자기 계획. 발명과 생산의 역사

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자기 부상 열차, 자기 부상 또는 자기 부상(영어 자기 부상 - "자기 부상"에서 유래)은 전자기장의 힘에 의해 구동 및 제어되는 노반 위에 고정된 열차입니다. 이러한 열차는 기존 열차와 달리 이동 중에 레일 표면에 닿지 않습니다. 기차와 트랙 표면 사이에 틈이 있기 때문에 그들 사이의 마찰이 제거되고 유일한 제동력은 공기 역학적 항력입니다. 모노레일 운송을 나타냅니다(자기 레일 대신 자석 사이에 채널을 배치할 수 있음 - JR-Maglev에서와 같이).

자기면

자기 비행기는 항공과 경쟁하려는 진지한 시도입니다. 항공기의 모든 속도와 함께 비행장은 일반적으로 중심에서 멀리 건설되므로 도착하는 데 1,5-2시간이 더 걸립니다. 동시에 기차역이 훨씬 더 편리합니다. 물론 비행기와 경쟁할 수 있는 기존의 기차를 설계하는 것은 쉽지 않다. 시속 500km의 속도로 원심력이 바퀴를 부러뜨릴 위험이 있기 때문입니다. 바퀴를 버리는 유일한 방법이 있습니다.

1927년에 우주 비행학의 창시자인 Konstantin Eduardovich Tsiolkovsky는 호버크라프트 제작을 제안했습니다. 프랑스 엔지니어들이 1960년대에 이 아이디어를 구현하기까지 오랜 세월이 흘렀습니다. 그러나 시도는 실패했습니다. 실험용 차량은 콘크리트 슈트를 미친 속도로 질주하며 두 대의 항공기 엔진의 거친 포효와 함께 주변을 알렸습니다. 엔진 중 하나는 에어 쿠션을 만들고 다른 하나는 수평 추력을 "책임"집니다. 유럽의 엄격한 환경 요구 사항을 알면 한 번의 소음만으로도 프로젝트를 종료하기에 충분하다고 추측할 수 있습니다. 같은 이유로 터보제트 엔진이 장착된 기관차와 훨씬 더 조용한 가스 터빈 엔진이 장착된 기관차는 응용 프로그램을 찾지 못했습니다.

강력한 압축기는 에어 쿠션을 만들 수 있지만 작업에 적합한 엔진을 찾을 수 있는 곳입니다. 디젤은 연료를 너무 많이 소비합니다. 지금까지 이 등급의 운송 차량에 설치하기에 적합한 자율 전기 모터는 없습니다.

다행히도 다른 방법이 발견되었고 분명히 최적의 방법이 발견되었습니다. 기차를 레일 위(또는 아래)에 "매달"하는 것입니다. 이 솔루션은 1934년 독일 엔지니어 Hermann Kemper에 의해 발견되었습니다. 그는 자신의 발명품을 자기 서스펜션이라고 불렀습니다. Kemper의 서스펜션 작업은 잘 알려진 원리를 기반으로 합니다. 동일한 이름의 자석의 극은 서로 반발합니다.

아이디어를 구현하는 가장 쉬운 방법은 극의 적절한 방향으로 영구 자석을 사용하여 선로와 기차 바닥을 모두 배치하는 것입니다. 견인력은 선형 전기 모터에 의해 생성됩니다. 이러한 엔진에는 독특한 로터와 고정자가 있습니다. 링으로 접혀 있는 기존의 전기 모터와 달리 여기서는 스트립으로 늘어납니다. 하나씩 켜면 고정자 권선이 이동 자기장을 생성합니다. 기관차에 고정된 고정자는 이 필드로 당겨져 전체 열차를 움직입니다.

그러나 이러한 영구자석 라인은 고가이고 리프팅력이 작다. 기차와 레일에서 전자석을 사용하는 또 다른 옵션이 있습니다. 그러나 트랙 권선에 항상 전원을 공급하는 것은 비합리적입니다. 즉, 현재 열차가 위치한 코일에만 전원을 공급하면 됩니다. 구성의 충분히 강한 자기장은 트랙 권선에서 전류를 전도합니다. 차례로 그들은 자기장을 생성합니다.

