Магниттік левитация: сипаттамасы, мүмкіндіктері және мысалдары

2024 Автор: Henry Conors | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-02-12 09:48

Өздеріңіз білетіндей, Жерде қалыптасқан әлемдік тәртіпке байланысты белгілі бір тартылыс өрісі бар және адамның арманы әрқашан оны кез келген әдіспен жеңу болды. Магниттік левитация - бұл күнделікті шындыққа сілтеме жасаудан гөрі фантастикалық термин.

Алғашында бұл белгісіз жолмен ауырлық күшін жеңу және адамдарды немесе заттарды ауада қосалқы жабдықсыз жылжыту гипотетикалық қабілетін білдірді. Дегенмен, қазір «магниттік левитация» ұғымы әлдеқашан ғылыми болып табылады.

Осы құбылысқа негізделген бірнеше инновациялық идеялар бірден әзірленуде. Және олардың барлығы болашақта жан-жақты қосымшалар үшін үлкен мүмкіндіктер береді. Рас, магниттік левитация сиқырлы әдістермен емес, физиканың ерекше жетістіктерін, атап айтқанда магнит өрістерін және олармен байланысты барлық нәрселерді зерттейтін бөлімді пайдалана отырып жүзеге асырылатын болады.

Біраз ғана теория

Ғылымнан алыс адамдар арасында магниттік левитация магниттің басқарылатын ұшуы деген пікір бар. Шын мәнінде, осының астындатермин магнит өрісінің көмегімен ауырлық объектісін жеңуді білдіреді. Оның сипаттамаларының бірі жердің тартылыс күшімен «күресу» үшін қолданылатын магниттік қысым болып табылады.

Қарапайым тілмен айтсақ, ауырлық күші нысанды төмен түсіргенде, магниттік қысым оны қайтадан жоғары итеретіндей етіп бағытталады. Магнит осылай көтеріледі. Теорияны жүзеге асырудың қиындығы мынада: статикалық өріс тұрақсыз және берілген нүктеде фокусталмайды, сондықтан ол тартымдылыққа тиімді қарсы тұра алмауы мүмкін. Сондықтан магнит өрісінің динамикалық тұрақтылығын беретін көмекші элементтер қажет, сондықтан магниттің көтерілуі тұрақты құбылыс болып табылады. Ол үшін тұрақтандырғыш ретінде әртүрлі әдістер қолданылады. Көбінесе – асқын өткізгіштер арқылы өтетін электр тогы, бірақ бұл салада басқа да әзірлемелер бар.

Техникалық левитация

Шын мәнінде, магниттік әртүрлілік гравитациялық тартылуды жеңуге арналған кеңірек терминді білдіреді. Сонымен, техникалық левитация: әдістерге шолу (өте қысқаша).

Магниттік технологияны аздап түсінген сияқтымыз, бірақ электрлік әдіс те бар. Біріншіден айырмашылығы, екіншісі әртүрлі материалдардан (бірінші жағдайда тек магниттелген), тіпті диэлектриктерден жасалған бұйымдармен манипуляциялар үшін пайдаланылуы мүмкін. Электростатикалық және электродинамикалық левитацияны да ажыратыңыз.

Бөлшектердің жарық әсерінен қозғалу қабілетін Кеплер болжаған. БІРАҚжеңіл қысымның бар екендігін Лебедев дәлелдеді. Бөлшектің жарық көзінің бағыты бойынша қозғалысы (оптикалық левитация) оң фотофорез, ал қарама-қарсы бағытта - теріс деп аталады.

Оптикадан ерекшеленетін аэродинамикалық левитация бүгінгі технологияларда кеңінен қолданылады. Айтпақшы, «жастық» оның сорттарының бірі болып табылады. Ең қарапайым ауа жастығы өте оңай алынады - тасымалдаушы субстратта көптеген тесіктер бұрғыланады және олар арқылы сығылған ауа үрленеді. Бұл жағдайда ауа көтергіш нысанның массасын теңестіреді және ол ауада қалқып тұрады.

Қазіргі уақытта ғылымға белгілі соңғы әдіс - акустикалық толқындарды қолданатын левитация.

Магниттік левитацияның мысалдары қандай?

Ғылыми фантастика рюкзактың көлеміндей портативті құрылғыларды армандады, ол адамды өзіне қажетті бағытқа айтарлықтай жылдамдықпен «көтере алады». Ғылым осы уақытқа дейін басқа, практикалық және мүмкін болатын жолды ұстанды - магниттік левитация арқылы қозғалатын пойыз жасалды.

Супер пойыздардың тарихы

Алғаш рет сызықты қозғалтқышты пайдаланатын композиция идеясын неміс инженер-өнертапқышы Альфред Зане ұсынған (тіпті патенттелген). Бұл 1902 жылы болды. Осыдан кейін электромагниттік суспензия мен онымен жабдықталған пойыздың дамуы қызықты заңдылықпен пайда болды: 1906 жылы Франклин Скотт Смит 1937 және 1941 жылдар аралығында басқа прототипті ұсынды. сол тақырып бойынша бірқатар патенттер Герман Кемпер алды, жәнеБіраз уақыттан кейін британдық Эрик Лазетвейт қозғалтқыштың нақты өлшемдегі жұмыс прототипін жасады. 60-жылдары ол сонымен қатар ең жылдам пойыз болу керек болатын тректі ұшқышты әзірлеуге қатысты, бірақ 1973 жылы жоба жеткіліксіз қаржыландыруға байланысты жабылғандықтан қатыспады.

