транспортное средство на магнитной подвеске

Формула изобретения

1. ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО НА МАГНИТНОЙ ПОДВЕСКЕ, содержащее плоский экранирующий элемент из электропроводящего материала, установленный на экипаже с возможностью перемещения приводом вращения между днищем салона экипажа и сверхпроводящими катушками, расположенными над путевыми контурами, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных качеств, экранирующий элемент выполнен в виде бесконечной ленты, прямолинейные участки которой расположены над сверхпроводящими катушками, а в торцевых частях экипажа на его продольной оси установлены связанные с приводом барабаны, которые охвачены упомянутой лентой.

2. Транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что лента и барабаны расположены в одной плоскости со сверхпроводящими катушками, причем лента выполнена Г-образной формы.

3. Транспортное средство по п.2, отличающееся тем, что лента имеет внутренний и наружный ободы, между которыми расположены перемычки.

4. Транспортное средство по п.3, отличающееся тем, что перемычки закреплены на одном из ободов.

5. Транспортное средство по п. 3, отличающееся тем, что по крайней мере один из ободов ленты выполнен упругим.

6. Транспортное средство по пп. 3 и 4, отличающееся тем, что ободы ленты выполнены в виде шарнирных звеньев, причем по крайней мере на одном из ободов упомянутые звенья соединены с возможностью перемещения друг относительно друга в горизонтальной плоскости.

7. Транспортное средство по п.4, отличающееся тем, что перемычки выполнены упругими.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области наземного транспорта, а именно к устройствам для экранирования магнитного поля в салоне экипажа транспортного средства на магнитной подвеске.

Известно транспортное средство на магнитной подвеске с устройством для экранирования магнитного поля в салоне экипажа, содержащее размещенные между установленными в нижней части экипажа рядами сверхпроводящих катушек, взаимодействующих с путевыми электропроводящими контурами, и расположенным в верхней части экипажа салоном, экранирующие пластины, изготовленные из сверхпроводящего материала. Экранирование салона осуществляется за счет свойства идеального диамагнетизма сверхпроводников.

Недостаток такого устройства необходимость использования дорогостоящего сверхпроводящего материала, жидкого хладагента, криостата и других элементов системы обеспечения. Кроме того, изготовление сверхпроводящего экрана достаточно больших размеров является технически сложным.

Известно транспортное средство на магнитной подвеске с устройством для экранирования магнитного поля в салоне экипажа, содержащее размещенные между установленными в нижней части экипажа рядами сверхпроводящих катушек, взаимодействующих с путевыми электропроводящими контурами, и расположенным в верхней части экипажа салоном, параллельно днищу последнего, экранирующие пластины, изготовленные из ферромагнитного материала. Экранирование салона экипажа осуществляется за счет свойства ферромагнетиков притягивать магнитное поле до значения, при котором наступает насыщение. Поскольку это значение зависит от толщины ферромагнитной пластины, то для экранирования салона необходимо выбирать пластины значительной толщины, что увеличивает вес экипажа. При малой толщине пластины магнитное поле проникает в салон экипажа.

Наиболее близким техническим решением является транспортное средство на магнитной подвеске с устройством для экранирования магнитного поля в салоне экипажа, содержащее экранирующие пластины, размещенные между днищем салона экипажа и сверхпроводящими катушками, установленными над путевыми электропроводящими контурами. Каждая экранирующая пластина установлена с возможностью вращения приводом. Устройство-прототип позволяет уменьшить магнитное поле в салоне экипажа при обеспечении малого веса устройства экранирования.

Однако магнитное поле в салоне понижено недостаточно. Поскольку экранирующие пластины имеют неизменную форму, то имеются пространства между пластинами, которые не перекрываются, т.е. данные участки салона не экранируются. Так как сверхпроводящие катушки на экипаже транспортного средства на магнитной подвеске имеют вытянутую вдоль экипажа конфигурацию (прямоугольник, овал), то для полного экранирования поля даже от одной такой катушки, каждая экранирующая пластина должна иметь большую ширину, что невозможно из-за ограниченной ширины экипажа. Если в известном устройстве экранирующие пластины установить с перекрыванием друг друга в различных плоскостях, то указанная проблема в полной мере не устранится, но зато при этом необходимо большое число экранирующих пластин, валов, приводов и др. что повышает материалоемкость экипажа. Другим слабо экранированным участком салона является середина экранирующей пластины, т.к. скорость линейного перемещения здесь (пропорциональная радиусу) мала, а, значит, и малы значения экранирующих вихревых токов. Кроме того, в устройстве-прототипе затруднительно экранировать магнитное поле в пространстве между рядами сверхпроводящих катушек, а значит, нельзя размещать там различное, например электронное оборудование и пассажиров.

