КАТАЛЬНАЯ ГОРА С МАГНИТОЛЕВИТАЦИОННЫМ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ

Название	КАТАЛЬНАЯ ГОРА С МАГНИТОЛЕВИТАЦИОННЫМ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ
Разработчик (Авторы)	Антонов Ю.Ф., Зайцев А.А., Занин В.П., Корчагин А.Д.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2525796
Дата регистрации	30.04.2013
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения"

Описание изобретения

Изобретение относится к индустрии развлечений, а именно к конструкции аттракциона - катальной горы.

Известна катальная гора (RU №2338569; A63G 21/00; A63G 7/00; A63G 21/10, 20.11.2008), содержащая активную путевую структуру с двумя группами направляющих элементов для соответствующих транспортных средств. Одно транспортное средство выполнено с подвесными пассажирскими местами, а другое - с пассажирскими местами, опирающимися на тележки. В результате повышается производительность аттракциона и расширяются его функциональные возможности.

Недостатком известного устройства является сложность его конструкции и малая надежность, не обеспечивающая в полной мере безопасность аттракциона.

Известна установка для перевозки пассажиров на спуске с высокой станции к нижней «Installation for the downhill transportation of passengers from a higher station to a lower station» (US 6,550,392; A63G 21/22; B61B 1/00; B61B 11/00; B61B 3/00; B61B 7/00; B61H 7/00; B61H 9/00, 22.04.2003), содержащая электромагнитное тормозное устройство, состоящее из двух взаимодействующих элементов, один из которых установлен на транспортном средстве и выполнен с использованием постоянного магнита, а второй - в активной путевой структуре в виде электропроводящей (например, алюминиевой или медной) полосы, при этом управление тормозной системой осуществляется с учетом нагрузки транспортного средства.

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения надлежащей надежности аттракциона.

Известна электромагнитная система левитации транспортного средства (Deutsches Reichspatent DE643316 (С) - Schwebebahn mit raederlosen Fahrzeugen, die an eisemen Fahrschienen mittels magnetischer Felder schwebend entlang gefuehrt werden/Hermann Kemper. B60L 13/10, которая лежит в основе технологии «Transrapid» (Technology Comparison: High Speed Ground Transportation Transrapid Superspeed Maglev and Bombardier JetTrain/December 2002. - Sources for This Paper Federal Railroad Administration Transrapid Intemational-USA, Inc. Bombardier Transportation. - 17 с.), содержащая установленные в боковых камерах несущей тележки бортовые электромагниты левитации и боковой стабилизации с ферромагнитным сердечником, а на активной путевой структуре - набранный из листовой электротехнической стали ферромагнитный рельс. За счет притяжения снизу бортовых электромагнитов к ферромагнитному рельсу между транспортным средством и активной путевой структурой поддерживается левитационный зазор на стоянке, участках разгона, торможения и в пути, не требуя установки колес. Для обеспечения эксплуатационного левитационного зазора транспортного средства служит электронная система регулирования тока бортовых электромагнитов левитации и боковой стабилизации, снабженная датчиками измерения зазора и обратной связью.

Недостатками аналога являются низкая эксплуатационная надежность и сложность его конструкции, обусловленные необходимостью использования на борту транспортного средства силового источника питания электромагнитов и датчиков с электронной системой определения левитационного зазора, работающей с высокой операционной скоростью измерений.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является «Аттракцион с частью транспортного трека, имеющего форму спирали» - «Amusement ride with a vehicle track portion following the shape of a helix» (US 3,889,605; A63G 21/00; A63G 7/00; A63G 21/10, 17.06.1975). Аттракцион содержит два трека с транспортными средствами, снабженными тремя колесами на каждой стороне транспортного средства, из которых два колеса служат для передвижения транспортного средства по треку, а третье колесо для удержания транспортного средства на треке, обеспечивая безопасность его передвижения по треку.

Однако установленные на транспортном средстве колеса - по три на каждую сторону - ухудшают комфортабельность аттракциона вследствие создаваемых во время их работы шумов, снижают его безопасность из-за возможности поломки или частичного заклинивания колес, что снижает надежность аттракциона.

Задачей заявляемого изобретения является создание катальной горы с магнитолевитационным транспортным средством, обеспечивающей надежную эксплуатацию аттракциона на основе левитации, вертикальной и горизонтальной стабилизации транспортного средства, безопасное торможение транспортного средства при частичной или полной потере криоагента, экранирование магнитных полей рассеяния, малые удельные массогабаритные показатели и отсутствие энергетических затрат бортовых источников питания на левитацию и торможение.

Технический результат достигается тем, что в катальной горе с магнитолевитационным транспортным средством, включающей активную путевую структуру и транспортное средство, активная путевая структура на всем протяжении имеет установленные в три ряда постоянные магниты с чередующейся полярностью в поперечном направлении, а транспортное средство выполнено магнитолевитационным, днище которого содержит криостат из ферромагнитной стали с размещенным внутри него многослойным высокотемпературным сверхпроводником 2-го поколения.

