真空高速列车(磁悬浮列车是怎么得到前进的动力)

1. 真空高速列车,磁悬浮列车是怎么得到前进的动力?

磁悬浮列车主要由悬浮系统、推进系统和导向系统三大部分组成。在目前的绝大部分设计中,这三部分的功能均由磁力来完成。悬浮方式(1)磁浮有3个基本原理。第一个原理是当靠近金属的磁场改变,金属上的电子会移动,并且产生电流。第二个原理就是电流的磁效应。当电流在电线或一块金属中流动时,会产生磁场。通电的线圈就成了一块磁铁。磁浮的第三个原理我们就再熟悉不过了,磁铁间会彼此作用,同极性相斥,异极性相吸。:磁铁从一块金属的上方经过,金属上的电子因磁场改变而开始移动 (原理一)。电子形成回路,所以接着也产生了本身的磁场(原理二)。图 1 以最简单的方式来表达这个过程,移动中的磁铁使金属中出现一块假想的磁铁。 这块假想磁铁具有方向性,因是同极性相对,因此 会对原有的磁铁产生斥力。也就是说,如果原有的磁铁是北极在下,假想磁铁则是北极在上;反之亦然。因为磁铁的同极相斥(原理三),让磁铁在一块金属上方移动,结果会对移动中的磁铁产生一股往上推动的力量。如果磁铁移动得足够快,这个力量会大得足以克服向下的重力,举起移动中的磁铁。 所以当磁铁移动时,会使得自己浮在金属上方,并靠着本身电子移动产生的力量保持浮力。这个过程就是所谓的磁浮,这个原理可以适用在列车上。下面介绍常导磁吸式(EMS)和超导磁斥式 (EDS)列车的具体运行原理。常导磁吸式(EMS) 利用装在车辆两侧转向架上的常导电磁铁(悬浮电磁铁)和铺设在线路导轨上的磁铁,在磁场作用下产生的吸引力使车辆浮起,见图2所示。车辆和轨面之间的间隙与吸引力的大小成反比。为了保证这种悬浮的可靠性和列车运行的平稳,使直线电机有较高的功率,必须精确地控制电磁铁中的电流,使磁场保持稳定的强度和悬浮力,使车体与导轨之间保持大约10 mm的间隙。通常采用测量间隙用的气隙传感器来进行系统的反馈控制。这种悬浮方式不需要设置专用的着地支撑装置和辅助的着地车轮,对控制系统的要求也可以稍低一些。超导磁斥式(EDS) 此种形式在车辆底部安装超导磁体(放在液态氦储存槽内),在轨道两侧铺设一系列铝环线圈。列车运行时,给车上线圈(超导磁体)通电流,产生强磁场,地上线圈(铝环)与之相切与车辆上超导磁体的磁场方向相反,两个磁场产生排斥力。当排斥力大于车辆重量时,车辆就浮起来。因此,超导磁斥式就是利用置于车辆上的超导磁体与铺设在轨道上的无源线圈之间的相对运动,来产生悬浮力将车体抬起来的。如图3所示。由于超导磁体的电阻为零,在运行中几乎不消耗能量,而且磁场强度很大。在超导体和导轨之间产生的强大排斥力,可使车辆浮起。当车辆向下位移时,超导磁体与悬浮线圈的间距减小电流增大, 使悬浮力增加,又使车辆自动恢复到原来的悬浮位置。这个间隙与速度的大小有关,一般到100km/h时车体才能悬浮。因此,必须在车辆上装设机械辅助支承装置,如辅助支持轮及相应的弹簧支承,以保证列车安全可靠地着地。控制系统应能实现起动和停车的精确控制。导向方式磁悬浮列车利用电磁力的作用进行导向。现按常导磁吸式和超导磁斥式两种情况简述如下。常导磁吸式的导向系统与悬浮系统类似,是在车辆侧面安装一组专门用于导向的电磁铁。车体与导向轨侧面之间保持一定间隙。当车辆左右偏移时,车上的导向电磁铁与导向轨的侧面相互作用,使车辆恢复到正常位置。控制系统通过对导向磁铁中的电流进行控制来保持这一侧向间隙,从而达到控制列车运行方向的目的。超导磁斥式的导向系统可以采用以下 3 种方式构成: ①在车辆上安装机械导向装置实现列车导向。这种装置通常采用车辆上的侧向导向辅助轮, 使之与导向轨侧面相互作用(滚动摩擦)以产生复原力,这个力与列车沿曲线运行时产生的侧向力相平衡,从而使列车沿着导向轨中心线运行。②在车辆上安装专用的导向超导磁铁,使之与导向轨侧向的地面线圈和金属带产生磁斥力,该力与列车的侧向作用力相平衡,使列车保持正确的运行方向。这种导向方式避免了机械摩擦,只要控制侧向地面导向线圈中的电流,就可以使列车保持一定的侧向间隙。 ③利用磁力进行导引的“零磁通量”导向系铺设“8” 字形的封闭线圈。当列车上设置的超导磁体位于该线圈的对称中心线上时,线圈内的磁场为零;而当列车产生侧向位移时,“8”字形的线圈内磁场为零,并产生一个反作用力以平衡列车的侧向力,使列车回到线路中心线的位置。推进方式磁悬浮列车推进系统最关键的技术是把旋转电机展开成直线电机。它的基本构成和作用原理与普通旋转电机类似,展开以后,其传动方式也就由旋转运动变为直线运动。常导磁吸式磁悬浮采用短定子异步直线电机。在车上安装三相电枢绕组,轨道上安装感应轨。采用车上供电方式。这种方式结构比较简单,容易维护,造价低,适用于中低速城市运输及近郊运输以及作为短程旅游线系统;主要缺点是功率偏低,不利于高速运行。其中TR 型快速动车和上海引进 的 Transrapid 06 号磁悬浮列车,以及日本的 HSST型磁悬浮列车都采用这种形式。超导磁斥式磁悬浮采用长定子同步直线电机。其超导电磁体安装在车辆上,在轨道沿线设置无源闭合线圈或非磁性金属板。作为磁浮装置的超导电磁线圈的采用,为直线同步电机的激磁线圈处 于超导状态提供了方便条件。它们可以共存于同一 个冷却系统,或者同一线圈同时起到悬浮、导向和推进的作用。高速长定子同步直线电机牵引系统的构成相对复杂。地面牵引系统,供电一个区间(长约30km)区间又分成许多段(约300-1000 m),每段只有列车通过时供电,各段切换由触点真空开关完成。为使列车在段间不冲动,需两组逆变器轮 流供电,其特点为大功率、高压、大电流。动力在地面的优势有路轨电机的功率强以及车辆的设计简化、重量轻。适用于高速和超高速磁悬浮铁路。日本和加拿大决定发展这种磁悬浮系统

