Телепортация — не фантастика, а реальность. Когда можно будет телепортировать человека?

• Николай Воронин
• Корреспондент по вопросам науки

15 августа 2019

Автор фото, Getty Images

Для героев фантастических фильмов телепортация — дело обычное. Одно нажатие кнопки — и они растворяются в воздухе, чтобы через пару секунд очутиться за сотни и тысячи километров: в другой стране или даже на другой планете.

Возможно ли такое перемещение на самом деле, или телепортация навсегда останется мечтой писателей и сценаристов? Ведутся ли какие-то исследования в этой области — и приблизились ли мы хоть чуть-чуть к реализации технологии, столь привычной для героев фантастических боевиков?

Короткий ответ на этот вопрос — да, эксперименты ведутся, причем очень активно. Более того, ученые регулярно публикуют в научных журналах статьи об успешных опытах квантовой телепортации — на всё большие и большие расстояния.

И хотя многие известные физики сомневаются, что нам когда-либо удастся телепортировать людей, некоторые эксперты настроены куда более оптимистично и уверяют, что телепорты станут реальностью уже через несколько десятилетий.

«Ложь, слухи и небылицы»

Для начала давайте уточним, о чем именно идет речь. Под телепортацией мы понимаем мгновенное перемещение объектов на любое расстояние, в идеале — быстрее скорости света.

Само слово придумал в 1931 году американский публицист Чарльз Форт, увлекавшийся исследованием паранормальных явлений. По аналогии с «телевидением», произошедшим от греческого τῆλε («далеко») и латинского video («видеть»), в своей книге «Вулканы небес» он изобрел термин для описания необъяснимых перемещений объектов в пространстве (латинское porto значит «переносить»).

«В этой книге я преимущественно рассматриваю свидетельства того, что существует некая сила переноса, которую я называю телепортацией. Меня обвинят в том, что я собрал воедино откровенную ложь, слухи, небылицы, мистификации и суеверия. В некотором смысле я и сам так думаю. А в некотором смысле нет. Я лишь предоставляю данные», — пишет Форт.

О подобных перемещениях действительно существует множество мифов — например, расхожая легенда о Филадельфийском эксперименте 1943 года, в ходе которого якобы был телепортирован на 320 км американский эсминец «Элдридж».

Автор фото, NARA

Подпись к фото,

Тот самый эсминец, якобы переместившийся в пространстве

Однако на поверку все подобные истории оказываются не более чем домыслами конспирологов, по мнению которых власти скрывают от широкой общественности любые свидетельства о случаях телепортации как военную тайну.

На самом деле всё наоборот: любые достижения в этой области широко обсуждаются в научном сообществе. Например, буквально неделю назад американские ученые рассказали о новом успешном опыте квантовой телепортации.

Давайте же перейдем от городских легенд и фантастической литературы к строгой науке.

«Из пункта А в пункт В…»

История реальной, а не вымышленной телепортации началась в 1993 году, когда американский физик Чарльз Беннетт математически — при помощи формул — доказал теоретическую возможность мгновенных квантовых перемещений.

Конечно, это были сугубо теоретические выкладки: абстрактные уравнения, не имеющие никакого практического применения. Однако точно так же — математическим путем — уже были открыты, например, черные дыры, гравитационные волны и другие явления, подтвердить существование которых экспериментально удалось гораздо позже.

Так что расчеты Беннетта стали настоящей сенсацией. Ученые начали активно вести исследования в этом направлении — и первый успешный опыт квантовой телепортации удалось провести уже через несколько лет.

Тут нужно подчеркнуть, что речь идет именно о квантовой телепортации, а это не совсем то же самое, что мы привыкли видеть в фантастических фильмах. Из одного места в другое передается не сам материальный объект (например, фотон или атом — ведь все состоит из атомов), а информация о его квантовом состоянии. Однако в теории этого достаточно, чтобы «восстановить» исходный объект в новом месте, получив его точную копию. Более того, такие опыты уже тоже успешно проводятся в лабораториях — но об этом чуть ниже.

В привычном нам мире эту технологию проще всего сравнить с ксероксом или факсом: вы посылаете не сам документ, а информацию о нём в электронном виде — но в результате у получателя оказывается его точная копия. С той существенной разницей, что в случае с телепортацией сам отсылаемый материальный объект разрушается, то есть исчезает — и остается лишь копия.

