Magnetiline levitatsioon: kirjeldus, omadused ja näited

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-02-12 06:17

Nagu teate, on Maal valitseva maailmakorra tõttu teatud gravitatsiooniväli ja inimese unistus on alati olnud sellest üle saada mis tahes vahenditega. Magnetlevitatsioon on fantastilisem termin kui igapäevasele reaalsusele viitamine.

Algselt tähendas see hüpoteetilist võimet ületada gravitatsiooni tundmatul viisil ja liigutada inimesi või esemeid läbi õhu ilma abiseadmeteta. Kuid nüüd on "magnetilise levitatsiooni" mõiste juba üsna teaduslik.

Korraga töötatakse välja mitu uuenduslikku ideed, mis põhinevad sellel nähtusel. Ja need kõik lubavad tulevikus suurepäraseid võimalusi mitmekülgseks kasutamiseks. Tõsi, magnetlevitatsiooni teostatakse mitte maagiliste meetoditega, vaid kasutades väga spetsiifilisi füüsikasaavutusi, nimelt magnetvälju ja kõike nendega seonduvat uurivat osa.

Natuke teooriat

Teaduskaugete inimeste seas on arvamus, et magnetlevitatsioon on magneti juhitud lend. Tegelikult selle alltermin tähendab gravitatsiooniobjekti ületamist magnetvälja abil. Üks selle omadusi on magnetrõhk, mida kasutatakse Maa gravitatsiooni vastu võitlemiseks.

Lihtsustatult öeldes, kui gravitatsioon tõmbab objekti alla, suunatakse magnetrõhk nii, et see surub selle tagasi üles. Nii levib magnet. Teooria rakendamise raskus seisneb selles, et staatiline väli on ebastabiilne ega fokusseeri antud punkti, mistõttu ei pruugi see olla võimeline atraktsioonile tõhus alt vastu seista. Seetõttu on vaja abielemente, mis tagavad magnetvälja dünaamilise stabiilsuse, nii et magneti levitatsioon on regulaarne nähtus. Selle stabilisaatoritena kasutatakse erinevaid meetodeid. Kõige sagedamini - ülijuhtide kaudu läbiv elektrivool, kuid selles valdkonnas on ka teisi arenguid.

Tehniline levitatsioon

Tegelikult viitab magnetiline mitmekesisus gravitatsioonilise külgetõmbe ületamise laiemale terminile. Niisiis, tehniline levitatsioon: meetodite ülevaade (väga lühike).

Tundub, et oleme magnettehnoloogiaga natuke aru saanud, kuid on ka elektriline meetod. Erinev alt esimesest saab teist kasutada mitmesugustest materjalidest (esimesel juhul ainult magnetiseeritud), isegi dielektrikutest valmistatud toodetega manipuleerimiseks. Eraldage ka elektrostaatiline ja elektrodünaamiline levitatsioon.

Osakeste võimet liikuda valguse mõjul ennustas Kepler. AGAkerge surve olemasolu tõestas Lebedev. Osakese liikumist valgusallika suunas (optiline levitatsioon) nimetatakse positiivseks fotoforeesiks ja vastupidises suunas - negatiivseks.

Aerodünaamiline levitatsioon, mis erineb optilisest, on tänapäeva tehnoloogiates üsna laialdaselt kasutatav. Muide, "padi" on üks selle sortidest. Lihtsaim õhkpadi saadakse väga lihts alt - kandesubstraadisse puuritakse palju auke ja puhutakse neist läbi suruõhku. Sel juhul tasakaalustab õhktõste objekti massi ja see hõljub õhus.

Viimane teadusele hetkel teadaolev meetod on levitatsioon akustiliste lainete abil.

Millised on magnetilise levitatsiooni näited?

Ulme unistas seljakoti suurustest kaasaskantavatest seadmetest, mis suudaksid inimese märkimisväärse kiirusega "leviteerida" vajalikus suunas. Teadus on seni läinud teist teed, praktilisemat ja teostatavamat – loodi rong, mis liigub magnetlevitatsiooni abil.

Superrongide ajalugu

Esmakordselt esitas (ja isegi patenteeris) idee lineaarmootorit kasutavast kompositsioonist Saksa insener-leiutaja Alfred Zane. Ja see oli aastal 1902. Pärast seda ilmus kadestusväärse korrapäraselt välja elektromagnetilise vedrustuse ja sellega varustatud rongi väljatöötamine: 1906. aastal pakkus Franklin Scott Smith välja teise prototüübi, aastatel 1937–1941. hulk patente samal teemal sai Hermann Kemper javeidi hiljem lõi britt Eric Lazethwaite mootori elusuuruses töötava prototüübi. 60ndatel osales ta ka roomikhõljuki väljatöötamises, millest pidi saama kiireim rong, kuid ei teinud seda, sest projekt suleti 1973. aastal ebapiisava rahastamise tõttu.

