Magnetinė levitacija: aprašymas, savybės ir pavyzdžiai

2024 Autorius: Henry Conors | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-02-12 10:26

Kaip žinote, Žemė dėl vyraujančios pasaulio tvarkos turi tam tikrą gravitacinį lauką, o žmogaus svajonė visada buvo jį įveikti bet kokiomis priemonėmis. Magnetinė levitacija yra labiau fantastinis terminas, nei reiškiantis kasdienę tikrovę.

Iš pradžių tai reiškė hipotetinį gebėjimą įveikti gravitaciją nežinomu būdu ir perkelti žmones ar daiktus oru be pagalbinės įrangos. Tačiau dabar „magnetinės levitacijos“sąvoka jau gana moksliška.

Vienu metu kuriamos kelios naujoviškos idėjos, kurios remiasi šiuo reiškiniu. Ir visi jie ateityje žada puikias galimybes įvairiems pritaikymams. Tiesa, magnetinė levitacija bus vykdoma ne magiškais metodais, o naudojant labai specifinius fizikos pasiekimus, būtent sekciją, kurioje tiriami magnetiniai laukai ir viskas, kas su jais susiję.

Tik šiek tiek teorijos

Tarp žmonių, toli nuo mokslo, yra nuomonė, kad magnetinė levitacija yra valdomas magneto skrydis. Tiesą sakant, pagal šįterminas reiškia gravitacijos objekto įveikimą magnetinio lauko pagalba. Viena iš jo savybių yra magnetinis slėgis, kuris naudojamas „kovoti“su žemės gravitacija.

Paprasčiau tariant, kai gravitacija traukia objektą žemyn, magnetinis slėgis nukreipiamas taip, kad jis vėl stumtų jį aukštyn. Taip levituoja magnetas. Sunkumas įgyvendinant teoriją yra tas, kad statinis laukas yra nestabilus ir nefokusuoja tam tikrame taške, todėl jis gali nesugebėti veiksmingai atsispirti traukai. Todėl reikalingi pagalbiniai elementai, kurie suteiks magnetiniam laukui dinaminį stabilumą, kad magneto levitacija būtų reguliarus reiškinys. Jai kaip stabilizatoriai naudojami įvairūs metodai. Dažniausiai – elektros srovė per superlaidininkus, tačiau šioje srityje yra ir kitų pokyčių.

Techninė levitacija

Tiesą sakant, magnetinė įvairovė reiškia platesnį gravitacinės traukos įveikimo terminą. Taigi, techninė levitacija: metodų apžvalga (labai trumpa).

Atrodo, kad šiek tiek išsiaiškinome su magnetine technologija, tačiau yra ir elektrinis metodas. Kitaip nei pirmoji, antroji gali būti naudojama manipuliacijoms su gaminiais iš įvairių medžiagų (pirmuoju atveju tik įmagnetintais), net ir dielektrikų. Taip pat atskirkite elektrostatinę ir elektrodinaminę levitaciją.

Kepleris numatė dalelių gebėjimą judėti veikiant šviesai. BETlengvo slėgio egzistavimą įrodė Lebedevas. Dalelės judėjimas šviesos š altinio kryptimi (optinė levitacija) vadinamas teigiama fotoforeze, o priešinga kryptimi - neigiama.

Aerodinaminė levitacija, kuri skiriasi nuo optinės, gana plačiai taikoma šiuolaikinėse technologijose. Beje, „pagalvė“yra viena iš jos atmainų. Paprasčiausia oro pagalvė gaunama labai nesunkiai – nešiklio substrate išgręžiama daug skylių ir pro jas pučiamas suspaustas oras. Šiuo atveju oro keltuvas subalansuoja objekto masę ir jis plūduriuoja ore.

Paskutinis šiuo metu mokslui žinomas metodas yra levitacija naudojant akustines bangas.

Kokie yra magnetinės levitacijos pavyzdžiai?

Mokslinė fantastika svajojo apie kuprinės dydžio nešiojamus prietaisus, kurie galėtų nemenku greičiu „levituoti“žmogų jam reikalinga kryptimi. Mokslas iki šiol pasuko kitu keliu, praktiškesniu ir įmanomesniu – buvo sukurtas traukinys, judantis naudojant magnetinę levitaciją.

Super traukinių istorija

Pirmą kartą kompozicijos, naudojant tiesinį variklį, idėją pateikė (ir net užpatentavo) vokiečių inžinierius-išradėjas Alfredas Zane'as. Ir tai buvo 1902 m. Po to elektromagnetinės pakabos ir ja aprūpinto traukinio kūrimas pasirodė pavydėtinai reguliariai: 1906 m. Franklinas Scottas Smithas pasiūlė kitą prototipą, 1937–1941 m. keletą patentų ta pačia tema gavo Hermannas Kemperis irkiek vėliau britas Ericas Lazethwaite'as sukūrė natūralaus dydžio veikiantį variklio prototipą. 60-aisiais jis taip pat dalyvavo kuriant vikšrinį orlaivį, kuris turėjo tapti greičiausiu traukiniu, bet to nepadarė, nes projektas buvo uždarytas dėl nepakankamo finansavimo 1973 m.

