CC BY
9
ФОРМИРОВАНИЕ ГРУЗОВОЙ МАГНИТОЛЕВИТАЦИОННОЙ ЛИНИИ ДЛЯ ПЕРЕВОЗКИ КОНТЕЙНЕРОВ МЕЖДУ ТЕРМИНАЛАМИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА И МОСКВЫ
Морозова Евгения Игоревна
Аспирант Петербургского Государственного Университета Путей Сообщения императора Александра I,
Санкт-Петербург
По мере глобализации мировой экономики обостряются транспортные проблемы:
1) Темп роста перевозок опережает производство продукции в 2,5 раза;
2) Возрастает дальность перевозок;
3) Производители во все большем объеме вынуждены отвлекать оборотный капитал для обслуживания транспортируемой продукции;
4) Традиционные виды транспорта не в состоянии удовлетворить возрастающие требования по скорости перевозки и сохранности перевозимых грузов. Эти проблемы характерны и для Российской Федерации. Особенностью транспортной системы Российской Федерации является то, что до 90% грузов перевозится железнодорожным транспортом.
Важнейший показатель перемещения груза это скорость. Она постоянно снижается и сегодня составляет около 230 км в сутки. Классическая технология железнодорожного транспорта «колесо-рельс» исчерпала свои технические возможности для существенного улучшения показателей перевозочного процесса.
Смена технологии колесо-рельс магнитолевитаци-онной технологией.
Анализ мировой ситуации показал, что наиболее перспективным видом наземного транспорта в ближайшие десятилетия станет транспорт на основе магнитной левитации с линейным тяговым электродвигателем.
Необходимо разработать транспортную систему, альтернативную классической железнодорожной схеме «колесо-рельс» с лучшими показателями по энергоэффективности, экологической безопасности и безопасности для пользователей.
В отличие от классического железнодорожного транспорта магнитолевитационный транспорт обеспечивает меньшее воздействие на путевую структуру, поскольку весовая и динамическая нагрузки распределяются более однородно. Такой транспорт обеспечивает широкий диапазон скоростных режимов и ускорений.
Благодаря посекционной подаче силового питания в обмотку статора линейного синхронного двигателя, исключается возможность столкновения транспортных единиц. Эстакадная путевая структура исключает возможность столкновения с другими наземными видами транспорта.
Для работы на терминалах востребованы магнито-левитационные системы конвейерных линий. Эти линии имеют небольшую протяженность 10-30 км и не требуют развития большой скорости для перемещения грузов. Магистральные линии соединяют мегаполисы и города-мил-лионники, могут пересекать территорию страны с запада на восток и с севера на юг и должны быть высокоскоростными. В связи с этим возникают взаимосвязанные задачи исследования принципов различных типов левитации, поиска технических решений транспортных средств, конструкций путепровода и инфраструктуры, обоснования
рациональных маршрутов перемещения грузов и обеспечения технологического единства транспортно -складского процесса путем создания единой конвейерно-маги-стральной грузовой транспортной системы.
Из всех видов транспортируемых грузов наибольший интерес представляют контейнеры. В контейнерах перевозятся самые дорогостоящие, часто скоропортящиеся грузы, для которых особенно важна скорость перемещения. Темп роста контейнеризации грузов достиг устойчивого показателя 15 % в год. Этот вид перевозок становится все более востребованным.
Магнитолевитационный контейнерный коридор Санкт-Петербург - Москва
В российских портах Финского залива активно строятся контейнерные терминалы. «В настоящее время только в Москву из них отправляется 1,8 млн. контейнеров в год. Через пять лет количество контейнеров увеличится до 4,5 млн. в год. Подавляющая их часть (~90%) перевозится автомобильным транспортом, со всеми отрицательными последствиями для состояния дорог, экологии и безопасности движения. Поэтому целесообразно создание магнитолевитационного контейнерного коридора на этом направлении» [1, с. 105].
В настоящее время в мире разработаны и находятся в разной степени внедрения магнитолевитационные технологии Transrapid (ФРГ, КНР), HSST (Япония, Южная Корея), Maglev (Япония) и Inductrack (США). В первых двух технологиях для создания левитации используется эффект притяжения электромагнита к феррорельсу, в двух других - отталкивание бортовой магнитной системы от путевой реактивной полосы или дискретной обмотки. «Левитационные зазоры в этих технологиях отличаются на порядок: в «Transrapid» и «HSST» ~10 мм, в «Maglev» и «Inductrack» ~100 мм» [1, с. 106]. Первые три технологии используются в пассажирском городском и междугороднем транспорте, последняя может быть исплоьзована в грузовом транспорте.
Отечественная технология МагТранСити, объединившая достоинства известных технологий, позволяет создать магнитолевитационную конвейерно-магистральную грузовую транспортную систему. Благодаря универсальности данная технология пригодна для проектирования умеренно скоростного (30 - 50 км/ч) магнитолевитацион-ного грузового конвейера небольшой протяженности (10 - 30 км) и высокоскоростной (до 400 км/ч - в открытом пространстве, 1000 км/ч - в замкнутом пространстве) грузовой контейнерной магистрали большой протяженности (~1000 км). Технология МагТранСити адаптирована к климатическим и погодным условиям эксплуатации в России.