Alles kuus aastat hiljem ehitati taas Saksamaal maglev-rong, mis sai reisijateveoks litsentsi. Hamburgis rajatud proovirada oli alla kilomeetri pikk, kuid idee ise inspireeris ühiskonda nii palju, et rong toimis ka pärast näituse sulgemist, olles suutnud kolme kuuga transportida 50 000 inimest. Selle kiirus tänapäevaste standardite järgi ei olnud nii suur – ainult 75 km/h.

Mitte näitus, vaid kaubanduslik maglev (nii nad nimetasid rongi magneti abil), sõitis Birminghami lennujaama ja raudteejaama vahel alates 1984. aastast ning pidas oma ametikohal vastu 11 aastat. Rööbastee pikkus oli veelgi lühem, vaid 600 m, ja rong tõusis 1,5 cm kõrgusele rööbastee kohal.

Jaapani

Tulevikus elevus maglev-rongide pärast Euroopas vaibus. Kuid 90ndate lõpuks hakkas selline kõrgtehnoloogiline riik nagu Jaapan nende vastu aktiivselt huvi tundma. Tema territooriumile on juba rajatud mitu üsna pikka marsruuti, mida mööda lendavad maglevid, kasutades sellist nähtust nagu magnetlevitatsioon. Samale riigile kuuluvad ka nende rongide püstitatud kiirusrekordid. Viimane näitas kiiruspiirangut üle 550 km/h.

Edasikasutusvõimalused

Ühelt poolt on maglevid atraktiivsed nende kiire liikumisvõime tõttu: teoreetikute hinnangul saab neid lähiajal kiirendada kuni 1000 kilomeetrini tunnis. Lõppude lõpuks töötavad need magnetilise levitatsiooni abil ja ainult õhutakistus aeglustab neid. Seetõttu vähendab kompositsioonile maksimaalsete aerodünaamiliste piirjoonte andmine oluliselt selle mõju. Lisaks on selliste rongide kulumine väga aeglane, kuna need ei puuduta rööpaid, mis on väga kuluefektiivne.

Teine pluss on vähendatud müraefekt: maglev-rongid liiguvad tavaliste rongidega võrreldes peaaegu hääletult. Boonuseks on ka nendes elektri kasutamine, mis vähendab kahjulikku mõju loodusele ja atmosfäärile. Lisaks on maglev-rong võimeline ronima ka järsematel nõlvadel, mistõttu pole vaja rajada ümber mägede ja nõlvade.

Energiarakendused

Mitte vähem huvitavaks praktiliseks suunaks võib pidada magnetlaagrite laialdast kasutamist mehhanismide põhikomponentides. Nende paigaldamine lahendab tõsise lähtematerjali kulumise probleemi.

Nagu teate, kuluvad klassikalised laagrid üsna kiiresti – neil on pidev alt suur mehaaniline koormus. Mõnes piirkonnas tähendab nende osade väljavahetamise vajadus mitte ainult lisakulusid, vaid ka suurt riski mehhanismi hooldavatele inimestele. Magnetlaagrid töötavad mitu korda kauem, seega on nende kasutamine väga soovitatavmis tahes äärmuslikud tingimused. Eriti tuumaenergia, tuuletehnoloogia või äärmiselt madala/kõrge temperatuuriga tööstusharudes.

Lennuk

Magnetlevitatsiooni rakendamise probleemiga seoses tekib mõistlik küsimus: millal lõpuks toodetakse ja esitletakse progressiivsele inimkonnale täisväärtuslik lennuk, milles magnetlevitatsiooni kasutatakse? On ju kaudseid tõendeid, et sellised "UFOd" eksisteerisid. Võtame näiteks kõige iidseima ajastu India "vimanad" või meile juba ajaliselt lähemal olevad hitlerlikud "diskoplaanid", mis kasutavad muuhulgas elektromagnetilisi lifti korraldamise meetodeid. Töötavatest mudelitest on säilinud ligikaudsed joonised ja isegi fotod. Lahtiseks jääb küsimus: kuidas kõik need ideed ellu viia? Kuid asjad ei lähe kaugemale kui tänapäevaste leiutajate jaoks mitte liiga elujõulised prototüübid. Või äkki on see siiski liiga salajane teave?