IT
USA
DE
FR
ES
RU
IT
EN
USA
DE
ZH
ES
FR
PT
JP
AR
KR
PL
RO
VN
HE
TR
CS
HR
DA
FI
EL
NL
SR
SK
SV
HU
NO
HI
ID
FA
ПОСЕТИТЕ НАШ YOUTUBE-КАНАЛ
САМЫЙ БЫСТРЫЙ ПОЕЗД ИЗ КОГДА-ЛИБО ПОСТРОЕННЫХ | ПОЛНОЕ РАССМОТРЕНИЕ ЕГО УСТРОЙСТВА
САМЫЙ БЫСТРЫЙ ПОЕЗД ИЗ КОГДА-ЛИБО ПОСТРОЕННЫХ | ПОЛНОЕ РАССМОТРЕНИЕ ЕГО УСТРОЙСТВА
Поезда на магнитной подушке стали обычным явлением в наши дни. Однако поезд маглев, разработанный Централ Japan Rail и компании, является уникальным и превосходит другие. Его скорость движения превышает 600 километров в час. Он получил статус самого быстрого поезда.
В этом поезде используются сверхпроводящие магниты, поэтому его называют ESSIE маглев. После разовой подзарядки током возбуждения сверхпроводящих магнитов этого поезда циркулирует не затухающий постоянный ток, создающий сильное магнитное поле с нулевыми потерями. Давайте узнаем больше об этой успешно испытанной железнодорожной технологии, которая, по прогнозам, превзойдет другие технологии магнитной левитации к 2027 году. К 2030 года эта же технология должна сократить время поездки из Нью-Йорка в Вашингтон округ Колумбия до 1 часа.
Чтобы успешно управлять поездом на магнитной подушке, мы должны обеспечить три следующих момента: первый — движение, второй — левитация и третий — стабилизация. Однако прежде чем мы углубимся в детали того, как поезд ССИ могляд достигает этих целей, давайте изучим сердце этого поезда — сверхпроводящие магниты.
Для поездов на магнитной подушке требуются чрезвычайно мощные электромагниты. Чем сильнее магниты, тем больше у них подъемная сила и движущая сила, что увеличивает скорость. Обычно электромагнит имеет верхний предел величины тока из-за проблем, возникающих с нагревом.
В сверхпроводящих магнитах температуру проводника опускают ниже критической точки. После этого материал вдруг получает способность проводить огромное количество тока с нулевым сопротивлением. Именно это нам и нужно. Интересно, что для того чтобы в короткозамкнутых катушках циркулировал не затухающий постоянный ток без потери энергии, вам нужно зарядить сверхпроводящую катушку только один раз, используя ток возбуждения.
Ток, циркулирующий в сверхпроводящих катушках, огромен — семьсот килоампер, что почти в 10 тысяч раз больше, чем у обычных медных проводов, используемых в быту. Очевидно, что сверхпроводящие магниты являются самыми мощными и эффективными электромагнитами.
Проблема состоит в том, чтобы поддерживать катушки в сверхпроводящем состоянии. Для этого используется бортовая система охлаждения на жидком гелии. Сверхпроводник поезда ССИ маглев представляет собой сплав ниобия и титана, критическая температура которого составляет 9,2 Кельвина. Чтобы поддерживать температуру сплава ниже этого предела, вокруг него циркулирует жидкий гелий с температурой 4,5 Кельвина.
После охлаждения проводника жидкий гелий испаряется. Чтобы вернуть его на начальную стадию, используется гелевый компрессор и холодильная установка. Холодильная установка работает по принципу цикла рефрижератора Гепарда Макмагона. Однако инженерная задача системы охлаждения еще не решена.
Сверхпроводник может поглощать тепло извне в виде излучения. Чтобы предотвратить это поглощение, вокруг него добавлен радиационный экран. Однако во время работы поезда в этом экране могут возникать вихревые токи и проблемы с нагревом. Чтобы нейтрализовать этот нагрев, радиационный экран также нуждается в охлаждении, которое достигается за счет подачи в блок жидкого азота. Для предотвращения конвективного теплообмена внутри радиационной защиты поддерживается вакуум.
