Поезда на магнитной подушке – транспорт, способный изменить мир

Поезда на магнитной подушке, маглевы – самый быстрый вид наземного общественного транспорта. И хотя в эксплуатацию пока введено всего три небольших трека, исследования и испытания прототипов магнитных поездов проходят в разных странах. Как развивалась технология магнитной левитации и что ждет ее в ближайшем будущем вы узнаете из этой статьи.

История становления

Первые страницы истории маглев были заполнены рядами патентов, полученных в начале XX века в разных странах. Еще в 1902 году патентом на конструкцию поезда, оснащенного линейным двигателем, отметился немецкий изобретатель Альфреда Зейден. А уже спустя четыре года Франклин Скотт Смит разработал еще один ранний прототип поезда на электромагнитном подвесе. Немного позже, в период с 1937 года по 1941 год, еще нескольких патентов относящихся к поездам, оснащенным линейными электродвигателями, получил немецкий инженер Герман Кемпер. К слову, подвижные составы Московской монорельсовой транспортной системы, построенной в 2004 г., используют для движения асинхронные линейные двигатели – это первый в мире монорельс с линейным двигателем.

Поезд Московской монорельсовой системы возле станции Телецентр

В конце 1940-х годов исследователи перешли от слова к делу. Британскому инженеру Эрику Лэйзвейту, которого многие называют «отцом маглевов», удалось разработать первый рабочий полноразмерный прототип линейного асинхронного двигателя. Позже, в 1960-х годах, он присоединился к разработке скоростного поезда Tracked Hovercraft. К сожалению, в 1973 году проект закрыли из-за нехватки средств.

Прототип поезда с линейным двигателем RTV 31 (проект Tracked Hovercraft)

В 1979 году появился первый в мире прототип поезда на магнитной подушке, лицензированный для предоставления услуг по перевозке пассажиров – Transrapid 05. Испытательный трек длиной 908 м был построен в Гамбурге и представлен в ходе выставки IVA 79. Интерес к проекту оказался настолько велик, что Transrapid 05 удалось успешно проработать еще три месяца после окончания выставки и перевезти в общей сложности около 50 тыс. пассажиров. Максимальная скорость этого поезда составляла 75 км/ч.

Система Transrapid 05 на выставке IVA 79

А первый коммерческий магнитоплан появился в 1984 году в Бирмингеме, Англия. Железнодорожная линия на магнитном подвесе соединяла терминал международного аэропорта Бирмингема и расположенную рядом железнодорожную станцию. Она успешно проработала с 1984 по 1995 год. Протяженность линии составляла всего 600 м, а высота, на которую состав с линейным асинхронным двигателем поднимался над полотном дороги – 15 миллиметров. В 2003 году на ее месте была построена система пассажирских перевозок AirRail Link на базе технологии Cable Liner.

В 1980-х годах к разработке и реализации проектов по созданию высокоскоростных поездов на магнитной подушке приступили не только в Англии и Германии, но и в Японии, Корее, Китае и США.

Как это работает

О базовых свойствах магнитов мы знаем еще с уроков физики за 6 класс. Если поднести северный полюс постоянного магнита к северному полюсу другого магнита они будут отталкиваться. Если один из магнитов перевернуть, соединив разные полюса – притягиваться. Это простой принцип заложен в поездах-маглевах, которые скользят по воздуху над рельсом на незначительном расстоянии.

В основе технологии магнитного подвеса лежат три основных подсистемы: левитации, стабилизации и ускорения. В то же время на данный момент существует две основных технологии магнитного подвеса и одна экспериментальная, доказанная лишь на бумаге.

Поезда, построенные на базе технологии электромагнитного подвеса (EMS) для левитации используют электромагнитное поле, сила которого изменяется по времени. При этом практическая реализация данной системы очень похожа на работу обычного железнодорожного транспорта. Здесь применяется Т-образное рельсовое полотно, выполненное из проводника (в основном металла), но поезд вместо колесных пар использует систему электромагнитов – опорных и направляющих. Опорные и направляющие магниты при этом расположены параллельно к ферромагнитным статорам, размещенным на краях Т-образного пути. Главный недостаток технологии EMS – расстояние между опорным магнитом и статором, которое составляет 15 миллиметров и должно контролироваться и корректироваться специальными автоматизированными системами в зависимости от множества факторов, включая непостоянную природу электромагнитного взаимодействия. К слову, работает система левитации благодаря батареям, установленным на борту поезда, которые подзаряжаются линейными генераторами, встроенными в опорные магниты. Таким образом, в случае остановки поезд сможет достаточно долго левитировать на батареях. На базе технологии EMS построены поезда Transrapid и, в частности, шанхайский маглев.

Поезда на базе технологии EMS приводятся в движение и осуществляют торможение с помощью синхронного линейного двигателя низкого ускорения, представленного опорными магнитами и полотном, над которым парит магнитоплан. По большому счету, двигательная система, встроенная в полотно, представляет собой обычный статор (неподвижная часть линейного электродвигателя), развернутый вдоль нижней части полотна, а опорные электромагниты, в свою очередь, работают в качестве якоря электродвигателя. Таким образом, вместо получения крутящего момента, переменный ток в катушках генерирует магнитное поле возбуждающихся волн, которое перемещает состав бесконтактно. Изменение силы и частоты переменного тока позволяет регулировать тягу и скорость состава. При этом чтобы замедлить ход, нужно всего лишь изменить направление магнитного поля.

В случае применения технологии электродинамического подвеса (EDS) левитация осуществляется при взаимодействии магнитного поля в полотне и поля, создаваемого сверхпроводящими магнитами на борту состава. На базе технологии EDS построены японские поезда JR–Maglev. В отличие от технологии EMS, в которой применены обычные электромагниты и катушки проводят электричество только в тот момент, когда подается питание, сверхпроводящие электромагниты могут проводить электричество даже после того, как источник питания был отключен, например, в случае отключения электроэнергии. Охлаждая катушки в системе EDS можно сэкономить достаточно много энергии. Тем не менее, криогенная система охлаждения, используемая для поддержания более низких температур в катушках, может оказаться достаточно дорогой.

Главным преимуществом системы EDS является высокая стабильность – при незначительном сокращении расстоянии между полотном и магнитами возникает сила отталкивания, которая возвращает магниты в первоначальное положение, в то же время увеличение расстояния снижает силу отталкивания и повышает силу притяжения, что опять же ведет к стабилизации системы. В этом случае никакой электроники для контроля и корректировки расстояния между поездом и полотном не требуется.

Правда, без недостатков здесь также не обошлось – достаточная для левитации состава сила возникает только на больших скоростях. По этой причине поезд на системе EDS должен быть оснащен колесами, которые смогут обеспечивать движение при низких скоростях (до 100 км/ч). Соответственные изменения также должны быть внесены по всей длине полотна, так как поезд может остановиться в любом месте в связи с техническими неисправностями.

Еще одним недостатком EDS является то, что при низких скоростях в передней и задней частях отталкивающих магнитов в полотне возникает сила трения, которая действует против них. Это одна из причин, по которой в JR–Maglev отказались от полностью отталкивающей системы и посмотрели в сторону системы боковой левитации.

Стоит также отметить, что сильные магнитные поля в секции для пассажиров порождают необходимость установки магнитной защиты. Без экранирования путешествие в таком вагоне для пассажиров с электронным стимулятором сердца или магнитными носителями информации (HDD и кредитные карточки), противопоказано.

Подсистема ускорения в поездах на базе технологии EDS работает точно также, как и в составах на базе технологии EMS за исключением того, что после изменения полярности статоры здесь на мгновение останавливаются.

Третьей, наиболее близкой к реализации технологией, существующей пока только на бумаге, является вариант EDS с постоянными магнитами Inductrack, для активации которых не требуется энергия. До недавнего времени исследователи считали, что постоянные магниты не обладают достаточной для левитации поезда силой. Однако эту проблему удалось решить путем размещения магнитов в так называемый «массив Хальбаха». Магниты при этом расположены таким образом, что магнитное поле возникает над массивом, а не под ним, и способны поддерживать левитацию поезда на очень низких скоростях – около 5 км/ч. Правда, стоимость таких массивов из постоянных магнитов очень высока, поэтому пока и не существует ни одного коммерческого проекта данного рода.

Книга рекордов Гиннесса

На данный момент первою строчку в списке самых быстрых поездов на магнитной подушке занимает японское решение JR-Maglev MLX01, которому 2 декабря 2003 года на испытательной трассе в Яманаси удалось развить рекордную скорость – 581 км/ч. Стоит отметить, что JR-Maglev MLX01 принадлежит еще несколько рекордов, установленных в период с 1997 по 1999 год – 531, 550, 552 км/ч.

Если взглянуть на ближайших конкурентов, то среди них стоит отметить шанхайский маглев Transrapid SMT, построенный в Германии, которому удалось в ходе испытаний в 2003 году развить скорость 501 км/ч и его прародителя – Transrapid 07, преодолевшего рубеж в 436 км/ч еще в 1988 году.

