ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2022, № 11 · ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Разгон, торможение и рекуперация энергии движения магнитолевитационного транспорта

Д.А. Карпухин1,2, А.О. Петров1,2, В.В. Коледов1,2, А.С. Бугаев1, Д.А. Суслов1,2, В.Г. Шавров1, Ю.А. Терентьев1,2, С.В. Фонгратовски1,2, А.П. Каманцев1,2, В.С. Ларюхин2,3, А.В. Бабачанах2,4, В.К. Балабанов2,4, С.Г. Ясев1

1 ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН, Москва, Россия
2 Научно-технический университет Сириус, Сочи, Россия
3 МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия
4 РУТ (МИИТ), Москва, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2022.11.5 УДК 2.11.02.13.0714 EDN HRACYM

Аннотация

Изучение и внедрение инновационных систем экологически чистого и энергетически экономичного транспорта на основе магнитной левитации (МЛТ), принцип работы которой основан на применении новых твердотельных магнитных материалов, включая соединения редкоземельных материалов, весьма актуально в связи возрастанием логистических проблем в масштабах России и Евразии. В данной работе затронуты следующие аспекты: разработка теоретической модели расчета магнитолевитационного подвеса трассы МЛТ на основе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) и редкоземельных постоянных магнитов (РЗПМ); конструирование и изготовление макетов трассы МЛТ в вакууме (ВМЛТ) и в атмосфере (АМЛТ). Экспериментальное изучение силовых характеристик вертикальной и латеральной (боковой) устойчивости движения МЛТ на трассе. Конструкторские разработки по созданию модели микрокриогенной каскадной системы охлаждения для последующего конструирования систем МЛТ без расходования сжиженных газов; разработка программно-аппаратного комплекса для управления процессом движением макета ВМЛТ и АМЛТ, в том числе с применением гравитационного и электромагнитного принципов разгона и торможения; экспериментальное исследование скорости, устойчивости и энергетической эффективности движение макета в режимах ВМЛТ и АМЛТ; разработка принципов процесса рекуперации энергии при разгоне и торможении макета ВМЛТ; прогнозирование основных параметров перспективной линии МЛТ на основе принципов масштабирования, выработанных в результате обобщения исследований макетов МЛТ.

  • магнитолевитационный транспорт
  • ВТСП
  • YBaCuO
  • сверхпроводимость второго рода
  • Nd-Fe-B
  • гравитационный разгон и торможение
  • рекуперация энергии
Abstract (in English)

Acceleration, braking and recovery of movement energy of magnetic levitation transport

The study and implementation of innovative systems of environmentally friendly and energy-efficient transport based on magnetic levitation (MLT), the principle of which is based on the use of new solid-state magnetic materials, including compounds of rare earth materials, is very important due to the growing logistical problems across Russia and Eurasia. This paper touches upon the following aspects: Development of a theoretical model for calculating the maglev suspension of the MLT route based on high-temperature superconductors (HTSC) and rare-earth permanent magnets (REPM); design and manufacture of models of the MLT route in vacuum (VMLT) and in the atmosphere (AMLT). Experimental study of the power characteristics of the vertical and lateral stability of the MLT movement on the track. Design developments to create a model of a microcryogenic cascade cooling system for the subsequent design of MLT systems without the consumption of liquefied gases. Development of a software and hardware complex for controlling the process of movement of the VMLT and AMLT mock-up, including using the gravitational and electromagnetic principles of acceleration and deceleration. Experimental study of the speed, stability and energy efficiency of the model movement in the VMLT and AMLT modes. Development of the principles of the process of energy recovery during acceleration and deceleration of the VMLT model. Prediction of the main parameters of a promising MLT line based on the principles of scaling developed as a result of generalizing studies of MLT layouts.