Четыре таких сверхпроводника с противоположной полярностью тока формируют блок. Хотя в ССИ маглев электромагниты работают без источника питания, система охлаждения требует значительного количества энергии. Множество таких агрегатов установлено по всей длине поезда с обеих сторон.
Как мы сказали ранее, первая задача — обеспечить движение. Заставить поезд двигаться вперед — простая задача. Для этого мы используем серию обычных электромагнитов. Они называются тяговыми катушками.
Ток в тяговых катушках циркулирует в противоположных направлениях, как показано на модели. Их размещают внутри путевой структуры. Следующим шагом нам нужно понять, как возникает сила, с которой тяговые катушки воздействуют на сверхпроводящие магниты поезда.
Обратите внимание: чтобы определить, в каком направлении один магнит воздействует на другой, вам просто нужно посмотреть, какими полюсами они расположены друг к другу. Следуя этому принципу, давайте проанализируем силы, которые возникают между сверхпроводящими магнитами и тяговыми катушками.
Если вы суммируете векторы всех этих сил, результирующая будет направлена по ходу движения поезда, поэтому он и начинает двигаться. Как только поезд окажется в промежуточном положении, измените полярность тяговых катушек, и результирующая сила снова будет направлена вперед. Контролируя частоту такого переключения, вы сможете управлять скоростью поезда.
Теперь перейдем к самой интересной части этой технологии — левитации поездов ССИ маглев. Вы, возможно, будете удивлены, но левитация поезда ССИ маглев достигается с помощью этих простых катушек в форме восьмерки, на которые даже не подается электрический ток.
В путевой структуре установлено множество таких катушек. Чтобы понять технологию левитации, мы должны сначала уяснить кое-что о природе пары сверхпроводящих магнитов. Результирующее магнитное поле, создаваемое этой парой сверхпроводящих магнитов, очень похоже на длинный постоянный магнит.
В этом поезде используются сверхпроводящие магниты, поэтому его называют ESSIE маглев. После разовой подзарядки током возбуждения сверхпроводящих магнитов этого поезда циркулирует не затухающий постоянный ток, создающий сильное магнитное поле с нулевыми потерями. Давайте узнаем больше об этой успешно испытанной железнодорожной технологии, которая, по прогнозам, превзойдет другие технологии магнитной левитации к 2027 году. К 2030 года эта же технология должна сократить время поездки из Нью-Йорка в Вашингтон округ Колумбия до 1 часа.
Чтобы успешно управлять поездом на магнитной подушке, мы должны обеспечить три следующих момента: первый — движение, второй — левитация и третий — стабилизация. Однако прежде чем мы углубимся в детали того, как поезд ССИ могляд достигает этих целей, давайте изучим сердце этого поезда — сверхпроводящие магниты.
Для поездов на магнитной подушке требуются чрезвычайно мощные электромагниты. Чем сильнее магниты, тем больше у них подъемная сила и движущая сила, что увеличивает скорость. Обычно электромагнит имеет верхний предел величины тока из-за проблем, возникающих с нагревом.
В сверхпроводящих магнитах температуру проводника опускают ниже критической точки. После этого материал вдруг получает способность проводить огромное количество тока с нулевым сопротивлением. Именно это нам и нужно. Интересно, что для того чтобы в короткозамкнутых катушках циркулировал не затухающий постоянный ток без потери энергии, вам нужно зарядить сверхпроводящую катушку только один раз, используя ток возбуждения.
Ток, циркулирующий в сверхпроводящих катушках, огромен — семьсот килоампер, что почти в 10 тысяч раз больше, чем у обычных медных проводов, используемых в быту. Очевидно, что сверхпроводящие магниты являются самыми мощными и эффективными электромагнитами.
Проблема состоит в том, чтобы поддерживать катушки в сверхпроводящем состоянии. Для этого используется бортовая система охлаждения на жидком гелии. Сверхпроводник поезда ССИ маглев представляет собой сплав ниобия и титана, критическая температура которого составляет 9,2 Кельвина. Чтобы поддерживать температуру сплава ниже этого предела, вокруг него циркулирует жидкий гелий с температурой 4,5 Кельвина.
После охлаждения проводника жидкий гелий испаряется. Чтобы вернуть его на начальную стадию, используется гелевый компрессор и холодильная установка. Холодильная установка работает по принципу цикла рефрижератора Гепарда Макмагона. Однако инженерная задача системы охлаждения еще не решена.
Сверхпроводник может поглощать тепло извне в виде излучения. Чтобы предотвратить это поглощение, вокруг него добавлен радиационный экран. Однако во время работы поезда в этом экране могут возникать вихревые токи и проблемы с нагревом. Чтобы нейтрализовать этот нагрев, радиационный экран также нуждается в охлаждении, которое достигается за счет подачи в блок жидкого азота. Для предотвращения конвективного теплообмена внутри радиационной защиты поддерживается вакуум.
Четыре таких сверхпроводника с противоположной полярностью тока формируют блок. Хотя в ССИ маглев электромагниты работают без источника питания, система охлаждения требует значительного количества энергии. Множество таких агрегатов установлено по всей длине поезда с обеих сторон.
Как мы сказали ранее, первая задача — обеспечить движение. Заставить поезд двигаться вперед — простая задача. Для этого мы используем серию обычных электромагнитов. Они называются тяговыми катушками.
Ток в тяговых катушках циркулирует в противоположных направлениях, как показано на модели. Их размещают внутри путевой структуры. Следующим шагом нам нужно понять, как возникает сила, с которой тяговые катушки воздействуют на сверхпроводящие магниты поезда.
Обратите внимание: чтобы определить, в каком направлении один магнит воздействует на другой, вам просто нужно посмотреть, какими полюсами они расположены друг к другу. Следуя этому принципу, давайте проанализируем силы, которые возникают между сверхпроводящими магнитами и тяговыми катушками.
Если вы суммируете векторы всех этих сил, результирующая будет направлена по ходу движения поезда, поэтому он и начинает двигаться. Как только поезд окажется в промежуточном положении, измените полярность тяговых катушек, и результирующая сила снова будет направлена вперед. Контролируя частоту такого переключения, вы сможете управлять скоростью поезда.
Теперь перейдем к самой интересной части этой технологии — левитации поездов ССИ маглев. Вы, возможно, будете удивлены, но левитация поезда ССИ маглев достигается с помощью этих простых катушек в форме восьмерки, на которые даже не подается электрический ток.
В путевой структуре установлено множество таких катушек. Чтобы понять технологию левитации, мы должны сначала уяснить кое-что о природе пары сверхпроводящих магнитов. Результирующее магнитное поле, создаваемое этой парой сверхпроводящих магнитов, очень похоже на длинный постоянный магнит.
Поэтому для упрощения анализа заменим эту пару длинным стержневым магнитом. Можете ли вы предсказать, что произойдет, если стержневой магнит будет двигаться параллельно этим катушкам в форме восьмерки? Переменный магнитный поток будет индуцировать ЭДС на обеих петлях восьмерки в соответствии с законом Фарадея.
Совпадает ли направление этих ЭДС? Следует помнить, что катушка скручена, и только когда мы ее раскрутим, мы поймем правильное направление ЭДС. Очевидно, что наведенные ЭДС противоположны по направлению, что означает, что суммарная ЭДС, индуцированная на этой катушке движением стержневого магнита, равна нулю. Итог — ток не будет течь по обмотке.
Короче говоря, движение стержневого магнита параллельно центру восьмерок никак на него не повлияет. Теперь рассмотрим тот же случай, но на этот раз немного сместим магнит относительно центра восьмерки, как показано на модели.
В этом случае на нижнюю петлю действует более мощный магнитный поток, что означает, что ЭДС на нижней петле будет выше, чем на верхней. Это также означает, что в результате в обмотке катушки появится ток. Этот ток создаст южный полюс на верхней петле и северный полюс на нижней петле.
Если проанализировать силовое взаимодействие между магнитными полюсами, станет ясно, что на сверхпроводящий магнит действует результирующая сила, направленная вверх. Если эта сила больше силы тяжести, магнит начнет двигаться вверх.