문제를 해결하는 또 다른 방법은 낮은 전기 저항 합금으로 경로를 덮는 것입니다. 강한 자기장을 생성하기에 충분한 유도 전류가 합금에 나타납니다.

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자기 비행기의 작동 원리

독일, 미국, 일본 및 러시아에서 1980년 이상 자기 계획 생성 작업이 진행되었습니다. 소련에서는 XNUMX년대 초까지 트랙의 실험적인 선형 섹션과 실험용 자동차가 등장했습니다. 그러나 문제는 실험 이상으로 진행되지 않았습니다. 그래서 아이디어는 모스크바 공항 셰레메티예보와 도모데도보를 자기 비행기의 도움으로 중앙 공항 터미널과 연결하는 프로젝트와 예레반에서 세반 호수 기슭의 리조트 지역까지의 경로에 남아있었습니다.

독일과 일본이 가장 큰 성공을 거두었다. 독일 회사 Henschel과 Thyssen은 Transrapid 프로그램의 구현에 참여했습니다. 1980년대 중반까지 선형 및 두 개의 링 섹션이 있는 실험적인 트랙이 건설되었습니다. 시속 500km의 속도에 도달한 열차를 테스트했습니다. 또한 선로 구조, 분출구, 역 구조 및 보안 시스템을 테스트했습니다. 거리와 의도된 경로에 따라 두 가지 종류의 열차가 고려되었습니다. 도시와 공항을 연결하기 위해서는 164명을 수용할 수 있는 820량 차량이 필요하고, 도시간 여행을 위해서는 XNUMX명을 수용할 수 있는 더 넓은 XNUMX량 차량이 필요합니다.

"Transrapid"의 제작자는 간단하면서도 동시에 예상치 못한 자기 서스펜션 방식으로 나를 놀라게 했습니다. 독일 디자이너들은 역설적인 해결책을 찾았습니다. 그들은 같은 극의 반발력이 아니라 반대 극의 매력을 사용했습니다. 자석에 부하를 걸기는 어렵지 않으며 이 시스템은 안정적입니다. 자석 아래에 부하를 놓는 것은 거의 불가능합니다. 제어 전자석을 사용하면 상황이 근본적으로 바뀝니다. 경계 제어 시스템은 자석 사이의 간격을 일정하게 유지합니다(몇 밀리미터). 그 차이는 변화할 가치가 있으며 시스템은 신속하게 대응합니다. 갭이 증가하면 캐리어 자석의 전류 강도가 증가하여 자동차를 "당긴다", 감소하면 전류 강도가 낮아지고 갭이 증가합니다.

계획의 심각한 이점에 유의해야합니다. 트랙 자기 요소는 날씨 영향으로부터 보호되며, 트랙과 기차 사이의 간격이 훨씬 작기 때문에 자기장이 훨씬 약합니다. 이것은 훨씬 더 낮은 강도의 전류가 필요함을 의미합니다. 결과적으로 이 디자인의 기차는 훨씬 더 경제적입니다.

캐리어 자석은 각 스테이션에서 재충전되는 온보드 배터리로 구동됩니다. 선형 전기 모터의 전류는 기차가 가는 구간에서만 공급됩니다.

그러나 독일의 모든 성공과 함께 일본에서 가장 빠른 기차가 달리거나 오히려 날아갑니다. 그들은 때때로 "자기 부상"(자기 부상이라는 두 단어의 합성어와 약어)이라고 합니다. 레일에 닿지 않는 이 열차는 여전히 일본에서 가장 효율적인 지상 대중 교통 수단 중 하나입니다. Maglev가 세운 절대 기록은 수동 열차의 경우 시속 531km, 자동 조종 장치로 운행하는 열차의 경우 시속 550km입니다. 자기 부상 열차의 모든 테스트는 1997년 야마나시 현에서 노선별로 특별 선로에서 수행됩니다.

저자: Musskiy S.A.

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