Magnetická levitace: popis, vlastnosti a příklady

2024 Autor: Henry Conors | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-12 05:02

Jak víte, Země má díky převládajícímu světovému řádu určité gravitační pole a snem člověka vždy bylo překonat ho jakýmikoli prostředky. Magnetická levitace je výraz fantastickější než odkazující na každodenní realitu.

Zpočátku to znamenalo hypotetickou schopnost překonat gravitaci neznámým způsobem a pohybovat lidmi nebo předměty vzduchem bez pomocných zařízení. Nyní je však koncept „magnetické levitace“již zcela vědecký.

Najednou se vyvíjí několik inovativních nápadů, které jsou založeny na tomto fenoménu. A všechny v budoucnu slibují skvělé příležitosti pro všestranné aplikace. Je pravda, že magnetická levitace nebude prováděna magickými metodami, ale pomocí velmi specifických výdobytků fyziky, konkrétně sekce, která studuje magnetická pole a vše, co s nimi souvisí.

Jen trochu teorie

Mezi lidmi daleko od vědy existuje názor, že magnetická levitace je řízený let magnetu. Vlastně pod tímtotermín implikuje překonání objektu gravitace pomocí magnetického pole. Jednou z jeho charakteristik je magnetický tlak, který se používá k „boji“se zemskou gravitací.

Zjednodušeně řečeno, když gravitace táhne předmět dolů, magnetický tlak je směrován tak, že jej tlačí zpět nahoru. Takto levituje magnet. Potíž při implementaci teorie spočívá v tom, že statické pole je nestabilní a nezaměřuje se na daný bod, takže nemusí být schopno účinně odolávat přitažlivosti. Proto jsou zapotřebí pomocné prvky, které dodají magnetickému poli dynamickou stabilitu, takže levitace magnetu je pravidelným jevem. Jako stabilizátory se pro něj používají různé metody. Nejčastěji - elektrický proud přes supravodiče, ale v této oblasti existují další vývojové trendy.

Technická levitace

Ve skutečnosti se magnetická varieta vztahuje k širšímu pojmu pro překonání gravitační přitažlivosti. Takže technická levitace: přehled metod (velmi stručný).

Zdá se, že jsme s magnetickou technologií trochu přišli, ale existuje také elektrická metoda. Na rozdíl od prvního lze druhý použít pro manipulaci s výrobky z různých materiálů (v prvním případě pouze magnetizovaných), dokonce i dielektrik. Oddělte také elektrostatickou a elektrodynamickou levitaci.

Schopnost částic pohybovat se vlivem světla předpověděl Kepler. ALEexistenci lehkého tlaku dokázal Lebeděv. Pohyb částice ve směru zdroje světla (optická levitace) se nazývá pozitivní fotoforéza a v opačném směru - negativní.

Aerodynamická levitace, odlišná od optické, je v dnešních technologiích poměrně široce použitelná. Mimochodem, "polštář" je jednou z jeho odrůd. Nejjednodušší vzduchový polštář se získá velmi snadno – do nosného substrátu se vyvrtá mnoho otvorů a skrz ně se vhání stlačený vzduch. V tomto případě vzduchový zdvih vyrovnává hmotnost předmětu a ten se vznáší ve vzduchu.

Poslední metoda, kterou věda v současnosti zná, je levitace pomocí akustických vln.

Jaké jsou příklady magnetické levitace?

Sci-fi snila o přenosných zařízeních velikosti batohu, která by dokázala „levitovat“člověka ve směru, který potřeboval, se značnou rychlostí. Věda se zatím vydala jinou cestou, praktičtější a proveditelnější - byl vytvořen vlak, který se pohybuje pomocí magnetické levitace.

Historie supervlaků

Poprvé myšlenku kompozice využívající lineární motor předložil (a dokonce patentoval) německý inženýr-vynálezce Alfred Zane. A to bylo v roce 1902. Poté se vývoj elektromagnetického odpružení a vlaku jím vybaveného objevil se záviděníhodnou pravidelností: v roce 1906 navrhl Franklin Scott Smith v letech 1937 až 1941 další prototyp. řadu patentů na stejné téma obdržel Hermann Kemper ao něco později vytvořil Brit Eric Lazethwaite funkční prototyp motoru v životní velikosti. V 60. letech se také podílel na vývoji Pásového vznášedla, které se mělo stát nejrychlejším vlakem, ale nestalo se tak, protože projekt byl pro nedostatek financí v roce 1973 uzavřen.

