Спосіб використання магніту при русі електропотяга

Спосіб використання магніту при русі електропотяга, що включає процеси зі створення електромагнітного поля при експлуатації електродвигу 3 39280 ромагнітну силу підйому з реактивно-динамічною від навантаження, при цьому зменшують опір тертю між колесами і рейками, збільшують швидкість руху, стабілізують коефіцієнт стійкості колісної пари. Одночасне використання електромагнітної сили, що розвантажує, призводить до збільшення сили тяга, до зменшення ударних вібрацій, до збільшення швидкості руху потяга. Як відомо, магнітна індукція Н і потік Ф виражаються за формулами B=m×H; Ф=В×А, (1) де А - сила стр уму, магнітна індукція f (функція), проникність f(m) намагнічування n, величини В і Н утворюють петлю гістерезисну. Спосіб реалізується на пристрої, котрий фрагментарно містить електровоз 1 з підвісним контактним дротом, полотнину залізної дороги зі шпалами 2, рейку 3, в стінку з дво х сторін котрої вбудований надпровідний магніт 4 з полюсом N (північ), вісь з колесом 5 та з ребордою, ресору 6 з буксою, підшипниками зі змащенням, вагон 7 на горизонтальній рамі 8 (в подовжньому напрямку рама містить електромагнітні котушки 9 з відводами 10 та з ізольованими полюсами "-" - мінус, "+" плюс), електромагнітний ланцюг 11, розмір величини 12 відриву коліс вагону від поверхні рейки (Фіг.1). Низка деталей не постачена стрілками. При пересуванні вагонів вплив коліс (екіпажу) на рейки враховують також зсув екіпажу в точках А та В (Фіг.2). Рівняння рівноваги зусиль відносно осей м-м, п-п мають вигляд (P1+P2-R2)sina-F1+(Т1+F2)cosa. (2) (P1+Р2-R2)cosa+(Т1+F2)sina-R1. (3) M1+Т1 ·e=(P2-R2)L+M2+F 2h2. (4) К=[(P1+Р2-R2)sina/F1+(Т1+F2)cosa]≥1, (5) де P1, Р2 - динамічні (включаючи: P1*, Р2*) вертикальні зусилля. Т1 - зусилля, включаючи (Т2) від рами. М1, M2 - небезпечні для шийки рейки згинаючі моменти. R1, R2 - реактивні зусилля в точках А, В від рейок, F1=f(R1), F2=f(R2) - тангенсальні зусилля, L, е, h2, a, К - розміри ширини колій, ексцентриситету впливу сили від Т1 від рамної конструкції, h2 - плече дії сили F2, a - кут нахилу гребеня коліс, К - коефіцієнт стійкості колісної пари. Як вбачається з рівнянь 2-5 наявність сил тертя суттєво впливає на величину коефіцієнта стійкості і на величину швидкості руху. Для опису обертального руху колеса використовуємо теорему про зміну головного моменту кількостей руху у відносному пересуванні по відношенню до осі z, що проходить через центр маси (перпендикулярно до креслення) n (dL / dt) = å m z (F) . (6) k =1 У відповідності до формули для шляху Lz=Iz wz маємо (dLz/dt)=Iz(dwz/dt)=Iz(d2j/dt 2), (7) де Iz - момент інерції колеса, wz - проекція кутової швидкості, j - кутова швидкість, Р - загальна вага, F - рушійна сила, R - нормальна реакція рейки. Сума моментів зовнішніх сил відносно осі z має вигляд 4 Sm z(F)=0. (8) Підставляючи результати формул 7 і 8 в рівняння 6 та вирішивши відносно d2j/dt2, о тримуємо d2j/dt2=0. (9) Інтегрування формули 9 дає dj/dt-C 1. (10) В початковий момент колесо знаходиться в спокої, тобто t=0. Підставляючи це dj/dt=0 в рівняння 10, знаходимо С 1. Тому повна кутова швидкість дорівнює нулю dj/dt=0, (11) тобто котіння колеса відсутнє. Таким чином показано, що при відсутності сили тертя колесо котитися не може, має місце лише ковзання (без стикання - див D). Існує аналогія в описі механічної коливальної системи з електричним ланцюгом (гіпотеза Максвелла). Аналогічна при обертанні колеса сила тяги Fx=F x(t) з електрорушійною Е=E(t), що вимірюється в вольтах. Має місце відповідність між струмом і швидкістю матеріальної точки. Спосіб використання магніту для збільшення швидкості руху реалізується (достатньо доступно) на дослідному полігоні (7-10км) залізної дороги. Рейки можуть бути виготовлені традиційно (заводський прокат). Аналогічно з'єднувальним накладкам надпровідні магніти виготовляються окремо і притяганням закріплюються до стінок рейок з двох сторін без болтів. Ідея полягає в тому, що при використанні надпровідних магнітів, вбудованих в стінки рейок і основи вагонів - горизонтальні рами (тобто заряджених магнітами одного полюсу), створюються зусилля і при пересуванні вагони можна підняти на величину D над залізною дорогою, Фіг.3 (за рахунок відсутності тертя збільшується швидкість). Як відомо, однополюсні магніти відштовхуються, утворюється накладення реактивної динамічної сили з електромагнітною силою, що розвантажує, Фіг.4. В 1983 році на випробувальному полігоні Міядзаки (Японія) після відправлення потяг піднявся над рейками на висоту 10см (повітряної подушки) і рухався зі швидкістю 600км/год. В цьому технічному рішенні основним елементом є процес накладання рівнодіючої реактивнодинамічних зусиль від навантажень з підйомною електромагнітною силою, яка утворюється від випливу однополюсних магнітів, що утворюють зазор (12), який зменшує з усилля при терті і, відповідно, збільшує швидкість (Фіг.2-4). В порівнянні з базовими та іншими технічними рішеннями спосіб, що пропонуються, дозволяє: - збільшити швидкість доставки вантажів до місця призначення в 3-5 разів; - за рахунок збільшення швидкості зменшити витрати електроенергії до 50%; - знизити загальну трудомісткість перевезень, особливо на дальні відстані; - зменшити зношуваність залізничної основи, баласту тощо. Запропонований спосіб збільшення швидкості залізничних перевезень в майбутньому обов'язково проточить собі дорогу. 5 39280 По оновленому залізничному шля ху Москва Санкт-Петербург електропотяг ЕР-200 розвиває швидкість 210км/год. Джерела інформації: Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 6 1. Вериго М.Ф., Коган А.Я. Взаимодействие пути и подвижного состава. - М.: Транспорт, 1986 560с. - аналог. 2. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. М.: Транспорт, 1987. - 479с. - прототип. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601