скачать:

Предварительный просмотр:

I-ая открытая студенческая научно-практическая конференция

«Моя проектная деятельность в колледже»

Направление научно-практического проекта:

Электротехника

Тема проекта:

Электромагнитные транспортные средства и аппараты. Транспорт на магнитной подушке

Проект подготовлен:

Сухов Виталий Владимирович, студент группы 2 ЭТ

Галин Алексей Леонидович, студент группы 2 ЭТ

Название учебного заведения:

ГБОУ СПО Электромеханический колледж №55

Руководитель проекта:

Утенкова Еатерина Сергеевна

Москва 2012

Введение

Магнитоплан или Маглев

Установка Хальбаха

Заключение

Список литературы

Введение

Магнитоплан или Маглев

Магнитоплан или Маглев (от англ. magnetic levitation) — это поезд на магнитном подвесе, движимый и управляемый магнитными силами. Такой состав, в отличие от традиционных поездов, в процессе движения не касается поверхности рельса. Так как между поездом и поверхностью движения существует зазор, трение исключается, и единственной тормозящей силой является сила аэродинамического сопротивления.

Скорость, достижимая маглев, сравнима со скоростью самолета и позволяет составить конкуренцию воздушным сообщениям на малых (для авиации) расстояниях (до 1000 км). Хотя сама идея такого транспорта не нова, экономические и технические ограничения не позволили ей развернуться в полной мере: для публичного использования технология воплощалась всего несколько раз. В настоящее время, Маглев не может использовать существующую транспортную инфраструктуру, хотя есть проекты с расположением элементов магнитной дороги между рельсов обычной железной дороги или под полотном автотрассы.

Необходимость поездов на магнитной подушке (MAGLEV) обсуждается уже долгие годы, однако результаты попыток их реального применения оказались обескураживающими. Важнейший недостаток поездов MAGLEV заключается в особенности работы электромагнитов, которые и обеспечивают левитацию вагонов над полотном. Электромагниты, не охлаждаемые до состояния сверхпроводимости, потребляют гигантские объемы энергии. При использовании же сверхпроводников в полотне стоимость их охлаждения сведет на нет все экономические преимущества и возможность осуществления проекта.

Альтернатива предложена физиком Ричардом Постом из Lawrence Livermore National Laboratory, Калифорния. Ее суть заключается в использовании не электромагнитов, а постоянных магнитов. Ранее применяемые постоянные магниты были слишком слабы, что бы поднять поезд, и Пост применяет метод частичной акселерации, разработанный отставным физиком Клаусом Хальбахом из Lawrence Berkley National Laboratory. Хальбах предложил метод расположения постоянных магнитов таким образом, что бы сконцентрировать их суммарные поля в одном направлении. Inductrack – так Пост назвал эту систему – использует установки Хальбаха, вмонтированные в днище вагона. Полотно, само по себе, — это упорядоченная укладка витков изолированного медного кабеля.

Установка Хальбаха

Установка Хальбаха концентрирует магнитное поле в определенной точке, снижая ее в других. Будучи вмонтированной в днище вагона, она генерирует магнитное поле, которое индуцирует достаточные токи в обмотках полотна под движущимся вагоном, чтобы поднять вагон на несколько сантиметров и стабилизировать его [рис. 1]. Когда поезд останавливается, эффект левитации исчезает, вагоны опускаются на дополнительные шасси.

Рис. 1 Установка Хальбаха

На рисунке представлено 20 метровое опытное полотно для испытания MAGLEV поездов типа Inductrack, которое содержит около 1000 прямоугольных индуктивных обмоток, каждая шириной 15 см. На переднем плане испытательная тележка и электрический контур. Алюминиевые рельсы вдоль полотна поддерживают тележку до момента достижения устойчивой левитации. Установки Хальбаха обеспечивают: под днищем – левитацию, по бокам – устойчивость.

Когда поезд достигает скорости 1-2 км/ч, магниты производят достаточные для левитации поезда токи в индуктивных обмотках. Сила, движущая поезд, генерируется электромагнитами, установленными с интервалами вдоль пути. Поля электромагнитов пульсируют таким образом, что отталкивают от себя установки Хальбаха, смонтированные в поезде, и двигают его вперед. Согласно Посту, при правильном расположении установок Хальбаха, вагоны не потеряют равновесия ни при каких обстоятельствах, вплоть до землетрясения. В настоящее время, исходя из успехов демонстрационной работы Поста в масштабе 1/20, NASA подписало 3-х годичный контракт с его коллективом в Ливерморе для дальнейшего исследования данной концепции для более эффективного запуска спутников на орбиту. Предполагается, что эта система будет использоваться в качестве многоразового разгонного носителя, который разгонял бы ракету до скорости около 1 Маха, перед включением на ней основных двигателей.

Однако, несмотря на все сложности перспективы использования транспорта на магнитной подушке остаются весьма заманчивыми. Так, японское правительство готовится возобновить работу над принципиально новым видом наземного транспорта — поездами на магнитной подушке. По заверениям инженеров, вагоны «маглева» способны покрывать расстояние между двумя крупнейшими населенными центрами Японии — Токио и Осакой — всего за 1 час. Нынешним скоростным железнодорожным экспрессам для этого требуется времени в 2,5 раза больше.

Секрет скорости «маглева» состоит в том, что вагоны, подвешенные в воздух силой электромагнитного отталкивания, двигаются не по колее, а над ней. Это напрочь исключает потери, неизбежные при трении колес о рельсы. Многолетние испытания, проводившиеся в префектуре Яманаси на пробном участке длиной 18,4 км, подтвердили надежность и безопасность этой транспортной системы. Вагоны, двигавшиеся в автоматическом режиме, без пассажирской нагрузки развивали скорость в 550 км/час. Пока что рекорд скоростного передвижения по рельсам принадлежит французам, чей поезд TGV в 1990 году на испытаниях разогнался до 515 км/час.

Вопросы эксплуатации транспорта на магнитной подушке

Японцев также тревожат экономические проблемы, и в первую очередь вопрос рентабельности сверхскоростной линии «маглева». Ныне ежегодно между Токио и Осакой совершают путешествие около 24 млн. человек, 70% пассажиров пользуются при этом скоростной железнодорожной линией. По подсчетам футурологов, революционное развитие сети компьютерной связи неминуемо приведет к снижению пассажиропотока между двумя крупнейшими центрами страны. На загруженности транспортных линий может сказаться и наметившееся падение численности активного населения страны

Российский проект открытия движения поездов на магнитной подушке из Москвы в Санкт-Петербург в ближайшее время не будет реализован, сообщил на пресс-конференции в Москве в конце февраля 2011 года руководитель Федерального агентства железнодорожного транспорта Михаил Акулов. С этим проектом могут быть проблемы, поскольку нет опыта эксплуатации поездов на магнитной подушке в условиях зимы, сказал Акулов, сообщив, что такой проект предложен группой российских разработчиков, которые взяли на вооружение опыт Китая. Вместе с тем Акулов отметил, что идея создания высокоскоростной магистрали Москва – Санкт-Петербург сегодня вновь актуальна. В частности, предложено совместить создание высокоскоростной магистрали с параллельным строительством автомобильного шоссе. Глава агентства добавил, что мощные бизнес-структуры из Азии готовы участвовать в этом проекте, не уточнив, о каких именно структурах идет речь.

Технологии магнитного подвеса поездов

На данный момент существует 3 основных технологии магнитного подвеса поездов:

1. На сверхпроводящих магнитах (электродинамическая подвеска, EDS).

Сверхпроводящий магнит — соленоид или электромагнит с обмоткой из сверхпроводящего материала. Обмотка в состоянии сверхпроводимости обладает нулевым омическим сопротивлением. Если такая обмотка замкнута накоротко, то наведённый в ней электрический ток сохраняется практически сколь угодно долго.

Магнитное поле незатухающего тока, циркулирующего по обмотке сверхпроводящего магнита, исключительно стабильно и лишено пульсаций, что важно для ряда приложений в научных исследованиях и технике. Обмотка сверхпроводящего магнита теряет свойство сверхпроводимости при повышении температуры выше критической температуры Тк сверхпроводника, при достижении в обмотке критического тока Iк или критического магнитного поля Нк. Учитывая это, для обмоток сверхпроводящих магнитов. применяют материалы с высокими значениями Тк, Iк и Нк.

2. На электромагнитах (электромагнитная подвеска, EMS).

3. На постоянных магнитах; это новая и потенциально самая экономичная система.

Состав левитирует за счёт отталкивания одинаковых полюсов магнитов и, наоборот, притягивания разных полюсов. Движение осуществляется линейным двигателем.

Линейный двигатель -электродвигатель, у которого один из элементов магнитной системы разомкнут и имеет развёрнутую обмотку, создающую бегущее магнитное поле, а другой выполнен в виде направляющей, обеспечивающей линейное перемещение подвижной части двигателя.

Сейчас разработано множество проектов линейных двигателей, но всех их можно разделить на две категории — двигатели низкого ускорения и двигатели высокого ускорения.

Двигатели низкого ускорения используются в общественном транспорте (маглев, монорельс, метрополитен). Двигатели высокого ускорения весьма небольшие по длине, и обычно применяются, чтобы разогнать объект до высокой скорости, а затем выпустить его. Они часто используются для исследований гиперскоростных столкновений, как оружие или пусковые установки космических кораблей. Линейные двигатели широко используются также в приводах подачи металлорежущих станков,и в робототехнике. расположенным либо на поезде, либо на пути, либо и там, и там. Серьёзной проблемой проектирования является большой вес достаточно мощных магнитов, поскольку требуется сильное магнитное поле для поддержания в воздухе массивного состава.

По теореме Ирншоу (S. Earnshaw, иногда пишут Эрншоу), статичные поля, создаваемые одними только электромагнитами и постоянными магнитами, нестабильны, в отличие от полей диамагнетиков.

Диамагнетики — вещества, намагничивающиеся навстречу направлению действующего на них внешнего магнитного поля. В отсутствие внешнего магнитного поля диамагнетики не имеют магнитного момента. и сверхпроводящих магнитов. Существуют системы стабилизации: датчики постоянно замеряют расстояние от поезда до пути и соответственно ему меняется напряжение на электромагнитах.

Рассмотреть принцип движения транспорта на магнитной подушке можно на следующей схеме.

Здесь показан принцип движения транспорта вперед, под действием изменения магнитных полей. Расположение магнитов дают возможность вагону, будто тянутся вперед, к противоположному полюсу, тем самым двигаясь всей конструкцией.

Наиболее подробно саамам магнитная установка представлена на схеме
конструкции магнитного подвеса и электропривода экипажа на базе линейных асинхронных машин

Рис. 1. Конструкция магнитного подвеса и электропривода экипажа на базе линейных асинхронных машин:

1 — индуктор магнитного подвеса; 2 — вторичный элемент; 3 — крышка; 4,5 — зубцы и обмотка индуктора подвеса; 6,7 — токопроводящая клетка и магнитопровод вторичного элемента; 8 — основание; 9-платформа; 10 — кузов экипажа;11, 12 — пружины; 13 -демпфер; 14 — штанга; 15 — цилиндрический шарнир; 16 — опора скольжения; 17 — кронштейн;18 — упор;19 — штанга. Von — скорость магнитного поля: Fn — подъёмная сила подвеса: Вб — индукция рабочего зазора подвеса

Рис.2. Конструкция тягового линейного асинхронного двигателя:

1 — индуктор тягового привода; 2 — вторичный элемент; 3 — магнитопровод индуктора привода; 4 — нажимные плиты индуктора привода; 5 — зубцы индуктора привода; 6 — катушки обмотки индуктора привода; 7 — основание.

Достоинства и недостатки транспорта на магнитной подушке

Достоинства

Теоретически самая высокая скорость из тех, которые можно получить на серийном (не спортивном) наземном транспорте.
Низкий шум.

Недостатки

Высокая стоимость создания и обслуживания колеи.
Вес магнитов, потребление электроэнергии.
Создаваемое магнитной подвеской электромагнитное поле может оказаться вредным для поездных бригад и/или окрестных жителей. Даже тяговые трансформаторы, применяемые на электрифицированных переменным током железных дорогах, вредны для машинистов, но в данном случае напряжённость поля получается на порядок больше. Также, возможно, линии маглева будут недоступны для людей, использующих кардиостимуляторы.
Потребуется на высокой скорости (сотни км/ч) контролировать зазор между дорогой и поездом (несколько сантиметров). Для этого нужны сверхбыстродействующие системы управления.
Требуется сложная путевая инфраструктура.

Например, стрелка для маглева представляет собой два участка дороги, которые сменяют друг друга в зависимости от направления поворота. Поэтому маловероятно, что линии маглева будут образовывать мало-мальски разветвлённые сети с развилками и пересечениями.

Разработки новых видов транспорта

Работы по созданию скоростных бесколесных поездов на магнитной подушке ведутся достаточно давно, в частности в Советском Союзе с 1974 года. Однако до сих пор проблема наиболее перспективного транспорта будущего остается открытой и является широким полем деятельности для.

Рис. 2 Модель поезда на магнитной подушке

На рисунке 2 представлена модель поезда на магнитной подушке, где разработчики решили перевернуть всю механическую систему с ног на голову. Железнодорожная трасса представляет собой совокупность расставленных через определенные равные расстояния железобетонных опор со специальными проемами (окнами) для поездов. Рельсов нет. Почему? Дело в том, что модель перевернута, и в качестве рельса служит сам поезд, а в окнах опор установлены колеса с электромоторами, скоростью вращения которых дистанционно управляет машинист поезда. Таким образом, поезд как бы летит по воздуху. Расстояния между опорами подобраны таким образом, чтобы в каждый момент своего движения поезд находился, как минимум, в двух-трех из них, а один вагон имеет длину большую, чем один пролет. Это позволяет не только удерживать железнодорожный состав на весу, но и, вместе с тем, при отказе одного из колес в какой-либо опоре движение будет продолжаться.

Преимуществ использования именно этой модели достаточно. Во-первых, это экономия на материалах, во-вторых, вес поезда значительно уменьшается (не нужно ни двигателей, ни колес), в-третьих, такая модель чрезвычайно экологична, а в-четвертых, проложить такую трассу в условиях густонаселенного города либо местности с неровным ландшафтом гораздо проще, чем в стандартных видах транспорта.

Но нельзя не сказать и о недостатках. Например, если в рамках трассы одна из опор сильно отклонится, это приведет к катастрофе. Хотя, катастрофы возможны и в рамках обычных железных дорог. Другой вопрос, который ведет к сильному удорожанию технологии, это физические нагрузки на опоры. Например, хвост поезда, только выехавший из какого-либо конкретного проема, если говорить простыми словами, как бы «повисает» и оказывает большую нагрузку на следующую опору, при этом смещается и центр тяжести самого поезда, что влияет на все опоры, в целом. Примерно такая же ситуация возникает, когда голова поезда выезжает из проема и так же «повисает», пока не достигнет следующей опоры. Получаются своего рода качели. Как эту проблему намерены решать конструкторы (с помощью несущего крыла, огромной скорости, уменьшением расстояния между опорами…), пока неясно. Но решения есть. И третья проблема — повороты. Поскольку разработчики решили, что длина вагона больше, чем один пролет, стоит вопрос поворотов

Рис. 3 Высокоскоростной Струнный Транспорт Юницкого

Как альтернатива этому существует чисто российская разработка, именуемая Высокоскоростным Струнным Транспортом Юницкого (СТЮ). В ее рамках предлагается использовать поднятые на опорах на высоту 5-25 метров предварительно напряженные рельсы-струны, по которым движутся четырехколесные транспортные модули. Себестоимость у СТЮ оказывается гораздо меньшей — $600-800 тысяч за один километр, а с инфраструктурой и подвижным составом — $900-1200 тысяч за км.

Рис. 4 Пример монорельсового транспорта

Но ближайшее будущее видится все-таки за обычным монорельсовым представлением. Причем в рамках монорельсовых систем сейчас откатываются новейшие технологии по автоматизированию транспорта. Например, американская корпорация Taxi 2000 создает монорельсовую систему автоматических такси SkyWeb Express, которые могут ездить как в рамках города, так и за его пределами. Водитель в таких такси не нужен (прямо как в фантастических книгах и фильмах). Вы указываете точку назначения, и такси само вас туда отвозит, самостоятельно выстраивая оптимальный маршрут. Тут получается все — и безопасность, и точность. Taxi 2000 на данный момент — наиболее реальный и осуществимый проект

Поезда на магнитной подушке считаются одним из наиболее перспективных видов транспорта будущего. От обычных поездов и монорельсов поезда на магнитной подушке отличаются полным отсутствием колес – при движении вагоны как бы парят над одним широким рельсом за счет действия магнитных сил. В результате скорость движения такого поезда может достигать 400 км/ч, и в ряде случаев такой транспорт может заменить собой самолет. В настоящее время в мире реализуется на практике только один проект магнитной дороге, называемой также Transrapid.

Многим разработкам и проектам уже по 20-30 лет. И главной задачей для их создателей является привлечение инвесторов. Сама проблема транспорта достаточно существенна, ведь зачастую мы покупаем некоторые продукты так дорого, потому что много затрачено на их перевозку. Вторая проблема — это экология, третья — большая загруженность транспортных путей, что увеличивается год от года, и для некоторых видов транспорта на десятки процентов.

Будем надеяться, что в скором будущем мы сами уже сможем проехаться на транспорте с магнитной подушкой. Время движется…

Дроздова Т.Е. Теоретические основы прогрессивных технологий. — Москва: МГОУ, 2001. — 212 с.
Материаловедение и технология конструкционных материалов / Тялина Л.Н., Федорова Н.В. Учебное пособие. — Тамбов: ТГТУ, 2006. — 457 с.
Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения / под ред. Гавич И.К. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. — 287 с.
Методы очистки производственных сточных вод / Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. — М.: Инфра-М, 2005. — 338 с.
Основы технологий важнейших отраслей промышленности / под ред. Сидорова И.А. Учебник ВУЗов. — М.: Высшая школа, 2003. — 396 с.
Система технологий важнейших отраслей народного хозяйства / Дворцин М. Д., Дмитриенко В.В., Крутикова Л.В., Машихина Л.Г. Учебное пособие. — Хабаровск: ХПИ, 2003. — 523 с.

Несомненно, Шанхайский Маглев
— одна из достопримечательностей Шанхая, да и всего Китая. Это первая в мире коммерческая магнитная железная дорога была введена в эксплуатацию в январе 20о4 года.

Сейчас эта 30-километровая линия соединяет со станцией метро Лун»ян Лу в районе Шанхая. Это расстояние на поезде на магнитной подушке преодолевается меньше, чем за 8 минут. Для сравнения, если ехать на , то понадобится 40 минут.

На таком поезде нужно проехать как минимум два раза — один раз наблюдая за указателем скорости, когда он достигнет максимума, а другой раз — любуясь видом из окна 🙂

Шанхайский Маглев построен по немецкой технологии. Активные разработки в этой области ведутся в основном в Японии и Германии.

Магнитная подушка. Как это работает?

Слово Маглев — сокращенно от магнитная левитация
(magnetig levitation, англ.), то есть поезд как бы левитирует над полотном дороги под действием мощного электромагнитного поля.

К низу каждого вагона к стальному обхвату (4) прикреплены управляемые электронным способом электромагниты (1). Также магниты расположены в нижней части специального рельса (2). При взаимодействии магнитов поезд зависает над рельсом в одном сантиметре. Есть также магниты, отвечающие за боковое выравнивание (3). Обмотка, уложенная вдоль пути, создает магнитное поле, приводящее поезд в движение.

Поезд едет без машиниста. Управление осуществляется из центра управления с помощью компьютеров. Электрический ток подается из центра управления только на тот участок, по которому движется в данный момент поезд. Для торможения магнитное поле меняет свой вектор.

Достоинства и недостатки

«Если кто-нибудь из вас решит построить башню, то разве он не сядет сначала и не подсчитает все затраты, чтобы посмотреть, хватит ли ему средств, чтобы закончить её?» ( , Луки 14 глава 28 стих)

В этих словах заключена одна из причин, почему таких поездов не понаделали всюду.

Дорого обходится строительство и обслуживание специальной колеи. Например, строительство Шанхайского Маглева было дополнительно осложнено заболоченной местностью. Каждая опора трассы уложена на специальную бетонную подушку, упирающуюся в скальное основание. Местами такая подушка достигает 85 метров толщины! В итоге эти 30 км магнитной дороги обошлись в 10 млрд юаней.

К тому же по этой дороге уже нельзя пустить другой транспорт. Это отличает его от путей, построенных для скоростных поездов — по ним все равно могут ехать и обычные .

Теперь о приятном. Главным плюсом Маглева является, конечно, же скорость. За короткое время после старта поезд разгоняется до 430 км в час.

Сравнительно низкое потребление электроэнергии — в разы меньше, чем у автомобиля или самолета. Соответственно меньше вреда окружающей среде.

Так как сильно уменьшено трение деталей, то и затраты на эксплуатацию такого поезда меньше.

Проведенные испытания показали, что магнитное поле в поезде даже слабее, чем в обычных поездах. Значит, мощные магниты не опасны для пассажиров, в том числе с электронным стимулятором сердца.

На случай потери электропитания в поезде установлены батареи, на которых срабатывают специальные тормоза. Они создают магнитное поле с обратным вектором, и скорость поезда снижается до 10 км в час, и в конце концов поезд останавливается и опускается на рельсы.

Будущее Шанхайского Маглева

Сейчас длина маглев-пути равна 30 км. Известно о планах продлить линию до другого аэропорта Шанхая — до Хунцяо, расположенном на западе от . И дальше продлить дорогу на юго-запад до Ханчжоу. В итоге длина пути составила бы 175 км. Но пока проект заморожен до 2014 года. С 2010 года Шанхай и Ханчжоу соединила высокоскоростная железная дорога. Будут ли реализованы планы по продлению Маглева — покажет время.

Первый поезд на магнитной подушке перевез группу пассажиров в рамках проходившей в Германии Международной транспортной выставки IVA 1979 года. Но мало кто знает,
что в том же году свои первые метры по испытательной трассе проехал другой маглев — советский,
модель ТП-01. Особо удивительно,
что советские маглевы сохранились до наших дней, — они пылятся на задворках истории более 30 лет.

Опыты с транспортом, работающим по принципу магнитной левитации, начались еще до войны. В разные годы и в разных странах появлялись действующие прототипы левитирующих поездов. В 1979-м немцы представили систему, которая за три месяца работы перевезла более 50 000 пассажиров, а в 1984-м в международном аэропорту города Бирмингем (Великобритания) появилась первая в истории постоянная линия для поездов на магнитной подушке. Изначальная длина трассы составляла 600 м, а высота левитации не превышала 15 мм. Система вполне успешно эксплуатировалась на протяжении 11 лет, но затем участились технические отказы из-за состарившегося оборудования. А поскольку система была уникальной, практически любую запчасть приходилось изготовлять по индивидуальному заказу, и было принято решение закрыть линию, приносившую сплошные убытки.

1986 год, ТП-05 на полигоне в Раменском. 800-метровый участок не позволял разогнаться до крейсерских скоростей, но первичные «заезды» этого и не требовали. Вагон, построенный в крайне сжатые сроки, обошёлся почти без «детских болезней», и это было хорошим результатом.

Помимо британцев, серийные магнитные поезда вполне успешно запустили все в той же Германии — компания Transrapid эксплуатировала подобную систему длиной 31,5 км в районе Эмсланд между городами Дерпен и Латен. История эмсландского маглева, правда, закончилась трагически: в 2006 году по вине техников произошла серьезная авария, в которой погибло 23 человека, и линию законсервировали.

В Японии сегодня эксплуатируется две системы магнитной левитации. Первая (для городских перевозок) использует систему электромагнитного подвеса для скоростей до 100 км/ч. Вторая, более известная, SCMaglev, предназначена для скоростей более 400 км/ч и основана на сверхпроводящих магнитах. В рамках этой программы построено несколько линий и установлен мировой рекорд скорости для железнодорожного транспортного средства, 581 км/ч. Буквально два года назад было представлено новое поколение японских поездов на магнитном подвесе — L0 Series Shinkansen. Кроме того, система, аналогичная немецкому «Трансрапиду», работает в Китае, в Шанхае; в ней также используются сверхпроводящие магниты.

Салон ТП-05 имел два ряда сидений и центральный проход. Вагон широкий и при этом на удивление низкий — редактор ростом 184 см практически касался головой потолка. В кабине водителя стоять было невозможно.

А в 1975 году началась разработка первого советского маглева. Сегодня о нем практически забыли, но это очень важная страница технической истории нашей страны.

Поезд будущего

Он стоит перед нами — большой, футуристического дизайна, похожий скорее на космический корабль из научно-фантастического фильма, нежели на транспортное средство. Обтекаемый алюминиевый кузов, сдвижная дверь, стилизованная надпись «ТП-05» на борту. Экспериментальный вагон на магнитном подвесе стоит на полигоне неподалеку от Раменского уже 25 лет, целлофан покрыт густым слоем пыли, под ним — удивительная машина, которую чудом не разрезали на металл по доброй русской традиции. Но нет, он сохранился, и сохранился ТП-04, его предшественник, предназначенный для испытаний отдельных узлов.

Экспериментальный вагон в цеху — уже в новой раскраске. Его перекрашивали несколько раз, а для съёмок в фантастическом короткометражном фильме сделали на борту большую надпись Fire-ball.

Разработка маглева уходит корнями в 1975 год, когда при Миннефтегазстрое СССР появилось производственное объединение «Союзтранспрогресс». Несколькими годами позже стартовала государственная программа «Высокоскоростной экологически чистый транспорт», в рамках которой и началась работа над поездом на магнитной подушке. С финансированием было очень неплохо, под проект построили специальный цех и полигон института ВНИИПИтранспрогресс с 120-метровым участком дороги в подмосковном Раменском. А в 1979 году первый вагон на магнитной подушке ТП-01 успешно прошел испытательную дистанцию своим ходом — правда, еще на временном 36-метровом участке завода «Газстроймашина», элементы которого позже «переехали» в Раменское. Обратите внимание — одновременно с немцами и раньше многих других разработчиков! В принципе, СССР имел шансы стать одной из первых стран, развивающих магнитный транспорт, — работой занимались настоящие энтузиасты своего дела во главе с академиком Юрием Соколовым.

Магнитные модули (серые) на рельсе (оранжевом). Прямоугольные бруски по центру фотографии — это как раз датчики зазора, отслеживающие неровности поверхности. Электронику с ТП-05 сняли, но магнитное оборудование осталось, и, в принципе, вагон снова можно запустить.

Экспедицию «Популярной механики» возглавил не кто иной, как Андрей Александрович Галенко, генеральный директор ОАО инженерно-научного центра «ТЭМП». «ТЭМП» — это та самая организация, экс-ВНИИПИтранспрогресс, отделение канувшего в Лету «Союзтранспрогресса», а Андрей Александрович работал над системой с самого начала, и вряд ли кто мог бы рассказать о ней лучше него. ТП-05 стоит под целлофаном, и первым делом фотограф говорит: нет, нет, мы не сможем это сфотографировать, тут же ничего не видно. Но затем мы стягиваем целлофан — и советский маглев впервые за долгие годы предстает перед нами, не инженерами и не сотрудниками полигона, во всей красе.

Зачем нужен маглев

Разработку транспортных систем, работающих на принципе магнитной левитации, можно разделить на три направления. Первое — это машины с расчетной скоростью до 100 км/ч; в таком случае наиболее оптимальной является схема с левитационными электромагнитами. Второе — это пригородный транспорт со скоростями 100−400 км/ч; здесь целесообразнее всего использовать полноценный электромагнитный подвес с системами боковой стабилизации. И наконец, самая «модная», если так можно выразиться, тенденция — поезда дальнего сообщения, способные разгоняться до 500 км/ч и выше. В этом случае подвеска должна быть электродинамической, на сверхпроводящих магнитах.

ТП-01 относился к первому направлению и испытывался на полигоне вплоть до середины 1980 года. Масса его составляла 12 т, длина — 9 м, а вмещал он 20 человек; зазор подвеса при этом был минимален — всего 10 мм. За ТП-01 последовали новые градации испытательных машин — ТП-02 и ТП-03, путь удлинили до 850 м, потом появился вагон-лаборатория ТП-04, предназначенный для исследования работы линейного тягового электропривода. Будущее советских маглевов казалось безоблачным, тем более что в мире, помимо Раменского, существовало всего два подобных полигона — в Германии и Японии.

Раньше ТП-05 был симметричным и мог двигаться как вперёд, так и назад; пульты управления и лобовые стёкла были с обеих его сторон. Сегодня пульт сохранился только со стороны цеха — второй демонтировали за ненадобностью.

Принцип работы левитирующего поезда относительно прост. Состав не касается рельса, находясь в состоянии парения, — работает взаимное притяжение или отталкивание магнитов. Проще говоря, вагоны висят над плоскостью пути благодаря вертикально направленным силам магнитной левитации, а от боковых кренов удерживаются с помощью аналогичных сил, направленных горизонтально. При отсутствии трения о рельс единственной «преградой» для движения становится аэродинамическое сопротивление — многотонный вагон теоретически может сдвинуть с места даже ребенок. В движение поезд приводится линейным асинхронным двигателем, аналогичным тому, что работает, например, на московском монорельсе (к слову, этот двигатель разработан как раз ОАО ИНЦ «ТЭМП»). Подобный двигатель имеет две части — первичная (индуктор) установлена под вагоном, вторичная (реактивная шина) — на путях. Электромагнитное поле, создаваемое индуктором, взаимодействует с шиной, двигая поезд вперед.

К преимуществам маглева в первую очередь относится отсутствие иного сопротивления, кроме аэродинамического. Кроме того, минимален износ оборудования из-за незначительного количества подвижных элементов системы в сравнении с классическими поездами. К недостаткам — сложность и дороговизна путей. Например, одной из проблем является безопасность: маглев нужно «поднимать» на эстакаду, а если есть эстакада, значит, необходимо продумать возможность эвакуации пассажиров в случае экстренной ситуации. Впрочем, вагон ТП-05 планировался к эксплуатации на скоростях до 100 км/ч и имел относительно недорогую и технологичную путевую структуру.

1980-е. Инженер ВНИИПИ-транспрогресс работает за ЭВМ. Оборудование цеха на то время было самым современным — финансирование программы «Высокоскоростной экологически чистый транспорт» осуществлялось без серьёзных сбоев даже в перестроечные времена.

Все с нуля

Разрабатывая серию ТП, инженеры всё, по сути, делали «с нуля». Выбирали параметры взаимодействия магнитов вагона и пути, затем взялись за электромагнитную подвеску — работали над оптимизацией магнитных потоков, динамикой движения и т. д. Основным достижением разработчиков можно назвать созданные ими так называемые магнитные лыжи, способные компенсировать неровности пути и обеспечить комфортную динамику движения вагона с пассажирами. Адаптация к неровностям реализовывалась с помощью небольших по размеру электромагнитов, связанных шарнирами в нечто подобное цепям. Схема была сложной, но значительно более надежной и работоспособной, чем при жестко закрепленных магнитах. Контроль за системой осуществлялся благодаря датчикам зазора, которые отслеживали неровности пути и давали команды силовому преобразователю, уменьшавшему или увеличивающему ток в конкретном электромагните, а значит, и подъемную силу.

ТП-01, первый советский маглев, 1979 год. Здесь вагон стоит ещё не в Раменском, а на коротком, 36-метровом участке пути, построенном на полигоне завода «Газстроймашина». В том же году первый подобный вагон продемонстрировали немцы — советские инженеры шли в ногу со временем.

Именно эта схема и была опробована на ТП-05 — единственном построенном в рамках программы вагоне «второго направления», с электромагнитным подвесом. Работу над вагоном вели очень быстро — его алюминиевый корпус, например, сделали буквально за три месяца. Первые испытания ТП-05 прошли в 1986 году. Он весил 18 т, вмещал 18 человек, остальная часть вагона была занята испытательным оборудованием. Предполагалось, что первая дорога с использованием таких вагонов на практике будет построена в Армении (из Еревана в Абовян, 16 км). Скорость должны были довести до 180 км/ч, вместимость — до 64 человек на вагон. Но вторая половина 1980-х внесла свои коррективы в радужное будущее советского маглева. В Британии к тому времени уже запустили первую постоянную систему на магнитной подушке, мы могли бы догнать англичан, если бы не политические перипетии. Другой причиной свертывания проекта стало землетрясение в Армении, приведшее к резкому сокращению финансирования.

Проект В250 — скоростной маглев «Москва — Шереметьево». Аэродинамика была разработана в ОКБ Яковлева, причём были изготовлены полноразмерные макеты сегмента с креслами и кабины. Расчётная скорость — 250 км/ч — была отражена в индексе проекта. К сожалению, в 1993 году амбициозная идея разбилась об отсутствие финансирования.

Предок «Аэроэкспресса»

Все работы по серии ТП были свернуты в конце 1980-х, а с 1990 года ТП-05, успевший к тому времени сняться в научно-фантастической короткометражке «С роботами не шутят», был поставлен на вечный прикол под целлофаном в том самом цеху, где его построили. Мы стали первыми журналистами за четверть века, кто увидел эту машину «вживую». Внутри сохранилось практически все — от пульта управления до обивки кресел. Реставрация ТП-05 не так сложна, как могла бы быть — он стоял под крышей, в хороших условиях и заслуживает место в музее транспорта.

В начале 1990-х ИНЦ «ТЭМП» продолжил тему маглева, теперь уже по заказу правительства Москвы. Это была идея «Аэроэкспресса», скоростного поезда на магнитной подушке для доставки жителей столицы прямо в аэропорт Шереметьево. Проект получил название В250. Опытный сегмент поезда показали на выставке в Милане, после чего в проекте появились иностранные инвесторы и инженеры; советские специалисты ездили в Германию для изучения заграничных наработок. Но в 1993-м из-за финансового кризиса проект был свернут. 64-местные вагоны для Шереметьево остались только на бумаге. Впрочем, некоторые элементы системы были созданы в натурных образцах — узлы подвески и ходовой части, приборы бортовой системы электроснабжения, начались даже испытания отдельных блоков.

Самое интересное, что наработки для маглевов в России есть. ОАО ИНЦ «ТЭМП» работает, реализуются различные проекты для мирной и оборонной отраслей, есть испытательный участок, есть опыт работы с подобными системами. Несколько лет назад благодаря инициативе ОАО «РЖД» разговоры о маглеве снова перешли в стадию проектных разработок — правда, продолжение работ поручено уже другим организациям. К чему это приведет, покажет время.

За помощь в подготовке материала редакция выражает благодарность генеральному директору ИТЦ «Транспорт электромагнитный пассажирский» А.А. Галенко.

От конки до маглева. Краткий экскурс в историю общественного транспорта

30 августаЖизнь

Рассказываем, на чём ездили люди до появления метро и куда исчезли дирижабли.

Когда омнибус стал привычным автобусом

Впервые запустить общественный городской транспорт попытались в 1662 году. Математик и философ Блез Паскаль разработал^{Les carrosses à cinq sols : Pascal entrepreneur / Éric Lundwall ; préf. de Jean Mesnard систему конных экипажей, которые по расписанию ездили по улицам Парижа. Но этим транспортом запретили^{Les carrosses à cinq sols : Pascal entrepreneur / Éric Lundwall ; préf. de Jean Mesnard пользоваться солдатам, пажам и другим людям в форме — всё для комфорта привилегированных классов. Такое положение дел вызвало недовольство, интерес к экипажам начал угасать, и вскоре их упразднили.}}

Удачнее история сложилась в 1820‑х годах. В это время во Франции появились^{mass transit / Britannica омнибусы — многоместные повозки, запряжённые лошадьми. В таком транспорте могли прокатиться около 25 человек. Чтобы увеличить число пассажиров, их размещали^{London’s horse bus era 1829–1910 / London Transport Museum не только в кабине, но и на крыше.}}

Автобусы в привычном нам виде стали появляться после того, как автопром начал выпускать машины с двигателями внутреннего сгорания. Первый представил^{The first motorized bus, dating back to 1895, was a Benz / Mercedes‑Benz немецкий завод «Бенц» в 1895 году. С технической точки зрения автобус был^{The first motorized bus, dating back to 1895, was a Benz / Mercedes‑Benz переделанной моделью легкового автомобиля, оснащённого кузовом ландо — верх открывался над задними сиденьями. Транспорт получил двигатель мощностью 5 лошадиных сил. Вместить он мог всего восемь человек, включая водителя.}}

В России первые автобусы вышли на маршруты в Архангельске и Петербурге в 1907 году. В честь такого события в «Петербургском листке» напечатали сообщение^{История создания автобуса / mos.ru:}

К 12 часам дня к Александровскому саду, против Вознесенского проспекта, приехал автомобиль‑омнибус, или, как их теперь называют, автобус.

Как электрический трамвай заменил конку

Изображение: Everett Collection / Shutterstock

Поездка на классическом омнибусе была не слишком приятной: на ухабистых дорогах без асфальта сильно трясло. Эту проблему решили в США в 1832 году. Экипаж с лошадьми придумали^{mass transit / Britannica ставить на рельсы. Такой транспорт обеспечивал более плавный ход и меньшее сопротивление движению. Постепенно конно‑железные дороги распространились по Европе.}

В России первую конку построили^{Строительство первой конки в Москве началось 148 лет назад / Парламентская газета в Санкт‑Петербурге в 1854 году. А почти через два десятилетия она появилась и в Москве.}

Конки были очень популярны. Например, в том же Нью‑Йорке на каждого жителя приходилось^{From Horse Power to Horsepower / Access Magazine 297 поездок в год. Но у транспорта был серьёзный недостаток: лошади оставляли много навоза. В нём размножались мухи, которые переносили инфекционные заболевания. Как результат в Нью‑Йорке случались вспышки^{From Horse Power to Horsepower / Access Magazine брюшного тифа и кишечных инфекций у детей.}}

С появлением электричества транспортники разных стран стали работать над созданием электрических трамваев. В 1880‑х годах они уже были во Франции, Германии, Великобритании и США. Заменить ими конки было легко — трамваи использовали существующие рельсы, но могли перевозить больше пассажиров. Сегодня в мире сохранилась только одна действующая конно‑железная дорога. Она находится в столице Острова Мэн, Дугласе, и работает в тёплое время года.

Первый пассажирский транспорт не отличался скоростью и удобством. Но сегодня горожанам могут предложить по‑настоящему комфортные перевозки. Например, в Калининграде появился туристический автобус для людей с инвалидностью. Сиденья в нём легко снимаются, что позволяет разместить в салоне туристов, использующих коляски. Автобус оснащён всем нужным оборудованием: подъёмником, зарядными устройствами для гаджетов и электрических колясок, специальными ремнями безопасности.

Почему один рельс хорошо, а два лучше

В начале XIX века параллельно с трамваями и поездами развивался транспорт, который использует один несущий рельс над вагоном или под ним. Считается, что монорельс придумал^{Построены и забыты: история монорельсовых дорог / Techinsider и воплотил в 1820 году россиянин Иван Эльманов. Но запатентовал^{Построены и забыты: история монорельсовых дорог / Techinsider технологию годом позже другой изобретатель — Генри Палмер из Англии. Первые конструкции были медленными и ненадёжными. Например, в 1878 году начал действовать^{Monorail History / The Monorail Society паровой монорельс между Гилмором и Брадфордом в Пенсильвании. Но после аварии, в которой погибло несколько человек, маршрут закрыли.}}}

Удачнее была попытка немецкого инженера Эугена Лангена. В 1901 году по его проекту запустили^{The German city with an incredible upside down railway / CNN монорельсовую подвесную дорогу, которая соединила Вупперталь и Дрезден. Маршрутом до сих пор пользуются^{Suspension monorail | Wuppertal до 85 тысяч пассажиров в день. Есть монорельсы и в других странах. Например, крупнейшая Токийская монорельсовая дорога в будни перевозит^{Tokyo Monorail больше 240 тысяч человек. А вот в России транспорт не прижился. Единственная ветка работает в Москве, но её то и дело хотят закрыть. До пандемии на монорельсе ездили^{Давайте решим судьбу монорельса вместе / Московский транспорт всего 2,7 тысячи человек в сутки.}}}}

К слову, есть ещё один интересный вид транспорта — маглевы. Идея поездов на магнитной подушке появилась^{maglev / Britannica ещё в 1900‑х, но в коммерческое использование их ввели только через 80 лет. Маглевы «плывут» в воздухе, удерживаемые электромагнитным полем. Благодаря отсутствию трения такой транспорт может развивать огромные скорости. Например, в Китае пару лет назад представили маглев, который разгоняется^{Китайский маглев со скоростью 600 километров в час сошёл с конвейера / N+1 до 600 км/ч. В Москве вагоны на магнитной подушке начали испытывать^{Разработчик «Ярса» начал испытывать в Москве вагоны на магнитной подушке / ТАСС в прошлом году.}}}

Где построили первую подземку

Изображение: prochasson frederic / Shutterstock

Идея подземной дороги появилась в XIX веке, когда загруженность улиц больших городов выросла. А реализация стала возможна благодаря изобретателю Марку Брюнелю, который в 1818 году придумал^{tunneling shield / Britannica проходческий щит — металлическую конструкцию, применяемую для сооружения тоннелей. Изобретение успешно использовали при прокладке первого в мире подводного туннеля, под Темзой в Лондоне.}

В 1863 году в столице Британской империи появился^{A very short history of the Underground / London Transport Museum новый вид транспорта — метро.}

Первоначально в подземке использовали^{subway / Britannica паровозы, сжигавшие кокс, а затем и уголь. Но уже в 1890‑м заработала^{tunneling shield / Britannica первая электрическая дорога. Сегодня Лондонский метрополитен разросся^{A very short history of the Underground / London Transport Museum до 11 линий протяжённостью 402 км и перевозит^{A short history of world metro systems — in pictures / The Guardian до 1,17 млрд пассажиров в год. Постепенно метро освоили и в других городах — к концу XIX века в Будапеште, Париже, Бостоне уже действовали подземные линии.}}}}

В СССР первую ветку открыли^{О метрополитене / Московский метрополитен в 1935 году в Москве. Поезд двигался по линии «Сокольники» — «Парк культуры». От станции «Охотный ряд» было ответвление — до станции «Смоленская». Строительство шло непросто. Например, на станциях «Красные Ворота», «Чистые пруды» и «Лубянка» грунт был сильно насыщен водой. Инженер Николай Трупак предложил^{Как создавали метро: взгляд инженера / Arzamas его замораживать: в скважину подавали охлаждённый раствор и только после появления льдогрунтовой стены вели работы. К слову, станцию «Чистые пруды» построили^{Станция Московского метрополитена Сокольнической линии «Кировская» (в настоящее время — «Чистые пруды») / АО «Центр комплексного развития» без полноценного центрального зала — из‑за тех же грунтовых вод. А современный вид она обрела после реконструкции в 1971 году.}}}

Почему «не взлетели» воздушные шары и дирижабли

Изображение: konur/Shutterstock

Люди мечтали о полётах с давних времён. Эскизы летательных аппаратов создавал в XV веке Леонардо да Винчи. В его архивах есть чертежи^{«Вертолёт» Леонардо да Винчи (проект) / Wikipedia, напоминающие воздушный винт. Но в реальности подняться в воздух изобретателям удалось намного позже.}

В 1782 году братья Монгольфье заметили, что нагретый воздух внутри мешка заставляет его двигаться ввысь. Вскоре они представили^{Joseph‑Michel and Jacques-Étienne Montgolfier / Britannica публике своё изобретение — воздушный шар. Поначалу запуски проходили без людей на борту, но уже в ноябре 1783‑го над землёй поднялись пассажиры — Пилатр де Розье и Франсуа Лоран Д’Арланд. Кстати, через несколько лет де Розье попытался^{Balloon‑flight. Historical development / Britannica перелететь Ла‑Манш. Но шар загорелся в воздухе — его пассажир стал первым человеком, погибшим в авиакатастрофе.}}

Тем не менее эксперименты с полётами продолжались. В 1852 году французский изобретатель Анри Жиффар построил^{airship / Britannica первый дирижабль. В отличие от воздушного шара, который летал только по ветру, дирижабль можно было направить в нужную сторону. И всё же первые конструкции были не слишком прочны и надёжны, потому регулярные полёты не совершали до появления двигателя внутреннего сгорания.}

Для пассажирских перевозок дирижабли начали использовать в начале XX века. Например, к 1914 году воздушные судна, построенные немецким изобретателем Фердинандом фон Цеппелином, совершили 1588 успешных рейсов и перевезли больше 34 тысяч человек. А в 1928‑м состоялся^{Graf Zeppelin History / Airships.net первый коммерческий рейс через Атлантику. Полёт из Германии в США занял больше четырёх суток. Передвигаться на дирижаблях было довольно комфортно — в продвинутых моделях были ресторан и комнаты для пассажиров.}

К сожалению, несколько громких авиакатастроф серьёзно повлияли на репутацию этих воздушных гигантов. В 1937 году при крушении лайнера «Гинденбург» погибло^{Крушение дирижабля «Гинденбург» / Arzamas 36 человек. И хотя в истории дирижаблей были^{Worst Airship Disaster in History: USS Akron — April 4, 1933 / Airships.net более крупные аварии, именно эта получила широкий резонанс. Интерес к таким летательным аппаратам начал падать, и постепенно их вытеснили самолёты. Сегодня дирижабли используют очень редко. В основном для развлекательных полётов.}}

Как деревянный самолёт покорил небо

Самолёты развивались параллельно с дирижаблями, но первое время не пользовались большой популярностью. В 1903 году братья Уилбер и Орвилл Райт построили^{Wright flyer of 1903 / Britannica первый самолёт с двигателем внутреннего сгорания. Детали были выполнены^{Wright flyer of 1903 / Britannica из ели и ясеня, а двигатель развивал мощность около 12,5 лошадиной силы за несколько секунд. Успешные испытания состоялись 17 декабря того же года — в первую попытку самолёт продержался^{Wright brothers. Early glider experiments / Britannica в воздухе 12 секунд и преодолел 36 м. Братья усовершенствовали конструкцию и через два года могли находиться^{Wright brothers. Early glider experiments / Britannica в небе до 39 минут, летать по кругу и выполнять другие манёвры. А в 1908 году Уилбер Райт поднял^{Wright brothers. Early glider experiments / Britannica в воздух первого пассажира.}}}}}

Вслед за Райтами другие инженеры начали создавать свои летательные аппараты. В 1909 году французский авиатор Луи Блерио на построенном им моноплане «Блерио XI» впервые пересёк^{Blériot XI / Britannica Ла‑Манш. Этот полёт показал, что самолёты можно использовать не только для развлечения публики, но и как полноценное транспортное средство. А уже в 1914 году открыли^{The story of the world’s first airline / International Air Transport Association (IATA) первую коммерческую авиалинию в США — между Сент‑Питерсбергом и Тампой. 20–30‑е годы можно назвать расцветом гражданской авиации. В этот период авиакомпании появились в Великобритании, Франции, Нидерландах и Германии. Некоторые из них, например KLM и Deutsche Lufthansa, действуют до сих пор.}}

Поезда на магнитной подушке – транспорт, способный изменить мир. Поезд на магнитной подушке Магнитный поезд своими руками

Поезда на магнитных подушках — это транспорт будущего? Как работает поезд на магнитной подушке?

Уже более двухсот лет прошло с того момента, когда человечество изобрело первые паровозы. Однако до сих пор железнодорожный наземный транспорт, перевозящий пассажиров и тяжеловесные грузы при помощи силы электричества и дизельного топлива, весьма распространен.

Стоит сказать о том, что все эти годы инженеры-изобретатели активно работали над созданием альтернативных способов перемещения. Результатом их труда стали поезда на магнитных подушках.

История появления

Сама идея создать поезда на магнитных подушках активно разрабатывалась еще в начале двадцатого века. Однако воплотить данный проект в то время по ряду причин так и не удалось. К изготовлению подобного поезда приступили лишь в 1969 г. Именно тогда на территории ФРГ начали укладывать магнитную трассу, по которой должно было пройти новое транспортное средство, которое впоследствии назвали так: поезд-маглев. Запущено оно было в 1971 году. По магнитной трассе прошел первый поезд-маглев, который назывался «Трансрапид-02».

«Трансрапид-02» сложно назвать очень быстрым. Он мог перемещаться с максимальной скоростью в 90 километров в час. Низкой была и его вместимость – всего четыре человека.

В 1979 году создали более усовершенствованную модель маглева. Этот поезд, носящий название «Трансрапид-05», мог перевозить уже шестьдесят восемь пассажиров. Перемещался он по линии, расположенной в городе Гамбурге, протяженность которой составляла 908 метров. Максимальная скорость, которую развивал этот поезд, была равна семидесяти пяти километрам в час.

В том же 1979 г. в Японии была выпущена другая модель маглева. Ее назвали «МЛ-500». Японский поезд на магнитной подушке развивал скорость до пятисот семнадцати километров в час.

Конкурентоспособность

Скорость, которую могут развить поезда на магнитных подушках, можно сравнить со скоростью самолетов. В связи с этим данный вид транспорта может стать серьезным конкурентом тем воздушным авиалиниям, которые работают на расстоянии до тысячи километров. Повсеместному применению маглевов препятствует тот факт, что перемещаться по традиционным железнодорожным покрытиям они не могут. Поезда на магнитных подушках нуждаются в построении специальных магистралей. А это требует крупных вложений капитала. Считается также, что создаваемое для маглевов магнитное поле способно негативно влиять на организм человека, что отрицательно скажется на здоровье машиниста и жителей регионов, находящихся неподалеку от такой трассы.

Принцип работы

Электромагнитный подвес

Основным недостатком технологии EMS является необходимость контроля над расстоянием между статором и магнитами. И это при том, что оно зависит от множества факторов, в том числе и от непостоянной природы электромагнитного взаимодействия. Для того чтобы избежать внезапной остановки поезда, на нем устанавливаются специальные батареи. Они способны подзаряжать линейные генераторы, встроенные в опорные магниты, и тем самым достаточно долго поддерживать процесс левитации.

Электродинамический подвес

Существует технология, при которой движение маглева происходит при взаимодействии двух полей. Одно из них создается в полотне магистрали, а второе – на борту состава. Эта технология получила название EDS. На ее базе построен японский поезд на магнитной подушке JR–Maglev.

Преимущества и недостатки технологии EDS

Разрабатываемая технология

Достоинства маглевов

Недостатки

Реализация проекта в Берлине

Zoom
-презентация:
http://zoom.pspu.ru/presentations/145

1. Назначение

Поезд
на магнитной подушке

или маглев

(от англ. magnetic levitation, т.е. «maglev»
— магнитоплан) – это поезд на магнитном
подвесе, движимый и управляемый магнитными
силами, предназначенный для перевозки
людей (рис. 1). Относиться к технике
пассажирского транспорта. В отличие от
традиционных поездов, в процессе движения
он не касается поверхности рельса .

2. Основные части (устройство) и их назначение

Существуют
разные технологические решения в
разработке данной конструкции (см. п.6).
Рассмотрим принцип действия магнитной
подушки поезда «Трансрапид» на
электромагнитах (электромагнитная
подвеска, EMS
)
(рис. 2).

Электронно-управляемые
электромагниты (1) прикреплены к
металлической «юбке» каждого вагона.
Они взаимодействуют с магнитами на
нижней стороне специального рельса
(2), в результате чего поезд зависает над
рельсом. Другие магниты обеспечивают
боковое выравнивание. Вдоль пути уложена
обмотка (3), которая создает магнитное
поле, приводящее поезд в движение
(линейный двигатель).

3. Принцип действия

В
основе принципа действия поезда на
магнитном подвесе лежат следующие
физические явления и законы:

явление
и закон электромагнитной индукции М.
Фарадея

правило
Ленца

закон
Био-Савара-Лапласа

В
1831 году английский физик Майкл Фарадей
открыл закон
электромагнитной индукции
,
согласно которому изменение
магнитного потока внутри проводящего
контура возбуждает в этом контуре
электрический ток даже при отсутствии
в контуре источника питания
.
Оставленный Фарадеем открытым вопрос
о направлении индукционного тока вскоре
решил российский физик Эмилий Христианович
Ленц.

Рассмотрим
замкнутый круговой токопроводящий
контур без подключенной батареи или
иного источника питания, в который
северным полюсом начинают вводить
магнит. Это приведет к увеличению
магнитного потока, проходящего через
контур, и, согласно закону Фарадея, в
контуре возникнет индуцированный ток.
Этот ток, в свою очередь, согласно закону
Био-Савара будет генерировать магнитное
поле, свойства которого ничем не
отличаются от свойств поля обычного
магнита с северным и южным полюсами.
Ленцу как раз и удалось выяснить, что
индуцированный ток будет направлен
таким образом, что северный полюс
генерируемого током магнитного поля
будет ориентирован в сторону северного
полюса вдвигаемого магнита. Поскольку
между двумя северными полюсами магнитов
действуют силы взаимного отталкивания,
наведенный в контуре индукционный ток
потечет именно в таком направлении, что
будет противодействовать введению
магнита в контур. И это лишь частный
случай, а в обобщенной формулировке
правило Ленца гласит, что индукционный
ток всегда направлен так, чтобы
противодействовать вызвавшей его
первопричине.

Правило
Ленца сегодня как раз и используется в
поезде на магнитной подушке. Под днищем
вагона такого поезда смонтированы
мощные магниты, расположенные в считанных
сантиметрах от стального полотна (рис.
3). При движении поезда магнитный поток,
проходящий через контур полотна,
постоянно меняется, и в нем возникают
сильные индукционные токи, создающие
мощное магнитное поле, отталкивающее
магнитную подвеску поезда (аналогично
тому, как возникают силы отталкивания
между контуром и магнитом в вышеописанном
опыте). Сила эта настолько велика, что,
набрав некоторую скорость, поезд
буквально отрывается от полотна на
несколько сантиметров и, фактически,
летит по воздуху .

Состав
левитирует за счёт отталкивания
одинаковых полюсов магнитов и, наоборот,
притягивания разных полюсов. Создатели
поезда «Трансрапид» (рис.1) применили
неожиданную схему магнитной подвески.
Они использовали не отталкивание
одноимённых полюсов, а притягивание
разноимённых. Подвесить груз над магнитом
несложно (эта система устойчива), а под
магнитом — практически невозможно.
Но если взять управляемый электромагнит,
ситуация меняется. Система контроля
сохраняет величину зазора между магнитами
постоянной в несколько миллиметров
(рис. 3). При увеличении зазора система
повышает силу тока в несущих магнитах
и таким образом «подтягивает» вагон;
при уменьшении — понижает силу тока, и
зазор увеличивается. Схема обладает
двумя серьёзными преимуществами.
Путевые магнитные элементы защищены
от погодных воздействий, а их поле
существенно слабее за счёт малого зазора
между путём и составом; оно требует
токов гораздо меньшей силы. Следовательно,
поезд такой конструкции оказывается
гораздо более экономичным .

Движение
поезда вперед осуществляется линейным
двигателем
.
Такой двигатель имеет ротор и статор,
растянутые в полосы (в обычном электромоторе
они свёрнуты в кольца). Обмотки статора
включаются поочерёдно, создавая бегущее
магнитное поле. Статор, укреплённый
на локомотиве, втягивается в это поле
и движет весь состав (рис. 4, 5). . Ключевым
элементом технологии является смена
полюсов на электромагнитах путем
попеременной подачи и снятия тока с
частотой 4000 раз в секунду. Зазор между
статором и ротором для получения надежной
работы не должен превышать пяти
миллиметров. Это труднодостижимо из-за
свойственной всем типам монорельсовых
дорог, кроме дорог с боковой подвеской,
раскачки вагонов во время движения,
особенно при прохождении поворотов.
Поэтому необходима идеальная путевая
инфраструктура.

Устойчивость
системы обеспечивается автоматическим
регулированием тока в обмотках
намагничивания: датчики постоянно
замеряют расстояние от поезда до пути
и соответственно ему меняется напряжение
на электромагнитах (рис. 3) .
Сверхбыстродействующие системы
управления контролировать зазор между
дорогой и поездом.

а

Рис. 4. Принцип движения поезда на магнитном подвесе (технология EMS)

Единственной
тормозящей силой является сила
аэродинамического сопротивления.

Итак,
схема движения поезда на магнитной
подвеске: под вагоном установлены
несущие электромагниты, а на рельсе —
катушки линейного электродвигателя.
При их взаимодействии возникает сила,
которая приподнимает вагон над дорогой
и тянет его вперёд. Направление тока в
обмотках непрерывно меняется, переключая
магнитные поля по мере движения поезда
.

Несущие
магниты питаются от бортовых аккумуляторов
(рис.4), которые подзаряжаются на каждой
станции. Ток на линейный электродвигатель,
разгоняющий поезд до самолётных
скоростей, подаётся только на том
участке, по которому идёт поезд
(рис. 6 а).
Достаточно
сильное магнитное поле состава будет
наводить ток в путевых обмотках, а те,
в свою очередь, — создавать магнитное
поле.

Рис.
6. а Принцип движения поезда на магнитной
подушке

Туда,
где поезд увеличивает скорость или идет
в гору, энергия подается с большей
мощностью. Если нужно затормозить или
ехать в обратном направлении, магнитное
поле меняет вектор .

Ознакомьтесь
с видеофрагментами «Закон
электромагнитной индукции
»,
«Электромагнитная
индукция
»
«Опыты
Фарадея
».

Рис.
6. б Кадры из видеофрагментов «Закон
электромагнитной индукции»,
«Электромагнитная индукция» «Опыты
Фарадея».

История появления

В 1979 г. создали более усовершенствованную модель маглева. Этот поезд, носящий название «Трансрапид-05», мог перевозить уже шестьдесят восемь пассажиров. Перемещался он по линии, расположенной в городе Гамбурге, протяженность которой составляла 908 метров. Максимальная скорость, которую развивал этот поезд, была равна семидесяти пяти километрам в час.

Конкурентоспособность

Скорость, которую могут развить поезда на магнитных подушках, можно сравнить со скоростью самолетов. В связи с этим данный вид транспорта может стать серьезным конкурентом тем воздушным авиалиниям, которые работают на расстоянии до тысячи километров. Повсеместному применению маглевов препятствует тот факт, что перемещаться по традиционным железнодорожным покрытиям они не могут. Поезда на магнитных подушках нуждаются в построении специальных магистралей. А это требует крупных вложений капитала. Считается также, что создаваемое для маглевов магнитное поле способно негативно влиять на организм человека, что отрицательно скажется на здоровье машиниста и жителей регионов, находящихся неподалеку от такой трассы.

Принцип работы

Электромагнитный подвес

Основным недостатком технологии EMS является необходимость контроля над расстоянием между статором и магнитами. И это при том, что оно зависит от множества факторов, в том числе и от непостоянной природы электромагнитного взаимодействия. Для того чтобы избежать внезапной остановки поезда, на нем устанавливаются специальные батареи. Они способны подзаряжать линейные генераторы, встроенные в опорные магниты, и тем самым достаточно долго поддерживать процесс левитации.

Электродинамический подвес

Преимущества и недостатки технологии EDS

Разрабатываемая технология

Достоинства маглевов

Недостатки

Реализация проекта в Берлине

В столице Германии в 1980 годах состоялось открытие первой системы типа маглев под названием M-Bahn. Длина полотна составляла 1,6 км. Поезд на магнитной подушке курсировал между тремя станциями метро по выходным дням. Проезд для пассажиров был бесплатным. После падения Берлинской стены население города увеличилось практически вдвое. Потребовалось создание транспортных сетей, обладающих возможностью обеспечения высокого пассажиропотока. Именно поэтому в 1991 г. магнитное полотно было демонтировано, а на его месте началось строительство метро.

Бирмингем

Шанхай

Дорогу длиной в 30 км открыли в 2002 г. В планах на будущее – ее продление до 175 км.

Япония

Ав. Людмила Фролова January 19, 2015 http://fb.ru/article/165360/po…

Японский поезд-магнитоплан вновь побил рекорд скорости

Расстояние в 280 километров поезд будет преодолевать всего 40 минут

Японский поезд на магнитной подушке, или маглев, побил собственный рекорд скорости, разогнавшись до 603 км/ч в ходе испытаний вблизи Фудзиямы.

Предыдущий рекорд — 590км/ч – был поставлен им на прошлой неделе.

Компания JR Central, которой принадлежат эти составы, намеревается выпустить их на маршрут Токио-Нагоя к 2027 году.

Расстояние в 280 километров поезд будет преодолевать всего за 40 минут.

При этом, по словам руководства компании, возить пассажиров на максимальной скорости не будут: он будет разгоняться «лишь» до 505 км/ч. Но и это заметно выше, чем скорость самого быстрого на сегодняшний день японского поезда «Синкансэн», покрывающего за час расстояние в 320 км.

Пассажирам рекорды скорости демонстрировать не будут, но 500 с лишним км/ч им хватит за глаза

Стоимость строительства скоростной магистрали до Нагои составит почти 100 млрд долларов, это объясняется тем, что более 80% пути будет пролегать по тоннелям.

Ожидается, что к 2045 году поезда маглев будут преодолевать расстояние от Токио до Осаки всего за час, сократив время в пути вдвое.

Понаблюдать за испытаниями сверхскоростного поезда собралось около 200 энтузиастов.

«У меня аж мурашки по коже, так хочется поскорее прокатиться на этом поезде, — заявила телекомпании NHK одна из зрительниц. – Для меня как будто открылась новая страница истории».

«Чем быстрее движется поезд, тем более он устойчив, так что качество поездки на мой взгляд улучшилось», — поясняет глава исследовательского отдела компании JR Central Ясукадзу Эндо.

Новые поезда выйдут на маршрут Токио-Нагоя к 2027 году

В Японии уже давно существует сеть высокоскоростных дорог на стальных рельсах «Синкансэн». Однако инвестируя в новую технологию поездов на магнитной подушке, японцы надеются, что смогут экспортировать ее за рубеж.

Ожидается, что в ходе визита в США премьер-министр Японии Синдзо Абэ выступит с предложением помощи в строительстве высокоскоростной магистрали между Нью-Йорком и Вашингтоном.

Другие посты в рамках серии «Перспективный высокоростной транспорт» и «Перспективный местный транспорт» см:

Сверхзвуковой вакуумный «поезд» — Hyperloop. Из серии «Перспективный высокоскоростной транспорт.»

Серия «Перспективный местный транспорт». Новый электропоезд ЭП2Д

Видео-бонус

На данный момент существует 3 основных технологии магнитного подвеса поездов:

1. На сверхпроводящих магнитах (электродинамическая подвеска, EDS).

Созданная в Германии “железная дорога будущего” и прежде вызывала протесты жителей Шанхая. Но на этот раз власти, напуганные демонстрациями, грозящими вылиться в крупные волнения, пообещали разобраться с поездами. Чтобы вовремя пресекать демонстрации, чиновники даже развесили видеокамеры в тех местах, где чаще всего происходят массовые протесты. Китайская толпа очень организованна и мобильна, она может в считанные секунды собраться и превратиться в демонстрацию с лозунгами.

Это крупнейшие народные выступления в Шанхае со времен антияпонских маршей в 2005 году. Это уже не первый протест, вызванный озабоченностью китайцев ухудшающейся экологией. Минувшим летом многотысячные толпы демонстрантов заставили правительство отложить строительство химического комплекса.

Построить поезд на магнитной подвеске (Маглев)

Научные проекты

Реферат

Как сделать поезд без колес? С помощью магнитов! В этом проекте вы будете строить поезд на магнитной подушке (сокращенно «маглев»), который парит над магнитной дорожкой. Какой вес вы можете добавить к поезду, прежде чем он упадет и коснется пути?

Резюме

Физика

Очень короткий (≤ 1 день)

Для этого проекта требуется внимание к деталям и терпение. После сборки вам нужно будет внести коррективы, чтобы он работал идеально. Поезд хорошо парит над путями, если все тщательно выстроить.

Требуются специальные предметы. Подробнее см. в списке материалов.

В среднем (50–100 долларов США)

Держите магниты подальше от маленьких детей и домашних животных, которые могут их проглотить.

Ben Finio, PhD, Science Buddies

Цель

Измерьте, как изменяется расстояние между левитирующим поездом и путями, когда вы увеличиваете вес поезда.

Введение

Поезд без колес звучит безумно? Как поезд может двигаться по рельсам без колес? Поезда, парящие прямо над путями, на самом деле возможны из-за магнитная левитация , или маглев для краткости. В этих поездах используются мощные магниты , чтобы оставаться в воздухе. Магниты генерируют магнитное поле . Это магнитное поле может толкать или притягивать другие близлежащие магниты или генерировать силу . Толкают или тянут магниты, зависит от направления, в котором обращены магнитные полюса (см.
Учебное пособие по электричеству, магнетизму и электромагнетизму, чтобы узнать больше).

В случае поезда на магнитной подвеске эта магнитная сила используется для отталкивания поезда от вес . Вес — это сила, которая притягивает объект к земле из-за гравитации . Если магнитная сила достаточно сильна, она может преодолеть вес поезда и подтолкнуть его в воздух! На рис. 1 показана диаграмма сил, действующих на поезд на магнитной подвеске, который вы будете строить в рамках этого проекта.

В этом проекте вы добавите грузы к поезду и измерите расстояние между днищем поезда и путями. Что происходит, когда вы добавляете вес в поезд? Он все еще будет левитировать? Попробуйте этот проект, чтобы узнать!

Термины и понятия

Магнитная левитация
Маглев
Магниты
Магнитное поле
Сила
Магнитные столбы
Вес
Гравитация
Масса
грамм

Вопросы

Что такое магнит?
Какие бывают магниты?
Что определяет, толкает ли магнит другой магнит или притягивает его?
Как магнитная сила меняется с расстоянием?

Библиография

Финио, Б. и Де Брабандере, С. (2015, 14 марта). Учебник по электричеству, магнетизму и электромагнетизму. Проверено 4 марта 2016 г.

Рейдер, А. (nd). Электричество и магнетизм: магниты. Physics4kids.com. Проверено 4 марта 2016 г.

Боснор, К. (nd). Как работают поезда на маглеве. Как это работает. Проверено 4 марта 2016 г.

Чтобы получить помощь в создании графиков, посетите этот веб-сайт:

Национальный центр статистики образования, (без даты). Создать график . Проверено 25 июня 2020 г.

Материалы и оборудование

Примечание: указанные здесь размеры соответствуют материалам, указанным в Процедуре. Вы можете использовать детали разных размеров, но вам потребуется соответствующим образом отрегулировать некоторые расстояния для вашего поезда (см. рис. 3 и 4 в процедуре). Материалы для этого проекта доступны в Интернете или в строительном магазине.

Магнитная лента шириной 1/2″, разрезанная на две части по 24″ и две части по 5″. (N или S). Многие магнитные ленты, которые вы можете купить в Интернете, являются биполярными или многополярными , что означает, что они состоят из множества полос чередующихся полюсов N и S. Если вы покупаете биполярную или многополярную ленту, вы можете реполяризовать чтобы заставить его работать в этом проекте Следуйте инструкциям в шаге 7 раздела часто задаваемых вопросов, чтобы переполяризовать магнитную ленту до вы начинаете с этого проекта.
Пластиковые уголки 90° (2), длиной 24 дюйма и шириной 3/4 дюйма
Деревянный брусок, 5″×3/4″×1-1/2″ (примечание: кусок дерева, указанный как 1″×2″ в хозяйственном магазине, имеет фактические размеры 3/4″×1-1/2). «)
Плоский кусок дерева или гофрированного картона длиной не менее 24 дюймов и шириной 3 дюйма
Прозрачная двусторонняя лента
Ножницы
Карандаш
Бумажный или пластиковый стаканчик
Монеты
Линейка
Кухонные весы
Лабораторный блокнот

Отказ от ответственности:
Science Buddies участвует в партнерских программах с
Домашние Научные Инструменты,
Amazon. com,
Каролина Биологический и
Джамеко Электроникс.
Доходы от партнерских программ помогают поддерживать

Science Buddies, общественной благотворительной организации 501(c)(3), и пусть наши ресурсы будут бесплатными для всех. Нашим главным приоритетом является обучение студентов. Если у вас есть какие-либо комментарии (положительные или отрицательные), связанные с покупками, которые вы сделали для научных проектов из рекомендаций на нашем сайте, сообщите нам об этом. Напишите нам на
[email protected].

Экспериментальная процедура

Сборка поезда

Это видео и следующие письменные инструкции покажут вам, как собрать поезд. Для этого проекта требуется внимание к деталям и терпение. После сборки вам нужно будет внести коррективы, чтобы он работал идеально. Поезд хорошо парит над путями, если все тщательно выстроить. См. FAQ, если у вас возникли проблемы с запуском поезда.

Прежде чем приступить к сборке поезда, убедитесь, что у вас есть подходящая магнитная лента. Если у вас монополярная магнитная лента, полоски ленты должны отталкиваются друг от друга. Вы можете использовать монополярную ленту как есть. Если полоски вашей магнитной ленты притягиваются друг к другу, лента может быть биполярной или многополярной . В этом случае вам придется сначала переполяризовать ленту. Следуйте инструкциям в шаге 7 раздела часто задаваемых вопросов для этого проекта, чтобы переполяризовать магнитную ленту. Когда вы закончите, ваши магнитные полоски должны отталкиваться друг от друга.
Снимите бумажную подложку с двух коротких магнитных полосок и прикрепите их к одной стороне деревянного бруска, как показано на рис. 2. Края полосок должны совпадать с краями бруска. Этот блок будет вашим вагоном. Примечание: если магнитные полоски недостаточно липкие, чтобы самостоятельно приклеиться к дереву, используйте прозрачный двусторонний скотч.

Отрежьте кусок дерева или картона, чтобы использовать его в качестве основы для железнодорожных путей, длиной не менее 24 дюймов и шириной 3 дюйма.
Используя один из длинных пластиковых уголков в качестве линейки, нарисуйте пять продольных линий на основании, как показано на рис. 3.
1. Проведите центральную линию посередине основания.
2. Нарисуйте по одной линии на расстоянии 5 мм в каждую сторону от центральной линии.
3. Нарисуйте по одной линии на расстоянии 20 мм с каждой стороны от центральной линии.

Прикрепите длинные магнитные полосы и пластиковые уголки к основанию, как показано на рисунках 4 и 5. Обратите особое внимание на расстояние, это важно для правильной работы вашего поезда.
1. Снимите бумагу с длинных магнитных полосок. Аккуратно поместите их на основание так, чтобы их края внутри совпали с линиями на расстоянии 5 мм от центральной линии, так что полоски находятся на расстоянии 10 мм друг от друга. Примечание: если магнитные полоски недостаточно липкие, чтобы самостоятельно приклеиться к основанию, используйте прозрачный двусторонний скотч. Убедитесь, что вы сильно надавили, чтобы они зафиксировались на месте.
2. С помощью двустороннего скотча прикрепите пластиковые уголки к основанию так, чтобы их внутренние края совпадали с линиями на расстоянии 20 мм от центральной линии, то есть на расстоянии 40 мм друг от друга.

Поставьте поезд на рельсы магнитными полосами вниз. Он должен парить параллельно гусеницам, как показано на рис. 6, и вы должны иметь возможность двигать его вперед и назад, не застревая. Если ваш поезд не зависает, как показано на рис. 6, см. FAQ для получения информации по устранению неполадок.

Сбор ваших данных

Создайте таблицу данных в лабораторной тетради, например, Таблицу 1.
1. Примечание : Большинство кухонных весов отображают результаты в унциях или граммах. В метрической системе ученые используют грамма (г) , которые технически являются единицей массы , а не веса. Убедитесь, что вы ссылаетесь на «массу» и измеряете в граммах, когда выполняете научный проект. Неправильно говорить «вес в граммах».

С помощью линейки измерьте расстояние между поездом и рельсами (между верхними магнитными полосами на рельсах и нижними нижними магнитными полосками на поезде), как показано на рисунке 7. Запишите это значение. в вашей таблице данных и напишите «0» в столбце массы, так как вы еще не добавляли веса к поезду.

Теперь поместите бумажный или пластиковый стаканчик на поезд и добавьте в него несколько монет, как показано на рис. 8. Убедитесь, что стакан расположен по центру поезда, чтобы он оставался параллельным рельсам и не наклонялся. , как показано на рис. 9..

Измерьте новое расстояние между поездом и путями. Запишите это расстояние в свою таблицу данных.
С помощью кухонных весов измерьте массу монет, включая чашку. Запишите эту массу рядом с новым расстоянием в вашей таблице данных.
Добавьте в чашку больше монет. Повторяйте шаги 3–5, пока поезд не коснется путей (расстояние равно нулю). Не забывайте измерять и записывать расстояние каждый раз, когда добавляете монеты.
Повторите весь эксперимент еще два раза, всего три попытки. Для каждого испытания создавайте новую таблицу данных, опорожняйте чашку и начинайте заново, не добавляя вес к поезду.
Создайте диаграмму рассеивания ваших данных с добавленной массой по горизонтальной оси (x) и расстоянием по вертикальной оси (y).
Проанализируйте свои результаты.
1. Как изменяется расстояние между поездом и путями, когда вы увеличиваете вес поезда?
2. Как ваши результаты соотносятся с вашим прогнозом?
3. Как вы можете связать свои результаты с реальными поездами на магнитной подвеске? Например, будет ли ограничение на количество пассажиров, которое может перевозить реальный поезд?

Устранение неполадок

Советы по устранению неполадок см. в разделе часто задаваемых вопросов: Сборка плавучего поезда на магнитной подвеске.

Задать вопрос эксперту

У вас есть конкретные вопросы по вашему научному проекту? Наша команда ученых-добровольцев может помочь. Наши эксперты не будут выполнять работу за вас, но они сделают предложения, дадут рекомендации и помогут устранить неполадки.

Задать вопрос

Варианты

Изменятся ли ваши результаты, если вы распределите вес монет равномерно по верху поезда, а не сложите их все в одну центральную чашку?
Используйте что-то более легкое, чем деревянный брусок, в качестве «поезда», например, плоский кусок картона. На сколько выше взлетит поезд? Обратите внимание, что для сравнения результатов с использованием деревянного бруска вам потребуется измерить абсолютный вес поезда (включая корпус поезда и магниты), а не только добавленный вес.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

В: Один край моего вагона касается путей. Что случилось?

A: Если ваш поезд наклонен, как показано на рисунке 10, так что один край касается рельсов, возможно, ваши пластиковые уголки слишком далеко друг от друга. Важно, чтобы пластиковые уголки располагались на расстоянии всего едва дальше друг от друга, чем ширина деревянного бруска (около 40 мм). Это позволит блоку скользить вперед и назад, не застревая, а также поможет удерживать его в вертикальном положении. Если лишнего места слишком много, блок может опрокинуться. Если это произойдет, переместите пластиковые уголки ближе друг к другу.

В: Похоже, мой поезд притянул к путям, а не оттолкнул их. Что случилось?

A: Если вагон вашего поезда стоит на рельсах (магнитные полосы соприкасаются друг с другом), есть несколько вариантов. Проработайте эти шаги, чтобы узнать, что делать.

Во-первых, убедитесь, что у вас есть подходящая магнитная лента. Магнитная лента для этого научного проекта должна быть монополярной , что означает, что каждая сторона магнитной ленты имеет только одну полярность (N или S). Многие магнитные ленты, которые вы можете купить в Интернете, имеют номер , биполярный или , многополярный . Это означает, что они состоят из множества магнитных полос с чередующейся полярностью, как показано на рис. 11. Эти магнитные ленты будут притягиваться друг к другу. Если вы используете биполярную или мультиполярную магнитную ленту, вы можете переполяризовать ее. Следуйте инструкциям в шаге 7 (ниже), чтобы сделать это.
Магнитные полоски на вашей дорожке могут быть расположены слишком близко друг к другу, как показано на Рисунке 12. Как показано на Рисунке 4 процедуры, полоски должны располагаться на расстоянии 10 мм друг от друга. Если они расположены слишком близко друг к другу, то они не будут совмещены с магнитными полосами вагона поезда, и это может привести к тому, что вагон будет притягиваться к рельсам, а не отталкиваться. В этом случае раздвиньте магнитные полосы на треке дальше друг от друга.

Ваши пластиковые уголки могут быть слишком далеко друг от друга, как на рис. 13. Это дает вагону слишком много места для перемещения из стороны в сторону, и его можно притянуть к рельсам, а не оттолкнуть. Как показано на Рисунке 4 процедуры, внутренние края пластиковых уголков должны находиться на расстоянии 40 мм друг от друга. Это дает деревянному блоку достаточно места, чтобы скользить вперед и назад, не застревая, но предотвращает его перемещение из стороны в сторону. В этом случае переместите пластиковые уголки на гусенице ближе друг к другу.

Окончательная и наименее вероятная возможность состоит в том, что поляризация (направление северного и южного полюсов) одного набора ваших магнитных полос поменялась на противоположную, что означает, что неклейкие стороны полосок притягиваются друг к другу. вместо отталкивания. Если магнитные полоски соприкасаются друг с другом, а их края выровнены, как показано на рис. 14, вам потребуется повторно поляризовать две полоски, как описано в следующих шагах. Только сделайте это после того, как вы попытаетесь выполнить шаги 1 и 2, чтобы убедиться, что ваш интервал правильный.

Вы можете использовать компас, чтобы проверить полярность магнитных полос. Поднесите компас к одной из магнитных полос в вагоне поезда, как показано на рис. 15. Обратите особое внимание на то, указывает ли красный кончик стрелки компаса в сторону или в сторону от магнитной полосы.

Сделайте то же самое для одной из магнитных полос на железнодорожных путях.
1. Если результаты одинаковы для обеих полосок (красный кончик иглы указывает на обе полоски, или точек от обеих), то ваши полоски правильно поляризованы и должны отталкиваться друг от друга. Вернитесь к шагам 1 и 2, чтобы проверить выравнивание вашего трека.
2. Если ваши результаты отличаются для обеих полосок (красный кончик иглы указывает на одну из полосок, но в сторону от другой), то вам необходимо повторно поляризовать один комплект полосок. Перейдите к шагу 7.
Вы можете использовать небольшой неодимовый магнит, чтобы переполяризовать магнитные полоски, потирая их, как показано на рис. 16. Для этого:
1. Еще раз проверьте, притягивают или отталкивают магнитные полоски в вагоне красный кончик стрелки компаса.
2. Найдите конец неодимового магнита, который притягивает тот же конец стрелки компаса , что и магнитная полоса на вагоне поезда.
3. Медленно проведите этим концом магнита по всей магнитной полосе, двигаясь вперед и назад несколько раз по всей ее ширине.
4. Сделайте это для обеих магнитных полос в вагоне поезда.
5. Поместите свой вагон на рельсы и посмотрите, парит ли он, а не касается рельсов. Если нет, возможно, вам придется продолжать тереть тем же концом неодимового магнита вдоль полос автомобиля, чтобы увеличить их силу (не проверяйте полоски компасом каждый раз, иначе вы будете продолжать менять их поляризацию).

Карьера

Если вам нравится этот проект, вы можете изучить следующие родственные профессии:

Руководство по проекту научной ярмарки
Другие подобные идеи
Идеи проекта по физике
Мои Избранные

Лента новостей по этой теме

,
,

Процитировать эту страницу

Общая информация о цитировании представлена здесь. Обязательно проверьте форматирование, включая заглавные буквы, для используемого метода и при необходимости обновите цитату.

MLA Style

Финио, Бен.

«Построить плавучий поезд на маглеве». Научные друзья ,
3 марта 2022 г.,
https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Phys_p093/physics/maglev-train-weight.
По состоянию на 10 октября 2022 г.

APA Style

Финио, Б.

(2022, 3 марта).
Построить плавучий поезд на магнитной подвеске.
Извлекаются из
https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/Phys_p093/physics/maglev-train-weight

Дата последнего редактирования: 03.03.2022

Ознакомьтесь с нашими научными видео

Бутылочные реактивные парашюты

Эксперимент с ходячей водой

Сможете ли вы решить эту головоломку с давлением воздуха?

Линейный лайнер на магнитной подвеске Takara Tomy — самый быстрый игрушечный поезд на Востоке (и Западе) левитация) Поезд.

Однако все не то, чем кажется, поскольку это больше, чем просто факсимиле реальной вещи в масштабе 1/90. Линейный лайнер использует оригинальную магнитную двигательную установку и имеет за собой интригующую историю создания.

Первоначальная движущая сила линейного лайнера и любого вида транспорта на магнитной подушке — это мечта об устранении большей части или всего трения привода, необходимого для движения. Это достигается плаванием за счет сил отталкивания между двумя полярными одинаковыми магнитами. Первоначальное исследование Такары Томи, проведенное весной 2013 года, показало, что воспроизведение электрифицированной гусеницы (известной как умная гусеница) для миниатюрного SC Maglev приведет к созданию игрушки, намного превышающей ценовой диапазон большинства покупателей. Поэтому компания выбрала более дешевый и простой неэлектрифицированный путь (глухой путь), что означало, что поезд стал сложной единицей.

Плавающий раствор

Вдохновением для создания системы магнитной левитации послужила магнитная доска, которую инженеры использовали для работы над дизайном

Takara Tomy

Решение сделать более простую неэлектрифицированную трассу буквально пришло из магнитной доски, которую инженеры использовали для объяснения своих идей. Они поняли и физически доказали, что длинная магнитная полоса все еще сохраняет полярность север/юг с противоположных сторон по всей своей длине, даже при толщине около миллиметра. И при этих толщинах можно было согнуть магнит в кривую, если одеть его в резину.

Для левитации поезда была сделана копия такого же расположения магнитов по длине днища каждого из вагонов для достижения необходимой силы отталкивания. Было решено сделать одну уступку колесам для повышения поперечной устойчивости, добавив небольшие направляющие ролики, установленные горизонтально с каждой стороны каждой машины. Эти направляющие ролики центрируют Linear Liner и поддерживают высоту магнитной левитации 2 мм. Чтобы сохранить иллюзию и мечту о чистом магнитном транспорте, эти ролики движутся по прозрачной боковой стенке, которая буквально удерживает поезд на пути.

Катание на лодке

Расположение электромагнитов на автомобилях и обычных пассивных магнитов на трассе. Обратите внимание на расстояние, так как это важная часть системы мотивов Linear Liner

Takara Tomy

К концу 2013 года, спустя почти год работы над проектом, дизайнеры игрушек из Takara Tomy создали что-то, что левитировало, но не двигалось, если его не толкнуть. Но они были уверены, что эта толкающая сила исходит не от воздуха и тем более от приводных колес.

Просветление пришло в ванну, когда один из инженеров понял, что, время от времени толкая руками дно ванны, он двигается взад и вперед в ванне, когда плавает. Поскольку импульс сохранялся из-за низкого трения при плавании, ему нужно было только время от времени прикладывать силу, чтобы двигаться — техника, подобная речному искусству катания на плоскодонке. Что было необходимо, так это переключаемый высокоскоростной электромагнит, который время от времени придавал поезду отталкивание (толкающую силу), но только сзади назад. Чтобы правильно синхронизировать эту силу отталкивания включения/выключения с обычными встроенными магнитами в середине железнодорожных путей, им понадобился датчик.

Изначально, в начале 2014 года, тайминги были подобраны неправильно, и Linear Liner мучительно тормозил. Метод проб и ошибок постепенно улучшал производительность, и было обнаружено, что критическими факторами являются угол наклона магнитного датчика, длина провода и расстояние между магнитами на расстоянии 4 см (1,6 дюйма).

Дебют прототипа

Стиль прототипа двойного автомобиля в то время не был похож на серию SC Maglev LO и больше походил на 19.79 ML500 оригинальный Maglev

Стивен Клеменгер / Gizmag.com

Усовершенствованный прототип был представлен на Токийской выставке игрушек в июне 2014 года, и Gizmag получил разрешение сфотографировать его. Нам даже посчастливилось взять у главного конструктора небольшое интервью, где мы вкратце рассказали об истории и планах производства Linear Liner.

Одним из интересных моментов было то, что Takara Tomy Linear Linear достиг скорости 600 км/ч (373 мили в час) в июне 2014 года, за добрых шесть месяцев до того, как настоящий SC Maglev достиг подвига в феврале 2015 года.

Окончательная рабочая форма

Это еще одна неудачная попытка сфотографировать Linear Liner. Моя камера была на максимальной скорости

Stephen Clemenger / Gizmag.com

Год спустя, в июне этого года на выставке игрушек в Токио в 2015 году, опытная модель была представлена как прессе, так и широкой публике. Его скорость была такова, что сфотографировать его оказалось довольно сложно, и многим фотографам приходилось прибегать к старому искусству панорамирования, чтобы сделать снимок.

Так как же это работает?

1) В передней части поезда бортовой магнитный датчик определяет входящий рельсовый магнит (B) и дает команду бортовому электромагниту включиться

Takara Tomy

1) Датчик бортового магнита, расположенный в передней части поезда, определяет входящий рельсовый магнит (B) и дает команду бортовому электромагниту включиться.

2) Это время правильно соответствует положению извлечения бортового электромагнита, чтобы оказывать (северное) отталкивающее усилие сзади на магнит предыдущего выходящего пути (C) и, таким образом, толкать поезд вперед.

Такара Томи

2) Этот тайминг правильно соответствует настоящему положению бортового электромагнита, чтобы оказывать (северное) отталкивающее усилие сзади на предыдущий магнит исходящего пути (C), толкая поезд вперед.

3) Затем бортовой датчик определяет, что он достиг входного магнита дорожки (B), и таким образом отключает бортовой электромагнит.

Takara Tomy

3) Затем бортовой датчик определяет, что он достиг входного магнита дорожки (B), и отключает бортовой электромагнит.

4) Это позволяет поезду скользить по магниту входящего пути (B), не получая от него силы отталкивания (тормозящей силы)

Takara Tomy

4) Это позволяет поезду скользить по магниту входящего пути (B), не получая от него силы отталкивания (тормозящей силы).

5) Затем датчик улавливает другой входящий магнит дорожки (A) и, таким образом, включает бортовой электромагнит, таким образом получая силу отталкивания от последнего (скользящего) магнита дорожки (B)

Такара Томи

5) Затем датчик улавливает другой входящий магнит дорожки (A) и, таким образом, включает бортовой электромагнит, получая силу отталкивания от последнего (скользящего) магнита дорожки (B).

6) Таким образом, бортовой датчик теперь сообщает бортовому магниту отключиться, прежде чем он получит силу отталкивания от этого входящего магнита (A)

Takara Tomy

6) Бортовой датчик теперь дает команду бортовому магниту отключиться, прежде чем он получит силу отталкивания от этого входящего магнита (A).

Чтобы двигаться быстрее, поезду посылается сигнал на увеличение мощности «толчка» и ускорение процесса включения и толкания, выключения и последующего скольжения.

Вот полный дисплей на Токийской выставке игрушек 2015 года со всей коробкой и ее содержимым

Stephen Clemenger / Gizmag.com

Сколько стоит вся эта технология? Ответ составляет около 38 000 йен (316 долларов США). Это может показаться немного дорого для одного поезда размером 251 мм (90,9 дюйма) в длину и небольшую овальную гусеницу. Однако вы получаете не только новый тип магнитной двигательной установки, но и самый быстрый игрушечный поезд на Востоке и, возможно, на Западе.

Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть, насколько быстро Linear Liner движется на полной скорости.

Источник: Такара Томи

世界初！＜リニアライナー＞走行シーン集

Двухпараметрический анализ бифуркаций модели высокотемпературного сверхпроводящего маглева с запаздыванием и силой наведения

Сохранить цитату в файл

Формат:

Резюме (текст) PubMedPMIDAbstract (текст) CSV

Добавить в коллекции

Создать новую коллекцию
Добавить в существующую коллекцию

Назовите свою коллекцию:

Имя должно содержать менее 100 символов

Выберите коллекцию:

Не удалось загрузить вашу коллекцию из-за ошибки
Повторите попытку

Добавить в мою библиографию

Моя библиография

Не удалось загрузить делегатов из-за ошибки
Повторите попытку

Ваш сохраненный поиск

Название сохраненного поиска:

Условия поиска:

Тестовые условия поиска

Эл. адрес:

(изменить)

Который день?

Первое воскресеньеПервый понедельникПервый вторникПервая средаПервый четвергПервая пятницаПервая субботаПервый деньПервый рабочий день

Который день?

воскресеньепонедельниквторниксредачетвергпятницасуббота

Формат отчета:

РезюмеРезюме (текст)АбстрактАбстракт (текст)PubMed

Отправить максимум:

1 шт. 5 шт. 10 шт. 20 шт. 50 шт. 100 шт. 200 шт.

Отправить, даже если нет новых результатов

Необязательный текст в электронном письме:

Создайте файл для внешнего программного обеспечения для управления цитированием

. 2022 авг;32(8):083128.

дои: 10.1063/5.0104854.

Циньруи Дай ¹

принадлежность

¹ Школа математики и статистики Уханьского университета, Ухань 430072, Китай.

PMID:
36049934
DOI:
10.1063/5.0104854

Циньруи Дай.

Хаос.

2022 авг.

. 2022 авг;32(8):083128.

дои: 10.1063/5.0104854.

Автор

Циньруй Дай ¹

принадлежность

¹ Школа математики и статистики Уханьского университета, Ухань 430072, Китай.

PMID:
36049934
DOI:
10. 1063/5.0104854

Абстрактный

В данной работе исследуется модифицированная модель высокотемпературного сверхпроводящего маглева, в основном учитывающая влияние временной задержки на динамические свойства системы. Для исходной модели без запаздывания существуют периодические точки равновесия. Мы исследуем его устойчивость и бифуркацию Хопфа, а также изучаем бифуркационные свойства, используя теорему о центральном многообразии и теорию нормальных форм. Для модели с задержкой мы в основном изучаем две бифуркации коразмерности (бифуркации Баутина и Хопфа-Хопфа) системы. В частности, мы доказываем существование бифуркации Баутина и вычисляем нормальную форму бифуркации Хопфа-Хопфа с помощью теории бифуркаций функционально-дифференциальных уравнений. Наконец, мы численно моделируем многочисленные динамические явления системы. Непосредственно приводится двухпараметрическая бифуркационная диаграмма в модели с запаздыванием. Исходя из этого, хорошо представлены некоторые нетривиальные явления системы, такие как периодическое сосуществование и мультистабильность. По сравнению с исходной системой обыкновенных дифференциальных уравнений введение временной задержки делает поведение системы хаотичным, а с увеличением задержки закон изменения между смещением и скоростью становится более сложным, что позволяет лучше понять динамику высоко- модель температурного сверхпроводящего маглева.

Поезд на магнитной подушке маглев трансрапид. Маглев, или поезд на магнитных подушках – транспорт нового уровня. Очень дорогая игрушка

История появления

Конкурентоспособность

Принцип работы

Электромагнитный подвес

Электродинамический подвес

Преимущества и недостатки технологии EDS

Разрабатываемая технология

Достоинства маглевов

Недостатки

в Берлине

Бирмингем

Шанхай

Япония

Россия

Скачать:

Предварительный просмотр:

Разработки новых видов транспорта

Магнитная подушка. Как это работает?

Достоинства и недостатки

Будущее Шанхайского Маглева

Поезд будущего

Зачем нужен маглев

Все с нуля

Предок «Аэроэкспресса»

От конки до маглева. Краткий экскурс в историю общественного транспорта

Когда омнибус стал привычным автобусом

Как электрический трамвай заменил конку

Почему один рельс хорошо, а два лучше

Где построили первую подземку

Почему «не взлетели» воздушные шары и дирижабли

Как деревянный самолёт покорил небо

Поезда на магнитной подушке – транспорт, способный изменить мир. Поезд на магнитной подушке Магнитный поезд своими руками

1. Назначение

2. Основные части (устройство) и их назначение

3. Принцип действия

Построить поезд на магнитной подвеске (Маглев)

Реферат

Резюме

Цель

Введение

Термины и понятия

Вопросы

Библиография

Материалы и оборудование

Экспериментальная процедура

Сборка поезда

Сбор ваших данных

Устранение неполадок

Задать вопрос эксперту

Варианты

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Карьера

Лента новостей по этой теме

Процитировать эту страницу

MLA Style

APA Style

Ознакомьтесь с нашими научными видео

Линейный лайнер на магнитной подвеске Takara Tomy — самый быстрый игрушечный поезд на Востоке (и Западе) левитация) Поезд.

Плавающий раствор

Катание на лодке

Дебют прототипа

Окончательная рабочая форма

Так как же это работает?

Двухпараметрический анализ бифуркаций модели высокотемпературного сверхпроводящего маглева с запаздыванием и силой наведения

Сохранить цитату в файл

Добавить в коллекции

Добавить в мою библиографию

Ваш сохраненный поиск

Создайте файл для внешнего программного обеспечения для управления цитированием

принадлежность

Автор

принадлежность

Абстрактный

Похожие статьи