Цель изобретения улучшение эксплуатационных качеств транспортного средства за счет уменьшения магнитного поля в салоне экипажа и снижения материалоемкости.

Поставленная цель достигается тем, что в транспортном средстве на магнитной подвеске, содержащем плоский экранирующий элемент из электропроводящего материала, установленный на экипаже с возможностью перемещения приводом вращения между днищем салона экипажа и сверхпроводящими катушками, расположенными над путевыми контурами, экранирующий элемент выполнен в виде бесконечной ленты, прямолинейные участки которой расположены над сверхпроводящими катушками. В торцовых частях экипажа на его продольной оси установлены связанные с приводом барабаны, которые охвачены упомянутой лентой. Лента и барабан привода могут быть расположены в одной плоскости со сверхпроводящими катушками, лента выполнена Г-образной формы и имеет внутренний и наружный ободы, между которыми расположены перемычки, которые могут быть закреплены на одном из ободов, по крайней мере один из которых выполнен упругим. Ободы ленты могут быть выполнены в виде шарнирных звеньев. По крайней мере на одном из ободов звенья соединены с возможностью перемещения друг относительно друга в горизонтальной плоскости. Перемычки могут быть выполнены упругими.

В предлагаемом устройстве ленточный экранирующий элемент, перемещающийся над рядами сверхпроводящих катушек, полностью экранирует магнитное поле, направленное к салону экипажа, т.е. не оставляет неэкранированных участков. Скорость линейного перемещения экранирующего элемента высока во всех точках, что также способствует улучшению экранирования поля. Отгиб внутренней части экранирующего элемента к днищу экипажа (Г-образная форма ленты) позволяет экранировать поле и в зоне между рядами сверхпроводящих катушек, а, значит, и использовать его для экипажного оборудования или салона.

В предложенном транспортном средстве на магнитной подвеске с устройством экранирования магнитного поля в салоне экипажа снижение материалоемкости достигается за счет того, что на экипаже можно установить только один привод вращения и два барабана в голове и хвосте экипажа. Выполнение экранирующих элементов не сплошными, а полыми в виде ободов и перемычек, также снижает вес устройства.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается формой, жесткостью и конструкцией экранирующего элемента, его взаимосвязью с приводом и охватом сверхпроводящих катушек, а также расположением элементов привода вращения на экипаже.

На фиг. 1 представлена схема транспортного средства на магнитной подвеске с устройством для экранирования магнитного поля в салоне экипажа; на фиг. 2 то же, лента и барабаны привода расположены в одной плоскости со сверхпроводящими катушками, а лента выполнена Г-образной формы; на фиг. 3 вид А на фиг. 1; на фиг. 4 лента экранирующего элемента, криволинейные участки которой отогнуты от ее плоскости, аксонометрия; на фиг. 5 часть криволинейного участка ленты, у которой перемычки зафиксированы к внутреннему ободу; на фиг. 6 то же, наружный обод выполнен упругим; на фиг. 7 то же, перемычки выполнены упругими; на фиг. 8 то же, ободы выполнены в виде шарнирно соединенных между собой звеньев, и на наружном ободе эти звенья соединены с возможностью перемещения друг относительно друга.

