Linjär motor på luftkuddar blir framtidens fartmelodi

Taggar: Teman: innovation

Luftkuddefarkosten, svävfordonet eller Hovercraft som det vanligen heter på upphovsmannens, britten Cockerells, modersmål, tarvar inte någon närmare presentation. Just nu experimenteras ivrigt med spårbundna svävarversioner som elektriska, miljövänliga lösningar på snabbtransportproblem till lands. Ett elegant teknologiskt utspel är här ett svävartåg, var framdrivning sker genom linjär elektromagnetisk motoracceleration. En enkel princip som ännu för något tiotal år sedan bedömdes som en intressant men enbart museal vetenskaplig ku riositet.

Linjär motor på luftkuddar blir framtidens fartmelodi

Maskiner för omvandling av mekaniskt arbete till elenergi eller omvänt grundar sig alla på samma fysikaliska faktum. I en elektrisk ledare, som rör sig i ett magnetfält, alstras alltid elström genom elektromagnetisk induktion, Omvänt så börjar en elektrisk ledare röra sig i ett magnetfält om den görs strömförande. Lagarna för rörelsemönstren och strömmarnas riktning kan vi hoppa över i detta sammanhang.

Rent principiellt föreligger givetvis inget hinder att utnyttja denna märkliga samverkan mellan elström och magnetism också i en linjärt utformad maskin, i stället för den osökt naturligt cirkelrunda motorn eller generatorn, med fasta (stator) och roterande (rotor) magnetlindningar. Bara man finner någon ekonomiskt vettig användning för en sådan opraktisk rörelse, med två definitiva stopplägen i maskinens ändar.

Elkatapult

Den linjära elmotorn uppfanns redan 1890, men i över 50 års tid sökte man förgäves efter lämpliga praktiska tillämpningar.

Alla försök resulterade i uppfattningen att maskinerna blev både dyra och ineffektiva. Även om principen var så fängslande enkel att den väl försvarade sin plats i något museum för vetenskapliga kuriositeter. Till och med ett förslag till en otroligt enkel pump för flytande smält metall konstruerades. Men den fann ingen användning.

Enligt professor E. R. Laithwith vid Department of Electrical Engineering at Imperial College of Science and Technology i London, visade teoretiska undersökningar att också den effektivaste induktionsmotor kräver minst 100 watt för att prestera en praktiskt användbar kraft på ett enda kg. (Självfallet är enheten kg här inte vetenskapligt korrekt, men i överskådlig populärframställning som denna är den acceptabel). Dagens teknik har i alla fall nu börjat finna ett växande antal tillämpningar, som bland annat på snabbtransportgebitet lovar en hel del för framtiden.

Den hittills största, och för övrigt också den allra första, kommersiellt tillverkade linjära elmotorn byggdes år 1946 av

Ett svävtåg av denna typ, med hastigheter långt över 400 km/h, planeras för världens livligast trafikerade landrutt Washington—New York-—Boston. Tåget är brittiskt och skall provköras i Cambridge ännu i år på en 5 km, och senare 13 km lång testbana. (Spectrum BSN No 84)

Forum 16/7 13

Westinghouse i USA. Ett slags accelerator, kallad Electropult, vilken i överensstämmelse med namnet, fungerade som katapult vid start av flygplan från små startytor. Den utvecklade bortåt 10000 hk och slängde i väg jaktplan med en utgångsfart av 360 km i timmen, men måtte — om uppgiften är sann — slukat ström som en liten stad.

Liknande anläggningar, i mindre skala, har använts vid krocktest för bilar. En linjärmotordriven kälke bärande en bil snabbaccelereras och i samma ögonblick som testobjektet krockar med det bastanta hindret, halkas kälken loss från testobjektet, fortsättande sin färd under hindret, tills den bromsas upp på mekanisk väg.

Friktionslös bana

Sedan ett tiotal år tillbaka har man ivrigt undersökt möjligheterna att tillämpa samma katapultprincip på spårbundna högfartsfordon. För två år sedan hade försöken äntligen avancerat in på den internationella konkurrensarenan.

