Проекты

Гравитационный транспорт как новый вид городской и межгородской мобильности

Работа победителей конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Машиностроение, транспорт» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Машиностроение
Авторы работы: ГБОУ Школа № 641 имени С. Есенина
Предметы: Физика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Проблемы роста населения планеты и энергетических затрат на его жизнеобеспечение должны вынудить человечество искать способы их снижения за счёт ресурсосберегающих технологий, и в первую очередь это касается транспорта. Одним из наиболее эффективных способов решения этой проблемы может быть создание нового вида транспортных средств, базирующихся на идее вакуумного магнитолевитационного транспорта (ВМЛТ) и на его разновидности – гравитационном транспорте, основанном на так называемом «гравитационном» принципе организации движения, не требующем больших дополнительных затрат энергии на организацию самого движения, в том числе, ни электроэнергии, ни энергии ископаемого топлива.

Цель

Сконструировать, изготовить на базе имеющихся коммерчески доступных нам ресурсов и испытать действующую модель гравитационного транспорта как одну из составных частей вакуумного магнитолевитационного транспорта на основе отечественных, предложенных ещё в начале XX в. профессором Б.П. Вайнбергом и развитых в будущем последователями его технологий вакуумного магнитолевитационного движения.

Задачи

  1. Создать необходимые конфигурации магнитного поля, трассы и левитера над рабочей поверхностью макета гравитационной трассы.
  2. Подтвердить на макете работоспособность предложенного принципа гравитационного движения.
  3. Смоделировать и создать 3D-модель оболочки макета левитационного транспорта. Применить веб-квест для развития познавательной самостоятельности.
     

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Магниты из редкоземельных металлов (NdFeB, 10*10*10мм)
  • Высокотемпературный керамический сверхпроводник (Y-Ba-Cu-O)
  • Магнитопровод (сталь Ст3, 50*6мм)
  • Проставки из алюминиевого профиля (10*10*1мм)
  • Соединительные шарниры
  • Набор инструментов
  • Сосуд Дьюара с жидким азотом
  • Регистрирующая аппаратура

Описание

Использовались описанные ранее для моделей ВМЛТ варианты взаимной конфигурации магнитолевитационной трассы из РЗМ NdFeB и левитера на базе ВТСП.

В качестве источника движения, в отличие от линейного двигателя в случае ВМЛТ, используется перепад высоты (дельта Н) между верхними участками расположенной по радиусу окружности в вертикальной плоскости магнитолевитационной трассы и её более низкими участками, а контроль и регулирование процесса движения осуществляются путём изменения, по необходимости, этого перепада в процессе движения.

Для проверки работоспособности предположения авторы создали аналогичные описанным конфигурациям модели трассы и левитера, но само полотно трассы разбили на отдельные, подвижные в вертикальной плоскости отрезки, регулируя взаимную высоту которых, могли осуществлять контролируемые процессы разгона, торможения и даже остановки левитера. Команда сконструировала модель вакуумного магнитолевитационного автотранспорта.

Результаты работы/выводы

Наша команда разработала, сконструировала и испытала действующую модель гравитационного варианта вакуумного магнитолевитационного транспорта. В дальнейшем мы планируем изучить горизонтальную и вертикальную стабилизацию макета для нашего гравитационного транспорта. Нагружая каретку грузами разной массы, мы исследуем грузоподъёмность (вертикальную стабилизацию). Прикладывая силу в горизонтальном направлении и измеряя её, мы исследуем усилия, которые позволят держать наш транспорт над трассой. Наша команда планирует изучить пределы, при которых гравилёт будет устойчиво работать над трассой. Это позволит нам получить информацию для проектирования усовершенствованных моделей вакуумного магнитолевитационного транспорта.

Перспективы использования результатов работы

  • Исследовать качественную зависимость сил вертикальной и горизонтальной стабилизации пространственного положения левитера на базе ВТСП над трассой из РЗМ NdFeB от начального и текущего левитационного зазора;
  • Исследовать качественную зависимость интегрального коэффициента сопротивления движению транспортного средства от пространственной конфигурации трассы и скорости движения;
  • Исследовать качественно характер зависимости пройденного расстояния от времени левитации.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Мы планируем осуществить тесное сотрудничество в дальнейшей работе над проектом со следующими организациями: Институт радиоэлектроники (ИРЭ) им. Котельникова РАН, Московский авиационный институт (МАИ)