Транспортное средство на магнитной подвеске состоит из экипажа 1, в нижней части которого расположены ряды сверхпроводящих катушек 2, взаимодействующих с установленными на путевом полотне 3 электропроводящими контурами подвески 4 и направления 5. На экипаже 1 между сверхпроводящими катушками 2 и расположенным в верхней части экипажа салоном 6 размещен экранирующий элемент 7 из электропроводящего диамагнитного материала (медь, алюминий). Экранирующий элемент 7 выполнен в виде бесконечной ленты 7. В торцовых частях экипажа 1 на его продольной оси установлены барабаны 8, связанные с приводом 9, которые охвачены бесконечной лентой. Данный привод может включать, например, электродвигатель или аэродинамический двигатель. Лента экранирующего элемента имеет два криволинейных участка 10, образующихся на барабанах 8, и два прямолинейных участка 11, расположенных над рядами сверхпроводящих катушек 2.

Внутренняя часть 12 экранирующего элемента 7 отогнута от его плоскости к днищу экипажа с охватом сверхпроводящих катушек 2 (фиг. 2). Лента и барабаны привода расположены в одной плоскости со сверхпроводящими катушками. Лента выполнена Г-образной формы. В данном устройстве происходит увеличение экранирующего пространства на экипаже между рядами сверхпроводящих катушек, которое можно использовать как для увеличения объема салона экипажа, так и для размещения оборудования, например, электронного, на которое не должно воздействовать магнитное поле.

На экипаже лента экранирующего элемента может располагаться в одной плоскости (фиг. 3) или в случае, если длина внутреннего и наружного периметров одинакова, криволинейные участки 10 отгибаются от плоскости ленты (фиг. 4). Конфигурация ленты обеспечивается специальными направляющими элементами экипажа.

Экранирующий элемент 7 содержит внутренний 13 и наружный 14 ободы замкнутой формы, соединенные между собой рядом перемычек 15. Перемычки 15 могут быть жестко соединены с одним из ободов, например, внутренним 13, а с наружным ободом 14 имеют механический контакт (фиг. 5). В этом экранирующем элементе ободы и перемычки выполняются нерастяжимыми, т.е. не изменяющими свою длину.

В экранирующих элементах на фиг. 6 и 7 между перемычками и ободами существует хорошая электрическая связь. На фиг. 6 наружный обод 14 содержит гибкие (пружинные) связи 16, а внутренний обод 13 и перемычки 15 выполнены нерастяжимыми. На фиг. 7 перемычки 15 содержат гибкие связи 16, а ободы 13 и 14 выполнены нерастяжимыми. При этом на фиг. 6 наружный обод, а на фиг. 7 перемычки могут быть полностью выполнены в виде пружины.

В экранирующем элементе на фиг. 8 ободы 13 и 14 выполнены в виде шарнирно соединенных между собой жестких звеньев, соответственно 17 и 18, например, прямолинейной формы. Причем, на наружном ободе в местах соединения звеньев 18 выполнены продолговатые отверстия 19, обеспечивающие перемещение звеньев друг относительно друга в горизонтальной плоскости.

Устройство экранирования магнитного поля в салоне экипажа транспортного средства на магнитной подвеске работает следующим образом.

При возбуждении сверхпроводящих катушек 2 током в салоне 6 экипажа 1 образуется магнитное поле. При помощи барабанов 8, приводящихся во вращение приводом 9, обеспечивается линейное перемещение прямолинейных участков 11 ленты экранирующего элемента 7 над сверхпроводящими катушками 2. В экранирующем элементе от магнитного поля катушек наводятся вихревые токи, магнитное поле которых противоположно магнитному полю сверхпроводящих катушек. В результате взаимодействия магнитных полей происходит уменьшение магнитного поля в салоне экипажа. Скорость вращения барабанов 8 привода 9, а, значит, и скорость перемещения ленты экранирующего элемента над сверхпроводящими катушками можно выбрать такой, чтобы магнитное поле в салоне экипажа не превышало допустимого значения.

Таким образом, в предлагаемом устройстве обеспечиваются:

уменьшение магнитного поля в салоне экипажа за счет отсутствия незакрытых пространств салона экранирующим элементом;

увеличение экранированного пространства на экипаже, в частности, между рядами сверхпроводящих катушек;

хорошее экранирование магнитного поля для сверхпроводящих катушек удлиненной формы;

снижение материалоемкости за счет уменьшения (до одного) количества приводов на экипаже, а также устройств, обеспечивающих вращение;

уменьшение нерабочего пространства экипажа за счет снижения количества приводов на экипаже.