Сущность заявляемого технического решения поясняется фигурами 1, 2, где:

на фиг.1 приведен чертеж (поперечный разрез) узла левитации и боковой стабилизации магнитолевитационного транспортного средства и активной путевой структуры,

на фиг.2 приведено схематическое изображение магнитного поля системы постоянных магнитов, многослойного высокотемпературного сверхпроводника 2-го поколения и криостата из ферромагнитной стали.

Сущность заявляемого технического решения состоит в следующем. Катальная гора с магнитолевитационным транспортным средством содержит активную путевую структуру 1, по длине которой на всем ее протяжении в три ряда устанавливают постоянные магниты 2 с чередующейся в поперечном направлении полярностью. В днище магнитолевитационного транспортного средства 3 установлен криостат из ферромагнитной стали 4, внутри которой размещен многослойный высокотемпературный сверхпроводник 2-го поколения 5.

Катальная гора с магнитолевитационным транспортным средством работает следующим образом. Криостат из ферромагнитной стали 4 заполняется криоагентом, например жидким азотом. Многослойный высокотемпературный сверхпроводник 2-го поколения 5, охладившись до температуры ниже критической, присущей данному высокотемпературному сверхпроводнику, переходит из нормального состояния в сверхпроводящее состояние. Благодаря магнитному полю, создаваемому постоянными магнитами 2, вследствие эффекта Мейсснера-Оксенфельда, возникает подъемная сила, и транспортное средство 3 начинает левитировать над активной путевой структурой 1. В таком состоянии катальная гора с магнитолевитационным транспортным средством готова к работе.

Катальная гора с магнитолевитационным транспортным средством в штатном режиме работает за счет перманентного превращения потенциальной энергии в кинетическую и наоборот. При этом ее надежность обеспечивается за счет левитации, вертикальной и горизонтальной устойчивости магнитной системы, образованной постоянными магнитами 2 и многослойным высокотемпературным сверхпроводником 2-го поколения 5. Вертикальная и горизонтальная устойчивость магнитной системы возникает вследствие захвата центрами пиннинга (на фиг.2 показаны черными точками) в многослойном высокотемпературном сверхпроводнике 2-го поколения 5 магнитного потока, созданного постоянными магнитами 2, что свойственно сверхпроводникам 2-го рода, к которым относятся все высокотемпературные сверхпроводники, в том числе высокотемпературные сверхпроводники 2-го поколения.

В случае исчезновения криоагента в криостате из ферромагнитной стали 4 многослойный высокотемпературный сверхпроводник 2-го поколения 5, нагревшись до температуры выше критической, переходит из сверхпроводящего состояния в нормальное состояние. Вследствие исчезновения эффекта Мейсснера-Оксенфельда исчезает подъемная сила левитации, и криостат из ферромагнитной стали 4, а вместе с ним магнитолевитационное транспортное средство 3 притягивается к постоянным магнитам 2 и, соответственно, к активной путевой структуре 1. В процессе постепенного нагрева многослойного высокотемпературного сверхпроводника 2-го поколения 5, вплоть до перехода его в нормальное состояние, магнитные свойства многослойного высокотемпературного сверхпроводника 2-го поколения 5 изменяются постепенно, магнитолевитационное транспортное средство успевает частично затормозиться перед остановкой, вызванной притяжением между криостатом из ферромагнитной стали 4 и постоянными магнитами 2 на активной путевой структуре 1. В результате обеспечивается надежность эксплуатации катальной горы с магнитолевитационным транспортным средством в нештатном режиме и безопасность в аварийном режиме.

Таким образом, в штатном и нештатном режимах работы катальной горы с магнитолевитационным транспортным средством обеспечиваются надежность, безопасность и комфорт, отсутствие энергетических затрат бортовых источников питания на левитацию и торможение, а также снижение удельных массогабаритных показателей магнитолевитационного транспортного средства.

Формула изобретения

Катальная гора с магнитолевитационным транспортным средством, включающая активную путевую структуру и транспортное средство, отличающаяся тем, что активная путевая структура на всем протяжении имеет установленные в три ряда постоянные магниты с чередующейся полярностью в поперечном направлении, а транспортное средство выполнено магнитолевитационным, днище которого содержит криостат из ферромагнитной стали с размещенным внутри него многослойным высокотемпературным сверхпроводником 2-го поколения.

Изобретение "КАТАЛЬНАЯ ГОРА С МАГНИТОЛЕВИТАЦИОННЫМ ТРАНСПОРТНЫМ СРЕДСТВОМ" (Антонов Ю.Ф., Зайцев А.А., Занин В.П., Корчагин А.Д.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога