Маглев или магнитоплан. Одна статья, чтобы понять, как магнитная сила поднимает и разго...
Маглев или магнитоплан. Одна статья, чтобы понять, как магнитная сила поднимает и разгоняет поезда. Часть 1 А вы когда‑нибудь задумывались: как может поезд весом в несколько сотен тонн парить над путями без колёс, не касаясь рельсов, и развивать скорость более 600 километров в час? Звучит как научная фантастика, но линия в Шанхае, ведущая к аэропорту Пудун, работает уже больше 20 лет. Максимальная проектная скорость — 430 км/ч. Сначала главный вопрос: как магнитная сила поднимает поезд в воздух? Существуют 2 основных подхода: Первый — электромагнитная левитация (EMS). Принцип простой: магнит притягивает железо. На дне поезда установлены электромагниты, а рельс сделан из ферромагнитного материала. При подаче тока электромагниты притягивают поезд вверх. Важно: именно притяжение, а не отталкивание. Поезд висит под рельсом, словно перевёрнутая туфля. Зазор между поездом и рельсом всего 8‑12 миллиметров — уже меньше ногтя на большом пальце. Второй — электродинамическая левитация (EDS). Её принцип: «движение рождает силу». Сверхпроводящие магниты на поезде индуцируют ток в катушках рельса. Возникают два магнитных поля, которые отталкивают друг друга и поднимают состав. Зазор может достигать 100‑150 миллиметров, что гораздо больше. Но есть существенный минус: в неподвижном состоянии поезд не парит. Он начинает отрываться от рельса только при скорости около 150 км/ч. ▲ Рисунок 1 Как же поезд движется вперёд? Здесь используется очень изящное решение: развёрнутый электродвигатель. В обычном бытовом вентиляторе ротор и статор вращаются относительно друг друга. Инженеры подумали: а что если разрезать двигатель и расправить его? Ротор превращается в длинный рельс, статор укладывается на пути. При подаче тока он уже не вращается, а толкает объект по прямой. Это и есть линейный двигатель. У Маглева подъём и тяга могут работать от одной системы, либо быть разделёнными. ▲ Рисунок 2 Поезд поднялся, поехал — и тут начинаются настоящие трудности, о которых мало кто догадывается. Сложность Маглева не в том, чтобы заставить поезд парить, а в том, чтобы он оставался стабильным в воздухе. Зазор в 8‑12 мм у электромагнитной левитации невероятно сложен. Когда меняется количество пассажиров, меняется вес состава — сила подъёма должна мгновенно корректироваться. Боковой ветер создаёт аэродинамическую подъёмную силу, и система должна компенсировать её. Даже малейшие неровности рельса сразу меняют величину зазора. Система управления корректирует силу тока тысячи раз в секунду, чтобы притяжение всегда уравновешивало вес поезда. Слишком сильное притяжение — состав врежется в рельс, слишком слабое — упадёт. Это похоже на ходьбу по канату на высоте, когда сам канат постоянно покачивается. И это только подъём. Ещё нужна стабилизация по бокам. Поезд не может болтаться в стороны. На высокой скорости центробежная сила на поворотах отбрасывает состав наружу, а боковой ветер сдвигает его в сторону. В системе с электромагнитной левитацией с обеих сторон установлены направляющие электромагниты. За счёт разности токов они удерживают поезд ровно по центру пути. Проще говоря: если поезд сдвинулся влево — тянем вправо, если вправо — тянем влево. Постоянная не прекращающаяся «перетяжка каната». Продолжение поста #китай #наука #технологии #скоростныепоезда #научныестатьи