Выполненные исследования показывают, что для грузовых контейнерных перевозок целесообразно применение самодвижущейся и управляемой в автоматическом режиме транспортной платформы.
Грузовая магнитолевитационная транспортная система включает в себя:
- транспортную платформу, смонтированную на несущих тележках;
- бортовые магнитные полюса левитации, боковой стабилизации и линейной тяги;
- статор линейного синхронного двигателя;
- силовой блок питания линейного синхронного двигателя - преобразователь частоты;
- маневровые (аварийные) вертикальные и горизонтальные колеса;
- диспетчерский пункт управления движением. При создании единой конвейерно-магистральной
системы возникает задача удовлетворить требования по эксплуатации магнитолевитационной грузовой транспортной платформы, как на низкоскоростном участке ее конвейерного перемещения, так и на высокоскоростной магистрали. Разница в требованиях не может отражаться на унификации транспортного средства, которое двигается по всей линии. Разные требования должны быть удовлетворены за счет особенностей конструктивного исполнения активной путевой структуры.
Грузовая магнитолевитационная транспортная система
Практика работы контейнерных терминалов показала, что грузовая транспортная система должна состоять из следующих узловых элементов:
1. Морской контейнерный терминал - тыловой контейнерный терминал порта. Здесь обеспечивается непрерывная погрузка контейнеров из судна контейнеровоза или контейнерной площадки на магни-толевитационную платформу и ее перемещение в автоматическом режиме в тыловой терминал порта, где производятся операции по переработке. Данный участок линии работает по принципу конвейера, то есть в режиме непрерывного перемещения грузовых платформ по определенному маршруту. В такой дискретной системе целесообразно применять постоянные магниты или электромагниты, в связи с тем, что не требуется высокая скорость.
2. Магистральная линия между тыловым терминалом порта, например, в Усть-Луге, и контейнерными терминалами Москвы. Здесь должна применяться технология магнитной левитации на электромагнитах со сверхпроводящими обмотками.
3. Прием контейнеров на платформах с магнитной левитацией на контейнерных терминалах Москвы и их выгрузка.
Грузовая магнитолевитационная транспортная система позволяет каждый контейнер отправлять с морского причала на конвейере индивидуально, без формирования поезда в «сухой тыловой» порт или в конечный пункт назначения. Москва находится на расстоянии примерно 850 км от контейнерных терминалов Усть-Луги. Такие расстояния относятся к магистральным. Поэтому магни-толевитационная система получила наименование «конвейерно-магистральной».
Для этой линии на основании расчетов определены следующие показатели:
1) Маршрутная скорость 250 км/ч, общее время в пути 3,5 часа.
2) Для существующего грузового потока 2 млн. контейнеров в год промежуток между отправлением индивидуального контейнера составит 4 минуты.
3) Для увеличения пропускной способности линии, данный интервал может быть сокращен.
4) Система позволит затрачивать меньше электроэнергии на перевозку контейнера, по сравнению с железнодорожным транспортом, т.к. силовое питание подается не на всю линию, а только на тот участок, где находится грузовая платформа с контейнером.
5) Возможность наезда и столкновения грузовых платформ исключается, так как промежуточные участки между движущимися грузовыми платформами обесточены.
6) Подобная трасса при существующем контейнерном потоке окупится за 10 лет, что является привлекательным для частных инвесторов. Оснащение грузовых магнитолевитационных платформ обтекателями, снижающими сопротивление воздуха, позволит повысить маршрутную скорость до 500 км/ч. Заключение магнитолевитационной магистрали в трубу, где постоянно поддерживается технический вакуум, позволит значительно снизить аэродинамическое торможение и повысить скорость перемещения грузовых магнитолевитационных платформ до1000 км/ч.
Применение магнитолевитационной технологии для работы с контейнерами, создание единой конвейерно-магистральной системы на основе магнитной левитации позволяет перейти на автоматизацию всего цикла - судно, морской причал, «сухой тыловой» порт, «сухой терминал» пункта назначения:
- разгрузка судна на магнитолевитационную платформу (рис. 3 а);
- перемещение в тыловой терминал порта - «сухой порт» (рис. 3б);
- формирование контейнерных партий по пунктам назначений;
- перемещение в транспортном коридоре со скоростью 200 - 1000 км/ч на неограниченные расстояния (рис. 3в);
- автоматизация выгрузки и сортировки в точке прибытия.
Конвейерный магнитолевитационный транспорт решает задачу перемещения товаров между грузовыми терминалами экологичным и эффективным способом. Научно-технические задачи
Имеющийся научный, технический и организационный ресурс позволяет перейти к практическому созданию инновационной транспортной системы перемещения грузов. Для ее внедрения и коммерциализации необходимо продолжить исследования для формирования базовых узлов по следующим направлениям:
1. Оптимизация бортовых магнитных полюсов на базе использования постоянных магнитов, объемных высокотемпературных сверхпроводников и низкотемпературных сверхпроводниковых катушек-модулей.
