Magnetická levitácia: popis, vlastnosti a príklady

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-02-12 12:18

Ako viete, Zem má v dôsledku prevládajúceho svetového poriadku určité gravitačné pole a snom človeka vždy bolo prekonať ho akýmikoľvek prostriedkami. Magnetická levitácia je výraz fantastickejší ako odkaz na každodennú realitu.

Spočiatku to znamenalo hypotetickú schopnosť prekonať gravitáciu neznámym spôsobom a pohybovať ľuďmi alebo predmetmi vzduchom bez pomocných zariadení. Teraz je však pojem „magnetická levitácia“už celkom vedecký.

Naraz sa rozvíja niekoľko inovatívnych nápadov, ktoré sú založené na tomto fenoméne. A všetky z nich v budúcnosti sľubujú veľké príležitosti pre všestranné aplikácie. Pravdaže, magnetická levitácia sa nebude vykonávať magickými metódami, ale pomocou veľmi špecifických výdobytkov fyziky, konkrétne sekcie, ktorá študuje magnetické polia a všetko, čo s nimi súvisí.

Len trochu teórie

Medzi ľuďmi ďaleko od vedy existuje názor, že magnetická levitácia je riadený let magnetu. V skutočnosti pod týmtotento pojem znamená prekonanie objektu gravitácie pomocou magnetického poľa. Jednou z jeho charakteristík je magnetický tlak, ktorý sa používa na „boj“so zemskou gravitáciou.

Zjednodušene povedané, keď gravitácia stiahne predmet dole, magnetický tlak sa nasmeruje tak, že ho vytlačí späť nahor. Takto levituje magnet. Ťažkosti pri implementácii teórie sú v tom, že statické pole je nestabilné a nezaostruje sa na daný bod, takže nemusí byť schopné účinne odolávať príťažlivosti. Preto sú potrebné pomocné prvky, ktoré poskytnú magnetickému poľu dynamickú stabilitu, takže levitácia magnetu je pravidelným javom. Ako stabilizátory sa používajú rôzne metódy. Najčastejšie - elektrický prúd cez supravodiče, ale v tejto oblasti existujú aj iné vývojové trendy.

Technická levitácia

V skutočnosti sa magnetická rozmanitosť vzťahuje na širší termín prekonania gravitačnej príťažlivosti. Takže technická levitácia: prehľad metód (veľmi stručný).

Zdá sa, že sme s magnetickou technológiou trochu prišli na to, ale existuje aj elektrická metóda. Na rozdiel od prvého je možné druhý použiť na manipuláciu s výrobkami z rôznych materiálov (v prvom prípade iba magnetizovaných), dokonca aj s dielektrikami. Oddeľte aj elektrostatickú a elektrodynamickú levitáciu.

Schopnosť častíc pohybovať sa pod vplyvom svetla predpovedal Kepler. ALEexistenciu ľahkého tlaku dokázal Lebedev. Pohyb častice v smere svetelného zdroja (optická levitácia) sa nazýva pozitívna fotoforéza a v opačnom smere - negatívny.

Aerodynamická levitácia, odlišná od optickej, je v dnešných technológiách pomerne široko použiteľná. Mimochodom, "vankúš" je jednou z jeho odrôd. Najjednoduchší vzduchový vankúš sa získa veľmi jednoducho – do nosného substrátu sa vyvŕta veľa otvorov a cez ne sa fúka stlačený vzduch. V tomto prípade vzduchový zdvih vyrovnáva hmotnosť objektu a ten sa vznáša vo vzduchu.

Posledná metóda, ktorú veda v súčasnosti pozná, je levitácia pomocou akustických vĺn.

Aké sú príklady magnetickej levitácie?

Vedecká fantastika snívala o prenosných zariadeniach s veľkosťou ruksaku, ktoré dokážu človeka so značnou rýchlosťou „levitovať“v smere, ktorý potrebuje. Veda sa doteraz vydala inou cestou, praktickejšou a uskutočniteľnejšou – bol vytvorený vlak, ktorý sa pohybuje pomocou magnetickej levitácie.

História supervlakov

Po prvýkrát myšlienku kompozície s použitím lineárneho motora predložil (a dokonca si ju nechal patentovať) nemecký inžinier a vynálezca Alfred Zane. A to bolo v roku 1902. Potom sa vývoj elektromagnetického odpruženia a vlaku, ktorý je ním vybavený, objavil so závideniahodnou pravidelnosťou: v roku 1906 Franklin Scott Smith navrhol ďalší prototyp v rokoch 1937 až 1941. niekoľko patentov na rovnakú tému získal Hermann Kemper ao niečo neskôr vytvoril Brit Eric Lazethwaite pracovný prototyp motora v životnej veľkosti. V 60. rokoch sa podieľal aj na vývoji Pásového vznášadla, ktoré sa malo stať najrýchlejším vlakom, no nestalo sa tak, pretože projekt bol v roku 1973 pre nedostatočné financovanie ukončený.

Len o šesť rokov neskôr, opäť v Nemecku, postavili maglev vlak a získali licenciu na prepravu osôb. Testovacia trať položená v Hamburgu mala necelý kilometer, no samotná myšlienka inšpirovala spoločnosť natoľko, že vláčik fungoval aj po zatvorení výstavy a za tri mesiace dokázal prepraviť 50 000 ľudí. Jeho rýchlosť podľa moderných štandardov nebola taká veľká – iba 75 km/h.

Nie výstava, ale komerčný maglev (tak nazvali vlak pomocou magnetu), ktorý premával medzi letiskom v Birminghame a železničnou stanicou od roku 1984 a na svojom poste vydržal 11 rokov. Dĺžka trate bola ešte kratšia, iba 600 m, a vlak sa zdvihol 1,5 cm nad trať.

Japončina

V budúcnosti nadšenie z vlakov maglev v Európe opadlo. Ale koncom 90-tych rokov sa o ne začala aktívne zaujímať taká high-tech krajina ako Japonsko. Na jeho území už bolo položených niekoľko pomerne dlhých trás, po ktorých lietajú maglevy, využívajúc taký jav, ako je magnetická levitácia. Tá istá krajina vlastní aj rýchlostné rekordy týchto vlakov. Posledný ukázal povolenú rýchlosť viac ako 550 km/h.

Ďalejvyhliadky na použitie

Na jednej strane sú maglevy príťažlivé pre svoju schopnosť rýchleho pohybu: podľa teoretikov môžu byť v blízkej budúcnosti zrýchlené až na 1000 kilometrov za hodinu. Veď ich poháňa magnetická levitácia a brzdí ich len odpor vzduchu. Preto poskytnutie maximálnych aerodynamických obrysov kompozícii výrazne znižuje jej vplyv. Navyše, vďaka tomu, že sa nedotýkajú koľajníc, je opotrebovanie takýchto vlakov extrémne pomalé, čo je veľmi výhodné z hľadiska nákladov.

Ďalším plusom je znížený efekt hluku: vlaky maglev sa pohybujú takmer nehlučne v porovnaní s konvenčnými vlakmi. Bonusom je v nich aj využitie elektriny, ktorá znižuje škodlivé vplyvy na prírodu a ovzdušie. Okrem toho je maglev vlak schopný vyliezť na strmšie svahy, čím sa eliminuje potreba položiť trať okolo kopcov a svahov.

Energetické aplikácie

Za nemenej zaujímavý praktický smer možno považovať rozšírené používanie magnetických ložísk v kľúčových komponentoch mechanizmov. Ich inštalácia rieši vážny problém opotrebovania zdrojového materiálu.

Ako viete, klasické ložiská sa opotrebúvajú pomerne rýchlo – neustále sú vystavené vysokému mechanickému zaťaženiu. V niektorých oblastiach znamená nutnosť výmeny týchto dielov nielen dodatočné náklady, ale aj vysoké riziko pre osoby, ktoré obsluhujú mechanizmus. Magnetické ložiská zostávajú v prevádzke mnohonásobne dlhšie, preto sa ich použitie veľmi odporúčaakékoľvek extrémne podmienky. Najmä v jadrovej energetike, veternej technológii alebo v odvetviach s extrémne nízkymi/vysokými teplotami.

Lietadlo

Pri probléme, ako zaviesť magnetickú levitáciu, vyvstáva rozumná otázka: kedy sa konečne vyrobí a progresívnemu ľudstvu predstaví plnohodnotné lietadlo, v ktorom sa bude magnetická levitácia využívať? Koniec koncov, existujú nepriame dôkazy, že takéto „UFO“existovali. Vezmime si napríklad indické „vimany“z najstarších čias alebo hitlerovské „diskoplány“, ktoré sú nám už časovo bližšie, využívajúce okrem iného elektromagnetické metódy organizácie výťahu. Zachovali sa približné nákresy a dokonca aj fotografie pracovných modelov. Otázka zostáva otvorená: ako uviesť všetky tieto myšlienky do života? Ale veci nejdú ďalej ako nie príliš životaschopné prototypy pre moderných vynálezcov. Alebo je to možno stále príliš tajná informácia?