Давайте попробуем разобраться, как это происходит.

Играет ли Бог в кости?

Слышали про кота Шрёдингера — того, что сидит в коробке ни жив ни мёртв? Эту оригинальную метафору австрийский физик Эрвин Шрёдингер придумал для описания загадочного свойства элементарных частиц — суперпозиции. Дело в том, что квантовые частицы могут одновременно находиться сразу в нескольких состояниях, которые в привычном нам мире полностью исключают друг друга. Например, электрон не вращается вокруг ядра атома, как мы привыкли думать, а находится одновременно во всех точках орбиты (с разной вероятностью).

Пока мы не открыли кошачью коробку, то есть не измерили характеристики частицы (в нашем примере — не определили точное местоположение электрона), сидящий там кот не просто жив или мёртв — он и жив, и мёртв одновременно. Но когда коробка открыта, то есть измерение сделано, частица оказывается в одном из возможных состояний — и больше оно не меняется. Наш кот либо жив, либо мертв.

Если в этом месте вы окончательно перестали что-либо понимать — не переживайте, этого не понимает никто. Природу квантовой механики уже много десятилетий не могут объяснить самые гениальные физики мира.

Для телепортации используется явление квантовой запутанности. Это когда две элементарные частицы имеют одно происхождение и находятся во взаимозависимом состоянии — проще говоря, между ними существует некая необъяснимая связь. За счёт этого запутанные частицы могут «общаться» между собой, даже находясь на огромном расстоянии друг от друга. И, узнав состояние одной частицы, вы можете с абсолютной уверенностью предсказать состояние другой.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

О необъяснимом феномене запутанных частиц Альберт Эйнштейн много лет спорил с одним из отцов-основателей квантовой теории Нильсом Бором (слева). В ходе одного из таких споров Эйнштейн произнес свою знаменитую фразу «Бог не играет в кости», на что получил от Бора ответ: «Альберт, не указывай Богу, что ему делать!»

Представьте, что у вас есть две игральные кости, которые в сумме всегда дают семь. Вы потрясли их в стакане и одну кость бросили за спину, а другую — перед собой и накрыли ладонью. Подняв руку, вы увидели, что выбросили, скажем, шестерку — и теперь можете с уверенностью утверждать, что вторая кость, у вас за спиной, выпала единицей кверху. Ведь сумма двух чисел должна быть равна семи.

Звучит невероятно, правда? С привычными нам игральными костями такой номер не пройдет, а вот запутанные частицы ведут себя именно так — и только так, хотя природа этого явления пока тоже не поддается объяснению.

«Это самый невероятный феномен квантовой механики, его невозможно даже осмыслить, — разводит руками профессор MIT Уолтер Левин, один из самых авторитетных физиков мира. — И не спрашивайте меня, почему так происходит и как это работает, потому что такой вопрос — это удар ниже пояса! Всё, что мы можем сказать — судя по всему, именно так устроен наш мир».

Однако это вовсе не значит, что этот загадочный феномен нельзя использовать на практике — ведь он раз за разом подтверждается как формулами, так и экспериментами.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Символ квантовой запутанности

Практическая телепортация

Практические опыты по телепортации начались около 10 лет назад на Канарских островах под руководством австрийского физика, профессора Венского университета Антона Цайлингера.

В лаборатории на острове Пальма ученые создают пару запутанных фотонов (А и В), а потом один из них при помощи лазерного луча отправляют в другую лабораторию, расположенную на соседнем острове Тенерифе, в 144 км. При этом обе частицы находятся в состоянии суперпозиции — то есть мы еще не «открыли кошачью коробку».

Потом к делу подключают третий фотон (С) — тот, что нужно телепортировать — и заставляют его вступить во взаимодействие с одной из запутанных частиц. Затем физики измеряют параметры этого взаимодействия (А+С) и передают полученное значение в лабораторию на Тенерифе, где находится второй запутанный фотон (В).

Необъяснимая связь между А и В позволят превратить В в точную копию частицы С (А+С-В) — как будто она мгновенно переместилась с одного острова на другой, не пересекая океан. То есть телепортировалась.

Подпись к фото,

Антон Цайлингер руководит работами по практической телепортации

«Мы как бы извлекаем ту информацию, которую несет оригинал — и создаем новый оригинал в другом месте», — объясняет Цайлингер, который телепортировал таким образом уже тысячи и тысячи элементарных частиц.

Значит ли это, что в будущем ученые смогут таким образом телепортировать любые предметы и даже людей — ведь мы тоже состоим из таких частиц?

В теории это очень даже возможно. Нужно лишь создать достаточное количество запутанных пар и разнести их в разные места, поместив в «телепортационные кабины» — скажем, в Лондоне и в Москве. Вы заходите в третью кабину, работающую как сканер: компьютер анализирует квантовое состояние ваших частиц, сравнивая их с запутанными, и посылает эту информацию в другой город. А там происходит обратный процесс — и из запутанных частиц воссоздается ваша точная копия.

«Фундаментальные вопросы решены»

На практике всё несколько сложнее. Дело в том, что в нашем теле примерно 7 октиллионов атомов (после семерки идет 27 нулей, то есть это семь миллиардов миллиардов миллиардов) — это больше, чем звезд в обозримой части Вселенной.

А ведь проанализировать и описать нужно не только каждую отдельную частицу, но и все связи между ними — ведь в новом месте их необходимо собрать в идеально правильном порядке.

Собрать и передать такое количество информации практически невозможно — во всяком случае, на современном уровне развития технологий. И когда появятся компьютеры, способные обрабатывать такие объемы данных, неизвестно. Сейчас, во всяком случае, работа ведется над увеличением расстояния между лабораториями, а не количества телепортируемых частиц.

Именно поэтому многие ученые считают, что мечта о телепортации человека вряд ли осуществима. Хотя, например, профессор Нью-Йоркского Сити-колледжа и известный популяризатор науки Митио Каку убежден, что телепортация станет реальностью уже до конца XXI века — а может, и через 50 лет. Не называя конкретных сроков, с ним в целом согласны и некоторые другие эксперты.

«Это вопрос улучшения технологии, улучшения качества. Но я бы сказал, что фундаментальные вопросы решены — и дальше нет предела совершенству», — уверен профессор Института Нильса Бора в Копенгагенском университете Юджин Ползик.

Автор фото, Getty Images

Однако тут попутно возникает масса других вопросов. Например, будет ли полученная в результате такой телепортации «копия меня» — настоящим мной? Будет ли она так же думать, обладать теми же воспоминаниями? Ведь, как уже упоминалось раньше, оригинал отсылаемого предмета в результате квантового анализа разрушается.

«Для квантовой телепортации разрушение телепортируемого предмета в процессе — абсолютно необходимо и неизбежно, — подтверждает Эдвард Фархи, который с 2004 по 2016 гг. возглавлял Центр теоретической физики MIT, а сейчас работает в Google. — Я думаю, вы просто превратились бы в кучу нейтронов, протонов и электронов. Выглядели бы вы не лучшим образом».

С другой стороны, с сугубо материалистичной точки зрения, нас определяют не сами частицы, из которых мы состоим, а их состояние — а эта информация, утверждают ученые, передается исключительно точно.

Хотелось бы верить, что это так. И что мечта человечества о телепортации не обернется реальностью известного фильма ужасов, где главный герой не заметил, как в его телепортационную кабину случайно залетела муха. ..

Что такое левитация и как ею овладеть? Как научиться левитации предметов? Как уметь левитировать свое тело.

Кто из нас, просматривая в детстве мультики или сказочные , не мечтал научиться летать, как любимые герои? Да, наверное, все. Однако с раннего детства нам внушали, что все это выдумки, и в реальной жизни невозможно осуществить подобное, но вдруг такое явление, как левитация, и вправду существует? Возможно, и мы с вами вскоре сможем полететь без каких-либо специальных устройств. Давайте попробуем внимательно разобраться в этом вопросе.

Описание явления и его виды

В научной литературе термином «левитация» обозначили способность человека отрываться от земли и подниматься над ней без каких-либо технических приспособлений или опор. С и религиозной точки зрения — это способность сверхъестественного нарушения человеком гравитационных правил и закономерностей без дополнительных ресурсов. При этом способность к полету птиц или левитацией не считается, поскольку они отталкиваются от земной поверхности или воздуха.

Условно все указанные явления можно разделить на несколько видов:

• природный;
• техногенный;
• волшебный (или так называемый «фокус левитации»).