Тек алты жылдан кейін Германияда тағы да маглев пойызы жасалып, жолаушылар тасымалына лицензия берілді. Гамбургте салынған сынақ жолының ұзындығы бір шақырымнан аз болды, бірақ идеяның өзі қоғамды шабыттандырғаны сонша, пойыз көрме жабылғаннан кейін де жұмыс істеп, үш айдың ішінде 50 000 адамды тасымалдай алды. Оның жылдамдығы, заманауи стандарттар бойынша, соншалықты үлкен емес - небәрі 75 км/сағ.

Көрме емес, коммерциялық маглев (олар магнитті пайдаланып пойызды осылай атады) 1984 жылдан бері Бирмингем әуежайы мен теміржол вокзалының арасында жүріп, 11 жыл қызмет етті. Жолдың ұзындығы одан да қысқа болды, небәрі 600 м, ал пойыз жолдан 1,5 см жоғары көтерілді.

Жапон

Келешекте Еуропадағы маглев пойыздары туралы толқу сейілді. Бірақ 90-жылдардың соңына қарай Жапония сияқты жоғары технологиялық ел оларға белсенді түрде қызығушылық танытты. Оның аумағында магниттік левитация сияқты құбылысты қолдана отырып, маглевтер ұшатын бірнеше ұзақ маршруттар салынды. Сол елде бұл пойыздардың жылдамдық рекордтары да бар. Соңғысы 550 км/сағ жоғары жылдамдықты көрсетті.

Әрі қарайпайдалану перспективалары

Бір жағынан маглевтер жылдам қозғалу қабілетімен де тартымды: теоретиктердің пікірінше, жақын арада олар сағатына 1000 километрге дейін жылдамдатылуы мүмкін. Өйткені, олар магниттік левитация арқылы қуат алады және тек ауа кедергісі оларды баяулатады. Сондықтан композицияға максималды аэродинамикалық контурларды беру оның әсерін айтарлықтай төмендетеді. Сонымен қатар, рельстерге тиіп кетпеуіне байланысты мұндай пойыздардың тозуы өте баяу, бұл өте тиімді.

Тағы бір плюс - төмендетілген шу әсері: кәдімгі пойыздармен салыстырғанда маглев пойыздары дерлік үнсіз қозғалады. Бонус сонымен қатар олардағы электр энергиясын пайдалану болып табылады, бұл табиғат пен атмосфераға зиянды әсерді азайтады. Бұған қоса, маглев пойызы тік беткейлерге көтеріле алады, бұл төбелер мен беткейлердің айналасында жол төсеу қажеттілігін болдырмайды.

Энергия қолданбалары

Магниттік мойынтіректерді механизмдердің негізгі құрамдас бөліктерінде кеңінен қолдануды қызықты практикалық бағыт деп санауға болады. Оларды орнату бастапқы материалдың тозуының күрделі мәселесін шешеді.

Өздеріңіз білетіндей, классикалық мойынтіректер тез тозады - олар үнемі жоғары механикалық жүктемелерге ұшырайды. Кейбір аймақтарда бұл бөлшектерді ауыстыру қажеттілігі тек қосымша шығындарды ғана емес, сонымен қатар механизмге қызмет көрсететін адамдар үшін жоғары тәуекелді білдіреді. Магниттік подшипниктер бірнеше есе ұзағырақ жұмыс істейді, сондықтан оларды пайдалану өте орындыкез келген экстремалды жағдайлар. Атап айтқанда, атом энергетикасында, жел технологияларында немесе өте төмен/жоғары температурадағы өнеркәсіптерде.

Ұшақ

Магниттік левитацияны қалай жүзеге асыру керек деген мәселеде орынды сұрақ туындайды: ең соңында магниттік левитация қолданылатын толыққанды ұшақ қашан жасалып, прогрессивті адамзатқа ұсынылады? Өйткені, мұндай «НЛО-лардың» болғанына жанама дәлелдер бар. Мысалға, ең көне дәуірдегі үнділік «виманаларды» немесе басқа нәрселермен қатар, көтеруді ұйымдастырудың электромагниттік әдістерін қолданатын, уақыт жағынан бізге жақынырақ гитлерлік «дископландарды» алайық. Жұмыс үлгілерінің шамамен сызбалары, тіпті фотосуреттері сақталған. Сұрақ ашық күйінде қалады: осы идеялардың барлығын қалай жүзеге асыруға болады? Бірақ қазіргі заманғы өнертапқыштар үшін өте өміршең прототиптерден басқа нәрселер алға жылжымайды. Немесе бұл тым құпия ақпарат болуы мүмкін бе?