Μαγνητική αιώρηση: περιγραφή, χαρακτηριστικά και παραδείγματα

2024 Συγγραφέας: Henry Conors | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-02-12 05:52

Όπως γνωρίζετε, η Γη, λόγω της επικρατούσας παγκόσμιας τάξης, έχει ένα συγκεκριμένο βαρυτικό πεδίο και το όνειρο του ανθρώπου ήταν πάντα να το ξεπεράσει με κάθε μέσο. Η μαγνητική αιώρηση είναι ένας όρος πιο φανταστικός από το να αναφέρεται στην καθημερινή πραγματικότητα.

Αρχικά, σήμαινε την υποθετική ικανότητα να υπερνικά τη βαρύτητα με άγνωστο τρόπο και να μετακινεί ανθρώπους ή αντικείμενα στον αέρα χωρίς βοηθητικό εξοπλισμό. Ωστόσο, τώρα η έννοια της «μαγνητικής αιώρησης» είναι ήδη αρκετά επιστημονική.

Πολλές καινοτόμες ιδέες αναπτύσσονται ταυτόχρονα, οι οποίες βασίζονται σε αυτό το φαινόμενο. Και όλα αυτά στο μέλλον υπόσχονται μεγάλες ευκαιρίες για ευέλικτες εφαρμογές. Είναι αλήθεια ότι η μαγνητική αιώρηση δεν θα πραγματοποιηθεί με μαγικές μεθόδους, αλλά χρησιμοποιώντας πολύ συγκεκριμένα επιτεύγματα της φυσικής, δηλαδή το τμήμα που μελετά τα μαγνητικά πεδία και όλα όσα συνδέονται με αυτά.

Λίγη θεωρία

Μεταξύ των ανθρώπων μακριά από την επιστήμη, υπάρχει η άποψη ότι η μαγνητική αιώρηση είναι μια καθοδηγούμενη πτήση ενός μαγνήτη. Στην πραγματικότητα, κάτω από αυτόο όρος υπονοεί την υπέρβαση του αντικειμένου βαρύτητας με τη βοήθεια ενός μαγνητικού πεδίου. Ένα από τα χαρακτηριστικά του είναι η μαγνητική πίεση, η οποία χρησιμοποιείται για να «καταπολεμήσει» τη βαρύτητα της γης.

Για να το θέσω απλά, όταν η βαρύτητα τραβάει ένα αντικείμενο προς τα κάτω, η μαγνητική πίεση κατευθύνεται με τέτοιο τρόπο που το σπρώχνει ξανά προς τα πάνω. Έτσι αιωρείται ο μαγνήτης. Η δυσκολία στην εφαρμογή της θεωρίας είναι ότι το στατικό πεδίο είναι ασταθές και δεν εστιάζει σε ένα δεδομένο σημείο, επομένως μπορεί να μην είναι σε θέση να αντισταθεί αποτελεσματικά στην έλξη. Απαιτούνται λοιπόν βοηθητικά στοιχεία που θα δώσουν στο μαγνητικό πεδίο δυναμική σταθερότητα, ώστε η αιώρηση του μαγνήτη να είναι κανονικό φαινόμενο. Διάφορες μέθοδοι χρησιμοποιούνται ως σταθεροποιητές για αυτό. Τις περισσότερες φορές - ηλεκτρικό ρεύμα μέσω υπεραγωγών, αλλά υπάρχουν και άλλες εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα.

Τεχνική αιώρηση

Στην πραγματικότητα, η μαγνητική ποικιλία αναφέρεται στον ευρύτερο όρο για την υπέρβαση της βαρυτικής έλξης. Έτσι, τεχνική αιώρηση: μια ανασκόπηση των μεθόδων (πολύ σύντομη).

Φαίνεται ότι έχουμε καταλάβει λίγο τη μαγνητική τεχνολογία, αλλά υπάρχει και μια ηλεκτρική μέθοδος. Σε αντίθεση με το πρώτο, το δεύτερο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για χειρισμούς με προϊόντα από διάφορα υλικά (στην πρώτη περίπτωση, μόνο μαγνητισμένα), ακόμη και διηλεκτρικά. Διαχωρίστε επίσης την ηλεκτροστατική και ηλεκτροδυναμική αιώρηση.

Η ικανότητα των σωματιδίων να κινούνται υπό την επίδραση του φωτός προβλέφθηκε από τον Κέπλερ. ΑΛΛΑη ύπαρξη ελαφριάς πίεσης απέδειξε ο Λεμπέντεφ. Η κίνηση ενός σωματιδίου προς την κατεύθυνση της πηγής φωτός (οπτική αιώρηση) ονομάζεται θετική φωτοφόρηση και προς την αντίθετη κατεύθυνση - αρνητική.

Η αεροδυναμική αιώρηση, που διαφέρει από την οπτική, είναι αρκετά ευρέως εφαρμόσιμη στις σημερινές τεχνολογίες. Παρεμπιπτόντως, το "μαξιλάρι" είναι μια από τις ποικιλίες του. Το απλούστερο μαξιλάρι αέρα αποκτάται πολύ εύκολα - ανοίγονται πολλές τρύπες στο υπόστρωμα μεταφοράς και πεπιεσμένος αέρας διοχετεύεται μέσα από αυτές. Σε αυτή την περίπτωση, η ανύψωση αέρα εξισορροπεί τη μάζα του αντικειμένου και αυτό επιπλέει στον αέρα.

Η τελευταία μέθοδος που είναι γνωστή στην επιστήμη αυτή τη στιγμή είναι η αιώρηση με χρήση ακουστικών κυμάτων.

Τι είναι παραδείγματα μαγνητικής αιώρησης;

Η επιστημονική φαντασία ονειρευόταν φορητές συσκευές στο μέγεθος ενός σακιδίου, οι οποίες θα μπορούσαν να «μετακινήσουν» ένα άτομο προς την κατεύθυνση που χρειαζόταν με μεγάλη ταχύτητα. Η επιστήμη έχει πάρει μέχρι στιγμής έναν διαφορετικό δρόμο, πιο πρακτικό και εφικτό - δημιουργήθηκε ένα τρένο που κινείται χρησιμοποιώντας μαγνητική αιώρηση.

Ιστορία των σούπερ τρένων

Για πρώτη φορά, η ιδέα μιας σύνθεσης με χρήση γραμμικού κινητήρα υποβλήθηκε (και μάλιστα κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας) από τον Γερμανό μηχανικό-εφευρέτη Alfred Zane. Και αυτό έγινε το 1902. Μετά από αυτό, η ανάπτυξη μιας ηλεκτρομαγνητικής ανάρτησης και ενός τρένου εξοπλισμένου με αυτήν εμφανίστηκε με αξιοζήλευτη κανονικότητα: το 1906, ο Franklin Scott Smith πρότεινε ένα άλλο πρωτότυπο, μεταξύ 1937 και 1941. Ένας αριθμός διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας για το ίδιο θέμα ελήφθη από τον Hermann Kemper, καιΛίγο αργότερα, ο Βρετανός Eric Lazethwaite δημιούργησε ένα πρωτότυπο εργασίας του κινητήρα σε φυσικό μέγεθος. Στη δεκαετία του '60 συμμετείχε επίσης στην ανάπτυξη του Tracked Hovercraft, το οποίο υποτίθεται ότι θα γινόταν το ταχύτερο τρένο, αλλά δεν το έκανε, επειδή το έργο έκλεισε λόγω ανεπαρκούς χρηματοδότησης το 1973.

Μόνο έξι χρόνια αργότερα, και πάλι στη Γερμανία, κατασκευάστηκε ένα τρένο maglev και αδειοδοτήθηκε για τη μεταφορά επιβατών. Η διαδρομή δοκιμής που τοποθετήθηκε στο Αμβούργο είχε μήκος λιγότερο από ένα χιλιόμετρο, αλλά η ίδια η ιδέα ενέπνευσε την κοινωνία τόσο πολύ που το τρένο λειτούργησε ακόμη και μετά το κλείσιμο της έκθεσης, έχοντας καταφέρει να μεταφέρει 50.000 ανθρώπους σε τρεις μήνες. Η ταχύτητά του, με τα σύγχρονα πρότυπα, δεν ήταν τόσο μεγάλη - μόνο 75 km/h.

Όχι μια έκθεση, αλλά ένα εμπορικό maglev (έτσι αποκαλούσαν το τρένο χρησιμοποιώντας μαγνήτη), έτρεχε μεταξύ του αεροδρομίου του Μπέρμιγχαμ και του σιδηροδρομικού σταθμού από το 1984 και διήρκεσε 11 χρόνια στη θέση του. Το μήκος της διαδρομής ήταν ακόμη μικρότερο, μόλις 600 μέτρα, και το τρένο υψώθηκε 1,5 εκατοστά πάνω από την τροχιά.

Ιαπωνικά

Στο μέλλον, ο ενθουσιασμός για τα τρένα maglev στην Ευρώπη υποχώρησε. Αλλά μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του '90, μια χώρα υψηλής τεχνολογίας όπως η Ιαπωνία άρχισε να ενδιαφέρεται ενεργά γι 'αυτούς. Αρκετές αρκετά μεγάλες διαδρομές έχουν ήδη καθοριστεί στην επικράτειά της, κατά μήκος των οποίων πετούν maglevs, χρησιμοποιώντας ένα φαινόμενο όπως η μαγνητική αιώρηση. Η ίδια χώρα κατέχει επίσης τα ρεκόρ ταχύτητας που σημειώνουν αυτά τα τρένα. Το τελευταίο έδειξε όριο ταχύτητας άνω των 550 km/h.

Περαιτέρωπροοπτικές χρήσης

Από τη μία πλευρά, τα maglev είναι ελκυστικά λόγω της ικανότητάς τους να κινούνται γρήγορα: σύμφωνα με τους θεωρητικούς, μπορούν να επιταχυνθούν έως και 1.000 χιλιόμετρα την ώρα στο εγγύς μέλλον. Εξάλλου, τροφοδοτούνται από μαγνητική αιώρηση και μόνο η αντίσταση του αέρα τους επιβραδύνει. Επομένως, η παροχή των μέγιστων αεροδυναμικών περιγραμμάτων στη σύνθεση μειώνει σημαντικά τον αντίκτυπό της. Επιπλέον, λόγω του γεγονότος ότι δεν αγγίζουν τις ράγες, η φθορά τέτοιων τρένων είναι εξαιρετικά αργή, γεγονός που είναι πολύ οικονομικό.

Ένα άλλο πλεονέκτημα είναι το φαινόμενο μειωμένου θορύβου: τα τρένα maglev κινούνται σχεδόν αθόρυβα σε σύγκριση με τα συμβατικά τρένα. Το μπόνους είναι επίσης η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας σε αυτά, η οποία μειώνει τις βλαβερές επιπτώσεις στη φύση και την ατμόσφαιρα. Επιπλέον, το τρένο maglev είναι ικανό να σκαρφαλώνει σε πιο απότομες πλαγιές, εξαλείφοντας την ανάγκη να στρωθεί η γραμμή γύρω από λόφους και πλαγιές.

Εφαρμογές ενέργειας

Όχι λιγότερο ενδιαφέρουσα πρακτική κατεύθυνση μπορεί να θεωρηθεί η ευρεία χρήση μαγνητικών ρουλεμάν σε βασικά στοιχεία μηχανισμών. Η εγκατάστασή τους λύνει ένα σοβαρό πρόβλημα φθοράς του αρχικού υλικού.

Όπως γνωρίζετε, τα κλασικά ρουλεμάν φθείρονται αρκετά γρήγορα - αντιμετωπίζουν συνεχώς υψηλά μηχανικά φορτία. Σε ορισμένους τομείς, η ανάγκη αντικατάστασης αυτών των εξαρτημάτων συνεπάγεται όχι μόνο πρόσθετο κόστος, αλλά και υψηλό κίνδυνο για τα άτομα που συντηρούν τον μηχανισμό. Τα μαγνητικά ρουλεμάν παραμένουν σε λειτουργία πολλές φορές περισσότερο, επομένως η χρήση τους συνιστάται ιδιαίτερατυχόν ακραίες συνθήκες. Ιδιαίτερα σε πυρηνική ενέργεια, αιολική τεχνολογία ή βιομηχανίες με εξαιρετικά χαμηλές/υψηλές θερμοκρασίες.

Αεροσκάφος

Στο πρόβλημα του τρόπου εφαρμογής της μαγνητικής αιώρησης, τίθεται ένα εύλογο ερώτημα: πότε, επιτέλους, θα κατασκευαστεί και θα παρουσιαστεί στην προοδευτική ανθρωπότητα ένα πλήρες αεροσκάφος, στο οποίο θα χρησιμοποιηθεί μαγνητική αιώρηση; Άλλωστε, υπάρχουν έμμεσα στοιχεία ότι τέτοια «UFO» υπήρχαν. Πάρτε για παράδειγμα τα ινδικά «vimanas» της αρχαιότερης εποχής ή τα χιτλερικά «discoplanes» που είναι ήδη πιο κοντά μας χρονικά, χρησιμοποιώντας, μεταξύ άλλων, ηλεκτρομαγνητικές μεθόδους οργάνωσης της ανύψωσης. Έχουν διατηρηθεί κατά προσέγγιση σχέδια, ακόμη και φωτογραφίες μοντέλων εργασίας. Το ερώτημα παραμένει ανοιχτό: πώς να ζωντανέψουμε όλες αυτές τις ιδέες; Αλλά τα πράγματα δεν πάνε περισσότερο από τα μη πολύ βιώσιμα πρωτότυπα για τους σύγχρονους εφευρέτες. Ή μήπως αυτές είναι ακόμα πολύ μυστικές πληροφορίες;