Да, прямое движение сверхпроводящего магнита параллельно ряду катушек в форме восьмерок вызывает левитацию, если полюс магнита смещен по отношению к их центру. По мере того как магнит движется вверх, разница между значениями ЭДС и тока в контуре уменьшается, что означает, что воздействие на катушку также уменьшается.
Когда поднимающая сила становится равной гравитационному притяжению, магнит уравновешивается, и поезд левитирует. С помощью этой технологии японские инженеры достигли высоты левитации в 3,9 дюйма.
Понятно, что чем выше скорость поезда, тем больше сила левитации. А это значит, что когда поезд находится в состоянии покоя, он не может парить в воздухе. Вот почему поезд ССИ маглев использует обычные колеса для того, чтобы тронуться с места и начать движение на малой скорости. Когда поезд достигает критической скорости, колеса втягиваются, поскольку электромагнитной силы становится достаточно, чтобы удерживать поезд в воздухе.
Далее следует вопрос о стабилизации поезда. Боковая стабилизация подразумевает, что поезд всегда должен двигаться по центру. Он не должен во время движения касаться боковых стенок путепровода. Другими словами, он должен достичь поперечной устойчивости.
Японские инженеры довольно легко добились стабилизации, соединив катушки в форме восьмерки, которые мы видели ранее, так, как показано на модели. Если поезд находится по центру, наведенные ЭДС на правой и левой катушках будут равны, и по соединяющей их обмотке ток течь не будет.
Однако предположим, что поезд немного сдвинулся вправо. Этот сдвиг вызовет разницу ЭДС между правой и левой катушками, в результате чего между соединенными катушками возникнет ток. Ток, протекающий через соединительную обмотку, ощутимо повлияет на ток в нижних петлях обеих восьмерок, а значит, и на силу полюсов каждой катушки.
Давайте снова проанализируем силы, действующие на поезд. Вы можете видеть, что вертикальные компоненты силы остаются неизменными, но горизонтальная составляющая результирующей силы направлена влево, что заставляет поезд сдвигаться обратно к центру. По мере приближения поезда к центру ток в соединенных катушках уменьшается, и наконец горизонтальная составляющая силы исчезает.
Какой простой и блестящий механизм для стабилизации поезда, не так ли? Из предыдущего обсуждения вы можете понять, что криогенная система и другие электроприборы поезда требуют огромного количества электроэнергии.
Как передать электроэнергию на такой высокоскоростной поезд? Central Japan Rail в компании использовала для этой цели метод, называемый индуктивное накопление энергии. Здесь, используя принцип электромагнитной индукции, электрическая энергия передается от контура заземления к катушке накопителя в поезде без какого-либо проводного соединения между ними.
Сильное магнитное поле, создаваемое сверхпроводящими магнитами, может представлять опасность для здоровья пассажиров. Чтобы избежать этого нежелательного эффекта, на подвижном составе и на остановочных платформах используются магнитные экраны, что позволяет поддерживать силу магнитного поля ниже нормативов Международной комиссии ОСИ НРП.
Испытания поезда ССИ маглев начались в 1997 году на испытательном полигоне маглев в Яманаси. Тестовые заезды были довольно успешными и проводились ежедневно в течение 10 лет. За это время был достигнут мировой рекорд скорости 603 километра в час. Эти весьма позитивные результаты воодушевили японские власти, и они разрешили ССИ маглев осуществлять коммерческие перевозки между Токио и Ногой с 2027 года, после чего, возможно, будут пущены другие поезда ССИ маглев. Прежде чем уйти, не забудьте присоединиться к нашей команде. Спасибо.
Совпадает ли направление этих ЭДС? Следует помнить, что катушка скручена, и только когда мы ее раскрутим, мы поймем правильное направление ЭДС. Очевидно, что наведенные ЭДС противоположны по направлению, что означает, что суммарная ЭДС, индуцированная на этой катушке движением стержневого магнита, равна нулю. Итог — ток не будет течь по обмотке.
Короче говоря, движение стержневого магнита параллельно центру восьмерок никак на него не повлияет. Теперь рассмотрим тот же случай, но на этот раз немного сместим магнит относительно центра восьмерки, как показано на модели.
В этом случае на нижнюю петлю действует более мощный магнитный поток, что означает, что ЭДС на нижней петле будет выше, чем на верхней. Это также означает, что в результате в обмотке катушки появится ток. Этот ток создаст южный полюс на верхней петле и северный полюс на нижней петле.
Если проанализировать силовое взаимодействие между магнитными полюсами, станет ясно, что на сверхпроводящий магнит действует результирующая сила, направленная вверх. Если эта сила больше силы тяжести, магнит начнет двигаться вверх.
Да, прямое движение сверхпроводящего магнита параллельно ряду катушек в форме восьмерок вызывает левитацию, если полюс магнита смещен по отношению к их центру. По мере того как магнит движется вверх, разница между значениями ЭДС и тока в контуре уменьшается, что означает, что воздействие на катушку также уменьшается.
Когда поднимающая сила становится равной гравитационному притяжению, магнит уравновешивается, и поезд левитирует. С помощью этой технологии японские инженеры достигли высоты левитации в 3,9 дюйма.
Понятно, что чем выше скорость поезда, тем больше сила левитации. А это значит, что когда поезд находится в состоянии покоя, он не может парить в воздухе. Вот почему поезд ССИ маглев использует обычные колеса для того, чтобы тронуться с места и начать движение на малой скорости. Когда поезд достигает критической скорости, колеса втягиваются, поскольку электромагнитной силы становится достаточно, чтобы удерживать поезд в воздухе.
Далее следует вопрос о стабилизации поезда. Боковая стабилизация подразумевает, что поезд всегда должен двигаться по центру. Он не должен во время движения касаться боковых стенок путепровода. Другими словами, он должен достичь поперечной устойчивости.
Японские инженеры довольно легко добились стабилизации, соединив катушки в форме восьмерки, которые мы видели ранее, так, как показано на модели. Если поезд находится по центру, наведенные ЭДС на правой и левой катушках будут равны, и по соединяющей их обмотке ток течь не будет.
Однако предположим, что поезд немного сдвинулся вправо. Этот сдвиг вызовет разницу ЭДС между правой и левой катушками, в результате чего между соединенными катушками возникнет ток. Ток, протекающий через соединительную обмотку, ощутимо повлияет на ток в нижних петлях обеих восьмерок, а значит, и на силу полюсов каждой катушки.
Давайте снова проанализируем силы, действующие на поезд. Вы можете видеть, что вертикальные компоненты силы остаются неизменными, но горизонтальная составляющая результирующей силы направлена влево, что заставляет поезд сдвигаться обратно к центру. По мере приближения поезда к центру ток в соединенных катушках уменьшается, и наконец горизонтальная составляющая силы исчезает.
Какой простой и блестящий механизм для стабилизации поезда, не так ли? Из предыдущего обсуждения вы можете понять, что криогенная система и другие электроприборы поезда требуют огромного количества электроэнергии.
Как передать электроэнергию на такой высокоскоростной поезд? Central Japan Rail в компании использовала для этой цели метод, называемый индуктивное накопление энергии. Здесь, используя принцип электромагнитной индукции, электрическая энергия передается от контура заземления к катушке накопителя в поезде без какого-либо проводного соединения между ними.
Сильное магнитное поле, создаваемое сверхпроводящими магнитами, может представлять опасность для здоровья пассажиров. Чтобы избежать этого нежелательного эффекта, на подвижном составе и на остановочных платформах используются магнитные экраны, что позволяет поддерживать силу магнитного поля ниже нормативов Международной комиссии ОСИ НРП.
Испытания поезда ССИ маглев начались в 1997 году на испытательном полигоне маглев в Яманаси. Тестовые заезды были довольно успешными и проводились ежедневно в течение 10 лет. За это время был достигнут мировой рекорд скорости 603 километра в час. Эти весьма позитивные результаты воодушевили японские власти, и они разрешили ССИ маглев осуществлять коммерческие перевозки между Токио и Ногой с 2027 года, после чего, возможно, будут пущены другие поезда ССИ маглев. Прежде чем уйти, не забудьте присоединиться к нашей команде. Спасибо.