Надшвидкісний наземний транспорт

Реферат: Високошвидкісний вакуумний трубопровідний транспорт використовує магнітну або повітряну подушку, тяговий електропривід, а також живиться енергією, яку виробляють сонячні панелі. Транспорт живиться енергією, яку виробляють вітроенергетичні установки, яки встановлено уздовж труби поблизу від неї, а частина електричної енергії, що виробляють вітроенергетичні установки, становить 50-65 %, в залежності від вітрового потенціалу місцевості. UA 121028 U (12) UA 121028 U UA 121028 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до високошвидкісного наземного транспорту, який рухається всередині труби, в якій створено частковий вакуум, і використовує повітряну або магнітну подушку, а також живиться "зеленою" електричною енергією. Такий транспорт відповідає сучасним світовим тенденціям захисту навколишнього середовища від шкідливих викидів, тенденціям зниження в енергетиці частки традиційних джерел енергії та росту частки поновлюваних екологічно чистих джерел енергії. Відомий магнітолевітуючий транспорт, згідно Патенту України 100468 "Магнітолевітуючий транспорт" [Дзензерський В.О. та інші. Інститут транспортних систем і технологій НАНУ]. Транспорт рухається уздовж шляхової структури, використовує магнітну подушку, а також живиться енергією, яку виробляють сонячні панелі. Сонячні панелі і накопичувачі енергії 2 розташовані уздовж шляхової структури, причому на кожен метр шляху потрібно 3 м площі (при ККД 10 %) сонячної панелі. Для кожної панелі потрібна акумуляторна батарея ємністю 200 А∙год., напругою 12 В, тобто здатною накопити 2 кВт∙год. Недоліком транспорту є великій опір руху з боку повітря, що призводить до зайвих енерговитрат и погіршує швидкість. Тому пропонуються технічні рішення, в яких транспорт рухається всередині труби, в якій створено частковий вакуум. Це істотно зменшує опір руху з боку повітря. Відомий високошвидкісний вакуумний трубопровідний транспорт системи MEL, який використовує магнітну подушку і тяговий електропривід [Дзензерский В.А. и др. Высокоскоростной магнитный транспорт с электродинамической левитацией, Киев: Наукова думка, 2001. - с. 409-417]. Недоліком транспорту є той факт, що він живиться електричної енергією, що виробляється на традиційних електростанціях. А це призводить до забруднення навколишнього середовища від шкідливих викидів, бо традиційні електростанції повинні збільшувати виробку електроенергії. Відомий високошвидкісний вакуумний трубопровідний транспорт, який використовує магнітну подушку і тяговий електропривід, а також живиться енергією, яку виробляють вітроенергетичні установки [Сверхзвуковая наземная транспортная система Янсуфина. Патент РФ № 2252881, Янсуфин Н.Р., 27.05.2005]. Недоліком транспорту є той факт, що він не використовує сонячну енергію, а тільки вітрову. А це призводить до невисокої надійності енергозабезпечення, оскільки енергія вітру є нестабільне джерело. Тому, для підвищення надійності потрібно підвищувати потужність вітроенергетичних установок, а частину енергії накопичувати на випадок слабкого вітру. А це призводить до підвищення затрат на розбудову і експлуатацію. Як найближчий аналог обраний високошвидкісний вакуумний трубопровідний транспорт, який використовує магнітну або повітряну подушку, тяговий електропривід, а також живиться енергією, яку виробляють сонячні панелі (Дивись "Нурегіоор. Материал Матеріал з Вікіпедії вільної енциклопедії" https://uk.wikipedia.org/wiki/Hvperloop; дивись "Транспорт будущего Гиперлуп". http://www.lepelbv.ru/raznoe/novost/6012-transport-buduschego.htmn. Перевагою найближчого аналога є універсальне використання левітаційних пристроїв: магнітних або повітряних подушок. Недоліком транспорту є той факт, що він не використовує вітрову енергію, а тільки сонячну. А це призводить до невисокої надійності енергозабезпечення, оскільки енергія сонця є нестабільне джерело. І якщо в умовах Каліфорнії, або Об'єднаних Арабських Еміратів це не критично, то в умовах України (або Польщі чи Білорусії) це є недоліком. Автори вирішували задачу підвищення надійності енергозабезпечення високошвидкісного вакуумного трубопровідного транспорту, який може бути використано в умовах України. Поставлена задача вирішується тим, що в високошвидкісному вакуумному трубопровідному транспорті, який використовує магнітну або повітряну подушку, тяговий електропривід, а також живиться енергією, яку виробляють сонячні панелі, згідно корисної моделі, транспорт живиться енергією, яку виробляють вітроенергетичні установки, яки встановлено уздовж труби поблизувід неї, а частина електричної енергії, що виробляють вітроенергетичні установки, становить 5065 %, в залежності від вітрового потенціалу місцевості Розкриємо сутність. Поблизу Києва, Варшави, Мінська, та уздовж доріг між містами освітленість від сонця не дуже велика для того, щоб надійно забезпечити енергією від сонячних панелей надшвидкісний трубопровідний транспорт. І хоча в середньому достатньо встановити 2 поверх труби на кожен її метр сонячну панель площиною близько 3 м , все одно потрібне велике накопичення енергії на випадок хмарної погоди, особливо взимку. Тому раціонально доповнити виробку "зеленої" енергії за рахунок вітроенергетичних установок. Поєднання сонячних панелей і вітроенергетичних установок в умовах України (а також Польщі і Білорусії) є найбільш раціональним варіантом використання джерел енергії, які відновлюються. Причому, доля енергії (~50 %), що виробляється вітроенергетичними установками, повинна бути приблизно однакової з долею енергії (також ~50 %), що виробляється сонячними панелями. 