Практическая реализация

Поезд на магнитной подушке Linimo, эксплуатация которого началась в марте 2005 года, был разработан компанией Chubu HSST и до сих пор используется в Японии. Он курсирует между двумя городами префектуры Айти. Протяженность полотна, над которым парит маглев составляет около 9 км (9 станций). При этом максимальная скорость Linimo равна 100 км/ч. Это не помешало ему только в течение первых трех месяцев с момента запуска перевезти более 10 млн пассажиров.

Более известным является шанхайский маглев, созданый немецкой компанией Transrapid и введенный в эксплуатацию 1 января 2004 года. Эта железнодорожная линия на магнитном подвесе соединяет станцию шанхайского метро Лунъян Лу с международным аэропортом Пудун. Общее расстояние составляет 30 км, поезд преодолевает его приблизительно за 7,5 мин, разгоняясь до скорости 431 км/ч.

Еще одна железнодорожная линия на магнитном подвесе успешно эксплуатируется в городе Тэджон, Южная Корея. UTM-02 стал доступен пассажирам 21 апреля 2008 года, а на его разработку и создание ушло 14 лет. Железнодорожная линия на магнитном подвесе соединяет Национальный музей науки и выставочный парк, расстояние между которыми всего лишь 1 км.

Среди поездов на магнитной подушке, эксплуатация которых начнется в ближайшем будущем, стоит отметить Maglev L0 в Японии, его испытания были возобновлены совсем недавно. Ожидается, что к 2027 году он будет курсировать по маршруту Токио – Нагоя.

Очень дорогая игрушка

Не так давно популярные журналы называли поезда на магнитной подушке революционным транспортом, а о запуске новых проектов подобных систем с завидной регулярностью сообщали как частные компании, так и органы власти из разных стран мира. Однако большинство из этих грандиозных проектов были закрыты еще на начальных стадиях, а некоторые железнодорожные линии на магнитном подвесе хоть и сумели недолго послужить на благо населения, позже были демонтированы.

Главная причина неудач в том, что поезда на магнитной подвеске чрезвычайно дороги. Они требуют специально построенной под них с нуля инфраструктуры, которая, как правило, и является самой расходной статьей в бюджете проекта. К примеру, шанхайский маглев обошелся Китаю в $1,3 млрд или $43,6 млн за 1 км двустороннего полотна (включая затраты на создание поездов и постройку станций). Конкурировать с авиакомпаниями поезда на магнитной подушке могут лишь на более длинных маршрутах. Но опять же, в мире достаточно мало мест с большим пассажиропотоком, необходимым для того чтобы железнодорожная линия на магнитном подвесе окупилась.

Что дальше?

На данный момент будущее поездов на магнитной подвеске выглядит туманно в большей степени из-за запредельной дороговизны подобных проектов и длительного периода окупаемости. В то же время множество стран продолжают инвестировать огромные средства в проекты по созданию высокоскоростных железнодорожных магистралей (ВСМ). Не так давно в Японии были возобновлены скоростные испытания поезда на магнитной подушке Maglev L0, который войдет в эксплуатацию к 2027 году.

Японское правительство также надеется заинтересовать собственными поездами на магнитной подушке США. Недавно представители компании The Northeast Maglev, которые планируют соединить с помощью железнодорожной линии на магнитном подвесе Вашингтон и Нью-Йорк, совершили официальный визит в Японию. Возможно поезда на магнитной подвеске получат большее распространение в странах с менее эффективной сетью ВСМ. К примеру, в США и Великобритании, но их стоимость по-прежнему останется высока.

Есть еще один сценарий развития событий. Как известно, одним из путей к увеличению эффективности поездов на магнитной подушке является применение сверхпроводников, которые при охлаждении до близких к абсолютному нулю температур полностью теряют электрическое сопротивление. Однако держать огромные магниты в баках с чрезвычайно холодными жидкостями очень дорого, так как чтобы удерживать нужную температуру, нужны громадные «холодильники», что еще больше повышает стоимость.

Но никто не исключает вероятности, что в ближайшем будущем светилам физики удастся создать недорогое вещество, сохраняющие сверхпроводящие свойства даже при комнатной температуре. При достижении сверхпроводимости при высоких температурах мощные магнитные поля, способные удерживать на весу машины и поезда, станут настолько доступными, что даже «летающие автомобили» окажутся экономически выгодными. Так что ждем новостей из лабораторий.

Магнитная подушка. Эта удивительная подушка

Магнитная подушка

Как ни перспективна воздушная подушка для создания летающих поездов, у нее есть серьезный конкурент. Поезд может лететь над рельсами и без воздушной подушки, место которой способна занять ее своеобразная дальняя родственница — тоже подушка, но… магнитная.

Явление магнетизма, магнетическая сила известны людям с древних нор. Наука и теперь далеко не до конца выяснила природу магнетизма, его роль в жизни, однако сумела во множестве случаев использовать эту могучую природную силу на службе людям. Вполне реально и будущее магнитной подушки для рельсолетов.

Самый простой путь для этого — использование силы отталкивания одноименных полюсов магнита или, наоборот, притягивания разноименных полюсов. Но обычные магниты слишком слабы для этого, а применение мощных электромагнитов, образующих сильное магнитное поле с помощью электрического тока, связано со многими трудностями.

Наиболее эффективный путь решения задачи был впервые продемонстрирован в лаборатории одного из московских физических институтов полвека назад. Изумленные наблюдатели видели магнит, недвижно повисший в стеклянном сосуде над небольшой свинцовой тарелочкой.

Значение опыта столь велико, что о нем стоит рассказать подробнее. Прежде всего, для чего нужна была свинцовая тарелочка? Не на случай ли возможного падения магнита?

Ее роль была куда более важной. В сосуде под тарелочкой находился жидкий гелий, температура которого всего на четыре градуса выше абсолютного нуля. При столь низкой температуре свинец приобретает удивительное свойство сверхпроводимости. Если в сверхпроводящем веществе возник электрический ток, то он никогда не прекратится: сопротивление току равно нулю.

Вот что происходило в опыте, ставшем историческим. Когда магнит, небольшой брусок квадратного сечения, бросили в сосуд, то он упал на тарелочку, но не остался лежать на ней, как можно было ждать. Поведение магнита казалось необъяснимым — он подпрыгнул, еще раз и… завис над тарелочкой.

Когда магнит падал на свинцовую тарелочку, то вызвал в ней электрический кольцевой ток. Общеизвестно, что перемещение проводника в магнитном поле наводит (индуцирует) в нем ток. Сила наведенного в тарелочке тока была небольшой, при обычных условиях из-за сопротивления свинца ток почти сразу прекратился бы. Но свинец был сверхпроводящим, и ток, раз возникнув, продолжал существовать. Но раз появился ток, то появилось и связанное с ним магнитное поле, которое мешало магнитному стержню приблизиться к тарелочке.

Невидимая глазу борьба магнитных сил привела в конце концов к тому, что магнитный брусок недвижно завис в воздухе над тарелочкой. Вместо воздушной подушки «призраком» стала на этот раз подушка магнитная, сотканная из незримых силовых линий магнитного поля.

Исследования показали, что создание летающего поезда на магнитной подушке не только технически возможно, но и вполне оправдано. Он обладает некоторыми преимуществами перед рельсолетом на воздушной подушке — расходует меньше энергии, бесшумен, не поднимает туч пыли, не загрязняет атмосферу шлейфом выхлопных газов. Теперь, когда защита окружающей природы становится одним из главных требований к создаваемой технике, это важные достоинства.

Есть у магнитного поезда и недостатки. Главное — нужно достичь сверхпроводимости, а для этого обеспечить охлаждение чуть ли не до абсолютного нуля. Успехи физики и техники сверхнизких температур столь велики, что широкое использование явления сверхпроводимости в технике не за горами. И все же пока это сложно и дорого.

Исследование и проектирование рельсолетов на магнитной подушке ведется и у нас в стране, и за рубежом. Первые рельсолеты для регулярных рейсов будут, наверное, все же воздушными, и лишь потом в ряд с ними станут рельсолеты магнитные.

Собственно, магнитная подушка появилась на свет даже раньше воздушной. Первую модель вагона на магнитной подушке сделал бельгиец монтер Башле в 1910 году. Она тогда нашумела на весь мир, вызвала настоящую сенсацию. Еще бы, модель вагона весом пятьдесят килограммов не только поднималась магнитным полем и парила в воздухе над рельсами, но и мчалась с совершенно фантастической по тем временам скоростью — пятьсот километров в час!

Прошло четверть века, и другую модель построил немецкий инженер Кемпер Он оказался более практичным и взял патент на изобретение «Дороги с бесколесными вагонами, которые могут двигаться вдоль железных рельсов, будучи приподнятыми магнитным полем».

В обоих случаях для магнитной подвески служили электромагниты. Изобретатели применили немало интересных технических новшеств, но их проекты, намного опережавшие время, не смогли быть реализованы.

Новые перспективы открыло использование сверхпроводимости. Как будут выглядеть магнитные летающие поезда, если судить по известным проектам?

