Разработка вихретоковых замедлителей для транспортных комплексов «второго уровня» uST

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование: В настоящее время перед человечеством остро встают вопросы поиска новых транспортно-инфраструктурных решений – более безопасных, более эффективных и экологически чистых. Одним из возможных путей решения данных задач является перемещение взаимодействующих и ограничивающих друг друга инфраструктурно-транспортных элементов в разные плоскости, в частности, перенос путевых структур и подвижного состава транспортных систем на «второй уровень». При возникновении нештатных ситуаций и при приближении юнимобиля (беспилотного рельсового электромобиля на стальных колесах) к зонам остановки, парковки и вхождении в крутые повороты на высоких скоростях, механическое торможение не всегда может гарантированно обеспечить безопасную остановку рельсового электромобиля в таких погодных условиях как ливень, обледенение пути, а также износ компонентов тормозной системы. Разработанные авторами вихретоковые замедлители (ВТЗ) позволяют решить данную проблему, минимизировав количество продуктов износа, поскольку тормозящая сила возникает за счет взаимодействия магнитных полей, при этом в такой тормозной системе отсутствует механический контакт.

Цель:  Разработка энергонезависимого ВТЗ, конструкция которого обеспечивает стабильную работу без предъявления повышенных требований к точности позиционирования транспортного средства «второго уровня» uST.

Материалы и методы: В статье приводятся исследования образцов вихретоковых замедлителей с шинами из различного материала и компоновкой магнитов. Подтверждение экспериментальных данных проводилось с помощью компьютерной модели ANSYS Maxwell – метода конечных элементов.

Результаты: В статье представлены ВТЗ с оптимальным относительным расположением и ориентацией магнитов в сочетании с магнитопроводами, разработанные и рассчитанные методом математического моделирования, подтвержденного натурными испытаниями и экспериментами.

Разработанный ВТЗ (вариант №2) развивает требуемое усилие и, в отличие от ВТЗ (вариант №1) с классической компоновкой магнитной системы, способен работать при неточном позиционировании юнимобиля как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях.

Заключение: Разработанные опытные образцы секций ВТЗ будут использованы в системах пассивной безопасности в качестве энергонезависимого замедлителя подвижного состава в городских, а также в транспортно-инфраструктурных комплексах uST применительно к любым природно-климатическим условиям нашей планеты.

Об авторах

Анатолий Эдуардович Юницкий

ООО «Астроинженерные технологии»; ЗАО «Струнные технологии»

Автор, ответственный за переписку.
Email: a@unitsky.com
ORCID iD: 0000-0003-1574-3539

председатель совета директоров и генеральный конструктор ЗАО «Струнные технологии» и ООО «Астроинженерные технологии»

Белоруссия, Минск; Минск

Игорь Александрович Кузьмин

ЗАО «Струнные технологии»

Email: i.kuzmin@unitsky.com
ORCID iD: 0000-0002-7521-9184

ведущий инженер-конструктор

Белоруссия, Минск

Сергей Сергеевич Попко

ЗАО «Струнные технологии»

Email: s.popko@unitsky.com
ORCID iD: 0009-0007-1997-6838

инженер

Белоруссия, Минск

Ирина Евгеньевна Лобазова

ООО «Астроинженерные технологии»

Email: i.lobazova@aet.space
ORCID iD: 0000-0002-2796-3582

к.х.н; ведущий специалист по научным разработкам и исследованиям

Белоруссия, Минск

Список литературы

  1. Юницкий А.Э. Транспортные системы «второго уровня»: современное состояние и перспективы развития / А. Э. Юницкий, С. В. Артюшевский, Д. И. Бочкарев // Горная механика и машиностроение. – 2022. − № 4. – С. 39 – 56.
  2. Юницкий А.Э. Струнные транспортные системы: на Земле и в Космосе: / под.ред. А.Э. Юницкого. – Силагрос: ПНБ, 2019. [Unitsky AE. Strunnye transportnye sistemy: na Zemle i v Kosmose. Unitsky AE. editor. Silagros:PNB; 2019. 576 p. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 14.06.2023. Доступно по: https://unitsky.engineer/assets/files/shares/2019/2019_26ru.pdf
  3. Karakoc K, Park EJ, Suleman A. Improved braking torque generation capacity of an eddy current brake with time varying magnetic fields: a numerical study. FiniteElem.Anal.Des. 2012;(59):66-75. doi: 10.1016/j.finel.2012.05.005
  4. Sinha G, Prabhu SS. Analytical model for estimation of eddy current and power loss in conducting plate and its application. Phys.Rev.Spec.Top.:Accel.Beams. 2011;14(6):062401-1-10. doi: 10.1103/physrevstab.14.062401
  5. Karakoc K, Sauleman A, Park JE. Analytical modeling of eddy current brakes with the application of the time varying magnetic fields. Applied Mathematical Modelling. 2016;(40):1168-1179. doi: 10.1016/j.apm.2015.07.006
  6. Niu B, Wang D, Pan P. Multi-objective optimal design of permanent magnet eddy current retarder based on NSGA-II algorithm. Energy Reports. 2022;(8):1448-1456. doi: 10.1016/j.egyr.2021.11.165
  7. Eddy-current brakes of rail transport [Internet]. [cited 2021 August 9]. Available from: http://www.ipem.ru/files/files/tzd_web_versions/tzd_32_web_full.pdf
  8. Forrister, T. Eddy current braking systems as a way to get rid of friction in rail transport [Internet]. [cited 2021 August 16]. Available from: https://www.comsol.ru/blogs/how-eddy-current-braking-technology-is-freeing-us-from-friction/
  9. Озолин А.Ю. Торможение машин системами с постоянными магнитами: дис. канд. техн. наук. – СПб; 2009. – 19 с. [Ozolin AYu. Tormozhenie mashin sistemami s postoyannymi magnitami [dissertation]. St. Petersburg; 2009. 19 p. (In Russ.)].
  10. Simeu E, Georges D. Modeling and control of an eddy current brake Control Engineering Practice. 1996;4(1):19-26. doi.org:10.1016/0967-0661(95)00202-4
  11. Canova A, Vusini B. Analytical modeling of rotating eddy-current couplers, IEEE Transactions on Magnetics. 2005;41(1):24-35. doi.org: 10.1109/tmag.2004.839730
  12. Shin K.-H, Park H.-I, Cho H.-W, Choi J.-Y. Semi-three-dimensional analytical torque calculation and experimental testing of an eddy current brake with permanent magnets, IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2018;28(3):1-5. doi: 10/1109/tasc.2018.2795010
  13. Linear Magnetic Brakes [Internet]. [cited 2022 September 16]. Available from: https://www.h2wtech.com/page/linear-magnetic-brakes
  14. Lu X, Li Y, Wu M, et al. Rail temperature rise characteristics caused by linear eddy current brake of higt-speed train. J of Traffic and Transportation Eng. 2014;1(6):448-456. doi: 10.1016/s2095-7564(15)30295-6
  15. User’s guide – Maxwell 3D, 2005, Ansoft Corporation. [cited 2023 June 6]. Available from: http://ansoft-maxwell.narod.ru/en/CompleteMaxwell3D_V11.pdf

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Испытательный стенд с установленным тестовый образцом ВТЗ с различной компоновкой магнитов

Скачать (250KB)
3. Рис. 2. Схемы и результаты исследования опытных образов. Часть 1

Скачать (46KB)
4. Рис. 2. Схемы и результаты исследования опытных образов. Часть 2

Скачать (105KB)
5. Рис. 2. Схемы и результаты исследования опытных образов. Часть 3

Скачать (114KB)
6. Рис. 2. Схемы и результаты исследования опытных образов. Часть 4

Скачать (111KB)
7. Рис. 3. Плотность вихревых токов в теле алюминиевой шины (в А/м2)

8. Рис. 4. Распределение электромагнитной индукции (в Тл)

Скачать (500KB)
9. Рис. 5. График тормозного усилия (в Н, красный) и скорости движения (в м/с, зеленый) от времени динамического процесса (в мс)

Скачать (553KB)
10. Рис. 6. Обработка данных в постпроцессоре

Скачать (399KB)
11. Рис. 7. Опытные образцы секции ВТЗ

Скачать (75KB)
12. Рис. 8. Сравнение результатов эксперимента и моделирования ВТЗ

Скачать (262KB)

© Юницкий А.Э., Кузьмин И.А., Попко С.С., Лобазова И.Е., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».