Примером природного варианта можно считать шаровую молнию, техногенные парения над землей предусматривают наличие технических средств, а волшебный «фокус левитации» чаще встречается в сказках и , где упоминается ковер-самолет или метла для полетов Бабы-Яги.

Знаете ли вы? Термин «левитация» произошел от латинского слова «Levitas» — облегчение.

Последний вариант, скорее, основан на вере и часто воспринимается как религиозное явление.

К слову, что касается последнего, то для большинства людей именно он и считается приемлемым вариантом, так как в возможность человека летать не на мало кто верит.

Правда или выдумка

Исследования, проводимые физиками в области левитации и антигравитации, до сих пор имеют место быть. Именно они доказали, что для настоящего полета над землей необходимы несколько основных составляющих: присутствие силы, компенсирующей силу тяжести, и наличие возвратной силы, способной обеспечить устойчивость объекта исследования.

Однако объяснить, как они возникают и куда потом исчезают, пока не удается, а поэтому научиться левитировать практически невозможно (не будем пока принимать во внимание возможность изучения восточных практик). Что же это на самом деле: фокус или реальность?

Фокус

Несомненно, нельзя безоговорочно верить всему, что видишь, и в большинстве случаев левитация — это не что другое, как тщательно продуманный фокус.
Ловкость рук, немного фантазии и дополнительный скрытый инвентарь — и вот вы уже летаете.

Исходя из сложности номера, необходимые инструменты либо могут ограничиваться медной монетой и капроновой нитью или же являть собой более сложные устройства и механизмы. Поэтому так важно заранее определить для себя, что именно вы хотите поднять и много ли у вас будет зрителей.

Знаете ли вы? В мире фокусов до сих пор широко известно имя Дэвида Копперфильда, который, помимо обычной левитации, еще и пролетал сквозь прозрачные ящики и обручи.

Так, успех фокуса с левитацией человека, прежде всего, зависит от отвлекающих трюков, которые должны помешать зрителям увидеть приспособление, позволяющее поднять фокусника над сценой.

Учитывая, что продержаться в воздухе без пропеллера или антигравитационного устройства практически невозможно, приходится искать другое снаряжение для левитации человека (именно в нем и кроется секрет).
Одним из наиболее характерных таких приспособлений является специальный подъемник, на который фокусник или его ассистент ложатся, а после того как их накроют покрывалом, поднимаются вверх. В данном случае именно ткань мешает зрителям увидеть истинную причину взлета.

Конечно, наибольшего эффекта и восхищения публики удается добиться при полете самого «мага», поскольку чаще всего отсутствуют любые дополнения, которые могли бы объяснить его способность к левитации. Кажется, что он действительно парит в воздухе без всякой страховки или поддержки.

Разгадка подобного волшебства кроется во множестве очень тонких и практически невидимых тросиков и ящиков с прорезями, в которые и попадают тросы в процессе «пленения». Конечно, это только дополнительные составляющие успеха, а его основой всегда остается ловкость самого фокусника.

Реальность

Было время, когда левитации отводилось весьма почетное место. Если переводить термин с санскрита, то мы получаем «знание», поэтому неудивительно, что в буддизме, где большое значение имеют духовные поиски человека, полеты в воздухе заинтересовали общественность.

В частности, в известных индийских Ведах четко описывается последовательность всех действий, которые нужно выполнить для поднятия своего тела над землей. Нередко левитация использовалась и в практических целях. К примеру, с ее помощью удобно передвигать тяжелые клади или камни. В этом случае ничего сверхъестественного здесь нет, поскольку к вещи для транспортировки просто крепились энергогенераторы, укрывающие их специальным энергетическим слоем.

Именно он нейтрализовал гравитационную связь между земной поверхностью и тем же камнем. Это существенно облегчало задачу перемещения статуй или блоков при строительстве зданий. В истории сохранились и факты об одном из чудес Будды Гаутамы, который мог спокойно передвигаться по против ее течения. В висячем состоянии он находился часами.

Аналогичными рассказами известна и Библия, в которой упоминается левитация над водой Иисуса Христа.

Также существуют упоминания и о том, что апостолы и святые преодолевали большие расстояния всего за несколько секунд («Из жития святых», Евангелие).

При причащении святая Тереза поднялась над землей, о чем также несложно найти упоминания в исторических записях. Можно было бы сказать, что все это ей привиделось, если бы в тот момент рядом с ней не находился Мендос.

Тем более такие ее левитации повторялись неоднократно. Она сама рассказала обо всех подобных случаях в книге «Жизнь» (была написана в 1565 году).

В свое время дважды левитировал и величайший богослов римско-католической Франческо Суарес, хотя не менее увлекательными были полеты Иосифа Деза, впервые поднявшегося в воздух во время молитвы.

Все монахи, которые были с ним в тот момент, начали молиться. Кроме того, упоминаются случаи, когда вместо себя он поднимал в воздух и других людей.

Интересно, что в состояние левитации его нередко приводила даже самая обычная : гуляя в , он мог взлететь на абсолютно любое дерево.
Все эти имена навсегда останутся в , однако самым удивительным примером левитирующего человека является медиум-спиритуалист Дэниел Данглас Хьюм, который имел еще и дар ясновидения.

В отличие от многих других, его никогда не обвиняли в мошенничестве, и он всегда пользовался хорошей репутацией. Хьюм более 100 раз взлетал при свидетелях и неоднократно поднимал в воздух различные предметы.

Знаете ли вы? Находясь в состоянии транса, которое также необходимо для успешной левитации, у йогов может останавливаться дыхание на 1-3 минуты с последующим изменением его характера. Пульс нередко учащается до 90-100 ударов в минуту.

Его сеансы посещали такие известные личности, как У. Крукс, О. Лодж, Ч. Ломброзо и многие другие. Довольно частым гостем был и писатель Артур Конан Дойл.

Самый сенсационный свой трюк Даниэл Хьюм показал публике в 1868 году, когда в присутствии трех человек вылетел из окна на третьем этаже, а потом вернулся обратно, пролетев над улицей около 70 фунтов.

Можно ли этому научиться

Разумеется, столь впечатляющие факты о левитации человека могут натолкнуть многих на мысль об обучении подобной технике, но только возможно ли это? Детальная информация об искусстве левитации сохранилась не только в индийской истории, но и в тибетских учениях.

Согласно всем существующим знаниям левитировать может только тот, кто смог достигнуть самой высокой ступени своего духовного развития, причем совершенно необязательно об этом знать.

В некоторых случаях подобный феномен проявляется как врожденная способность, хотя обучение в Тибета уже доказало, что этому можно и научиться.

Каждый человек может пройти массу психологических тестов, помогающих понять, есть ли у них способность к левитации и какой уровень данных способностей.

Также можно определить уровень духовного развития и природную предрасположенность к «полетам». То есть теоретически научиться левитации можно, но лучше это делать в том же Тибете или Индии.

Техники и практики левитации

Как бы там ни было, но лучше всего в вопросах поднятия своего тела над землей разбираются , использующие древние психические и практики, а значит, пробовать научиться левитации, тем более в домашних условиях, проще всего, учитывая их рекомендации.

Важно! Такое упражнение потребует от вас очень много внутренней , поэтому воображаемую левитацию следует проводить не чаще нескольких раз в месяц. При этом длительность одного сеанса не должна превышать 30 минут.

Тем не менее в случае с индийскими Ведами существует одна проблема: их еще нужно перевести с санскрита. Этот язык еще досконально не изучен, а в таких практиках недопустимо искажать первоначальный смысл слов.

Кроме того, древнеиндийские мудрецы не считают состояние левитации фокусом для публики и не придают ему особого значения, считая просто удобным основанием для самореализации.
Тем не менее уже разработаны рекомендации, согласно которым у вас появится больше шансов воспарить над землей.

Приучаем себя к подобной возможности. Бытует мнение, что многие сверхъестественные способности людей блокируются их разумом как что-то запретное, то, что нельзя или невозможно сделать. Поэтому для достижения желаемой нужно себя «перепрограммировать», преодолев скептицизм.

Работайте со своим воображением, ведь подсознание не делит мир на реальный и воображаемый, поэтому и представляемое чувство полета будет идентично реальной левитации.

Любая мысль — уже реальность, нужно только приучить себя к подобному утверждению.

