Магниттік левитация

Маглев пен магниттік подшипниктердің құрылысы

Магнитоплан немесе Маглев – магниттік левитация арқылы қозғалатын және басқарылатын пойыз. Кәдімгі бізде бар пойыздардан ерекшелігі – бул пойыздар рельстерге тимейді, оларға әрекет ететін кедергі күші аз болады. Пойызға тек аэродинамикалық кедергі күші ғана әрекет етеді.

Маглевтің жылдамдығы кейбір ұшақтардың жылдамдығына тең болады және де әуемен жіберілген хаттардың (1000 км-ге дейін) жылдамдығымен бәсекелесе алады. Бұл идея тың блмаса да, техникалық және экономикалық жағдайлар есебінен өзінің потенциалын толық көрсете алмауда.

Жалпы мағлұматтар: приводы – электрлік, 1989 жылдан бері идея қарастырылып келді, жылдамдық – 600км\сағ-қа дейін, қолданылу аймағы – қалааралық қоғамдық қатынас, инфраструктурасы – магниттік темір жолы.

 Қазіргі кезде 3 негізгі магниттік левитация арқылы жүруге арналған темір жолдардың түрлері бар:

1. Асқын өткізгіштік магниттермен (электродинамикалық подвескада, EDS)

Асқын өткізгіш магнит – соленоид немесе асқын өткізгіші бар материалмен қапталған электромагнит. Оның кедергісі нолге тең болады. Егер бұлай қапталған және тұйықталған магнит, өзі алған электр тоғын қанша болса да сақтайды. Бірақ асқын өткізгіш қабы өз қасиетін критикалық температурадан жоғары температурада жоғалтады.

2. Электромагниттермен (EMS электромагниттік подвескасы)

Бұл конструкция тұрақты магниттерге негізделген және әзірше ең тиімді жүйе болып табылады. Состав аттас зарядтардың бір-бірінен тебілуінің есебінен жүреді. Қозғалтқышы – сызықты қозғалтқыш

3. Сызықты қозғалтқыш – электр-қозғалтқыш. Бұл қозғалтқыштың магнитті жүйелерінің бірі тұйық емес, яғни ілеспелі магниттік өріс тудырады.

Ал басқа жүйелері бағыттауыш ретінде қолданылады.

Қазір сызықтық қозғалтқыштардың көптегентүрлері бар, бірақ оларды екі типке бөлуге болады:

1. Жылдам үдемелі қозғалтқыш;
2. Баяу үдейтін қозғалтқыш;

Баяу үдейтін қозғалтқыштар әлеуметтік транспортта қолданылады. Мысалы: метрополитен, монорельс, маглев.

Жылдам үдемелі қозғалтқыштар болса көлемі жағынан салыстырмалы түрде аса үлкен емес, олар көбінесе берілген денеге жылдамдық беру үшін қолданылады. Сызықтық қозғалтқыштар робототехникада да кеңінен қолданылады.

Ирншоу теоремасы бойынша, статикалық өрістер, тұрақты магниттерде және электромагниттер диамагнетиктерге қарағанда салыстырмалы түрде тұрақсыз болып табылады.

3.3. Маглевтің артықшылықтары мен кемшіліктері

Алғаш рет маглев пойыздар жүйесі Берлинде 1980-жылдары құрастырылған болатын. Ол кезде 1,6 км жол метроның 3 бекетін қосқан болатын. Көптеген тәжірибелерден кейін бұл жол 1989 жылы 28 тамызда жалпы халыққа ашылған болатын. Жол жүру ақысыз болатын, вагондар машинистсіз автоматты түрде жүргізілетін және де жол тек демалыс күндері жұмыс істеді.

Кейіннен Берлин қабырғасы құлатылғандықтан халық саны екі есе өсіп, қаланың екі шетін байланыстыратын жол керек болды. Бірақ 1991 жылы магниттік темір жол бұзылып қарапайым метро құрылған болатын.

Жапонияда Яманаси қаласы жанында JR-Maglev технологиясы бойынша сынақтан өткізілген болатын. Бұл пойыз 2003 жылы 2 желтоқсанда жолаушылармен бірге өткен сынақта 581 км\сағ жылдамдыққа жеткен болатын. Сол Жапонияда жасыл энергетика үшін өткен EXPO-2005-те бұл технология қабылданып, алғашқы 9 км-лік жол торабы іск қосылған болатын.