1 UA 121028 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Вітровий потенціал поблизу Києва, Варшави, Мінська, та уздовж доріг між містами приблизно однаковий, з незначними варіаціями. У тих місцевостях, де сила вітру незначно більше, раціонально долю вітрової енергії декілька збільшити (від 50 до 65 %). Тому доля енергії, що виробляється вітроенергетичними установками, повинна бути 50-65 %, а залишок - енергія, що виробляється сонячними панелями (50-35 %). Вітроенергетичні установки потрібно встановити уздовж труби поблизу від неї: 1) по однієї установці, причому кожна установка приблизно на однаковому відстані від сусідній установки; 2) або групи установок поблизу труби. У першому випадку вітроенергетичні установки будуть зменшувати тиск вітру на трубу, в який рухається транспорт, і це є корисним ефектом (оскільки близько 50 % потужності вітрового потоку, що проходить через ротор установки, відбирається). У другому випадку технічне обслуговування вітроустановок стає простіше, і це також є корисним ефектом. Корисна модель може бути використано для розробки и експлуатації надшвидкісного наземного транспорту між Україною, Польщею і Білорусією, наприклад, на шляхах: КиївВаршава і Київ-Мінськ. На кресленні схематично зображено надшвидкісний наземний транспорт типу "Нуреrlоор". На опорах 1 встановлено труба 2, в який рухається транспорт 3, що використовує магнітну або повітряну подушку 4. Транспорт живиться енергією, яку виробляють сонячні панелі 5 і вітроенергетичні установки 6, і яку накопичують блоки акумуляторних батарей 7. Як в аналогах і найближчому аналогу, надшвидкісний наземний транспорт може використовувати сталеву трубу завтовшки 20-25 мм і діаметром 2,5-4 м, в який забезпечено атмосферний тиск - 0,001 атм. (101 Па) за рахунок експлуатації вакуумних насосних станцій. Труба встановлено на опорах висотою 10-20 м. У трубі рухається вагон-капсула з пасажирами, яка має довжину 25-40 м і розрахована на 25-50 осіб. Статор лінійного тягового електроприводу і прилади магнітної подушки розміщено у верхній частині труби і зверху вагона-капсули, або у нижній частині труби і знизу вагона капсули. Але замість магнітної подушки можливо використовувати повітряну подушку, прилади якої розміщено попереду і знизу вагона-капсули: попереду діє усмоктувальна турбіна, а знизу - сопла, що викидають повітря і формують повітряний прошарок. Такий транспорт має забезпечити швидкість 480-1220 км/год., в залежності від ландшафту. Оскільки вважається, що наземні траси довжиною до 1500 км економічно доцільні і дешевші, ніж авіаційні перелети, то запропоновані нами маршрути КиївВаршава і Київ-Мінськ є раціональними. А зараз розглянемо енергозабезпечення транспорту. Наприклад, встановимо, що 50 % електроенергії буде забезпечено за рахунок сонячних панелей, а залишок (50 %) - за рахунок вітроенергетичних установок. Сонячні панелі треба розмістити поверх труби, причому площа 2 панелей на один метр шляху (труби) буде дорівнювати 1,5 м (при ККД = 10 %). В умовах України, Польщі і Білорусії таки сонячні панелі забезпечать потужність електроенергії 15 МВт на 100 км шляху (в середньому). Ще 15 МВт на 100 км шляху потрібно забезпечити за рахунок енергії вітру. Тому уздовж труби буде розміщено вітроенергетичні установки середньої потужності (100500 кВт), які мають висоту вежі 30-40 м. Кількість таких установок на 100 км шляху, в залежності від їх потужності, складе 150-30 штук (для потужності 100-500 кВт, відповідно). Відстань між сусідніми установками буде 0,67-3,33 км, відповідно. У даному випадку вітроенергетичні установки будуть зменшувати тиск вітру на трубу, в який рухається транспорт. На 100 км шляху потрібно розмістити блоки акумуляторних батарей, здатних накопичити і надійно віддати . сумарну енергію близько 200 МВт год. (робота системи від енергонакопичувачів протягом 6-7 годин). Якщо блоки батарей встановлювати біля кожної вітроенергетичної установки, то . знадобиться 30-150 блоків розрахованих на 6,67-1,34 МВт год., відповідно, кожен. Для цих цілей раціональніше використовувати енергоємні літієві батареї. Якщо ми бажаємо спростити технічне обслуговування вітроенергетичних установок, то їх треба розмістити групами поблизу труби. Кожна група повинна забезпечити 15 МВт потужності на 100 км путі. Наприклад, через кожні 50 км путі буде встановлено група з 15 вітроенергетичних установок по 500 кВт кожна. Біля кожної такої групи треба розмістити блоки . літієвих батарей. Кожен блок повинен бути розраховано на 100 МВт год. Розрахунки вказують, що для нової технології надшвидкісного транспорту типу "Нурегіоор" перспективним виглядає технічне рішення, що запропоновано в даній корисній моделі. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Високошвидкісний вакуумний трубопровідний транспорт, який використовує магнітну або повітряну подушку, тяговий електропривід, а також живиться енергією, яку виробляють сонячні 2 UA 121028 U панелі, який відрізняється тим, що транспорт живиться енергією, яку виробляють вітроенергетичні установки, які встановлено уздовж труби поблизу від неї, а частина електричної енергії, що виробляють вітроенергетичні установки, становить 50-65 %, в залежності від вітрового потенціалу місцевості. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3