Inductrack - Inductrack

Inductrack ist ein passives , ausfallsicheres elektrodynamisches Magnetschwebesystem , das nur stromlose Drahtschleifen in der Schiene und Perslide-Magnete (angeordnet in Halbach-Arrays ) am Fahrzeug verwendet, um eine Magnetschwebebahn zu erreichen . Das Gleis kann eine von zwei Konfigurationen aufweisen, ein "Leitergleis" und ein "laminiertes Gleis". Die Leiterbahn besteht aus stromlosen Litzendrahtseilen und die laminierte Bahn besteht aus gestapelten Kupfer- oder Aluminiumblechen.

Es gibt drei Ausführungen: Inductrack I, das für den Hochgeschwindigkeitsbetrieb optimiert ist, Inductrack II, das bei niedrigeren Geschwindigkeiten effizienter ist, und Inductrack III, das für schwere Lasten bei niedriger Geschwindigkeit gedacht ist.

Inductrack (oder Inductrak) wurde von einem Team von Wissenschaftlern des Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien unter der Leitung des Physikers Richard F. Post für den Einsatz in Magnetschwebebahnen auf der Grundlage einer Technologie zum Schweben von Schwungrädern erfunden . Bei konstanter Geschwindigkeit wird Kraft nur benötigt, um den Zug gegen Luft und elektromagnetischen Widerstand vorwärts zu treiben . Oberhalb einer Mindestgeschwindigkeit sind mit zunehmender Geschwindigkeit des Zuges Schwebespalt, Auftriebskraft und aufgewendete Leistung weitgehend konstant. Das System kann das 50-fache des Magnetgewichts heben.

Beschreibung

Der Name Inducttrack kommt vom Wort Induktivität oder Induktivität ; ein elektrisches Gerät aus Drahtschleifen. Wenn ein Halbach-Magnetfeld über die Drahtschleifen fährt, induzieren die sinusförmigen Feldänderungen eine Spannung in den Gleisspulen. Bei niedrigen Geschwindigkeiten sind die Schleifen eine weitgehend ohmsche Impedanz, und daher sind die induzierten Ströme dort am höchsten, wo sich das Feld am schnellsten ändert, also um die am wenigsten intensiven Teile des Felds herum , wodurch wenig Auftrieb erzeugt wird.

Bei Geschwindigkeit nimmt jedoch die Impedanz der Spulen proportional zur Geschwindigkeit zu und dominiert die zusammengesetzte Impedanz der Spulenanordnungen. Dies verzögert die Phase der Stromspitze, so dass der induzierte Strom in der Spur eher dazu neigt, mit den Feldspitzen der Magnetanordnung zusammenzufallen. Die Schiene erzeugt somit ein eigenes Magnetfeld, das sich mit den Permanentmagneten ausrichtet und diese abstößt, wodurch der Schwebeeffekt entsteht. Die Strecke ist gut als eine Reihe von RL-Serienkreisen modelliert .

Bei Verwendung von Neodym-Eisen-Bor-Permanentmagneten wird das Schweben bei niedrigen Geschwindigkeiten erreicht. Das Testmodell schwebte bei Geschwindigkeiten über 22 mph (35 km/h), aber Richard Post glaubt, dass auf realen Strecken eine Levitation mit " wenigstens 1 bis 2 mph (1,6 bis 3,2 km/h) " erreicht werden könnte. Unterhalb der Übergangsgeschwindigkeit nimmt der magnetische Widerstand mit der Fahrzeuggeschwindigkeit zu; über der Übergangsgeschwindigkeit, die magnetische drag de Knicke Geschwindigkeit. Bei 500 km/h (310 mph) beträgt das Verhältnis von Auftrieb zu Luftwiderstand beispielsweise 200:1, weit höher als bei jedem Flugzeug, aber viel niedriger als bei klassischer Stahlschiene auf Stahl, die 1000:1 ( Rollwiderstand ) erreicht. Dies geschieht, weil die induktive Impedanz proportional mit der Geschwindigkeit ansteigt, was die schnellere Änderungsrate des von den Spulen wahrgenommenen Feldes kompensiert, wodurch ein konstanter Stromfluss und Leistungsaufnahme für das Schweben gegeben sind.

Die Inductrack II-Variante verwendet zwei Halbach-Arrays, eine über und eine unter der Spur, um das Magnetfeld zu verdoppeln, ohne das Gewicht oder die Fläche der Arrays wesentlich zu erhöhen, während gleichzeitig der Widerstand bei niedrigen Geschwindigkeiten reduziert wird.

Mehrere Vorschläge für Magnetschwebebahnen basieren auf der Inductrack-Technologie. Auch die US-amerikanische National Aeronautics and Space Administration (NASA) erwägt die Inductrack-Technologie für den Start von Weltraumflugzeugen.

General Atomics entwickelt die Inductrack-Technologie in Zusammenarbeit mit mehreren Forschungspartnern.

Entwicklung von InducTrack

Je nach Anwendung wird das Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand bei niedriger oder höherer Geschwindigkeit bevorzugt. Die drei Varianten des Inductrack sind für unterschiedliche Zwecke konzipiert. Der Inductrack I wurde für Hochgeschwindigkeitszüge entwickelt. Das Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand sinkt, während die Geschwindigkeit zunimmt. Die Inductrack II verfügen über mehr Möglichkeiten des Schwebens bei relativ niedriger Geschwindigkeit für den Einsatz im Individualverkehr ( PRT ) oder im Stadtverkehr und verwenden ein freitragendes Gleis. Der InducTrack III ist für hohe Lasten und Fracht ausgelegt, wobei die Schiene nur teilweise freitragend ist, um hohen Lasten standzuhalten.

Dämpfung

Es gibt keine aktive Dämpfung und die Dämpfung wird nur durch die Geometrie der Strecke bereitgestellt. Tests haben gezeigt, dass niederfrequente Schwingungen (1 Hz) auftreten, und ein US-Patent zur mechanischen Dämpfung des Gleises selbst (auf Inductrack II) wurde erteilt (7478598). Die Schiene wird in Segmente geschnitten und jedes Segment wird mechanisch gedämpft.

Anwendungen

Hyperloop Transportation Technologies gab im März 2016 bekannt, dass sie passive Inductrack-Systeme für ihren Titel Hyperloop verwenden werden .

Verweise

Externe Links

Patente

  • US-Patent 5722326 , Post, Richard F., "Magnetisches Schwebesystem zum Bewegen von Objekten", erteilt 1998-03-03 
  • US-Patent 6664880 , Post, Richard Freeman, "Inductrack-Magnetkonfiguration", erteilt am 16.12.2003 
  • US-Patent 6758146 , Post, Richard F., "Laminated track design for inducttrack magnetlev systems", erteilt am 06.07.2004 
  • US-Patent 6816052 , Ziegler, Edward, " Spurlitzensprossen und Kurzschlussstangendesign für städtische Magnetschwebebahn-Induktionsspuren und Verfahren zur Herstellung derselben", erteilt am 09.11.2004 
  • US-Patent 7478598 , Post, Richard F., "Oszillationsdämpfungsmittel für magnetisch schwebende Systeme", erteilt am 14.06.2007 
  • US-Patent 7096794 , Post, Richard Freeman, "Inductrack-Konfiguration", erteilt 2006-08-29 
  • US-Patent 6393993 , Reese, Eugene A., "Transit Switching System for Monorail Vehicles", erteilt am 28.05.2002 
  • US-Patent 8578860 , Post, Richard F., "Inductrack III-Konfiguration - ein Magnetschwebebahnsystem für hohe Lasten", erteilt am 12.11.2013