WikiDer > Inductrack

Inductrack

Inductrack это пассивный, безотказный электродинамическая магнитная левитация система, использующая только обесточенные петли провода в дорожке и постоянные магниты (размещенные в Массивы Хальбаха) на транспортном средстве для достижения Магнитная левитация. Путь может быть в одной из двух конфигураций: «лестничный путь» и «ламинированный путь». Лестничный путь выполнен из безмоторного Литц-проволока кабели, а ламинированная дорожка изготавливается из уложенных друг на друга медных или алюминиевых листов.

Существует три конструкции: Inductrack I, который оптимизирован для работы на высоких скоростях, Inductrack II, который более эффективен на более низких скоростях, и Inductrack III, который предназначен для тяжелых нагрузок на низкой скорости.

Inductrack (или Inductrak) был изобретен группой ученых из Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора в Калифорнияво главе с физиком Ричард Ф. Пост, для использования в поезда на магнитной подвеске, основанный на технологии, используемой для левитации маховиков.[1][2][3] При постоянной скорости мощность требуется только для того, чтобы толкнуть поезд вперед против воздуха и электромагнитных полей. тащить. Выше минимальной скорости, когда скорость поезда увеличивается, левитационный зазор, подъемная сила и мощность в основном остаются постоянными. Система может поднимать вес в 50 раз превышающий вес магнита.

Описание

Название индукционная дорожка происходит от слова индуктивность или же индуктор; электрическое устройство из проволочных петель. Как Магнитная матрица Хальбаха проходит по петлям проволоки, синусоидальный вариации поля индуцируют напряжение в катушках трека. На низких скоростях петли представляют собой в основном резистивный импеданс, и, следовательно, индуцированные токи максимальны там, где поле изменяется наиболее быстро, то есть около наименее интенсивные участки поля, поэтому подъемная сила незначительна.

Однако на скорости импеданс катушек увеличивается пропорционально скорости и преобладает над составным импедансом узлов катушек. Это задерживает фазу пика тока, так что индуцированный ток в дорожке стремится более точно совпадать с пиками поля массива магнитов. Таким образом, дорожка создает собственное магнитное поле, которое выравнивается и отталкивает постоянные магниты, создавая эффект левитации.[1] Трасса хорошо смоделирована как массив серий Цепи RL.

Когда постоянные магниты неодим-железо-бор используются, левитация достигается на малых оборотах. Тестовая модель поднималась на скорости выше 22 миль в час (35 км / ч), но Ричард Пост считает, что на реальных трассах левитация может быть достигнута при "всего от 1 до 2 миль в час (от 1,6 до 3,2 км / ч)".[нужна цитата] Ниже переходной скорости магнитное сопротивление увеличивается со скоростью транспортного средства; выше скорости перехода, магнитное сопротивление демнется со скоростью.[4] Например, при скорости 500 км / ч (310 миль / ч) отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению составляет 200: 1,[5] намного выше, чем у любого самолета, но намного ниже, чем у классической стали на стальном рельсе, которая достигает 1000: 1 (сопротивление качению). Это происходит потому, что индуктивный сопротивление увеличивается пропорционально скорости, что компенсирует более высокую скорость изменения поля, видимого катушками, обеспечивая, таким образом, постоянный ток и потребляемую мощность для левитации.

В версии Inductrack II используются две решетки Хальбаха, одна над и одна под гусеницей, чтобы удвоить магнитное поле без существенного увеличения веса или площади массивов, а также уменьшить сопротивление на низких скоростях.[6]

Несколько предложений по железной дороге на магнитной подвеске основаны на технологии Inductrack. Соединенные штаты. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) также рассматривает технологию Inductrack для запуска космических самолетов.[7]

General Atomics разрабатывает технологию Inductrack в сотрудничестве с несколькими партнерами по исследованиям.

Эволюция InducTrack

В зависимости от области применения предпочтение отдается подъемной силе на низкой или высокой скорости. Три варианта Inductrack предназначены для разных целей. Inductrack I был разработан для высокоскоростных поездов. Отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению снижается при увеличении скорости. Inductrack II имеет больше возможностей левитации на относительно низкой скорости для индивидуального использования (PRT) или городским транспортом и использовать навесной путь. InducTrack III спроектирован для высоких нагрузок и грузов с гусеницей, только частично консольной, чтобы выдерживать высокие нагрузки.

Демпфирование

Активного демпфирования нет, и демпфирование обеспечивается только геометрией трассы. Испытания показали, что возникают низкочастотные колебания (1 Гц), и был выдан патент США на механическое демпфирование самой дорожки (на Inductrack II) (7478598). Гусеница разрезается на сегменты, и каждый сегмент механически амортизируется.

Приложения

Транспортные технологии Hyperloop объявили в марте 2016 года, что они будут использовать пассивные системы Inductrack для своих титульных Hyperloop.[8][9]

Рекомендации

  1. ^ а б "Новый подход к магнитно-левитирующим поездам и ракетам". llnl.gov. Получено 7 сентября 2009.
  2. ^ Ричард Ф. Пост (январь 2000 г.). «MagLev: новый подход». Scientific American. Архивировано из оригинал 9 марта 2005 г.
  3. ^ Ричард Ф. Пост. "Подход Inductrack к магнитной левитации" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 7 июля 2011 г.. Получено 17 апреля 2010.
  4. ^ Путь в будущее: поезда на магнитных магнитах на постоянных магнитах В архиве 27 марта 2014 г. Wayback Machine - Скотт Р. Гурли - Популярная механика
  5. ^ В "MagLev: новый подход" выше, раздел "Проблема эффективности" В архиве 21 августа 2007 г. Wayback Machine
  6. ^ К более эффективному транспорту: система Inductrack Maglev - Представлено Ричардом Ф. Постом, 10 октября 2005 г.
  7. ^ AIP: Массивы Хальбаха вступают в гонку на маглеве (PDF), заархивировано из оригинал (PDF) 6 июля 2008 г., получено 22 октября 2015
  8. ^ AIP: Hyperloop Transportation Technologies, Inc. представляет систему левитации Hyperloop ™, получено 9 мая 2016
  9. ^ «Hyperloop использует правительственные исследования для создания плавающих контейнеров». Engadget. AOL. Получено 11 мая 2016.

внешняя ссылка

Патенты

  • Патент США 5722326, Post, Ричард Ф., "Система магнитной левитации для движущихся объектов", выпущенный 1998-03-03 
  • Патент США 6664880, Post, Ричард Фриман, "Конфигурация магнита Inductrack", выпущенный 16 декабря 2003 г. 
  • Патент США 6758146, Post, Ричард Ф., "Проектирование ламинированных дорожек для индукционных систем на магнитной подвеске", выпущено 6 июля 2004 г. 
  • Патент США 6816052, Зиглер, Эдвард, «Конструкция гусениц и закорачивающих стержней для городской индукционной трассы на магнитной подвеске и метод их изготовления», выпущено 9 ноября 2004 г. 
  • Патент США 7478598, Пост, Ричард Ф., "Средства демпфирования колебаний для систем с магнитной левитацией", выпущено 14 июня 2007 г. 
  • Патент США 7096794, Post, Ричард Фриман, «Конфигурация Inductrack», опубликовано 29 августа 2006 г. 
  • Патент США 6393993, Риз, Юджин А., "Система коммутации транзита для монорельсовых транспортных средств", выпущенный 28 мая 2002 г. 
  • Патент США 8578860, Post, Ричард Ф., «Конфигурация Inductrack III - система на магнитной подвеске для высоких нагрузок», выпущено 12 ноября 2013 г.