Pouze o šest let později, opět v Německu, byl postaven vlak maglev, který získal licenci pro přepravu cestujících. Zkušební trať položená v Hamburku byla dlouhá necelý kilometr, ale samotná myšlenka inspirovala společnost natolik, že vlak fungoval i po zavření výstavy a za tři měsíce dokázal přepravit 50 000 lidí. Jeho rychlost, podle moderních standardů, nebyla tak velká - pouze 75 km / h.

Ne výstava, ale komerční maglev (tak se říkalo vlaku pomocí magnetu), který jezdil mezi letištěm v Birminghamu a nádražím od roku 1984 a ve své funkci vydržel 11 let. Délka trati byla ještě kratší, pouhých 600 m, a vlak se zvedl 1,5 cm nad trať.

japonština

V budoucnu nadšení z vlaků maglev v Evropě opadlo. Ale na konci 90. let se o ně začala aktivně zajímat tak vyspělá země jako Japonsko. Na jeho území již bylo položeno několik poměrně dlouhých cest, po kterých létají maglevové, využívající takový jev, jako je magnetická levitace. Stejná země také vlastní rychlostní rekordy těchto vlaků. Poslední ukazoval rychlostní limit vyšší než 550 km/h.

Dálevyhlídky na použití

Na jedné straně jsou maglevy atraktivní svou schopností rychlého pohybu: podle teoretiků mohou být v blízké budoucnosti zrychleny až na 1000 kilometrů za hodinu. Pohání je totiž magnetická levitace a brzdí je jen odpor vzduchu. Proto poskytnutí maximálních aerodynamických obrysů kompozici výrazně snižuje její dopad. Navíc, vzhledem k tomu, že se nedotýkají kolejnic, je opotřebení takových vlaků extrémně pomalé, což je velmi nákladově efektivní.

Dalším plusem je snížený efekt hluku: vlaky maglev se ve srovnání s konvenčními vlaky pohybují téměř tiše. Bonusem je v nich také využití elektřiny, která snižuje škodlivé vlivy na přírodu a ovzduší. Kromě toho je maglev vlak schopen lézt po strmějších svazích, takže není nutné pokládat trať kolem kopců a svahů.

Energetické aplikace

Neméně zajímavý praktický směr lze považovat za široké použití magnetických ložisek v klíčových součástech mechanismů. Jejich instalace řeší vážný problém opotřebení výchozího materiálu.

Jak víte, klasická ložiska se poměrně rychle opotřebovávají – neustále jsou vystavena vysokému mechanickému zatížení. V některých oblastech znamená nutnost výměny těchto dílů nejen dodatečné náklady, ale také vysoké riziko pro obsluhu mechanismu. Magnetická ložiska zůstávají v provozu mnohonásobně déle, proto je jejich použití velmi vhodnéjakékoli extrémní podmínky. Zejména v jaderné energetice, větrné technologii nebo v odvětvích s extrémně nízkými/vysokými teplotami.

Letadlo

V problému, jak zavést magnetickou levitaci, vyvstává rozumná otázka: kdy se konečně vyrobí a progresivnímu lidstvu představí plnohodnotné letadlo, ve kterém bude magnetická levitace použita? Ostatně existují nepřímé důkazy, že taková „UFO“existovala. Vezměme si například indické „vimany“nejstarší éry nebo hitlerovské „diskoplány“, které jsou nám již časově bližší, využívající mimo jiné elektromagnetické metody organizace výtahu. Zachovaly se přibližné nákresy a dokonce i fotografie pracovních modelů. Otázka zůstává otevřená: jak všechny tyto myšlenky uvést v život? Ale věci nejdou dál než k nepříliš životaschopným prototypům pro moderní vynálezce. Nebo je to možná stále příliš tajná informace?