Канатная транспортная система на магнитной левитации (стр. 8 )

Способ работы канатной транспортной системы «электромагнитный лифт» заключается в том, что с электропроводящих канатов через токосъемные элементы поступает электроэнергия на линейные электродвигатели. Линейные электродвигатели одновременно создают силу тяги и магнитный подвес (левитацию) транспортного модуля, который движется по жестко закрепленным канатам с постоянной скоростью или постоянным/переменным ускорением.

Управление модулем можно осуществлять дистанционно.

Для безопасности движения разгон и торможение транспортного модуля должно осуществляться с ускорением, соответствующим международным стандартам для пассажирских и грузовых перевозок, а аварийное торможение осуществляют с использованием реверса силы линейных электродвигателей.

Это не касается разгонного ускорителя, где ускорение во много раз превосходит стандарты. Отметим, что разгон транспортного модуля можно будет осуществлять до скорости, которая не превысит максимальную скорость движения кольцевых электронов в высокотемпературном сверхпроводнике 15,9 км/с. При превышении этой скорости квантовразмерные эффекты проводимости исчезнут. В результате резко возрастет электрическое сопротивление материалов.

Для всех трех вариантов изобретения 2D авиация, космичекий лифт и электромагнитный лифт характерно, что в режиме эксплуатации электромагнитные параметры как линейного электродвигателя так и канатов не должны превышать критические значения: плотность тока не превышает величину , где А/см2 – критический ток в высокотемпературном сверхпроводнике с критической температурой 93,5 градусов Цельсия; магнитное поле в линейном электродвигателе не превышает величину , где Тл – критическое поле в высокотемпературном сверхпроводнике с критической температурой 93,5 градусов Цельсия. При этом максимальная эксплуатационная температура работы линейного электродвигателя и канатов связана с критической плотностью тока и не должна превышать 60-80 градусов Цельсия.

Единство изобретения

Все перечисленные варианты транспортных систем и способов их работы связаны единым изобретательским замыслом и единой общей характеристикой – магнитное левитирующее движение транспортного модуля вдоль прочного каната с элекропроводимостью, минимум в 100 раз лучше проводимости алюминия или меди, и в пределе являющегося высокотемпературным сверхпроводником. Магнитная левитация и движение вдоль каната осуществляется с помощью линейного электродвигателя, имеющего обмотку из материала, аналогичного материалу каната. В результате левитация и тяга создается за счет взаимодействия магнитных полей двигателя и канатов. При этом электроэнергия, необходимая для движения, подается непосредственно по самим канатам от источника электроэнергии.

Каждый независимый пункт изобретения характеризуется способом крепления каната к опорам и способами создания тяги и компенсации веса транспортного модуля:

Первый вариант изобретения «2D авиация» характеризуется тем, что транспортный модуль (самолет) опирается на воздух за счет своих высоких аэродинамических свойств и движется по натянутым на опоры канатам над поверхностью земли. Линейный электродвигатель модуля питается непосредственно от сверхпроводящих канатов и создает тягу, которая прикладывается через канаты к стоящей впереди опоре.

Второй вариант изобретения «космический лифт» характеризуется тем, что транспортный модуль (космический летательный аппарат) опирается на канаты, натянутые вертикально между двумя опорами, одна из которых на Земле, а вторая – в космосе на геосинхронном спутнике и движется по этим канатам. Линейный электродвигатель модуля питается непосредственно от сверхпроводящих канатов и создает вертикальную тягу для движения модуля, которая прикладывается через канаты к опоре - спутнику.

Третий вариант изобретения «электромагнитный лифт» характеризуется тем, что транспортный модуль опирается на канаты, закрепленные на жестком основании вертикально или под углом между пунктами движения. Линейный электродвигатель модуля питается непосредственно от сверхпроводящих канатов и создает тягу, которая прикладывается через канаты к основанию.

Перечень фигур, указанных на чертежах

Фиг. 1. Принцип действия 2D авиации.

Фиг. 2. Схема трассы 2D авиации

Фиг. 3. Пассажирский транспортный модуль в виде самолета крыла

Фиг. 4. Грузо-пассажирский транспортный модуль в виде самолета крыла

Фиг. 5. Грузовой транспортный модуль для перевозки контейнеров в виде самолета триплана.

Фиг. 6. Схема линейного электродвигателя транспортного модуля в момент прохождения шлюза.

Фиг. 7. Конструкция анкерной опоры.

Фиг. 8. Сверхпроводящая легированная нанотрубка для изготовления канатов.

Фиг. 9. Критический режим полета транспортного модуля при боковом ветре.

Фиг.10. Аварийный спуск транспортного модуля

Фиг.11.Схема космического лифта.

Фиг.12. Схема электромагнитной катапульты.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан принцип действия 2D авиации. Здесь на опоры 1 натянут с небольшим провесом сверхпрочный легкий электропроводящий канат 2. По нему движется транспортный модуль 3 массой m, представляющий собой летательный аппарат тяжелее воздуха с высоким аэродинамическим качеством. Линейный электродвигатель модуля создает силу тяги F1, которая, в сою очередь создает аэродинамическую подъемную силу F2. Участок каната 4 натягивается под действием силы F1, а участок каната 5 свободно провисает под собственным весом.

На фиг.2 показана схема трассы 2D авиации: 2a - вид сбоку, 2b – вид сверху. Расстояние между опорами 6 может составлять 1 – 10 км, что определяется режимом движения модулей по трассе и рельефом местности. Вдоль опор 6 натягиваются канаты 7, не менее двух канатов на одном пути. По канатам двигается транспортный модуль 8. Трасса проложена между конечными погрузочно/разгрузочными терминалами 9 (аэропортами) по прямой линии, но при необходимости трасса может иметь кривизну как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. При небольших радиусах поворотов в горизонтальной плоскости – выполняются виражи. Полосы взлета/посадки 10 примыкают непосредственно к терминалам 9. При необходимости создается промежуточный погрузочно/разгрузочный терминал 11. Изменение направления движения транспортного модуля совершается с помощью управляемых дистанционно стрелок.

На фиг. 3 показан пассажирский транспортный модуль в виде самолета крыла. Здесь в планере типа «ЭКИП» 12 с линейными электродвигателями 13 расположены пассажирские кресла14.

На фиг. 4 показан грузо-пассажирский транспортный модуль в виде самолета крыла. Здесь в планере типа «Экип» 15 с линейными электродвигателями 16 расположен грузовой отсек 17. В этом варианте модуля могут перевозиться также и пассажиры непосредственно в своих автомобилях или в специальном салоне.

На фиг. 5 показан в разрезе грузовой транспортный модуль для перевозки контейнеров в виде самолета триплана. Здесь контейнер 18 располагается в каплевидном фюзеляже 19. Три узких крыла 20 создают необходимую подъемную силу. Снизу триплана расположены линейные электродвига

На фиг. 6 показана схема линейного электродвигателя транспортного модуля в момент прохождения шлюза. Здесь канат 22, закрепленный на шлюзе 23 проходит в области максимума электромагнитного поля, создаваемого электродвигателем 24.

На фиг. 7 показана конструкция анкерной опоры. Опора 25 устанавливается на фундаменте 26. Высота опор зависит от рельефа местности, минимального требуемого просвета под путевой структурой и схемы прокладки продольного профиля трассы. Конструкция анкерной опоры содержит электроизолированные шлюзы 27 для крепления канатов 28, которые могут быть стационарными или крепиться с помощью электромагнитов. Шлюзы 27 крепятся к виброгасителям 29. Опора 25 имеет растяжки из сверхпрочного каната 30. По канатам 28 движется транспортный модуль 31. Сами канаты 28 периодически соединены диэлектрическими перемычками-виброгасителями 32.

На фиг. 8 показана сверхпроводящая легированная нанотрубка для изготовления канатов. Здесь внутри калиброванной нанотрубки 33 с калиброванным диаметром 14,5 нм формируется цепочка кольцевых электронов 34. Здесь стрелками показано направление вращения кольцевых электронов, которое определяет их спин. Нанотрубка 33 легируется специальными добавками для создания необходимой плотности электронов для создания высокопроводящего или сверхпроводящего состояния при температурах до 93,5 градусов Цельсия. Такие нанотрубки являются основой волокна для создания сверхпрочного, легкого каната.

На фиг. 9 показан критический режим полета транспортного модуля при боковом ветре. Здесь транспортный модуль 35 под действием бокового ветра 36 натягивает канаты 37 впереди модуля и канаты 38 позади модуля между двумя опорами 39. С помощью линейных электродвигателей модуля 35 натяжение канатов 37 и 38 регулируется оптимальным способом.

На фиг.10 показан аварийный спуск транспортного модуля. Здесь транспортный модуль 40 остановился между двумя опорами 41 и завис на канатах 42 и 43. Секции линейного электродвигаи 45 регулируют натяжение канатов 42 и 43 таким образом, чтобы вес модуля распределился на опоры 41. Здесь условно показана петля каната 46, которая образуется в результате растяжения каната. Регулируя величину натяжения канатов 42 и 43, можно осуществлять аварийный плавный спуск модуля на землю при отсутствии электроэнергии на трассе. При появлении электроэнергии транспортный модуль может осуществить разгон до крейсерской скорости и продолжить движение по трассе.

На фиг.11 показана схема космического лифта. Здесь космический летательный аппарат 47 движется по канатам 48, натянутым между Землей 49 и космической станцией 50, находящейся на геостационарной орбите.

На фиг.12 показана схема электромагнитной катапульты. Здесь космический транспортный модуль 51 движется по канатам 52, жестко закрепленным на эстакаде 53 с помощью линейных электродвигателей 54.