Магнитная подушка создается в них силой отталкивания между сверхпроводящими магнитными катушками под днищем вагона и расположенными вдоль полотна пути алюминиевыми обмотками-контурами. Место контуров может занять и обычный токопроводящий рельс, например алюминиевая полоса. Создающий отталкивающее магнитное поле ток в контурах или рельсе наводится магнитами проносящегося поезда. Помимо контуров, создающих подушку, вдоль пути должны быть расположены и другие контуры, уже не горизонтальные, а вертикальные — они служат для направления поезда, чтобы он не сошел со своих магнитных рельсов.

Подобным же образом могут быть устроены и высокоскоростные автомагистрали, по которым будут мчаться автолеты со сверхпроводящими магнитами под днищем. В бетон или асфальт шоссе должны быть заделаны отталкивающие контуры. Хочешь — можешь лететь на автолете, нет — ехать по нему на обычном автомобиле.

Первая модель вагона на магнитной подушке испытана в Японии лет десять назад. Позднее вагончик длиной семь метров промчался метров двести со скоростью почти пятьсот километров в час над полотном пути на высоте шесть сантиметров — его удерживала магнитная подушка со сверхпроводящим магнитом, а для движения служил линейный электрический двигатель.

Экспериментальный вагон на магнитной подушке построен в США. Сверхпроводящие катушки под днищем вагона изготовлены из ниобиевой проволоки, проложенной внутри тщательно изолированного кабеля с жидким гелием. Предполагается, что поезд на сто пассажиров будет обладать скоростью более четырехсот пятидесяти километров в час.

В ФРГ в 1971 году начаты испытания двух экспериментальных магнитных вагонов: один весом пять, другой — одиннадцать тонн.

В Англии имеются проекты создания летающего поезда с использованием и воздушной и магнитной подушек. Предполагается, что воздушная подушка будет несущей, а магнитная — направляющей.

У нас в стране работы по магнитным рельсолетам ведутся в Москве, Ленинграде, Киеве, Ростове-на-Дону. В Ростовском институте инженеров железнодорожного транспорта первая модель локомотива на магнитной подушке была создана студентами и участвовала в 1970 году во Всесоюзной выставке студенческих работ, получив там премию. Она парила на высоте четырех-пяти миллиметров над магнитами. В 1973 году в институте велись испытания модели локомотива «Молниеносный» на магнитной подушке с линейным электрическим двигателем. Предполагается создать магнитолет с четырьмя пассажирами. Уже не раз выпускники института свои дипломные проекты посвящали магнитным рельсолетам, работают над ними и ученые института.

Поезда на магнитной подушке: почему «транспорт будущего» не прижился

В 1980-е годы считалось, что поезда с магнитной левитацией (маглевы) это транспорт будущего, который уничтожит внутренние авиарейсы. Эти поезда могут перевозить пассажиров со скоростью 800 км/ч и не наносят практически никакого вреда окружающей среде.

Маглевы способны ездить в любую погоду и не могут сойти со своего единственного рельса — чем дальше поезд отклоняется от путей, тем сильнее его толкает обратно магнитная левитация. Все маглевы двигаются с одинаковой частотой, поэтому не будет никаких неполадок с сигналами. Представьте себе, какой эффект оказали бы такие поезда на экономику и транспорт, если бы расстояние между отдаленными крупными городами преодолевалось за полчаса.

Но почему вы до сих пор не можете ездить по утрам на работу со сверхзвуковой скоростью? Концепт маглевов существует уже более века, еще с начала 1900-х было оформлено множество патентов, использующих эту технологию. Однако до наших дней дожило лишь три рабочие системы поездов на магнитной подушке, причем все они есть только в Азии.

Японский маглев. Фото: Yuriko Nakao/Reuters

До этого первый рабочий маглев появился в Великобритании: в период с 1984 по 1995 из аэропорта Бирмингема ходил шаттл AirLink. Маглев был популярным и дешевым транспортом, но его обслуживание обходилось очень дорого, поскольку некоторые запчасти были единичного производства и их было тяжело найти.

В конце 1980-х Германия тоже обратилась к этой идее: ее беспилотный поезд M-Bahn ездил между тремя станциями западного Берлина. Однако технологию левитирующих поездов решили отложить на потом, и линию закрыли. Ее производитель TransRapid проводил испытания маглевов до тех пор, пока в 2006 году на тренировочном полигоне в Латене не произошел несчастный случай, в котором погибло 23 человека.

Это происшествие могло поставить крест на немецких маглевах, если бы компания TransRapid не подписала до этого договор на строительство в 2001 году маглева для Шанхайского аэропорта. Сейчас этот маглев является самым быстрым электропоездом в мире, который ездит со скоростью 431 км/ч. С его помощью расстояние от аэропорта до бизнес-квартала Шанхая можно преодолеть всего за восемь минут. На обычном транспорте для этого понадобился бы целый час. В Китае есть еще один среднескоростной маглев (его скорость составляет около 159 км/ч), который работает в столице провинции Хунань, Чанша. Китайцы настолько полюбили эту технологию, что к 2020 году планируют запустить еще несколько маглевов в 12 городах.

Канцлер Германии Ангела Меркель первой проехала на маглеве TransRapid до Шанхайского аэропорта. Фото: Rolf Vennenbernd/EPA

В Азии сейчас ведется работа и над другими проектами поездов на магнитной подушке. Один из самых известных — это беспилотный шаттл EcoBee, который ездит от южнокорейского аэропорта Инчхон с 2012 года. На его самой короткой линии расположено семь станций, между которыми маглев проносится со скоростью 109 км/ч. А еще поездки на нем абсолютно бесплатны.

Система Linimo рядом с Нагоей представляет собой городской маглев, который движется с относительно медленной скоростью. Японцы используют технологию магнитной левитации с 1969 года. Сейчас их самый амбициозный проект — это линия маглевов Chuo Shinkanse, по которой можно будет ездить из Токио до Нагойи со скоростью в 498 км/ч (в основном путь будет проходить под землей).

Почему такая технология не прижилась в других странах?

Все упирается в деньги. Строительство маглевов нужно начинать с нуля. Правительства большинства стран просто не готовы к таким затратам, особенно если у них уже развита традиционная железнодорожная инфраструктура. На постройку небольшого маглева в Шанхае потребовалось более $1 миллиарда, а на строительство японского еще больше.

Японский маглев. Фото: Kyodo/Reuters

Кроме того, маглевы не гарантируют какую-либо прибыль. Даже самые успешные азиатские проекты принесли плоды лишь через несколько десятков лет и ценой огромных усилий. Например, шанхайский маглев приносит ежегодные убытки в размере $93 миллионов.

Если китайское правительство способно смириться с такими расходами, то власти большинства стран считают, что будет дешевле обновить существующие железные дороги. Повлиять на ситуацию могут только частные инвестиции, однако даже группа частных сообществ «Японские железные дороги» во многом контролируется государством и до сих пор получает от него значительные субсидии.

Есть ли преимущества у такой инфраструктуры будущего?

Несмотря на огромную стоимость линии маглевов от аэропорта Инчхон, его создатели утверждают, что она на две трети ниже цены обычной железной дороги. По их словам, «хоть расходы на электричество для работы маглева на 30% выше, чем у стандартного поезда, эксплуатация поезда обходится на 60-70% дешевле».

Аналогично для строительства одного километра японского маглева потребовалось $93 миллиона, однако расходы на техобслуживание довольно небольшие, а сам маглев гораздо надежнее и тише, чем традиционные транспортные системы. Кроме того, эти поезда идеальны для городов, поскольку не вредят атмосфере.

Поэтому другим странам все же стоит следить за тем, что происходит в азиатском регионе. Потому что воплотить идею маглевов вполне реально.

Источник.

---

Материалы по теме:

Идея вакуумных поездов Hyperloop зародилась еще задолго до Илона Маска

Сингапур отказался от беспилотных поездов в метро из-за постоянных перебоев

Каким будет скоростной поезд Hyperloop в Саудовской Аравии

Власти Дубая анонсировали запуск летающего такси без водителя

Примеры магнитной левитации

Как известно, у Земли, в силу сложившегося миропорядка, существует определенное гравитационное поле, а мечтой человека всегда было преодоление его любыми способами. Левитация магнитная – термин скорее фантастический, чем относящийся к повседневной реальности.

Изначально под ним подразумевалась гипотетическая способность неведомым образом преодолевать земное притяжение и перемещать людей или предметы по воздуху без вспомогательного оборудования. Однако сейчас понятие «магнитная левитация» является уже вполне научным.

Разрабатывается сразу несколько инновационных идей, в основе которых лежит данное явление. И все они в перспективе обещают великолепные возможности для разностороннего применения. Правда, осуществляться левитация магнитная будет не магическими приемами, а с использованием вполне конкретных достижений физики, а именно раздела, изучающего магнитные поля и все, что с ними связано.

Среди людей, далеких от науки, бытует мнение, что магнитная левитация представляет собой направляемый полет магнита. На деле под этим термином подразумевается преодоление предметом гравитации при помощи магнитного поля. Одной из его характеристик является магнитное давление, оно-то и используется для «борьбы» с земным притяжением.

Проще говоря, когда гравитация притягивает объект вниз, магнитное давление направляется таким образом, чтобы оно отталкивало его в обратном направлении – вверх. Так возникает левитация магнита. Затруднение реализации теории в том, что статическое поле нестабильно и не фокусируется в заданной точке, так что эффективно противостоять притяжению может не вполне. Поэтому требуются вспомогательные элементы, которые придадут магнитному полю динамическую устойчивость, чтоб левитация магнита была явлением регулярным. В качестве стабилизаторов для него используются разные приемы. Чаще всего – электроток через сверхпроводники, но есть и другие наработки в данной области.

Техническая левитация

Собственно, магнитная разновидность относится к более обширному термину преодоления гравитационного притяжения. Итак, техническая левитация: обзор методов (очень краткий).

С магнитной технологией мы вроде бы немного разобрались, но существуют еще электрический метод. В отличие от первого, второй может быть использован для манипуляций с изделиями из разнообразных материалов (в первом случае – только намагниченных), даже диэлектриков. Разделяется также электростатическая и электродинамическая левитация.

Возможность частиц под воздействием света осуществлять движение была предугадана еще Кеплером. А существование давления света доказано Лебедевым. Движение частицы в направлении источника света (оптическая левитация) именуется положительным фотофорезом, а в обратном направлении – отрицательным.

Левитация аэродинамическая, отличаясь от оптической довольно широко применима в технологиях дня нынешнего. Кстати, «подушка» — один из ее разновидностей. Простейшая воздушная подушка получается очень легко — в подложке-носителе сверлятся множество отверстий и через них продувается сжатый воздух. При этом воздушная подъемная сила уравновешивает массу предмета, и тот парит в воздухе.

Последний известный науке на данный момент способ – левитация с использованием акустических волн.

Какие есть примеры магнитной левитации?

Фантасты мечтали о портативных аппаратах размером с рюкзак, которые могли бы «левитировать» человека в нужном ему направлении со значительной скоростью. Наука пока пошла по другому пути, более практичному и осуществимому – был создан поезд, перемещающийся с помощью магнитной левитации.

История суперпоездов

Впервые идею состава, использующего линейный двигатель, подал (и даже запатентовал) немецкий инженер-изобретатель Альфред Зейн. И было это в 1902 году. После этого разработки электромагнитного подвеса и поезда, оснащенного им, появлялись с завидной регулярностью: в 1906 г. Франклин Скотт Смит предложил еще один прототип, между 1937 и 1941 гг. ряд патентов по этой же теме получил Герман Кемпер, а чуть позже британец Эрик Лэйзвейт создал работающий прототип двигателя в натуральную величину. В 60-х он же участвовал в разработке Tracked Hovercraft, который должен был стать самым скоростным поездом, но так и не стал, поскольку из-за недостаточного финансирования в 1973-м проект был закрыт.

Только шесть лет спустя, причем снова в Германии, был построен поезд на магнитной подушке, получивший лицензию на пассажирские перевозки. Испытательный трек, проложенный в Гамбурге, имел длину меньше километра, но сама идея так вдохновила общество, что поезд функционировал и после закрытия выставки, успев за три месяца перевезти 50 тысяч людей. Скорость его, по современным меркам, была не так уж велика – всего 75 км/ч.

Не выставочный, а коммерческий маглев (так нарекли поезд, использующий магнит), курсировал между аэропортом Бирмингема и железнодорожной станцией с 1984 г., и продержался на своем посту 11 лет. Длина пути была еще меньше, всего 600 м, а над полотном поезд поднимался на 1,5 см.

Японский вариант

В дальнейшем ажиотаж по поводу поездов на магнитной подушке в Европе поутих. Зато к концу 90-х ими активно заинтересовалась такая страна высоких технологий как Япония. На ее территории уже проложены несколько довольно протяженных трасс, по которым летают маглевы, использующие такое явление как левитация магнитная. Этой же стране принадлежат и скоростные рекорды, поставленные данными поездами. Последний из них показал скоростной режим более 550 км/ч.

Дальнейшие перспективы использования

С одной стороны, маглевы привлекательны своими возможностями быстрого перемещения: по расчетам теоретиков, их можно будет в ближайшем будущем разогнать вплоть до 1 000 километров в час. Ведь их приводит в действие левитация магнитная, а тормозит только сопротивление воздуха. Поэтому придание максимально аэродинамических абрисов составу сильно снижает и его воздействие. К тому же, из-за того, что рельсов они не касаются, износ у таких поездов крайне медленный, что экономически весьма выгодно.

Еще один плюс – снижение шумового эффекта: маглевы передвигаются почти бесшумно по сравнению с обычными поездами. Бонусом также идет использование в них электроэнергии, что позволяет снизить вредное воздействие на природу и атмосферу. Кроме того, поезд на магнитной подушке способен преодолевать более крутые склоны, а это исключает необходимость прокладки железнодорожного полотна в обход холмов и спусков.

Применение в энергетике

Не менее интересным практическим направлением можно считать широкое применение магнитных подшипников в ключевых узлах механизмов. Их установка решает серьезную проблему износа исходного материала.

Как известно, классические подшипники истираются довольно быстро – они постоянно испытывают высокие механические нагрузки. В некоторых областях необходимость замены этих деталей обозначает не только дополнительные расходы, но и высокий риск для людей, которые обслуживают механизм. Магнитные подшипники сохраняют работоспособность во много раз дольше, так что их применение весьма целесообразно для любых экстремальных условий. В частности, в атомной энергетике, ветровых технологиях либо отраслях, сопровождаемых чрезвычайно низкими/высокими температурами.

Летательные аппараты

В проблеме, как осуществить магнитную левитацию, напрашивается резонный вопрос: когда же, наконец, будет изготовлен и представлен прогрессивному человечеству полноценный летательный аппарат, в котором будет использована левитация магнитная? Ведь косвенные свидетельства, что подобные «НЛО» существовали, имеются. Взять, к примеру, индийские «виманы» древнейшей эпохи или уже более близкие к нам во временном соотношении гитлеровские «дисколеты», использующие, в том числе и электромагнитные способы организации подъемной силы. Сохранились примерные чертежи и даже фото действующих моделей. Вопрос остается открытым: как воплотить все эти идеи в жизнь? Но дальше не слишком жизнеспособных опытных образцов у современных изобретателей дело пока не идет. А может, это еще слишком секретная информация?

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.

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 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

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.

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…

1. Дроздова Т.Е. Теоретические основы прогрессивных технологий. — Москва: МГОУ, 2001. — 212 с.
2. Материаловедение и технология конструкционных материалов / Тялина Л.Н., Федорова Н.В. Учебное пособие. — Тамбов: ТГТУ, 2006. — 457 с.
3. Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения / под ред. Гавич И.К. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. — 287 с.
4. Методы очистки производственных сточных вод / Жуков А.И. Монгайт И.Л., Родзиллер И.Д. — М.: Инфра-М, 2005. — 338 с.
5. Основы технологий важнейших отраслей промышленности / под ред. Сидорова И.А. Учебник ВУЗов. — М.: Высшая школа, 2003. — 396 с.
6. 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.

стул с гвоздями, детектор лжи и самогонный аппарат

В понедельник в Благовещенске заработал «Экспериментарий» — выставка «нескучных» экспонатов, которые не только можно, но и нужно трогать руками. Все предметы здесь наглядно объясняют действие разных законов физики. 

Так, например, магнитная пушка в миниатюре показывает, как движутся скоростные поезда на магнитной подушке, или маглевы.

— Внутри стоит катушка, по которой пускается переменный ток. Магнитное поле, которое возникает в сердечнике, наводит в кольце электрический ток, возникает сопротивление. В итоге эти два объекта начинают отталкиваться, — рассказывает автор выставки, преподаватель физики Благовещенского политехнического колледжа Алексей Черепахин. 

После краткого объяснения Алексей нажимает на красную кнопку, и металлическое кольцо резко взлетает вверх. Прибор фактически хэндмейд — сконструирован самим организатором выставки. Здесь больше половины экспонатов — дело рук преподавателя физики Алексея Черепахина.

Самым сложным в изготовлении экспонатом оказалась как раз-таки эта магнитная пушка. На нее ушло пять дней. Как признался автор выставки, идею ему подсказал знакомый, с которым вместе они и начали ее реализовывать. 

— Готовых чертежей нигде нет. Все приходилось собирать самому — придумывать на ходу. Это занимает много времени. Большинство деталей заказывали в Китае, потому что в Благовещенске их не достать. Сюда не привозят катушки большой мощности, потому что их попросту никто не купит, — добавил педагог-конструктор. 

Своими руками Алексей собрал и миниатюрный «самогонный аппарат» — прибор для дистилляции спирта, а также детектор лжи с гальваническим элементом. Этот прибор представляет собой панель с двумя пластинами — цинковой и медной и амперметром. На пластины необходимо положить руки и отвечать на вопросы, как только человек начнет врать, руки начнут потеть, и показания амперметра сразу начнут расти. 