真空高速列车(磁悬浮列车是怎么得到前进的动力)

2. 什么是真空管磁悬浮列车?

真空管道磁悬浮列车,就是磁悬浮列车在密封并抽成一定真空度的管道中运行。什么是列车呢?就是由若干车辆连接在一起并有动力的车。什么是磁悬浮列车?通常的列车都是通过轮子在轨道上运行的,而磁悬浮列车是没车轮的,运行的时候是通过磁力使列车悬浮在一定高度(10~40mm)的空中,然后再施加一个与运行方向一致的电磁推动力使列车运行。磁悬浮列车完全没有了轮轨间的摩擦阻力,起动时只要对列车施加一个起动加速力和克服空气阻力的力就可以了(牵引力=起动加速力+空气阻力)。起动加速力大小用公式表示 : F=αm,F是起动加速力,α是加速度,m是列车质量(大小与重量相等)。α的大小是人为可控的,加速越快α越大。加速慢一点α就较小,α小需要的加速力也小。磁悬浮列车在一定速度下匀速运行时,加速度为0,即不需要加速力了,此时空气阻力是列车的唯一阻力,空气阻力大小与空气密度有关,为了减小空气阻力,设计师们就想到了把列车放在管道内,并把管道内的空气抽掉形成一定的真空度,即管道内的空气非常稀少,从而减小空气阻力。如果是完全的真空,那么也就不存在空气阻力了,这种理想状况下列车匀速运行的总阻力为0,列车不需要牵引力就可以保持原速运行,但做到完全真空难度较大,很难做到完全真空。

磁悬浮列车,分为常导电磁力悬浮列车和超导电磁力悬浮列车。常导电磁,即通常使用的导体材料生成的电磁力。超导电磁,是使用特殊材料在一定的低温情况下(零下196度)电阻变为0,内部环流形成电磁力。列车运行和制动减速停车时产生牵引力和制动力应该是使用常规导体材料方便调控的电磁功效应。

其实不仅是磁悬浮列车可以放在真空管中运行,轮轨列车也可放在真空管道中运行。不论是磁悬浮列车还是轮轨列车,如果用来载人,车辆必须是密封不漏气的,同时必须有供氧装置保持生理大气压力和含氧量。相当于航天飞机的客仓,唯一不同是人不失重。

列车高速运行时,必须时刻保持真空管道密封良好,如果突然大量漏气,将会导致列车相当于撞击障碍物一样的灭难。同时,车辆(客仓)也必须保持密封良好,保持仓内生理大气压和氧量,如果客仓严重漏气,旅客没有安全防护服,人体置于高度真空中会爆裂出血或无氧窒息死亡。

总之,研发真空管道列车有很大的技术难度需要克服。有人还设想把真空管道置于几十米深的大海之中,更是增大了难度和技术要求。实现真空管道列车的目标是可能的,但是努力和付出无疑是巨大的。必须有研发航天飞机一般的执着坚定和代价。

3. 负压不是在真空状态下才能产生吗?

涡流会形成负压

负压:顾名思义,就是指某一区域内压力值小于正常标准大气压(101.325KPa)

为什么汽车行驶中会产生涡流形成负压:当汽车高速行驶时,气流流经汽车过程中,在汽车表面局部气流速度急剧变化的部位会产生涡流,比如在两厢车的尾部,这个涡流会造成负压,使汽车的前进阻力增大,尤其是汽车在100公里/小时以上的时候,这个阻力会越来越大,涡流区产生负压,而汽车正面是正压,所以涡流引起的阻力是压差阻力,此外由于气流经过车身上下部时,空气质点流经上下表面的路程不同、流速不同而产生压差,流速大,压强小。这个负压会阻碍汽车向前行驶,这就是所谓的风阻。过大的风阻会增加汽车的油耗,因此每款量产车在量产之前都会做相关的风阻测试。

如何尽可能得有效降低风阻。在汽车尾部安装扰流板,现代汽车中最常见的就是尾部“鲨鱼鳍”的应用与安装。有了这个鲨鱼鳍之后,气流在形成尾部涡流之前被切割,形成不了涡流,自然的就降低了汽车行驶的阻力,经过专家风洞试验和计算,就是这个鲨鱼鳍的作用,能降低3%的高速油耗。

4. 真空发生器是怎么吸真空破真空的?

利用喷管高速喷射压缩空气,在喷管出口形成射流,产生卷吸流动。在卷吸作用下,使得喷管出口周围的空气不断地被抽吸走。使用环境中的正压气源来经过一系列的反应处理获得负压。

真空发生器为各类机械场所加工提供了方便,这也让其应用更为的广泛,满足了不同环境以及场所下的正负压需求。

5. 太空列车是什么意思?

太空列车是一种概念,它指的是未来可能在太空中运行的一种交通工具。与传统的地面列车相比,太空列车可以在太空中运行,利用太空的真空环境和低阻力特性,实现更高的速度和更有效的能源利用。

太空列车可能会运行在太空轨道上,通过磁悬浮技术或推进器推动列车前进。

这种交通工具的出现将极大地改变人们的交通方式,缩短距离、提高速度,有望实现地球与太空之间的高效连接。然而,目前太空列车仍处于概念阶段,需要克服许多技术和经济上的挑战才能实现。

6. 全世界有没有时速1000的车?

目前没有时速1000的车

我国目前正在研发一款超高速的列车,那就是“真空高速列车”,其时速将达到600—1000公里/小时,是一种真空管道列车。

7. 飞船在真空中飞行原理?

根据牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总是保持静止或匀速直线运动状态.

因此太空中如果取出万有引力的作用,是满足这个条件的,所以飞船能动起来不需要有力的作用,只要原来是运动的,就可以保持匀速直线运动一直运动下去,之所以飞船会围绕某星球转动,是因为万有引力的方向垂直于运动方向,用来提供向心力,也就是说匀速直线运动方向是圆周的切线方向,且万有引力不做功。

力不是维持物体运动的原因,力是改变物体运动状态的原因,因此当热飞船需要加速或减速时要有力的作用,这时候是根据动量守恒定理,向后方喷出高速运动物质,运用反冲力前进或后退,关闭发动机后将保持匀速直线运动,然后万有引力又提供向心力,所以绕某星球做圆周运动(万有引力不做功)

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