I USA, Frankrike, Sovjet, Japan och Italien började man bygga fordons- och spårmodeller i full skala. Storbritannien ,som helt gick in för en anpassning av sväv- och luftkuddeprincipen också till spårdrift, satsade på ett särskilt, statssubventionerat bolag Tracked Hovercraft Ltd.

I fjol fick THL-bolaget av amerikanerna i uppdrag att detaljerat undersöka möjligheterna för spårbunden svävfordonstrafik på världens hårdast belastade landrutt — den 650 km långa nordostkorridoren Washington—New York-—Boston. Man har nu kommit så långt att provkörningar kan inledas i England ännu i år. I stort sett är luftkuddeprincipen här densamma som vid konventionella svävfarkoster utan spår. Spjälkt över en s a s styrlinjalsformad ledskena, med bara några få punktvis utplacerade bär- och styrkuddar, kräver vagnen emellertid endast en minimal luftspalt av storleksordningen 1 cm. Detta ger minskat luftspill.

Eftersom tågets rörelse över ledskenan är praktiskt taget friktionslös kan man nå imponerande hastigheter med blygsam motoreffekt. USA-projektet beräknas för en fart av 320—480 km/h, men optimisterna kalkylerar redan med 650—3800 km/h, på framtida mycket långa non-stop rutter.

Induktiv kraftöverföring

De propellerdrivna svävare som nu är i kommersiell trafik lider av två stora fel. De är enormt bullersamma och ganska ovälkomna luftförorenare. Ett spårbundet svävartåg har större möjlighet att bli populärt. Det behövs faktiskt inte vare sig smattrande propellrar eller larmande förbränningsmotorer och inte ens flamflåsande gasturbiner.

Brittisk modellbana med luftkuddetåg framdrivet helt på induktiv väg enligt den linjära elmotorprincipen. Elkraft för luftkompressorer, belysning och manöverdon överförs likaså på induktiv väg från matarnät utmed banan. (Spectrum BSN No 67 14

Reaction rail

Supply AA voit and

JLNN FA swilch

Tecknarens version av spårbundet svävtåg utan några som helst mekaniska strömavtagare. Tåget rör sig praktiskt taget friktionslöst. (Spectrum BSN No 67)

Elkraftsförsörjningen för både luftkompressorer, belysning och manöverdon kan också ske helt utan strömavtagare, direkt från spåret enligt — låt oss kalla det transformatorprincipen. Det är nämligen här inte på långt när fråga om lika stora strömstyrkor som vid konventionell elektrifierad spårtrafik. Följden blir att svävtåget med linjär elmotor blir både tyst och miljövänligt fritt från avgaser.

Den linjära elmotorprincipen bjuder dessutom på utomordentliga bromsegenskaper. Man bara ändrar motorns rörelseriktning och eftersom alla rörliga mekaniska maskinelement saknas så finns inte heller någon risk för slitage eller bräckage, ens vid mycket häftiga inbromsningar. Endast vinande mjuk, men obönhörligt effektiv retardation — utan vare sig gnissel eller bromstjut.

Provbana Ännu i år skall det första tåget prövas på en 5 km lång bana i full skala. Vagnen, av vilka det byggs två testmodeller, blir 24,5 m lång, 3 m bred och väger 15 ton i lättmetallutförande. Den ena provvagnen används enbart för testning av det linjära motorsystemet och behöver därför inte utrustas med luftkuddeapparatur, utan får rulla på mjuka gummihjul.

I slutet av året beräknar man vara klar med dessa förberedande tester varefter den andra testvagnen tas i bruk för mera fullständiga och verklighetstrogna prov, vid körhastigheter upp till 240 km/h. Genast i början av nästa år fortsätter proven på en till 13 km förlängd bana, varvid maximihastigheter på 400 km/h kan tillåtas och ingående utprovas.

Hösten 1972 planerar amerikanatna.— i god tid före president Nixons väntade valseger — att. kunna montera upp en 48 km lång regelrätt tyst och luftföroreningsfri expobana för svävtåg på. sträckan mellan Los Angeles förstad San Fernando Valley och California-metropolens nya storflygfält. Od

Forum 16/71