Компанию этим экспонатам составляет пара 3D картин, визуальных иллюзий и приборов, работающих с помощью магнитного поля. 

Сразу на выставке выделяются два «лота» — стул с гвоздями и стул-«лифт». На первом посетителям предлагают посидеть. При этом организаторы обещают, что мягкое место испытателя и его брюки останутся после этого целы. На втором же стуле им предлагают поднять себя без посторонней помощи. 

Единственный живой экспонат выставки — магот Яша. Как рассказали организаторы, обезьяны этого вида долгое время использовались в качестве подопытных. Яша — единственный «экспонат», который нельзя трогать руками. Пока он стесняется камеры, однако с радостью принимает угощения — магота подкармливают карамелью. 

Все экспонаты организаторы выставки поместили на небольшой площади местного выставочного зала. За месяц экспозицию планируют увеличить еще несколькими приборами. 

«Экспериментарий» физик с товарищами создавал по образу подобных музеев, которые уже существуют в Центральной России. Однако своими руками размах выставок в европейской части страны благовещенским умельцам повторить не удалось. 

Приложения: Последние новости России и мира – Коммерсантъ Business Guide (80404)

ВСМ представляют собой одну из наиболее существенных технологических инноваций в секторе пассажирского транспорта второй половины XX века. Первый в мире проект был реализован в Японии и получил название «Синкансэн», что переводится как «новая магистраль». Среди европейских стран в роли первопроходца выступила Италия, запустив в 1978 году свою первую высокоскоростную линию Флоренция—Рим. А в начале XXI века безусловным лидером в отрасли ВСМ стал Китай.

Кирилл Сотников, Кирилл Чернышев

Лидеры технологий

В 1957 году токийская компания Odakyu Electric Railway создала систему узкоколейных поездов с максимальной скоростью 145 км/ч. Отдельная высокоскоростная железная дорога появилась между Токио и Осакой. Обычная железная дорога была перегружена, а реализация проекта «Синкансэн» решила проблему. Токайдо—Синкансэн изначально проектировалась в 1940 году как отдельная линия железной дороги, рассчитанная на скорость 150 км/ч, что было на 50% быстрее экспрессов того времени. Начало Второй мировой войны застопорило проект в самом его начале, и к строительству вернулись только в 1959 году. Завершили строительство в 1964 году, и в том же году, 1 октября, первый поезд проследовал от станции Токио до станции Син-Осака. Длина линии составила 515,5 км, открытие было приурочено к летним Олимпийским играм, проводившимся в Токио.

Уже в 1967 году дорога стала приносить прибыль, а к 1971-му полностью окупились затраты на строительство. Линия Токайдо—Синкансэн является самой загруженной высокоскоростной железнодорожной линией в мире, так как проходит через три крупнейшие агломерации в Японии. По линии совершают поездки порядка 375 тыс. пассажиров ежедневно, на ней может работать до 10 поездов, состоящих из 16 вагонов вместимостью 1300 мест. Линия управляется Central Japan Railway Company. В сети «Синкансэн» используется европейская колея шириной 1435 мм, что отличает ее от старых линий японской железной дороги, имеющих колею 1067 мм. Стоит отметить, что длина состава порядка 400 м. Станции на линии тоже очень длинные и специально приспособлены под эти поезда.

Впоследствии Япония приняла решение о строительстве трассы для постоянной эксплуатации системы JR-Maglev (система скоростных поездов на магнитной подушке), разрабатываемой Japan Railway Technical Research Institute совместно с оператором Japan Railways с 1970-х годов. В настоящее время в префектуре Яманаси построен испытательный участок, на котором 2 декабря 2003 года опытный состав из трех вагонов модификации MLX01 установил абсолютный рекорд скорости для железнодорожного транспорта на то время — 581 км/ч.

JR Central подтвердила намерение выполнить план по строительству к 2027 году первой коммерческой линии Токио—Нагоя для JR-Maglev собственной разработки. Ее стоимость вместе с линией Токио—Осака к 2045 году оценивается в $112 млрд, что составит приблизительно по $1 тыс. на каждого японца. Однако управляющая компания планируемой линии не сомневается в коммерческом успехе проекта. Нынешние поезда «Синкансэна» развивают скорость до 320 км/ч, а находящийся в разработке прототип L0 обещает ходовую скорость в 505 км/ч при радикально более быстром разгоне, который возможен благодаря линейному электродвигателю.

Вместо 90 минут, которые тратит пассажир «Синкансэна» на проезд из Токио в Нагою, пассажир JR-Maglev уложится в 40 минут. По расчетам, это позволит примерно удвоить пропускную способность линии и компенсировать расходы на строительство в рекордно короткие сроки. Дальнейшее развитие существенно снизит конкуренцию с авиатранспортом.

На данный момент в Японии эксплуатируется 15 линий протяженностью 2664 км, строится 6 линий общей протяженностью 782 км и запланировано строительство 2 линий общей протяженностью 180 км.

За государственный счет

В начале XXI века лидером в отрасли скоростного наземного транспорта, а также эксплуатантом первого в мире регулярного высокоскоростного поезда по технологии Maglev стал Китай. По данным Международного союза железных дорог, актуальным на апрель 2013 года, протяженность линий ВСМ в Китае составляет 9356 км, максимальная скорость движения поездов достигает 350 км/ч. Главным оператором высокоскоростных железных дорог в Китае является компания China Railway High-speed.

С марта 2004 года эксплуатируется поезд на магнитной подушке, который был построен по технологии Transrapid в сотрудничестве с Siemens. Строительство таких путей Китаю обходится дорого (средняя стоимость обслуживания 500 км ВСМ в мире составляет примерно €30 млн в год), поэтому оно в основном финансируется за счет государственных банков Китая и государственных институтов развития, которые инвестировали в проекты Министерства железнодорожного транспорта. Огромные инвестиции в строительство сталкиваются с крупномасштабной коррупцией по сей день, что называлось одной из причин расформирования министерства.

Несмотря на значительный успех новых дорог у пассажиров и большой пассажиропоток, все построенные в Китае линии столкнулись с убытками в первые годы своего существования. Некоторые экономисты предлагают повысить уровень субсидирования железных дорог, другие опасаются, что это приведет к ухудшению ситуации. Министерство в настоящее время предпринимает шаги по улучшению качества управления финансами новых железных дорог Китая.

Согласно аналитическому исследованию Всемирного банка, в мире значительный акцент делается на обеспечение льготного проезда, улучшение экологических показателей и туризм, но этого недостаточно для развития высокоскоростного движения. «Посмотрите на случай с городом Чжэнчжоу, который находится в 2298 км от Пекина на линии Пекин—Гуанчжоу,— говорит старший специалист по транспорту Всемирного банка Джеральд Оливер.— В прошлом за три часа по этой линии около 3 млн человек из Аньяна, Синьсана и Ханьданя достигали Чжэнчжоу. Сегодня с открытием новой высокоскоростной магистрали это число может возрасти до 28 млн человек из восьми городов, что позволит им тесно сотрудничать между собой. Это окажет значительное влияние на экономические факторы»,— полагает аналитик. На данный момент в Китае строится еще 22 линии общей протяженностью 9485 км и запланировано построить еще 6 линий длиной 3777 км.

Высокоскоростная еврозона

В настоящий момент есть целый ряд европейских стран, обладающих достаточными компетенциями для самостоятельной реализации проектов ВСМ,— это Испания, Франция, Германия и Италия. Последняя на данный момент занимает четвертое место с девятью линиями общей длиной 923 км. Несмотря на начальные успехи в 1978 году, развитие этого сектора в стране ведется весьма умеренными темпами: пока предусмотрено строительство еще около 400 км путей. Стоит отметить, что в Италии были разработаны поезда с системой наклона Pendolino, позволяющие максимально эффективно использовать обычные пути на высоких скоростях. Кстати, поезд такой системы ходит и по российским дорогам — на маршруте из Петербурга в Хельсинки.

Спустя три года после создания первой высокоскоростной линии в Италии началось строительство первой французской линии ВСМ между Парижем и Лионом. На сегодняшний день Франция имеет девять высокоскоростных линий совокупной протяженностью 2036 км, на этапе строительства находится 757 км путей. Всего же в планах французского правительства строительство дополнительных 2407 км ВСМ. Система TGV с центром в Париже с тех пор сильно расширилась, соединив города по всей Франции и столицы соседних европейских государств. Французам принадлежит и рекорд по скорости — 574 км/ч.

Германия начала работать над своими ВСМ вскоре после Франции, однако из-за сложностей в согласовании проекта ввела их в эксплуатацию лишь спустя десять лет, в 1991 году. На сегодняшний день в стране 11 линий и 1334 км путей с планами по строительству еще почти 1000 км. Немецкий машиностроительный гигант Siemens совместно с ThyssenKrupp разработал и апробировал технологию поезда на магнитной подушке Transrapid, которая позволяет разгоняться до 550 км/ч. Этот опыт был использован при создании первой подобной коммерческой системы в китайском Шанхае.

Не отстает от своих европейских соседей и Испания, где ежедневно в эксплуатации находится более 300 высокоскоростных поездов, перевозящих около 100 тыс. пассажиров. Средняя скорость испанских поездов достигает 222 км/ч, по этому показателю она превзошла Японию (218 км/ч) и Францию (216 км/ч). Интересно также, что испанский высокоскоростной перевозчик AVE отвечает в случае опоздания поезда более чем на 5 мин.: компания возвращает пассажиру стоимость билета. Поэтому неслучайно, что AVE отличает и высокая, приближающаяся к 100% пунктуальность. Совокупный пассажиропоток AVE превышает 23 млн человек в год, общий объем инвестиций в национальную сеть ВСМ превысил €43,2 млрд. В настоящий момент она включает 14 линий общей протяженностью 2276 км, ведется строительство 9 линий длиной 1547 км, запланировано строительство еще 10 протяженностью 1702 км.

Скорость ради развития

Соединенные штаты Америки имеют единственную высокоскоростную магистраль протяженностью 362 км — это модернизированная железнодорожная линия . Максимальная скорость движения на ней не превышает 240 км/ч, а средняя составляет всего 130 км/ч, что существенно уступает мировым стандартам. Уже много лет власти страны утверждают приоритет проектов ВСМ. Однако сами они развиваются медленно.

Рассуждая об их необходимости, министр транспорта США Рей Лахуд подчеркнул, что ни одна экономика не может расти быстрее, чем позволяет ее транспортная сеть. А президент Барак Обама делал отдельный акцент на развитии ВСМ в ходе своей предвыборной кампании. В частности, он заявлял, что «строительство транспортной системы мирового класса является частью того, что сделало нас экономической сверхдержавой. И теперь мы собираемся сидеть сложа руки и смотреть, как Китай строит новые аэропорты и скоростные железные дороги? Америка должна участвовать в гонке за лидерство»,— считает глава американского Белого дома.

На ближайший период в США запланировано около $8 млрд инвестиций на проекты ВСМ, их экономическая ценность была оценена в $13,2 млрд до 2030 года с прибылью между $1,7 и $2,5 на каждый затраченный доллар.

Помимо лидеров отрасли строительства ВСМ проектная разработка и эксплуатация ведется во многих странах по всему миру. Korea Train Express — скоростная железнодорожная система компании Korail — появилась в Южной Корее, строительство началось с первой секции скоростной линии из Сеула в Пусан в 1992 году. В дальнейшем проект был разделен на две фазы и включил также развитие существующих линий и строительство дополнительной ветки из Сеула в Мокпхо. Технология, использованная при запуске KTX, была основана на французской системе TGV. В Индии планируется строительство одной линии в 495 км с максимальной скоростью 250 км/ч, в Саудовской Аравии строится линия протяженностью 550 км с максимальной скоростью 300 км/ч.

А в Турции уже эксплуатируется две линии общей протяженностью 444 км с максимальной скоростью 250 км/ч, строятся четыре линии общей протяженностью 603 км и запланировано строительство еще 11 линий общей протяженностью 1758 км. В Европе кроме четверки лидеров ВСМ эксплуатируют в Австрии (93 км), Бельгии (209 км), Нидерландах (120 км), Швейцарии (35 км) и Великобритании (113 км), а скорость движения поездов пока не превышает 300 км/ч. Свои планы по строительству ВСМ объявили Португалия (1006 км) и Польша (712 км).

Постройте модель левитирующего поезда на магнитах

Поезда на магнитной подвеске работают на основе технологии магнитной левитации. Если вы когда-нибудь слышали об этих высокоскоростных поездах или ездили на них, то, возможно, вы уже знаете, что они парят над колеями. Это потому, что их конструкция основана на эффекте Мейснера. При охлаждении до сверхнизкой температуры сверхпроводящие материалы, такие как оксид иттрия-бария-меди, переходят в состояние нулевого электрического сопротивления, изгоняют магнитные поля и могут левитировать.

Вы можете построить свой собственный мини-поезд и рельсовый путь на маглеве, используя несколько простых материалов и конструкцию. Ниже мы описали некоторые шаги и расходные материалы, однако этот метод отличается от технологии поездов на магнитной подвеске. Читайте дальше и посмотрите, сможете ли вы догадаться, чем отличается этот дизайн.

Принадлежности

ступеней

1. Во-первых, вам нужно построить свой трек. Для этого положите основу на ровную поверхность и приклейте полоски из оргстекла или прозрачного пластика, чтобы получились направляющие.Обязательно измерьте их перед приклеиванием. Они должны быть чуть шире, чем ширина вашего блока.
2. Отметьте северный и южный полюса магнитов черным маркером. Приклейте два своих магнита таким же полюсом вверх. Между ними должно быть пространство и они должны быть параллельны друг другу, как настоящие дорожки.
3. Тогда возьмите пенополистирол или деревянный брусок, который служит вашим поездом. Приклейте магниты к нижней части поезда. Чрезвычайно важно отметить эти полюса магнита и разместить такой же полюс над железнодорожным полотном.Магниты отталкиваются от одинаковых полюсов, что вызывает левитацию. Например, если на вашем треке север обращен вверх, то южный полюс должен быть приклеен к вашему блоку, а северный полюс — наружу.
4. Теперь вы можете проверить свой поезд на рельсах. Поместите свой поезд над магнитами, используя рельсы для его направления. Вы можете отрегулировать левитацию поезда, используя более тяжелый материал поезда. Например, использование более тяжелого деревянного бруска может быть лучше с более сильными неодимовыми магнитами.

Теперь, когда вы проверили свой поезд на магнитной левитации, догадались ли вы, чем этот мини-поезд на магнитной подвеске отличается от настоящего поезда на магнитной подушке? Вместо эффекта Мейснера и сверхпроводников мы использовали отталкивающие магнитные поля постоянных магнитов.У нас ничего не было круто и не нужен был электромагнетизм, поэтому этот поезд немного другой. Однако с некоторыми настройками и более продвинутой конструкцией вы можете создать мини-поезд на маглеве, основанный на эффекте Мейснера и электромагнетизме.

Фото Winiar

Как работают поезда на магнитной подвеске | HowStuffWorks

В то время как транспорт на магнитной подвеске был впервые предложен более века назад, первый коммерческий поезд на магнитной подвеске стал реальностью только в 1984 году, когда начал работать низкоскоростной шаттл на магнитной подвеске между железнодорожным вокзалом Бирмингема в Великобритании и терминалом аэропорта. международного аэропорта Бирмингема.С тех пор различные проекты на магнитной подвеске начались, застопорились или были полностью заброшены. Однако в настоящее время существует шесть коммерческих линий магнитной подвески, и все они расположены в Южной Корее, Японии и Китае.

Тот факт, что системы магнитной подвески быстрые, плавные и эффективные, не отменяет одного критического факта — создание таких систем невероятно дорого. В городах США от Лос-Анджелеса до Питтсбурга и Сан-Диего в разработке были планы создания линии на магнитной подвеске, но затраты на строительство транспортной системы на магнитной подвеске (примерно от 50 до 200 миллионов долларов за милю) были непомерно высокими и в конечном итоге свели на нет большинство предложенных проектов.Некоторые критики считают, что проекты на магнитной подвеске стоят, возможно, в пять раз дороже, чем традиционные железнодорожные линии. Но сторонники этих поездов отмечают, что стоимость эксплуатации этих поездов в некоторых случаях до 70 процентов ниже, чем при использовании устаревших железнодорожных технологий [источники: Холл, Хидеказу и Нобуо].

Не помогает то, что некоторые громкие проекты провалились. Администрация Университета Олд-Доминион в Вирджинии надеялась, что в осеннем семестре 2002 года у студентов появится супер-шаттл, курсирующий по университетскому городку взад и вперед, но поезд совершил несколько пробных запусков и так и не разогнался до скорости 40 миль в час (64 км / ч). Скорости обещали.Железнодорожные станции были окончательно разобраны в 2010 году, но части эстакады все еще стоят, что свидетельствует об отказе в размере 16 миллионов долларов [источник: Кидд].

Но другие проекты продолжаются. Одна амбициозная группа хочет построить 40-мильный (64-километровый) участок от Вашингтона до Балтимора, и у этой идеи есть много сторонников, но ожидается, что проект будет стоить до 15 миллиардов долларов. Непомерная цена этой концепции может показаться смехотворной практически в любом другом месте в мире, но душераздирающий тупик этого региона и ограниченное пространство означают, что городским планировщикам и инженерам требуется инновационное решение, а сверхбыстрая система магнитолевой подвески может быть лучшим вариантом.Ключевой коммерческий аргумент — расширение этого проекта может соединить Вашингтон с Нью-Йорком и сократить время в пути до 60 минут, что позволит быстро добраться до работы, которая может изменить торговлю и путешествия на Северо-Востоке [источники: Лазо, Северо-Восточный Маглев].

Однако в Азии бум на магнитных подвесках, по сути, уже начался. Япония лихорадочно работает над маршрутом Токио-Осака, который может открыться к 2037 году. Когда он будет завершен, поезд сократит почти трехчасовую поездку до 67 минут [источник: Reuters].