2. Расчет распределения магнитных полей при варьировании размеров, количества и взаимного расположения постоянных магнитов в сборках «array Halbach».
3. Экспериментальное исследование сплошных и дискретных путевых треков левитации с целью определения подъемной силы и силы электродинамического торможения.
4. Оптимизация параметров грузовой транспортной платформы по критериям удельной металлоемкости и компактного размещения бортового энергетического оборудования.
5. Анализ электромагнитной совместимости бортовых электроэнергетических устройств и технических средств пассивного и активного магнитного экранирования.
6. Разработка «on line» технологии и технического обеспечения совместной работы низкоскоростной конвейерной и высокоскоростной магистральной линии, основанной на магнитной левитации. Магнитолевитационная технология является основой нового продукта для транзитных перевозок контейнеров на территории России и при ее осуществлении обеспечит безусловную конкурентоспособность по отношению к существующим транспортным технологиям.
Список литературы:
1. К вопросу создания единой конвейерно-маги-стральной системы на основе магнитной левитации
// Магнитолевигационные транспортные системы и технологии: труды I Междунар. научн. конф./ под общ. ред. Антонова Ю.Ф., СПб., 29-31 октября 2013 г. - СПб.: ООО PUDRA, 2013 г. - 160 с.
2. Магнитолевитационная транспортная технология, М.: ФИЗМАТЛИТ, 2014, Антонов Ю.Ф., Зайцев А.А. / Под ред. В.А. Гапановича, - 476 с.
3. Будущее контейнерных транспортных коридоров // Транспорт: наука, техника, управление. - 2014. - № 1 - 80 с.
4. Технико-экономические аспекты контейнерного маршрута «Большой порт Санкт-Петербург - «Сухой порт» Москва // Сборник докладов II Международной научно-практической конференции «Развитие экономической науки на транспорте: НОВЫЕ РЕШЕНИЯ», Санкт-Петербург, 6-7 июня 2013 года, СПб.: ПГУПС, 2014 - 640 с.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОДИНОЧНЫХ ЦИКЛОНОВ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ СУХОГО ПРОДУКТА ПОСЛЕ СУШИЛКИ С КИПЯЩИМ СЛОЕМ ИНЕРТА
Пахомов Андрей Николаевич
к.т.н., доцент, ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет», кафедра «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность», г. Тамбов
Елизарова Вероника Алексеевна магистрант, ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет», кафедра «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность», г. Тамбов
Хатунцева Екатерина Алексеевна магистрант, ФГБОУ ВПО «Тамбовский государственный технический университет», кафедра «Технологические процессы, аппараты и техносферная безопасность», г. Тамбов
Особенностью применяемой сушильной установки с кипящим слоем инерта является необходимость улавливания мелкодисперсных частиц высушенного продукта из газового потока, выносимого из верхней (сепарационной) части колонки. Основными характеристиками выносимой из аппарата пыли являются: дисперсный состав, плотность, абразивность, удельная поверхность, угол естественного откоса [1, с. 54]. Для отработки различных схем пылеулавливания нами были проведены эксперименты по сушке жидкого белкового концентрата и раствора поваренной соли в сушилке с кипящим слоем инертных тел [2, с. 205].
В результате исследования сушки жидкого белкового концентрата были получены следующие данные.
Частицы высушенного белкового концентрата по форме близки к сфере
Фракционный состав (усредненный), полученный путем отсева:
20 мкм - 5% 100 мкм - 25% 40 мкм - 7% 125 мкм - 35% 63 мкм - 8% 150 мкм - 10 % 80 мкм - 10%
Средний диаметр частиц: й50~105^110 мкм
Плотности монолита и насыпная:
рп.~1320-1400 кг/м3
рп.н.~650-720 кг/м3
Угол естественного откоса:
аст= 43о
В результате исследования сушки раствора поваренной соли были получены следующие данные.
Частицы высушенной поваренной соли имеют форму близкую к параллепипеду.
Фракционный состав (усредненный), полученный путем отсева:
20 мкм - 5% 100 мкм - 28% 40 мкм - 8% 125 мкм - 20% 63 мкм - 7% 150 мкм - 10 % 80 мкм - 22%
Средний диаметр частиц: й50~90^105 мкм Плотности монолита и насыпная: рп.~1820-1900 кг/м3 рп.н.~1010-1200 кг/м3 Угол естественного откоса: 30о
Учитывая полученные характеристики частиц готового продукта для оценки способа улавливания частиц готового продукта на первом этапе был выбран одиночный циклон.
Как показали исследования, проведенные в ОАО «Росгазоочистка» (НИИОГАЗ) расчет циклонов можно вести по приближенной методике с использованием расчетных номограмм [4, с. 121]. Используя эти рекомендации, нами были получены следующие результаты. Для расчета была выбрана конструкция типового циклона со спиральным входом газа марки СЦН-40 (по рекомендациям НИИОГАЗ используются для тонкой очистки газа с частицами размером более 10 мкм).
Схема циклона представлена на рисунке 1.
