شناور مغناطیسی: توضیحات، ویژگی‌ها و مثال‌ها

2024 نویسنده: Henry Conors | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-02-12 06:32

همانطور که می دانید زمین به دلیل نظم حاکم بر جهان دارای میدان گرانشی خاصی است و آرزوی انسان همیشه این بوده که به هر وسیله ای بر آن غلبه کند. شناور مغناطیسی اصطلاحی خارق‌العاده‌تر از اشاره به واقعیت روزمره است.

در ابتدا به معنای توانایی فرضی غلبه بر گرانش به روشی ناشناخته و حرکت دادن افراد یا اشیاء در هوا بدون تجهیزات کمکی بود. با این حال، اکنون مفهوم "جلوگیری مغناطیسی" کاملاً علمی است.

چندین ایده نوآورانه به طور همزمان در حال توسعه هستند که مبتنی بر این پدیده هستند. و همه آنها در آینده فرصت های بزرگی را برای برنامه های کاربردی همه کاره نوید می دهند. درست است، شناور مغناطیسی نه با روش‌های جادویی، بلکه با استفاده از دستاوردهای بسیار خاص فیزیک، یعنی بخشی که میدان‌های مغناطیسی و هر چیزی که به آن‌ها مرتبط است را مطالعه می‌کند، انجام می‌شود.

فقط کمی تئوری

در میان افرادی که از علم دور هستند، این عقیده وجود دارد که شناور مغناطیسی پرواز هدایت شونده آهنربا است. در واقع، تحت ایناین اصطلاح به معنای غلبه بر جسم گرانشی با کمک یک میدان مغناطیسی است. یکی از ویژگی های آن فشار مغناطیسی است که برای "مبارزه کردن" با گرانش زمین استفاده می شود.

به بیان ساده، هنگامی که گرانش جسمی را به سمت پایین می کشد، فشار مغناطیسی به گونه ای هدایت می شود که آن را به سمت بالا هل می دهد. اینگونه است که آهنربا معلق می شود. مشکل در اجرای نظریه این است که میدان ایستا ناپایدار است و در یک نقطه معین تمرکز نمی کند، بنابراین ممکن است نتواند به طور موثر در برابر جاذبه مقاومت کند. بنابراین، عناصر کمکی مورد نیاز است که به میدان مغناطیسی پایداری دینامیکی بدهد، به طوری که شناور شدن آهنربا یک پدیده منظم است. روش های مختلفی به عنوان تثبیت کننده برای آن استفاده می شود. اغلب - جریان الکتریکی از طریق ابررساناها، اما پیشرفت های دیگری در این زمینه وجود دارد.

شناور فنی

در واقع، تنوع مغناطیسی به اصطلاح گسترده تری برای غلبه بر جاذبه گرانشی اشاره دارد. بنابراین، شناور فنی: مروری بر روش ها (بسیار مختصر).

به نظر می رسد که ما کمی با فناوری مغناطیسی متوجه شده ایم، اما یک روش الکتریکی نیز وجود دارد. بر خلاف مورد اول، دومی را می توان برای دستکاری با محصولات ساخته شده از مواد مختلف (در مورد اول، فقط مواد مغناطیسی)، حتی دی الکتریک استفاده کرد. شناور الکترواستاتیکی و الکترودینامیکی را نیز جدا کنید.

قابلیت حرکت ذرات تحت تأثیر نور توسط کپلر پیش‌بینی شد. ولیوجود فشار نور توسط لبدف ثابت شد. حرکت یک ذره در جهت منبع نور (جلو نوری) را فوتوفورز مثبت و در جهت مخالف آن منفی می نامند.

شناور آیرودینامیکی، متفاوت از نوری، به طور گسترده ای در فناوری های امروزی قابل استفاده است. به هر حال، "بالش" یکی از انواع آن است. ساده ترین بالشتک هوا به راحتی به دست می آید - سوراخ های زیادی در بستر حامل سوراخ می شود و هوای فشرده از طریق آنها دمیده می شود. در این حالت، بالابر هوا جرم جسم را متعادل می کند و در هوا شناور می شود.

آخرین روشی که در حال حاضر برای علم شناخته شده است، شناور با استفاده از امواج صوتی است.

مثالهایی از شناور مغناطیسی چیست؟

تخیل علمی تخیلی رویای وسایل قابل حملی به اندازه یک کوله پشتی را در سر می پروراند که می توانست فرد را با سرعت قابل توجهی در جهتی که نیاز دارد "روان کند". علم تاکنون مسیر متفاوتی را طی کرده است، عملی‌تر و امکان‌پذیرتر - قطاری ایجاد شد که با استفاده از شناور مغناطیسی حرکت می‌کند.

تاریخچه قطارهای فوق العاده

برای اولین بار، ایده ترکیب با استفاده از موتور خطی توسط مهندس و مخترع آلمانی آلفرد زین ارائه شد (و حتی ثبت اختراع شد). و این در سال 1902 بود. پس از این، توسعه یک سیستم تعلیق الکترومغناطیسی و یک قطار مجهز به آن با نظم رشک برانگیزی ظاهر شد: در سال 1906، فرانکلین اسکات اسمیت نمونه اولیه دیگری را بین سال های 1937 و 1941 پیشنهاد کرد. تعدادی اختراع در همین موضوع توسط هرمان کمپر دریافت شد وکمی بعد، اریک لازثوایت بریتانیایی نمونه اولیه موتور را در اندازه واقعی ساخت. در دهه 60، او همچنین در توسعه هاورکرافت Tracked شرکت کرد، که قرار بود سریع‌ترین قطار شود، اما نشد، زیرا این پروژه به دلیل بودجه ناکافی در سال 1973 بسته شد.