Для цитирования

Карпухин Д.А., Петров А.О., Коледов В.В., Бугаев А.С., Суслов Д.А., Шавров В.Г., Терентьев Ю.А., Фонгратовски С.В., Каманцев А.П., Ларюхин В.С., Бабачанах А.В., Балабанов В.К., Ясев С.Г. Разгон, торможение и рекуперация энергии движения магнитолевитационного транспорта // Журнал радиоэлектроники. – 2022. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2022.11.5

Литература

  1. Терентьев Ю.А., Филимонов В.В., Шавров В.Г., Коледов В.В., Фонгратовски С.В., Суслов Д.А., и др. Текущее состояние и перспективы развития интегральной транзитной транспортной системы (ИТТС) России на базе вакуумного магнитного левитационного транспорта (ВМЛТ). Транспортные системы и технологии. 2019. Т.5. №4. С.25-62. https://doi.org/10.17816/transsyst20195425-62
  2. Bernstein P., Noudem J. Superconducting magnetic levitation: principle, materials, physics and models. Superconductor Science and Technology. 2020. V.33. №3. P.033001. http://doi.org/10.1088/1361-6668/ab63bd
  3. U.S. Patent №6418857. Okano Makoto, Noriharu Tamada. Superconductive magnetic levitation transportation system. Application Date: 29.09.2000. Publication Date: 16.08.2002. 11 p.
  4. Mattos L.S., Rodriguez E., Costa F., Sotelo G.G., De Andrade R., Stephan R.M. MagLev-Cobra operational tests. IEEE Transactions on applied superconductivity. 2016. V.26. №3. P.1-4. https://doi.org/10.1109/TASC.2016.2524473
  5. Salter Robert M. Transplanetary subway systems. Futures. 1978. V.10. №5. P.405-416. https://doi.org/10.1016/0016-3287(78)90006-X
  6. Fernandes J., et al. Superconductor joule losses in the zero-field-cooled maglev vehicle. IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2016. V.26. №3. P.1-7. https://doi.org/10.1109/TASC.2016.2528991
  7. Gieras J.F. Ultra-high-speed ground transportation systems: Current Status and a vision for the future. Przeglad Elektrotechniczny. 2020. №9. P.1-7. http://doi.org/10.15199/48.2020.09.01
  8. Богачев В.А., Терентьев Ю.А., Коледов В.В., Богачев Т.В. Новые Джунгарские Ворота для вакуумного магнитолевитационного транспортного коридора: историческая необходимость. Транспортные системы и технологии. 2019. Т.5. №3. С.36-44. https://doi.org/10.17816/transsyst20195336-44
  9. Суслов Д.А., Шавров В.Г., Коледов В.В., Маширов А.В., Терентьев Ю.А., и др. Сопоставление термодинамической эффективности криогенных газовых и твердотельных магнитокалорических циклов. Челябинский физико-математический журнал. 2020. Т.5. №4-2. С.612-617 https://doi.org/10.47475/2500-0101-2020-15420
  10. Колесов К.А., Маширов А.В., Коледов В.В., и др. Определение параметров теплопередачи в механическом тепловом ключе для холодильной машины с магнитокалорическим. Челябинский физико-математический журнал. 2021 Т.6. №1. P.111-118. https://doi.org/10.47475/2500-0101-2021-16109
  11. Карпухин Д.А., Петров А.О., Коледов В.В., Суслов Д.А., Шавров В.Г., и др. Твердотельные магнитные материалы для магнито-левитационного транспорта. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2021. №8. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2021.8.20
  12. Патент РФ № 2782548. Терентьев Ю.А., Суслов Д.А., Коледов В.В., Карпухин Д.А., Петров А.О. Сверхпроводящая магнито-левитационная транспортная система. Дата заявки: 31.10.2022.
  13. Самвелов А.В., Ясев С.Г., Москаленко А.С., Старцев В.В., Пахомов О.В. Интегральные микрокриогенные системы Стирлинга в составе криостатируемых фотоприёмных модулей на основе матриц длинноволновой ИК-области. Фотоника. 2019. Т.13. №1. С.58-64. https://doi.org/10.22184/FRos.2019.13.1.58.64