Достичь должного результата помогут следующие шаги:

• Займите горизонтальное и удобное для себя положение тела и закройте (лучше делать это в абсолютной тишине и темноте), на некоторое время забыв о реальности.
• Расслабьте свое тело, уделив внимание всем группам , и наблюдайте за дыханием, не вмешиваясь в него (это должно погрузить вас в состояние транса).
• Как только вы почувствуете, что ваше сознание меняется, вспомните о своем теле и представьте, как оно становится тяжелее и глубоко вдавливается в постель.
• Полностью сконцентрируйте свое внимание на этом чувстве тяжести, и постепенно сознание отойдет на задний план.
• Представьте себе, как вы прогуливаетесь по полю, освещаемому . Постарайтесь полностью погрузиться в эти мысли, возможно, даже прочувствовав солнечные лучи на своей .
• Достигнув желаемого результата, представьте себе, как вы медленно поднимаетесь в воздух, отрывая ноги от поверхности поля, и оказываетесь на некотором расстоянии над землей.
• Полностью погрузитесь в это ощущение, наслаждаясь чувством полета и невесомости, запоминая легкость в теле и отсутствие всех переживаний в .
• Для завершения , мысленно вернитесь на землю, медленно достигая своего привычного .

Осваиваем навыки левитации реальной . Как только вы научились легко воссоздавать в своих мыслях чувство невесомости, можно переходить к обучению реальному умению. Для начала следует освоить технику поднятия над поверхностью отдельных частей тела ( или ). Для этого выполняем следующее:

• Подготавливаем должным образом используемое пространство: приглушаем свет и зажигаем ароматическую палочку.
• Садимся за стол и кладем перед собой правую руку (на начальных этапах удобнее всего работать именно с ней).
• Полностью расслабляемся и стараемся сосредоточиться на чувстве ощущения собственного тела (выполняем несколько глубоких вдохов и выдохов). Нужно постараться отпустить из сознания все свои мысли.
• Как только предыдущая цель достигнута и повседневные проблемы уже не занимают наш разум, начинаем концентрировать все свое внимание на правой руке. Нужно представить, как по ней проходит тепло, делая ее горячей и тяжелой. Мысленно путешествуем по ней до плечевого , ощущая при этом мускулы, силу тока по жилам и сухожилиям.

• Сохраняем это чувство тяжести, стараясь гиперболизировать его, с каждой секундой делая все сильнее. По истечении определенного времени ощущение тяжести в конечности дойдет до того, что вы вообще перестанете ее ощущать.
• После того как рука «пропадет», постарайтесь четко представить себе наличие под ней воздушной подушки, поднимающей ее вверх.

Важно! Нельзя вмешиваться в этот процесс. То есть не вы поднимаете руку, а она сама это делает. При этом следует сохранять состояние неосознанности.

• При достижении желаемого результата (рука поднимается в воздух) продолжаем концентрировать свое внимание на дыхании, не нарушая происходящее своими эмоциями.

Достигнув успеха с правой рукой, все вышесказанное следует повторить и с другими частями тела, а после того как навык будет закреплен, его нужно переместить на все тело, соединив ощущения в единое целое.

Для левитации не обязательно ложиться, и все указанные можно выполнять в положении стоя.
Просто постарайтесь максимально сильно почувствовать вес своего тела, после чего также «облегчите» его, и как только почувствуете себя совсем легким — создайте ощущение левитации, подложив под ноги «воздушную подушку».

Именно она будет поднимать вас вверх, стоит только представить (для перемещения вперед или назад четко представьте себе, как вас кто-то толкает в или нажимает на ). Даже если «полетать» в реальности не получится, то расслабиться после тяжелого трудового дня вполне реально, а это уже немало.

Буддисты считают, что научиться левитировать могут только высокодуховные люди, например, монахи, для которых не имеют значения расстояние, сила притяжения или время. Им даже не нужны и питье, но сколько потребуется времени для того, чтобы воспарить над землей, точно сказать невозможно, поскольку согласно их мировоззрению человек живет вечно, а значит, нет никакой разницы.
В любом случае осуществлять левитацию нужно с помощью той энергии, которая имеется в теле человека, достигнув полного расслабления и концентрации.

Безопасность во время упражнений

На первый взгляд вся процедура кажется очень безобидным занятием, но выполнять ее можно лишь до тех пор, пока вы себя хорошо чувствуете. Если же появляется какое-то внутреннее напряжение или вы ощущаете, что вам что-то мешает, то следует прервать тренировку По мнению специалистов, результаты будут весьма плачевными, и человек просто «сгорит» заживо, как будто через него пропускают ток.