Китай серьезно рассматривает десятки потенциальных маршрутов на магнитной подвеске, все они проходят в густонаселенных районах, где требуется большой транспортный поток. Это не будут скоростные поезда. Вместо этого они будут перемещать множество людей на более короткие расстояния с меньшей скоростью. Тем не менее, Китай производит все свои собственные технологии магнитных левов и собирается представить коммерческую линию магнитных левов третьего поколения с максимальной скоростью около 125 миль в час (201 км / ч) и, в отличие от предыдущих версий, полностью автономную, полагаясь вместо этого на компьютерные датчики для ускорение и торможение (в стране уже есть несколько поездов на магнитной подвеске, но им нужен водитель.) [источник: Вонг].

Невозможно точно знать, какое место в будущем будут иметь магнитные подвески для транспортировки людей. Достижения в области беспилотных автомобилей и авиаперелетов могут усложнить развертывание линий магнитной подвески. Если индустрии гипертерлей удастся набрать обороты, это может разрушить все виды транспортных систем. И некоторые инженеры подозревают, что даже летающие автомобили, хотя и невероятно дорогие, могут превзойти железнодорожные системы в будущем, потому что им не нужны масштабные инфраструктурные проекты, чтобы начать работу.

Возможно, всего через десятилетие или два страны всего мира вынесут вердикт по поездам на магнитной подвеске. Может быть, они станут опорой высокоскоростных путешествий или просто любимыми проектами, обслуживающими лишь отдельные группы населения в густонаселенных городских районах. Или, возможно, они просто исчезнут в истории, почти волшебная форма технологии левитации, которая так и не стала популярной.

Плавучий поезд с магнитной левитацией, удостоенный награды

. Лучшие игрушки STEM

Описание

Плавучий поезд с магнитной левитацией

Плавучий поезд с магнитной левитацией, удостоенный награды от CIC Robotics, просто потрясающий для тех детей, которые любят научные игры и тренируются.

Без колес, Magnetic Levitation Express использует технологию магнитной левитации для этого захватывающего нового комплекта выноса.

Электромагнит, движущие магниты и левитационные магниты используются для создания движителя.

Эти научно размещенные магнитные полосы встроены в боковую часть направляющей, что позволяет Magnetic Levitation Express стабильно парить и плавно двигаться на высоких скоростях.

После сборки набора для поезда и рельсов дети могут узнать основные принципы того, как магниты отталкиваются и притягиваются друг к другу.

Маглев, что означает «магнитная левитация», предполагает использование магнитов для подъема и перемещения поезда по рельсам. У поезда нет колес и минимальное трение, и он может двигаться с невероятной скоростью!

С помощью этого набора вы можете построить свой собственный путь для движения поставляемого поезда на магнитной подвеске. В комплекте также содержится информация о том, как работает система магнитной подвески.

В этом комплекте плавучего поезда с магнитной левитацией используется та же технология, что и в поездах «Маглев», самых быстрых поездах в мире.Поезда на маглеве не имеют колес, они скорее используют магниты, чтобы двигаться вперед, не касаясь земли, а из-за отсутствия трения они быстрые и бесшумные.

Дети могут собрать свой собственный поезд на маглеве, используя несколько простых инструментов (вам понадобится отвертка и диагональный резак), и, прежде чем вы это узнаете, модель будет летать по трассе с потрясающей скоростью, даже не касаясь ее земля!

Этот набор поездов с магнитной левитацией, красиво упакованный в подарочную коробку, обязательно произведет впечатление на юных фанатов науки.

Идеально подходит для самостоятельной научной ярмарки, внеклассных занятий или семинаров на школьных каникулах с дополнительным подарком в виде изучения электромагнитной теории.

Имея всего 155 сборочных деталей, это замечательный инструмент для начинающих энтузиастов и шлюз, открывающий возможности для увлекательного обучения.

Учись и экспериментируй с игрушками Science.

ОСОБЕННОСТИ:

Электромагнитная энергия означает, что поезд действительно плывет.

Отличный способ узнать об электромагнетизме.

Нет колес — нет мотора — только НАУКА!

Рекомендуемый возраст:

Возраст: 8+

Простой поезд на магнитной подушке, игрушка на маглеве

Многие люди писали мне по электронной почте о строительстве какого-то поезда на магнитной подвеске как научный проект. Вот мои предложения.

По-настоящему левитирующий поезд на магнитной подвеске — очень сложное устройство.Постоянный Одни только магниты не могут подвесить вагон. Вам также понадобятся катушки, усилители, да и отрицательная обратная связь тоже. Я бы рекомендовал подход с катушками / датчиками, только если вы студент колледжа или довольно продвинутый школьник.

Однако есть способ сделать простой поезд на магнитной подвеске с постоянными магнитами. Вместо катушек и электроники мы просто ставим направляющие на стороны трассы. Направляющие будут слегка касаться вашего поезда и держите его по центру. Потому что настоящая наука включает в себя неизвестно, я не буду здесь приводить подробные планы.Достаточно информации, чтобы начать.

Подъемники под вашим поездом будут небольшими квадратными керамическими магнитами. Радио В магазинах-лачугах в США продаются хорошие квадратные размеры размером 1 на 3/4 дюйма с отверстием. в центре. На каждый фут железнодорожного полотна потребуется 32 таких магнита. Менее дорогие магниты доступны в All Electronics, но я их не пробовал (см. ссылки в конце статьи).

Сначала отметьте один полюс на всех своих магнитах, чтобы потом их можно было сложить. таким же полюсом вверх.Для этого наклеиваем все магниты вместе в одну большую длинную стопку. Теперь используйте перманентный маркер, чтобы сделать «X» на плоской поверхности одного конца стопки. Снимите отмеченный магнит с стек, сделайте «Х» на следующем и т. д., пока у вас не закончатся магниты. Отметьте все с одной стороны.

Прежде чем строить целую огромную трассу, сделайте «испытательный стенд» примерно на один фут. длинный. Для основы можно использовать картон или дерево. Не используйте железо или сталь конечно. Вы будете выстраивать свои магниты рядом в длинную ряды.Один из способов сделать это — приклеить их к полосе изоленты, а затем положите ленту на картон или дерево и потрите ленту, чтобы удерживать магниты внизу. Осторожно расположите каждый магнит на ленте так, чтобы ряд очень прямой. Сделайте два параллельных ряда магнитов примерно 5 см между рядами. Убедитесь, что ряды идеально ровные параллельно. Это может помочь измерить линейкой и провести линии на база первая.

Для временной «машинки» вырежьте из картона квадрат 9 см на 15 см.Лента четыре магнита к углам, правильно перевернув магниты, чтобы они отталкивать от следов, когда картон ложится. Разместите магниты на картоне, чтобы они находились точно над магнитами на отслеживать.

Если вы поместите свою картонную «машинку» на магнитную дорожку, вы обнаружите, что он будет скручиваться или перевернуться и упасть, но не зависнет. Но если ты аккуратно держите его за стороны, вы можете держать его в плавании. Делает это дает вам идеи? Что, если вы разместите по одной длинной доске с каждой стороны твой трек? «Машинка» коснется двух досок и перестанет скользить. боком, но борта не помешают машине соскользнуть с отслеживать.

Экспресс на магнитной левитации | xUmp.com

автор: OWI Номер товара: 16462?

Этот невероятный экспериментальный набор исследует науку, лежащую в основе передового преобразования магнитной левитации. Поезд смоделирован по образцу реальных служб магнитной подвески, таких как поезд в Шанхае, который может развивать скорость до 268 миль в час. Набор Magnetic Levitation Express позволит детям создавать и экспериментировать с макетами таких поездов, а также узнавать, как электромагниты, двигательные магниты и левитационные магниты используются, чтобы помочь поезду зависнуть и ускориться вперед.Точно размещенные магнитные полосы встроены в боковую часть направляющих, чтобы поезд мог стабильно зависать и плавно двигаться на высоких скоростях. Построив поезд, любознательные умы могут изучить основные принципы того, как магниты отталкиваются и притягиваются друг к другу, наблюдая за этими процессами в действии. Это идеальный проект для самостоятельной научной ярмарки, внеклассных занятий или летнего семинара с дополнительным подарком в виде изучения основ электромагнитной теории. Эксперты считают, что способность ребенка к обучению умножается, если они могут согласовывать чтение с реальным практическим опытом.С 155 сборочными деталями, это прекрасный эксперимент для молодого энтузиаста поездов или магнитов, который открывает путь к дальнейшим научным исследованиям. Быстрая, экологически чистая и безукоризненно тихая машина Magnetic Levitation Express демонстрирует захватывающие последствия появления новых технологий.

Особенности:

• Построить масштабную модель поезда на магнитной подвеске и направляющего рельса
• Использует отталкивающие / привлекательные свойства магнитов, чтобы заставить поезд левитировать.
• Размер поезда составляет около 11 дюймов x 1.5 дюймов x 1,25 дюйма и колеблется примерно на 4 мм от поверхности гусеницы
• Дети изучают основы электромагнитной теории, приобретая уверенность на практике.
• 155 сборочных деталей и часы познавательного развлечения для юных умов

---

Возраст:
8+

Размер коробки:
15,00 x 13,00 x 3,00 дюйма
38,10 см x 33,02 см x 7,62 см

Вес:
1 фунт 12 унций
0.79 кг

---

Предупреждение:
ОПАСНОСТЬ УДУШЬЯ
Небольшие части. Не для детей младше 3 лет.

---

Отзывы клиентов

---

Нет отзывов покупателей об этом продукте. Будь первым, кто напишет!

Гордон Т. Дэнби, который помог изобрести поезда с магнитной левитацией, умер по номеру 86

. Но, несмотря на обширные усилия пары по продвижению — выступая на конференциях, давая показания на слушаниях и сотрудничая с книгами с такими названиями, как «Битва за Маглев» — концепция никогда не получила широкого распространения.

На раннем этапе федеральное финансирование разработки технологии иссякло, и хотя идея время от времени всплывает в Соединенных Штатах — говорят о попытках перенести технологию в Северо-восточный железнодорожный коридор — сверхпроводящие поезда на магнитной подвеске были построены только в Японии, как показано. треки. Есть также несколько поездов на магнитной подвеске, в которых используются обычные электромагниты, в том числе один в Шанхае.

Гордон Томпсон Дэнби ​​родился 8 ноября 1929 года в Ричмонде, Онтарио, недалеко от Оттавы.После того, как в детстве он заболел рахитом, его отправили жить к бабушке и дедушке на их ферму в сельской местности Онтарио.

Он стал опытным хоккеистом и полупрофессионально занимался этим видом спорта. Он изучал математику и физику в Карлтонском университете в Оттаве и получил докторскую степень по ядерной физике в 1956 году в Университете Макгилла в Монреале.

Доктор Дэнби ​​был нанят в Брукхейвене в следующем году и проработал там до 1999 года. Находясь в лаборатории, он придумал способ сделать ускорители частиц более мощными, используя отдельные магниты для изгиба и изгиба пучка частиц, вместо того, чтобы комбинировать эти функции. в одном магните.

Позже он работал консультантом в Fonar Corporation в Мелвилле, штат Нью-Йорк, разрабатывая сверхпроводящие электромагниты для аппаратов магнитно-резонансной томографии компании, в том числе тех, которые позволяют пациенту находиться в вертикальном положении во время процедуры.

Помимо дочери, у доктора Дэнби ​​остались жена Джейн и сын Джадд.

В 1990-х годах, разочарованные слабой реакцией федеральных агентств на их работу на магнитной подвеске, доктор Дэнби ​​и доктор Пауэлл предложили построить 20-мильную линию во Флориде, финансируемую из частных источников.Дальше дело не пошло. Но они никогда не переставали верить в технологии и продвигать их.

Доктор Дэнби ​​даже однажды съездил в Японию, чтобы увидеть в действии их поезд на магнитной подвеске. «Это было очень мило», — сказал он The New York Times. «Он прошел со свистом».

— Прикладные магниты — Magnet4less

Мы сейчас в наличии на складе Hydro-Soft Neodymium Magnetic Water Softener.
Магнитные водяные устройства «Hydro-Soft» легко устанавливаются снаружи на любую пластиковую или медную трубу.
Установить водоочистные устройства «Hydro-Soft» сможет даже пещерный человек… Это ооочень просто!
Изготовлен из самых эффективных… сильнейших редкоземельных неодимовых магнитов!
Трехслойное никель-медно-никелевое покрытие для максимальной коррозионной стойкости.

Очень простой монтаж своими руками, который занимает очень мало времени и не требует резки труб!

Устройства для смягчения воды Hydro-Soft не дадут вам ощущения слизи в душе, которое возникает при использовании смягчителя воды на основе соли.

Устройство для смягчения воды «Hydro-Soft» питается от высокотехнологичных… высокоэнергетических экранированных неодимовых магнитных полей и потока воды по вашим трубам. Не электричество!

Устройства для смягчения воды Hydro-Soft одинаково эффективны как для городской, так и для колодезной воды.

Почему устройства для смягчения воды «Hydro-Soft» лучше, чем устройства для смягчения воды на основе соли?

* Сверхпрочный цельный стальной задний драйвер увеличивает магнитную силу в четыре раза.
* Не требует соли и постоянных расходов.
* Не требует модификаций сантехники.
* Не требует электричества.
* Не требует обслуживания.
* Нет обратной промывки и никаких неудобств.
* Полностью бесшумная работа.
* не требует воды.
* Улучшает поток и давление воды за счет удаления накипи внутри труб и приборов.
* Предотвращает и удаляет существующие известковые отложения и накипь.
* Не вызывает коррозии водонагревателей, труб и арматуры.
* Безопасно для старых домов!
* Не вредит окружающей среде и источникам пресной воды.
* Почувствуйте себя чище и свежее после купания.
* Законно для использования во всех регионах США.
* Безопасно для сердечных пациентов и людей с гипертонией.
* Берите с собой устройства для смягчения воды на магнитах.
* Сохраняет полезные минералы.

Ссылка на продукт

Добро пожаловать в Applied Magnets, где мы продаем сильные магниты по более низким ценам. Одна категория сильных магнитов, которые у нас есть в наличии, — это целая линейка керамических магнитов . Наши керамические магниты пользуются большим спросом и универсальны.Они использовались во многих отраслях и с большим успехом. Вы никогда не ошибетесь с нашим огромным ассортиментом керамических магнитов . От индукторов, электромагнитов и трансформаторов магниты использовались во всем. У нас есть как керамические блоки, так и кольца для любых проектов, для которых они нужны. Просмотрите наш сайт, чтобы увидеть наиболее полный выбор керамических магнитов в Интернете. Просмотрите нашу галерею изображений, чтобы найти продукт, который вы ищете, и мы доставим его вам.

Многие материалы имеют неспаренные электронные спины, и большинство из этих материалов парамагнитны. Когда спины взаимодействуют друг с другом таким образом, что спины выравниваются самопроизвольно, материалы называются ферромагнитными (что часто свободно называют «магнитными»). Из-за того, что их регулярная кристаллическая атомная структура заставляет их спины взаимодействовать, некоторые металлы являются (ферромагнитными) магнитами, когда находятся в их естественном состоянии, например, в рудах. К ним относятся железная руда (магнетит или магнитный камень), кобальт и никель, а также редкоземельные металлы гадолиний и диспрозий (при очень низкой температуре).Такие природные (ферро) магниты использовались в первых экспериментах с магнетизмом. С тех пор технология расширила доступность магнитных материалов, включив в них различные искусственные изделия, однако все они основаны на естественных магнитных элементах.

У нас есть не только коллекция керамических магнитов, но и большой ассортимент неодимовых магнитов . Эти магниты очень прочные по сравнению со своими размерами. Популярно среди промышленных предприятий и любителей.
Неодимовые магниты используются в самых разных областях.Эти магниты видели все, от жестких дисков до наушников и динамиков.
Керамические магниты или ферриты
Керамические магниты или ферриты изготовлены из спеченного композита порошкового оксида железа и керамики на основе карбоната бария / стронция. Благодаря низкой стоимости материалов и методов производства недорогие керамические магниты (или немагнитные ферромагнитные сердечники, например, для использования в электронных компонентах, таких как радиоантенны) различных форм могут быть легко произведены в массовом порядке. Полученные керамические магниты не подвержены коррозии, но они хрупкие, и с ними нужно обращаться так же, как с другой керамикой.
Неодим-железо-бор (NIB)
Неодимовые магниты, также называемые магнитами неодим-железо-бор (NdFeB), имеют самую высокую напряженность магнитного поля, но уступают самарий-кобальту по устойчивости к окислению и температуре. Этот тип магнита традиционно был дорогим из-за стоимости сырья и лицензирования соответствующих патентов. Эта высокая стоимость ограничивала их использование в тех случаях, когда такая высокая сила компактного магнита критична. Использование защитной обработки поверхности, такой как покрытие золотом, никелем, цинком и оловом, а также покрытие эпоксидной смолой, может обеспечить защиту от коррозии там, где это необходимо.Начиная с 1980-х годов магниты NIB становятся все дешевле. Даже крошечные неодимовые магниты очень мощные и имеют важные соображения безопасности. В Applied Magnets вы получите самые выгодные цены на эти неодимовые магниты. Все, что вам нужно сделать, это просто просмотреть и выбрать из нашего огромного выбора, а мы сделаем все остальное. Кроме того, совершая покупки в Интернете, вы получаете современное удобство совершения покупок из дома или на работе. Тем не менее, наши неодимовые магниты бывают разных форм и размеров.От блоков, кубов, сфер, цилиндров до дуг и колец; мы здесь, на нашем веб-сайте, предлагаем все это. Мы можем предоставить вам наши неодимовые магниты лучше, чем у других поставщиков.

Помогите нам помочь вам с вашими потребностями в магнитах с неодимовыми магнитами и керамическими магнитами от Magnet 4 Less .

.