Мы и мир

Транспорт будущего, скользящий по земле.

By  | 

Хоть эта статья называется как транспорт будущего, но кое-какие виды скользящего по земле транспорта давно известны и применяются на практике. Например, суда на воздушной подушке, опорой для которых может быть вода (десантные суда), суша, болотистая местность. Удерживание этих судов над поверхностью осуществляется за счет мощного потока воздуха, поступающего под днище судна при помощи вентилятора. Но в данной статье речь идет о несколько другом транспортном средстве.

Итак, чтобы скользить над поверхностью земли, необходима энергия, которая преодолела бы силу тяжести. Из практических занятий по физике в школе мы знаем, что соединить одноименные концы двух магнитов не всегда удается, так как они отталкиваются. Это заложено природой электромагнитного поля (кстати, все еще мало изученного). Так почему бы не использовать этот эффект для создания нового вида транспорта? Первые патенты с такой идеей были выданы в начале ХХ века, но потребовалось еще 100 лет, чтобы приступить к практической реализации после длительных экспериментов. В некоторых странах появились поезда на электромагнитной подушке. Они называются магнитопланы или маглев (от английского слова — magnetic levitation, магнитная левитация).

Принцип действия поезда на электромагнитной подушке заключается в создании в системе поезд-полотно трех сил:
— сила, поднимающая поезд над полотном, этот эффект называется еще левитацией;
— сила, центрирующая поезд над полотном, препятствующая «сходу с рельс»;
— сила, движущая сам поезд.

Наверно, вы догадались, что первые две силы являются следствием действия электромагнитного поля. При этом, по технологии электромагнитного подвеса (EMS), вагоны поезда имеют внизу опорные электромагниты, а по бокам – направляющие. Расположены они параллельно статорам вдоль металлического Т-образного пути.

Источником третьей силы, которая заставляет двигаться поезд, является так называемый синхронный линейный двигатель. Принцип его работы аналогичный работе электродвигателя, в котором переключение электромагнитных катушек статора заставляет вращаться ротор. Только в нашем случае статор развернут в полотно, а опорные элементы вагонов поезда работают в качестве ротора. Вместо крутящего момента, магнитное поле переменного тока в катушках линейно перемещает состав.

Одним из недостатков системы EMS является необходимость в специальных автоматизированных устройствах для контроля и корректировки расстояния между опорным магнитом и статором, которое составляет всего 15 мм.

По другой технологии – электродинамического подвеса (EDS), левитация вагонов поезда происходит за счет взаимодействия магнитного поля в полотне и поля, создавемого сверхпроводящими магнитами на самом составе. В этом случае расстояяние между магнитами поддерживается автоматически без всяких устройст.

Чем же так привлекательный транспорт будущего на магнитной подушке, какие его достоинства? Прежде всего, это возможность достижения самой высокой скорости среди всех видов наземного общественного траниспорта. Согласитесь, в наш бурный скоростной век это достоинство стоит многого. Естественно, эксплуатационные затраты могут быть снижены, так как в системе значительно уменьшено трение в отдельных узлах. И еще одно, возможно главное достоинство – это огромные возможности и направления дальнейшего совершенствования транспорта будущего на основе принципа левитации. Например, если уменьшить аэродинамическое сопротивление воздуха путем помещения транспортного средства в вакуумный тоннель, можно достичь скорости, многократно превышающей таковую в реактивной авиации. А тут уж недалеко до проекта использования магнитных ускорителей для вывода каких-то аппаратов в космос.

Но, как говорися в народной пословице, «в бочке меда есть ложка дёгтя». К сожалению, значительные недостатки современного левитационного транспорта пока определяют его именно как транспорт будущего. Эти недостатки следующие:

— затраты на сооружение одного километра пути примерно соответствуют стоимости строительства одного километра тоннеля метро, то есть, очень высокие;
— пути для движения маглев-поездов должны строиться на отдельно выделенных участках земли, так как они не пригодны для движения обычных поездов;
— достаточная для левитации сила в системе EDS возникает только при скорости поезда свыше 100 км/час, поэтому поезд все же должен быть оснащен дополнително колесами, а полотно – рельсами;
— сильные магнитные поля требуют установки в пассажирском вагоне специальной защиты, так как они могут «стереть» информацию на магнитных носителях и отрицательно сказаться на здоровье пассажиров с электронным стимулятором сердца.

Но отвлечемся от левитационного поезда и перейдем к автомобилям. Правда, речь идет не о левитационном автомобиле, а об использовании движущей силы линейных электрических двигателей, расположенных вдоль автомобильных трасс. Как и в поезде на магнитной подушке, создаваемое такими устройствами магнитное поле будет взаимодействовать с соответствующим устройством в автомобиле и толкать его. Несмотря на привлекательность проекта, на сегодня он выглядит совсем утопическим, вследствие огромных затрат на полное переоборудование многих тысяч километно автомобилых скоростных трасс при его реализации.

Итак, проблемы, проблемы, проблемы… И все же, поезда будущего на магнитной подушке уже сегодня в некоторых странах есть в эксплуатации. Вот некоторые из них.

Япония. Здесь проводятся широкие испытания поездов на магнитной подушке. В декабре 2003 года поездом с пассажирами была достигнута скорость 581 км/час, а в апреле 2015 года в ходе испытаний на экспериментальном участке длиной 42,8 км была достигнута рекордная скорость 603 км/час.
К 2027 году будет открыто регулярное движение поеждов на магнитной подушке между Токио и портом Нагоя.

Китай. На начало 2017 года единственным в мире поездом на магнитной подушке, который находится в коммерческой эксплуатации, является поезд от шанхайского аэропорта до первой станции метро в Шанхае. Протяженность трассы 30 км, максимальная скорость движения – 430 км/час.

Южная Корея запустила в эксплуатацию дорогу на магнитной подушке длиной 6,1 км от международного аэропорта до базы отдыха. Максимальная скорость движения – 110 км/час.

Будущее поездов на магнитной подушке сегодня окончательно не решено из-за большой стоимости разработки и осуществления проектов. Тем не менее, экспериментальные исследования продолжаются во многих странах. Возможно, физики-теоретики разберутся, что же представляет собой гравитационное поле и существует ли антигравитация. Тогда вопрос левитации выйдет на совсем иной уровень и откроет немыслимые возможности для полетов над Землей и за ее пределы. Поэтому пока левитационной поезд можно назвать как транспорт будущего.

Leave a Reply

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *