В ходе выполнения по Соглашению о предоставлении субсидии от 11 июля 2014 г. №14.576.21.0040 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследование и разработка научно-технических решений в области создания тягово-левитационного модуля на базе линейного реактивного индукторного двигателя для высокоскоростного наземного транспорта с магнитным подвесом» на этапе № 1 в период с 11.07.2014 по 31.12.2014 выполнялись следующие работы:

1) Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты) - не менее 15 научно-информационных источников за период 2009 – 2013 гг.

2) Проведение сравнительной оценки вариантов возможных решений исследуемой проблемы с учетом результатов прогнозных исследований, проводившихся по аналогичной тематике. Выбор направления исследований.

3) Разработка технических требований к тягово-левитационному модулю транспортного средства с магнитным подвесом.

4) Проведение патентных исследований.

5) Приобретение специализированного программного обеспечения для проведения расчетных исследований.

6) Проведение маркетинговых исследований с целью изучения рынка сбыта новой продукции (коммерциализации РИД), созданной на основе научно-технических решений по данным ПНИ в сфере деятельности Индустриального партнера.

7) Участие в мероприятиях по информированию общественности о ходе и результатах выполнения ПНИ (конференции, публикации статей).

Получены следующие результаты:

1) Произведен отбор наиболее значимых литературных источников, Проведен поиск информационных источников, затрагивающих научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ в научных журналах крупнейших издательств, таких как Elsevier, Highwire, IEEE, Nature, Taylor & Francis и.т.д., а также в открытых базах данных: научной электронной библиотеке eRIBRARY.RU, Directory of Open Access Journals, Library of Congress Online Catalog, Science.gov и Scientific News, используя поисковые системы по научной литературе ScienceResearch.com, Google Scholar, на сайтах компаний-разработчиков транспортных средств их анализ показал:

- продолжается процесс поиска новых решений в области высокоскоростного наземного пассажирского транспорта. В настоящее время интенсивно ведутся работы в области транспортных технологий, использующих эффект магнитной левитации в Японии (Railway Technical Research Institute (RTRI) and JR Central), Германии (ThyssenKrupp Transrapid GmbH), Китае (Shanghai Maglev Transportation Development Co., Ltd. (SMTDC)), Южной Кореи (Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM)), США (Transrapid International-USA), Бразилии. Проявляет активность иранский институт (Iran Maglev Technology (IMT)).

- внедрение транспорта с магнитным подвесом влечет за собой фундаментальное изменение в технологии перевозок, с непомерно высокими рисками, имеет существенные начальные расходы, чтобы стимулировать инвесторов необходимо снизить стоимость системы.

- с целью снижения стоимости наблюдается стремление к упрощению тягово-левитационной системы транспортного средства с магнитным подвесом.

- наиболее проста тягово-левитационная система, реализованная на базе реактивных индукторных двигателей, упрощение системы достигается совмещением функций левитации, тяги и боковой стабилизации.

2) Сравнительная оценка вариантов возможных решений показала,

что практическая реализация преимуществ высокоскоростного наземного транспорта с магнитным подвесом, реализованных на базе различных систем неодинакова. Наибольшие возможности по степени научно-технической отработке проблемы и производственным условиям имеет система с электромагнитным подвесом. Транспорт с электродинамическим подвесом на основе сверхпроводниковых технологий, сложнее систем с электромагнитным подвесом. Комбинированные системы тяги и подвеса занимают промежуточное положение между ними, чем и определяются возможности их освоения для практических транспортных целей.

Результаты прогнозных исследований показывают, что при прочих равных условиях удельное потребление электроэнергии транспортом с магнитным подвесом в диапазоне скоростей 200 – 300 км/ч значительно ниже, чем у автомобильного и авиационного транспорта и на 30 - 40% ниже, чем у скоростных поездов. Однако эффективность их применения зависит от характеристик конкретных трасс. Поэтому оптимизация максимальной скорости разгона поезда является важным фактором повышения эффективности для трасс регионального и пригородного сообщения.

Разработчики отдают предпочтение комбинированной системе, в которой линейный двигатель одновременно обеспечивает левитацию, тягу и боковую стабилизацию. Наиболее простую тягово-левитационную систему можно реализовать на базе линейного реактивного индукторного двигателя.

Тягово-левитационные модули на базе линейных реактивных индукторных двигателей для высокоскоростных транспортных средств с магнитным подвесом являются новыми в транспортной технике. В предшествующих проектах, объектом изучения были тягово-левитационные модули на базе линейных индукторных двигателей, которые имели, наряду с тяговыми обмотками, обмотку возбуждения и обмотки стабилизации. При этом каждая из обмоток получала питание от собственного силового преобразователя, что существенно усложняло систему.

В предлагаемой системе тяговые обмотки совмещают функции создания тяги, левитации и курсовой стабилизации и получают питание от одного преобразователя, что существенно упрощает систему и улучшает ее энергетические показатели.

Поэтому актуальным является проведение работ, направленных на разработку и созданию тягово-левитационного модуля на основе линейного реактивного индукторного двигателя, что должно обеспечить снижение расходов на создание высокоскоростной транспортной системы на магнитном подвесе.

Выбор направления исследования

Основываясь на приведенных доводах, сформулированы следующие направления дальнейших исследований:

- исследование влияния конфигурации магнитной системы линейного реактивного индукторного двигателя на показатели качества функционирования тягово-левитационного модуля;

- определение возможности применения новых электротехнических материалов в конструкции тягово-левитационного модуля;

- исследование устойчивости процесса левитации модуля в диапазоне возможных внешних возмущений;

- исследование электромеханических, энергетических процессов;

- исследование динамических процессов в системе тяги магнитного подвеса и боковой стабилизации.

3) Разработаны предварительные технические требования к тягово-левитационному модулю транспортного средства с магнитным подвесом.

Тягово-левитационный модуль предназначен для обеспечения бесконтактного перемещения транспортного средства с магнитным подвесом вдоль путевой структуры путем создания регулируемой по величине силы тяги, вертикальной подъемной силы (обеспечивающей левитацию), а также силы, обеспечивающей боковую стабилизацию транспортного средства с магнитным подвесом.

4) Проведены патентные исследования.

Объектом патентных исследований является тягово-левитационные системы транс-портных средств с магнитным подвесом.

Целью патентных исследований является обоснование актуальности выбранного направления исследований.

Задачами патентных исследований являются:

- исследование патентно-лицензионной ситуации в области тягово-левитационных систем транспортных средств с магнитным подвесом.

- исследование технического уровня разработок в области тягово-левитационных систем транспортных средств с магнитным подвесом.

- исследование тенденций развития и прогноз развития тягово-левитационных систем транспортных средств с магнитным подвесом.

4.1) Анализ патентно-лицензионной ситуации в области тягово-левитационных систем транспортных средств с магнитным подвесом, выполненный на основе информации, полученной при патентном поиске в свободно доступных патентных базах данных на сайтах ФИПС, ЕПВ и ВОИС, зафиксировал высокий уровень изобретательской активности, что свидетельствует об актуальности проведения работ в исследуемой области техники.

Ведущими странами в области разработка транспорта с магнитным подвесом являются Германия, Китай, Корея, Япония, США. Зафиксирована изобретательская активность на Тайване, в Великобритании, Испании, Бразилии, Канаде и России.

Ведущими фирмами патентообладателями в исследуемой области, являются:

- немецкая фирма ThyssenKrupp Transrapid GMBH, разработчик технологии Transrapid ;

- китайская фирма, специализирующаяся на вопросах эксплуатации системы Transrapid в Шанхае, а также ведущая разработку собственного проекта высокоско-ростной транспортной системы с магнитным подвесом Shanghai Maglev Transportation Development Co..

- корейские исследовательский институт KOREA INSTITUTE OF MACHINERY & MATERIALS, и корпорация Hyundai Rotem Co. разработчик и производитель корей-ской транспортной системы с магнитным подвесом типа UMT.

4.2) Анализ технического уровня разработок показал

- лучшим техническим образцом, определяющим уровень развития транспортных технологий на магнитном подвесе является система Transrapid (патентообладатель ThyssenKrupp Transrapid GmbH).

- основным недостатком базовой системы является ее сложность, обусловленная концепцией расположения статора линейного синхронного двигателя на путевой структуре, следствием чего является высокая стоимость транспортной системы.

- выбранное направление исследований соответствует мировому уровню развития тягово-левитауционных систем транспортных средств с магнитным подвесом.

4.3) Анализ тенденций и прогноз развития исследуемой области техники

В результате проведенного анализ выявлены следующие тенденции развития тягово-левитационных систем: улучшение свойств и характеристик существующих систем, снижение их стоимости, упрощение систем и разработка новых магнитолевитационных технологий.

Могут получить развитие следующие направления:

- упрощение системы (например, за счет применения комбинированных систем тяги, левитации и боковой стабилизации на базе реактивных индукторных двигателей);

- применение постоянных магнитов для увеличения воздушного зазора, позволяющего снизить требования к строительным допускам на путевую структуру и тем самым снизить стоимость системы;

- создание новых магнитолевитационных технологий, основанных на идее саморегулирующаяся системы.

5) Приобретение специализированного программного обеспечения для проведения расчетных исследований.

В соответствии с требованиями к выполняемым работам п. 3.6 Технического задания на выполнение ПНИ для моделирования процессов в комбинированной системе тяги и подвеса приобретен математический пакет прикладных программ MathCad.

6) Проведены маркетинговые исследования теме «Перспективы развития высокоскоростных транзитных контейнерных перевозок через территорию РФ и возможность использования для данных перевозок высокоскоростного транспорта с магнитным подвесом».

7) Участие в мероприятиях по информированию общественности о ходе и результатах выполнения

Участие в конференциях:

1) Международная научно-практическая конференция «Достижения и перспективы технических наук» 13 августа 2014 г. г. Уфа. http://aeterna-ufa.ru/sbornik/TN-14.pdf, Доклад:

Киреев А.В. ТЯГОВО-ЛЕВИТАЦИОННАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТА НА МАГНИТНОМ ПОДВЕСЕ / А.В. Киреев, Н.М. Кожемяка, Г.Н. Кононов.

Достижения и перспективы технических наук: сборник статей Международной научно - практической конференции (13 августа 2014 г, г. Уфа). - Уфа: Аэтерна, 2014. – 58с.

УДК 00(082), ББК 65.26, ISBN 978-5-906763-74-7

2) Научно-техническая конференция и выставка инновационных проектов, выполняемых вузами и научными организациями Южного федерального округа в рамках участия в реализации федеральных целевых программ и внепрограммных мероприятий, заказчиком которых является Минобрнауки России: сборник материалов конференции, г. Новочеркасск, 14-16 декабря 2014 г. Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова. – Новочеркасск: Лик, 2014. – 492 с.

ISBN 978-5-906758-48-4

Доклад: Киреев А.В. ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ТРАНСПОРТА С МАГНИТНЫМ ПОДВЕСОМ / Н.М. Кожемяка, А.В. Киреев, Г.Н. Кононов.

3) Подготовка публикаций.

Статья «POTENTIAL DEVELOPMENT OF VEHICLE TRACTION LEVITATION SYSTEMS WITH MAGNETIC SUSPENSION» для публикации в «Journal of Engineering and Applied Sciences.» ISSN 18187803, статья принята к публикации 3.10.2014г. (Article No. 20591-JEAS).