تنها شش سال بعد، دوباره در آلمان، قطار Maglev ساخته شد و برای حمل و نقل مسافر مجوز گرفت. مسیر آزمایشی که در هامبورگ گذاشته شد کمتر از یک کیلومتر طول داشت، اما خود این ایده به قدری جامعه را برانگیخت که قطار حتی پس از بسته شدن نمایشگاه نیز به کار خود ادامه داد و توانست 50000 نفر را در سه ماه جابجا کند. سرعت آن، طبق استانداردهای مدرن، چندان عالی نبود - فقط 75 کیلومتر در ساعت.

نه یک نمایشگاه، بلکه یک مگلو تجاری (به این ترتیب قطار را با استفاده از آهنربا می نامیدند)، از سال 1984 بین فرودگاه بیرمنگام و ایستگاه راه آهن حرکت می کرد و 11 سال در پست او دوام آورد. طول مسیر حتی کوتاه‌تر بود، فقط 600 متر، و قطار 1.5 سانتی‌متر از مسیر بالا رفت.

ژاپنی

در آینده، هیجان در مورد قطارهای مگلو در اروپا فروکش کرد. اما در پایان دهه 90، چنین کشوری مانند ژاپن به طور فعال به آنها علاقه مند شد. چندین مسیر نسبتاً طولانی قبلاً در قلمرو آن ایجاد شده است که در امتداد آنها مگلوها با استفاده از پدیده ای مانند شناور مغناطیسی پرواز می کنند. رکوردهای سرعت ثبت شده توسط این قطارها نیز همین کشور است. آخرین مورد دارای محدودیت سرعت بیش از 550 کیلومتر در ساعت بود.

بیشترچشم انداز استفاده

از یک طرف، مگلوها به دلیل توانایی آنها در حرکت سریع جذاب هستند: به گفته نظریه پردازان، آنها می توانند در آینده نزدیک تا 1000 کیلومتر در ساعت شتاب بگیرند. از این گذشته، آنها توسط شناور مغناطیسی تغذیه می شوند و تنها مقاومت هوا باعث کاهش سرعت آنها می شود. بنابراین، ارائه حداکثر خطوط آئرودینامیکی به ترکیب، تاثیر آن را تا حد زیادی کاهش می دهد. علاوه بر این، به دلیل عدم تماس آنها با ریل، فرسودگی این گونه قطارها بسیار کند است که بسیار مقرون به صرفه است.

یکی دیگر از مزیت های کاهش نویز است: قطارهای مگلو در مقایسه با قطارهای معمولی تقریباً بی صدا حرکت می کنند. امتیاز آن نیز استفاده از برق در آنهاست که اثرات مضر بر طبیعت و جو را کاهش می دهد. علاوه بر این، قطار Maglev قادر به بالا رفتن از شیب‌های تندتر است و نیازی به قرار دادن مسیر در اطراف تپه‌ها و شیب‌ها را از بین می‌برد.

کاربردهای انرژی

جهت عملی کمتر جالبی را می توان استفاده گسترده از یاتاقان های مغناطیسی در اجزای کلیدی مکانیسم ها در نظر گرفت. نصب آنها مشکل جدی ساییدگی و پارگی مواد منبع را حل می کند.

همانطور که می دانید، بلبرینگ های کلاسیک به سرعت فرسوده می شوند - آنها دائماً بارهای مکانیکی بالایی را تجربه می کنند. در برخی مناطق، نیاز به تعویض این قطعات نه تنها به معنای هزینه های اضافی است، بلکه خطر بالایی را برای افرادی که مکانیزم را سرویس می کنند نیز به همراه دارد. یاتاقان های مغناطیسی چندین برابر بیشتر کار می کنند، بنابراین استفاده از آنها بسیار توصیه می شودهر شرایط شدید به ویژه در انرژی هسته‌ای، فناوری بادی، یا صنایعی با دمای بسیار پایین/بالا.

هواپیما

در مسئله نحوه اجرای شناور مغناطیسی، یک سوال منطقی مطرح می شود: بالاخره چه زمانی یک هواپیمای تمام عیار که در آن از شناور مغناطیسی استفاده می شود، ساخته و به بشریت مترقی ارائه می شود؟ از این گذشته، شواهد غیرمستقیم وجود چنین "یوفوهایی" وجود دارد. به عنوان مثال، "ویمانا"های هندی باستانی ترین دوران یا "دیسکوپلن های" هیتلری را در نظر بگیرید که از نظر زمانی به ما نزدیک تر هستند و از جمله از روش های الکترومغناطیسی سازماندهی بالابر استفاده می کنند. نقشه های تقریبی و حتی عکس های مدل های کار حفظ شده است. این سؤال همچنان باز است: چگونه می توان همه این ایده ها را زنده کرد؟ اما همه چیز فراتر از نمونه های اولیه غیرقابل اجرا برای مخترعان مدرن نیست. یا شاید این هنوز اطلاعات خیلی سری است؟