Magneettinen levitaatio: kuvaus, ominaisuudet ja esimerkit

2024 Kirjoittaja: Henry Conors | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-02-12 06:48

Kuten tiedätte, maapallolla on vallitsevasta maailmanjärjestyksestä johtuen tietty gravitaatiokenttä, ja ihmisen unelma on aina ollut voittaa se millään tavalla. Magneettinen levitaatio on fantastinen termi kuin jokapäiväiseen todellisuuteen viittaava termi.

Alun perin se tarkoitti hypoteettista kykyä voittaa painovoima tuntemattomalla tavalla ja siirtää ihmisiä tai esineitä ilmassa ilman apulaitteita. Nyt käsite "magneettinen levitaatio" on kuitenkin jo varsin tieteellinen.

Samaan aikaan kehitetään useita innovatiivisia ideoita, jotka perustuvat tähän ilmiöön. Ja ne kaikki lupaavat tulevaisuudessa loistavia mahdollisuuksia monipuolisiin sovelluksiin. Magneettista levitaatiota ei tosin suoriteta maagisilla menetelmillä, vaan käyttämällä hyvin erityisiä fysiikan saavutuksia, nimittäin osaa, joka tutkii magneettikenttiä ja kaikkea niihin liittyvää.

Hieman teoriaa

Tieteestä kaukana olevien ihmisten keskuudessa on mielipide, että magneettinen levitaatio on magneetin ohjattua lentoa. Itse asiassa tämän allatermi tarkoittaa painovoimakohteen voittamista magneettikentän avulla. Yksi sen ominaisuuksista on magneettinen paine, jota käytetään "taistelemaan" maan painovoimaa vastaan.

Yksinkertaisesti sanottuna, kun painovoima vetää kohteen alas, magneettinen paine on suunnattu siten, että se työntää sen takaisin ylös. Näin magneetti leijuu. Teorian toteuttamisen vaikeus on se, että staattinen kenttä on epävakaa eikä fokusoidu tiettyyn pisteeseen, joten se ei ehkä pysty vastustamaan vetovoimaa tehokkaasti. Siksi tarvitaan apuelementtejä, jotka antavat magneettikentän dynaamisen vakauden, joten magneetin levitaatio on säännöllinen ilmiö. Sen stabilointiaineina käytetään erilaisia menetelmiä. Useimmiten - suprajohteiden läpi kulkeva sähkövirta, mutta tällä alueella on muitakin kehityssuuntauksia.

Tekninen levitaatio

Itse asiassa magneettinen lajike viittaa laajempaan termiin painovoiman vetovoiman voittamiseksi. Joten, tekninen levitaatio: menetelmien katsaus (hyvin lyhyt).

Olemme ilmeisesti keksineet hieman magneettitekniikalla, mutta on olemassa myös sähköinen menetelmä. Toisin kuin ensimmäistä, toista voidaan käyttää erilaisista materiaaleista (ensimmäisessä tapauksessa vain magnetoiduista), jopa eristeistä valmistettujen tuotteiden käsittelyyn. Erottele myös sähköstaattinen ja sähködynaaminen levitaatio.

Kepler ennusti hiukkasten kyvyn liikkua valon vaikutuksesta. MUTTAkevyen paineen olemassaolon todisti Lebedev. Hiukkasen liikettä valonlähteen suuntaan (optinen levitaatio) kutsutaan positiiviseksi fotoforeesiksi ja vastakkaiseen suuntaan negatiiviseksi.

Aerodynaaminen levitaatio, joka eroaa optisesta, on melko laaj alti sovellettavissa tämän päivän teknologioissa. Muuten, "tyyny" on yksi sen lajikkeista. Yksinkertaisin ilmatyyny saadaan erittäin helposti - alustaan porataan useita reikiä ja niiden läpi puhalletaan paineilmaa. Tässä tapauksessa ilmanostin tasapainottaa kohteen massan ja se kelluu ilmassa.

Viimeinen tieteen tällä hetkellä tuntema menetelmä on levitaatio akustisten a altojen avulla.

Mitä ovat esimerkkejä magneettisesta levitaatiosta?

Scifi haaveili repun kokoisista kannettavista laitteista, jotka voisivat "levitoida" ihmisen hänen tarvitsemaansa suuntaan huomattavalla nopeudella. Tiede on toistaiseksi valinnut eri polun, käytännöllisemmän ja toteuttamiskelpoisemman - luotiin juna, joka liikkuu magneettisen levitaation avulla.

Superjunien historia

Ensimmäistä kertaa idean lineaarimoottoria käyttävästä koostumuksesta esitti (ja jopa patentoi) saksalainen insinööri-keksijä Alfred Zane. Ja se oli vuonna 1902. Tämän jälkeen sähkömagneettisen jousituksen ja sillä varustetun junan kehitys ilmestyi kadehdittavalla säännöllisyydellä: vuonna 1906 Franklin Scott Smith ehdotti toista prototyyppiä vuosina 1937–1941. Hermann Kemper sai useita patentteja samasta aiheesta jahieman myöhemmin britti Eric Lazethwaite loi luonnollisen kokoisen toimivan moottorin prototyypin. 60-luvulla hän osallistui myös telatyynyaluksen kehittämiseen, josta piti tulla nopein juna, mutta ei, koska projekti suljettiin riittämättömän rahoituksen vuoksi vuonna 1973.