Бұл пойыздың сызықтық қозғалтқыштары оны санаулы секундтарда 100км\сағ жылдамдыққа дейін жеткізеді. Қазіргі кезде пойыздарды Chubu HSST Development Corp. компаниясы құрастырады. Бұл компания дәл осындай пойыздарды Оңтүстік Кореяда салған болатын. Жапондықтар 2025 жылы бүкіл елдің аумағын қамтитын маглев пойыздары жүретін жүйені салмақ. Қазіргі кезде ең ұзын магниттік темір жолдар Шанхай қаласында орналасқан. Оның ұзындығы 30,5 км және де орташа жылдамдығы 470 км\сағ болып табылады. Жапондық жолдардың ұзындығы 290 км болады деп жоспарлануда. Бұл пойыздардың орташа жылдамдығы 500 км\сағ жылдамдықпен қозғалады деп есептелді.

JR-Maglev-тің техникалық ерекшеліктері:

JR-Maglev-те асқын өткізгішті магниттердегі темір жолдары қолданылады. Шанхайдағы пойызға қарағанда бұл пойыз монорельстік жүйені қолданбайды, яғни Жапониядағы пойыздардың екі рельстерінде де магниттер орналасады. Бұл жүйе аса жоғары жылдамдықпен қозғалуды қамтамасыз етіледі және де жоғары деңгейлі қауіпсіздікті қамтамасыз етеді, әрі тексеру жұмыстары оңай және тез өтеді. Бұл темір жолдар электромагниттіктерге қарағанда төмен жылдамдықтарда (150 км\сағ-қа дейін) бірнеше дөңгелектердің болуын қажет етеді.

Маглев пойыздарының артықшылықтарын атап кеттік, енді кемшілігі туралы айтсақ. Кемшілігі – пойыз улкен жылдамдықпен жүргенде ілеспелі жел өте жойқын болады. Сондықтан адамдардың оның жолына жақын жүрмеуі тиіс.

Магнитті подшипниктер – осьтердің, валдардың және де басқа детальдардың тірек элементі болып табылады. Ол магниттік левитация принципі бойынша жұмыс істейді. Олардың жалпы екі түрі болады – активті және пассивті. Егер активті подшипниктер кеңінен қолданылса, пассивті подшипниктер әлі құрастырылу деңгейінде.

Олардың негізгі артықшылықтары – жұмыс істеу жарамдылығы өте ұзақ болады, әртүрлі климаттық жағдайларда қолдану мүмкіндігі болып табылады.

Кемшілігі – жұмыс істеу қабілеттілігін тексеру үшін, құрастыру үшін аса білікті мамандар, және технологияларды қажет етеді.

Бұл подшипниктерді турбиналарда, генераторларда, насостарда, қозғалтқыштарда қолданады және де газдық центрефугада да кеңінен орнын тапқан болатын. Бір ерекшелігі бұл подшипниктер вакуумде де жұмыс істей алады.

Қорытынды

Қазіргі технологияларда  магниттің және магниттік левитацияның қасиеттерін қолдану үлкен қолданысқа ие. Левитацияны қолдану - көлік технологиясын дамытудың жаңа дәуірі - левитацияның көмегімен қозғалатын жүргек пойыздарды қолдануға мүмкіндік береді.

Үлкен центрге тартқыш күшті тудыратын, жоғары әсерлі қозғалтқыштарға арналған энергия жинақтаушылар: ваккумды сорғыштар, гироскоп және гирокомпастар – осының бәрін левитация көмегінсіз құрастыру мүмкін емес еді. 2017 жылы болатын ЭКСПО қарсаңында магниттік левитациямен жүретін пойыздар энергияны үнемдеудің және де экологияға шығаратын қалдықтары ең аз шығаратын пойыз түрі болып табылады. Тағы бір ерекшелік – бұл пойыздар өте үлкен жылдамдықпен қозғала алады. Мысалы: егер бұл пойыздар Алматы – Астана арасындағы жолды 2-2,5 сағатта жүріп өтуге мүмкіндік береді.

Ергазина М. Ж., Юй Р. И. Предпатент РК на изобретение №14227, № гос. регистрации 2002 / 1184.1 от 25.09.2002.

Danat Zhanatayev, Azhibek Kanatbek

---

Әлеуметтік желілерде бөлісіңіз: