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超電導リニア新幹線、簡単な原理の解説(浮上、推進、ズレ修正)

RUN 12km,1時間01分07秒,平均心拍150

 

なるほど。。自分の頭だと、わりと簡単に理解できたけど、図を書いて画像

処理するのは面倒だね (^^ゞ ま、折角、準備したことだし、記事にまとめと

こう。リニア中央新幹線は、まだ実現まで10年以上、東京-大阪間の全面

開通まで30年以上もかかる、夢の交通システムだから、記事の寿命は長

いと思う♪ ま、検索サイトその他の反応次第だけど。。

 

私が主に参考にしたのは、JR東海のHP、「LINEAR-EXPRESS」(リニ

ア新幹線)と、ウィキペディアの「超伝導リニア」の項目だ。それだけだと分

からなかった部分、説明不足だと感じた部分を自分で補ったのが、この記事。

 

実は、「リニアモーターカー」とは、「リニア」モーターカー(真っ直ぐの自動車)

ではなく、「リニアモーター」カー(真っ直ぐ動かすモーターを使った車)だから、

まずは「リニアモーター」という物を説明しようかと思ったんだけど、ちょっと厄

介だし長くなるから、とりあえず今日は飛ばして、美味しい所だけにしとこう。

ほとんどの人は、モーターではなく車両、乗り物に関心があるはずだしね。

「超電導」(または超伝導)現象についても別の機会に譲るってことで。。

 

 

          ☆          ☆          ☆

まず、一番の基本から入ろう。リニアの最大の特徴は、「磁気浮上」で、この

130920e

 理屈だけなら簡単

 だ。左はウィキメ

 ディアで公開され

 てる、Yosemi

 te氏の作品だが、

 似た図はJR東海

にも掲載されてる。

 

車両も側壁も磁石になってて、同じ極同士は反発し、違う極同士は引きつけ

合う。この物理的特性を利用して浮かせるのだ。図の右側だけ見ると、側壁

の下側から左上向きの力を受け、側壁の上側から右上向きの力を受ける。

2つの力を合わせると、真上に浮かせる力になる。図の左側でも同様。結局、

強力な磁石で上に浮くわけだ。

 

 

           ☆          ☆          ☆

次に、推進(前進&後退)について。以下ではフツーに、前進のさせ方を説

明するが、全く同じ理屈でバックも可能となる。私の手描きの図を2枚使用。

 

130920a

 図は、上から見た

 様子で、上側と下

 側が側壁、中央の

 楕円形がリニアの

 車両。単純化する

 と、車両が1つの

 磁石であって、そ

 れを側壁の磁石で

前から引っ張り、後ろから押すのだ。細い矢印は車両に働く力を表し、太い

矢印は車両の前進を表してる。

 

130920b

 ただし、それでは

 すぐ止まってしま

 うから、側壁の磁

 石のN極とS極を

 上手いタイミング

 で切り替える。そ

 れが左図で、上図

だとS極になってた側壁の

②の部分は、N極になってる。

 

電気を使った電磁石(側壁の推進コイル)なら、電流の向きを変えればすぐ、

NとSを切り替えることが可能。車両の超電導磁石はずっと固定したままで

いい。おそらく逆に、側壁の磁石の極を固定、車両の磁石のNとSを切り替

えてもいいはずだ(原理的には)。

 

なお、実際には側壁でも車両でも、N極とS極が沢山ズラッと並んでるようだ

けど、このくらい極端に単純化した方が分かりやすいと思う。小学校の理科

の授業で初めて磁力を学ぶ時、2、3個の磁石しか使わないはずだ。。

 

 

          ☆          ☆          ☆

最後に、車両の左右のズレを微調整する仕組みについて。JR東海では、こ

の微調整のことを「案内」と呼んでる。

 

車両が側壁とぶつからないようにするには、右にズレた場合、すぐ左向きの

130920c  力が加わるシステムがあればいい。その

  ためには、電磁石とは反対に、電磁誘導

  を用いる。つまり、電流で磁石を作るの

  ではなく、磁力の変化で電気を流すのだ。

  すると、その電流が磁石の働きをして、

  車両を正しい位置に戻す力を加える。

 

上の図(1)のように、少し右にズレた時の修正を説明しよう。やや複雑だけ

ど、次の図では側壁の外側のコイル(針金のグルグル巻き)まで書いてみ

た。原理的には、左右のコイルは別々に切り離してもいいはずだ。

 

130920d

 

 

車両という磁石が右にブレた時、右の側壁外側のコイルに、余分な磁力が

加わる。正確に言うと、コイルの渦巻きを通過する磁力線が増すわけで、こ

の増加に逆らうような向きに電気が流れる。実際、上のように電気が流れる

と、右側のコイルが電磁石になって、磁力線の増加を打ち消す働きをする。

すると、コイルのN極と車両のN極が反発して、車両は左側に押されるのだ。

 

左の側壁についても同様に考えると、コイルのN極が車両のS極と引き付け

合って、車両を左側に引っ張ることになる。こうして、左右のブレは、即座に

修正されるのだ。。

 

という訳で、今回はこの程度にしとこう。説明は中学の理科の教科書レベ

ルだけど、熱心な小学生(5年生&6年生)が読んでも一応理解できるだろ

う。数や式を使わずに性質を示す、定性的な説明にすぎないから。。

 

 

 

P.S. 浮上走行するリニアへのエネルギー供給には当初、ガスタービン

     積載も考えられたが、非接触のまま電力を送る「誘導集電」を使う

     ことになった。電動歯ブラシなどと同様、電磁誘導によって、「電気

     →磁気→電気」というプロセスを通じて電力供給する。

     ちなみに普通の電車は、レール上空の架線と車両上部のパンタグ

     ラフを使うわけだ。

 

 

cf. 自宅のリニアモーターカー♪、推進の原理(タカラトミー)&12kmラン

 

 

 

          ☆          ☆          ☆

最後に、今日の走りについて。昨日に続いて、早起きして14km走ろうと

思ったのに、また12kmしか走れなかった (^^ゞ やっぱ、朝は眠いし、時

間の余裕が無いね。夜なら、寝る時間を遅らせればいいだけなのに。

 

アップの時間さえ無くて、すぐに走り始めたら、右側の腰を軽く痛めてしまっ

て、序盤で歩きそうになってしまった。初歩的なミス。。まあでも、我慢して

ゴマかしながら走ってる内に、身体が温まって痛みが消滅。終盤はいつの

間にか、1km4分40秒台までペースアップしてたから、スピードを抑えた

ほどだ。まだ足腰が出来てないし、心臓の調子も怪しいもんで。。  

 

序盤がかなり遅かったのに、トータルでは1km5分06秒ペース。という事

は、ジョギングではなくランニングだね(今の私だと、5分07秒以下)。腰の

痛みもあって、ちょっと辛かったけど、気温21度の涼しさだから、まだまだ

走る気十分♪ いい事だね。1年中、秋と冬なら、ランも自転車も楽なのに♪

 

それにしても、昨夜の「中秋の名月」はキレイだった。薄い雲がかかってる

時とか、花札を思い出す感じ♪ 花札やトランプの会社だった任天堂を、世

界的なゲーム企業に育て上げた山内溥・前社長に合掌。。ではまた。。☆彡

 

 

  往路(2.40km)   13分25秒   心拍134

  1周(2.14km)   11分15秒       145  

  2周           10分50秒      153

  3周           10分16秒      160

  4周(0.78km)    3分46秒      162

  復路           11分36秒       159

計 12km 1時間01分07秒 平均心拍150 最大心拍165(ゴール前)

 

                                    (計 2724文字)

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