Tik po šešerių metų vėl Vokietijoje buvo pastatytas maglev traukinys ir jam suteikta licencija vežti keleivius. Hamburge nutiesta bandomoji trasa buvo mažiau nei kilometro ilgio, tačiau pati idėja taip įkvėpė visuomenę, kad traukinys veikė ir po parodos uždarymo, per tris mėnesius spėjęs pervežti 50 tūkst. Jo greitis pagal šiuolaikinius standartus nebuvo toks didelis – tik 75 km/val.

Ne paroda, o komercinis maglev (taip jie vadino traukinį naudodami magnetą), kursavo tarp Birmingamo oro uosto ir geležinkelio stoties nuo 1984 m. ir tarnavo 11 metų. Trasos ilgis buvo dar trumpesnis, tik 600 m, o traukinys pakilo 1,5 cm virš bėgių.

Japonų

Ateityje jaudulys dėl maglev traukinių Europoje atslūgo. Tačiau 90-ųjų pabaigoje tokia aukštųjų technologijų šalis kaip Japonija jais pradėjo aktyviai domėtis. Jos teritorijoje jau buvo nutiesti keli gana ilgi maršrutai, kuriais skrenda maglevos, naudojant tokį reiškinį kaip magnetinė levitacija. Tai pačiai šaliai priklauso ir šių traukinių greičio rekordai. Paskutinis rodė didesnį nei 550 km/h greičio apribojimą.

Toliaunaudojimo perspektyvos

Viena vertus, maglevai patrauklūs dėl savo gebėjimo greitai judėti: anot teoretikų, artimiausiu metu jie gali įsibėgėti iki 1000 kilometrų per valandą. Juk juos varo magnetinė levitacija, o tik oro pasipriešinimas juos sulėtina. Todėl maksimalių aerodinaminių kontūrų suteikimas kompozicijai labai sumažina jos poveikį. Be to, dėl to, kad jie neliečia bėgių, tokie traukiniai dėvisi itin lėtai, o tai yra labai ekonomiška.

Kitas pliusas yra sumažintas triukšmo efektas: maglev traukiniai juda beveik tyliai, palyginti su įprastais traukiniais. Premija – ir juose panaudota elektros energija, mažinanti žalingą poveikį gamtai ir atmosferai. Be to, maglev traukinys gali lipti į statesnius šlaitus, todėl nebereikia nutiesti bėgių aplink kalvas ir šlaitus.

Energetikos programos

Ne mažiau įdomia praktine kryptimi galima laikyti platų magnetinių guolių naudojimą pagrindiniuose mechanizmų komponentuose. Jų įrengimas išsprendžia rimtą pirminės medžiagos nusidėvėjimo problemą.

Kaip žinote, klasikiniai guoliai gana greitai susidėvi – jie nuolat patiria dideles mechanines apkrovas. Kai kuriose srityse šių dalių keitimo poreikis reiškia ne tik papildomas išlaidas, bet ir didelę riziką mechanizmą aptarnaujantiems žmonėms. Magnetiniai guoliai veikia daug kartų ilgiau, todėl juos naudoti labai patartinabet kokiomis ekstremaliomis sąlygomis. Ypač branduolinės energetikos, vėjo technologijų arba pramonės šakose, kuriose temperatūra itin žema/aukšta.

Lėktuvas

Sprendžiant, kaip įgyvendinti magnetinę levitaciją, kyla pagrįstas klausimas: kada pagaliau bus pagamintas ir pažangiai žmonijai pristatytas visavertis lėktuvas, kuriame bus naudojama magnetinė levitacija? Juk yra netiesioginių įrodymų, kad tokie „NSO“egzistavo. Paimkime, pavyzdžiui, seniausios epochos indiškus „vimanus“arba mums jau laiko atžvilgiu artimesnius hitlerinius „diskoplanus“, kuriuose, be kita ko, naudojami ir elektromagnetiniai keltuvo organizavimo metodai. Išsaugoti apytiksliai veikiančių modelių brėžiniai ir net nuotraukos. Klausimas lieka atviras: kaip įgyvendinti visas šias idėjas? Tačiau viskas nėra toliau, nei šiuolaikiniams išradėjams ne itin perspektyvūs prototipai. O gal tai vis dar per slapta informacija?