Vain kuusi vuotta myöhemmin, jälleen Saksassa, rakennettiin maglev-juna ja sille myönnettiin lupa matkustajaliikenteeseen. Hampurissa rakennettu testirata oli alle kilometriä pitkä, mutta idea itsessään inspiroi yhteiskuntaa niin paljon, että juna toimi näyttelyn sulkemisen jälkeenkin, sillä se onnistui kuljettamaan kolmessa kuukaudessa 50 000 ihmistä. Sen nopeus nykystandardien mukaan ei ollut niin suuri - vain 75 km / h.

Ei näyttely, vaan kaupallinen maglev (niin he kutsuivat junaa magneetilla), kulki Birminghamin lentokentän ja rautatieaseman välillä vuodesta 1984 lähtien ja kesti 11 vuotta hänen virassaan. Radan pituus oli vielä lyhyempi, vain 600 m, ja juna nousi 1,5 cm radan yläpuolelle.

japanilainen

Jatkossa jännitys maglev-junista Euroopassa laantui. Mutta 90-luvun lopulla niin korkean teknologian maa kuin Japani kiinnostui heistä aktiivisesti. Sen alueelle on jo rakennettu useita melko pitkiä reittejä, joita pitkin maglevit lentävät käyttämällä sellaista ilmiötä kuin magneettinen levitaatio. Sama maa omistaa myös näiden junien nopeusennätykset. Viimeisin nopeusrajoitus oli yli 550 km/h.

Edelleenkäyttömahdollisuudet

Yhtäältä maglevit ovat houkuttelevia niiden nopean liikkumiskyvyn vuoksi: teoreetikkojen mukaan niitä voidaan lähitulevaisuudessa kiihdyttää jopa 1 000 kilometriin tunnissa. Loppujen lopuksi ne saavat voimansa magneettisesta levitaatiosta, ja vain ilmanvastus hidastaa niitä. Siksi maksimaalisten aerodynaamisten ääriviivojen antaminen koostumukselle vähentää suuresti sen vaikutusta. Lisäksi, koska ne eivät kosketa kiskoja, tällaisten junien kuluminen on erittäin hidasta, mikä on erittäin kustannustehokasta.

Toinen plus on vähäisempi meluvaikutelma: maglev-junat liikkuvat lähes äänettömästi verrattuna perinteisiin juniin. Bonuksena on myös sähkön käyttö niissä, mikä vähentää haitallisia vaikutuksia luontoon ja ilmakehään. Lisäksi maglev-juna pystyy kiipeämään jyrkemmille rinteille, jolloin rataa ei tarvitse asentaa kukkuloiden ja rinteiden ympäri.

Energiasovellukset

Ei vähemmän mielenkiintoista käytännön suuntaa voidaan pitää magneettisten laakerien laajamittaista käyttöä mekanismien avainkomponenteissa. Niiden asennus ratkaisee vakavan lähdemateriaalin kulumisen ja repeytymisen ongelman.

Kuten tiedät, klassiset laakerit kuluvat melko nopeasti - niihin kohdistuu jatkuvasti suuria mekaanisia kuormituksia. Joillakin alueilla näiden osien vaihtotarve ei merkitse vain lisäkustannuksia, vaan myös suurta riskiä mekanismia huoltaville henkilöille. Magneettiset laakerit pysyvät toiminnassa monta kertaa pidempään, joten niiden käyttö on erittäin suositeltavaaäärimmäisissä olosuhteissa. Erityisesti ydinvoimassa, tuulitekniikassa tai teollisuudenaloilla, joilla on erittäin alhainen/korkea lämpötila.

Lentokoneet

Magneettisen levitaation toteuttamisongelmassa herää järkevä kysymys: milloin lopulta valmistetaan ja esitellään edistykselliselle ihmiskunnalle täysimittainen lentokone, jossa magneettista levitaatiota käytetään? Loppujen lopuksi on epäsuoraa näyttöä tällaisten "UFOjen" olemassaolosta. Otetaan esimerkiksi muinaisimman aikakauden intialaiset "vimanat" tai jo ajallisesti meitä lähempänä olevat hitleriläiset "diskolentokoneet", joissa käytetään muun muassa sähkömagneettisia nostojen organisointimenetelmiä. Toimivista malleista on säilytetty likimääräisiä piirustuksia ja jopa valokuvia. Kysymys jää avoimeksi: kuinka saada kaikki nämä ideat eloon? Mutta asiat eivät mene pidemmälle kuin ei liian elinkelpoisia prototyyppejä nykyaikaisille keksijöille. Vai ehkä tämä on vielä liian salaisia tietoja?