Методика проведения экспериментальных работ. Перспективы поездов на магнитном подвесе

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ

Для проведения эксперимента любого типа необходимо провести ряд предварительных действий: разработать гипотезу, подлежащую проверке, создать программу экспериментальных работ, определить способы и приемы вмешательства в объект исследования, обеспечить условия для осуществления процедуры экспериментальных работ, разработать пути и приемы фиксирования хода и результатов эксперимента, подготовить средства эксперимента (приборы, установки, модели и т.п.), обеспечить эксперимент необходимым персоналом.

Особое значение имеет правильная разработка методики эксперимента. Методика – это совокупность мыслительных и физических операций, размещенных в определенной последовательности, в соответствии с которой достигается цель исследования.

Важным этапом подготовки к эксперименту является определение его целей и задач. Объем и трудоемкость исследований зависят от степени точности принятых средств измерений и глубины теоретических разработок. Чем четче сформулирована теоретическая часть исследования, тем меньше объем эксперимента.

Чтобы перед экспериментом выбрать варьируемые факторы, т.е. установить основные и второстепенные характеристики, влияющие на исследуемый процесс, необходимо проанализировать расчетные схемы процесса. Для этого процесс изучается в зависимости от какой-то одной переменной при остальных постоянных.

При регистрации величин в ходе одного и того же процесса повторные отсчеты на приборах, как правило, не одинаковы. Отклонения объясняются различными причинами – неоднородностью свойств изучаемого тела, погрешностью приборов, субъективными особенностями экспериментатора. Установление потребного минимального количества измерений имеет большое значение,  поскольку дает возможность получения наиболее объективных результатов при минимальных затратах времени и средств. Оно должно обеспечить устойчивое среднее значение измеряемой величины, удовлетворяющее заданной степени точности.

Чтобы обосновать набор средств измерений, экспериментатор должен быть хорошо знаком с выпускаемой измерительной аппаратурой. Естественно, что в первую очередь следует использовать стандартные, серийно выпускаемые машины и приборы, работа на которых регламентируется официальными документами. В отдельных случаях возникает потребность в создании уникальных приборов, установок, стендов, машин. Для этих целей желательно использовать готовые узлы выпускаемых приборов или реконструировать существующие. Причем целесообразность изготовления нового оборудования должна быть тщательно обоснована как теоретическими расчетами, так и практическими соображениями.

Важным разделом методики является выбор методов обработки и анализа экспериментальных данных. Обработка данных сводится к систематизации всех значений, классификации, анализу. Результаты экспериментов должны быть сведены в удобочитаемые формы записи – таблицы, графики, формулы, позволяющие быстро сопоставлять и анализировать полученные результаты. Размерность всех параметров должна соответствовать единой системе физических величин. Особое внимание в методике должно быть уделено математическим методам обработки и анализу опытных данных, в том числе установлению эмпирических зависимостей, аппроксимации связей между варьируемыми характеристиками, установлению критериев и доверительных интервалов.

ПЕРСПЕКТИВЫ ПОЕЗДОВ НА МАГНИТНОМ ПОДВЕСЕ

В повседневной жизни мы окружены разнообразными видами колесного транспорта. Уже много веков колесо, из-за своего главного качества - малого трения при движении по поверхности, является основным типом опоры для различных транспортных средств. При этом хорошо известно, что чем больше скорость транспортного средства, тем ровнее должна быть дорога и качественнее изготовлено колесо. Несмотря на незначительное трение колеса о поверхность, его износ является одной из трудно решаемых задач, стоящих перед учеными всего мира.

Из всего многообразия видов колесного транспорта наиболее привлекательно выглядит железнодорожный. Однако, ему также присущ ряд существенных недостатков, от которых довольно трудно избавиться. Для него характерна жесткая, шумная вибрация, перестук колес и тот же, хотя и в меньшей степени, износ.

Более того, с увеличением скорости, возрастает неустойчивость движения колеса по рельсу. При этом, традиционный железнодорожный способ перемещения, основанный на взаимодействии колеса с рельсом, за 180 лет непрерывного совершенствования уже подошел к пределу своих технических возможностей. В этой связи ученые различных стран все больше внимания уделяют поиску путей создания видов транспорта, использующих бес колесные способы перемещения.

К таким новым видам транспорта можно отнести поезд на магнитном подвесе, в основе которого использован эффект магнитной левитации. Магнитный подвес – бесконтактное подвешивание транспортных средств при движении над путевым устройством, осуществляемое с помощью постоянных магнитов или электромагнитов. Перемещение поезда осуществляется с использованием тяговых линейных электродвигателей. Величина зазора изменяется в зависимости от мощности магнитных полей, создаваемых в соленоидах, смонтированных как на подвижном составе, так и в полотне дороги.