В целом же ничего страшного в медитации нет, а там как знать, вдруг у вас действительно получится не только освободить свои мысли, но и воспарить над землей.

Каково это – уметь летать и знать на практике, что такое левитация? Желаете выйти за рамки и научиться этой способности? Здесь вы узнаете, как это сделать!

Отношение к этому феномену неоднозначно. Почему?

Левитация¹ – это способность организма человека преодолевать силу земного притяжения и перемещаться в пространстве по воздуху.

Считается, что способность летать – что-то из разряда фантастики. Официальная наука привычно отрицает древние легенды об умельцах прошлого, которые были способны преодолевать земную гравитацию.

Специально для скептиков следует указать, что в большинстве случаев старые истории, сказки и легенды основаны на реальном опыте. Прямо или образно люди говорили о том, что им рассказывали предки, или то, что наблюдали своими глазами.

То, что левитация встречается в легендах очень многих народов по всей земле независимо друг от друга, может служить доказательством в пользу реальности этого феномена!

Также есть свидетельства, что индийские йоги неоднократно демонстрировали умение подниматься в воздух благодаря своей силе мысли².

Наше сознание имеет огромный потенциал. И способность к левитации также можно развить!

Как подготовиться к тренировке этой сверхспособности?

В описанной методике это имеет ключевое значение для получения результата!

Самое важное для постижения состояния антигравитации – .

Для этого прекрасно подойдет постоянная практика особой медитации.

Медитация

Практикующему нужно сесть в удобную позу, закрыть глаза и расслабить тело, каждую мышцу, успокоить разум. Когда он ощутит, что почти дремлет, в состоянии полусна ему нужно мысленно четко произнести:

«Мой Мир учит меня тому, чего я хочу!»

Таким образом происходит запрос знаний у информационного поля Вселенной³. Люди могут получить доступ ко всей информации, какая была, есть и будет!

Эти слова нужно произносить ежедневно по 20-30 минут до тех пор, пока не придет ответ.

«Вдруг в моей голове начали появляться мутные картинки, они весьма быстро приобретали всё более чёткие очертания. В итоге я смог рассмотреть только одну картинку: на ней был изображён я, и в голове прозвучал странный голос, который произнес:

— Поговори со мной».

Через несколько дней после «ответа» внутренней сущности можно приступать к тренировке левитации.

Как это сделать ?

Левитация – это определенное состояние сознания; для того чтобы взлететь, нужно «поймать» и удержать это состояние.

Для этого нужно уметь общаться со своим телом и разумом, со своей душой. По-другому не получится овладеть левитацией – практик может получить тайные знания только из информационного поля Вселенной.

Необходимо начинать с малого – научиться поднимать в воздух руки.

Техника упражнения

1. Принять удобное положение (сидя или лежа).

2. Закрыть глаза, расслабиться и войти в медитативное состояние.

3. Затем нужно обратиться к своей внутренней сущности и попросить ее о появлении чувства левитации. Повторять призывы и усиливать их тональность нужно до тех пор, пока не будет получен интуитивный ответ. После этого нужно мысленно дать команду своим рукам подняться вверх.

Через некоторое время практики, после того, как руки по команде начнут медленно подниматься вверх, практикующий начинает усиливать в себе состояние невесомости и пытается поднять в воздух все свое тело.

«Впервые я почувствовал, что такое левитация, когда моя правая рука начала медленно подниматься».

«Это может показаться удивительным, но после двух дней таких «разговоров» мои руки действительно начали медленно подниматься и зависать в воздухе».

«На данный момент я занимаюсь по этой методике уже около года и могу похвастаться неплохими результатами. Конечно, летать между верхушек деревьев я пока не умею, однако я смог оторваться от земли на добрые полметра!»

Обучение разговору с самим собой может помочь не только в практике левитации. Это помогает лучше понять самого себя, свои особенности и достигать самые разные цели в жизни.

Иван Шукалович

Примечания и тематические статьи для более глубокого понимания материала

¹ Левитация — психическое или физическое явление, при котором предмет без видимой опоры парит в пространстве (то есть левитирует), не касаясь твёрдой или жидкой поверхности (

Пожалуй, одной из наиболее зрелищных способностей человека является его способность безо всякой опоры парить в воздухе. Данный феномен называется левитация человека. этому умению сводится к необходимости повышать свою собственную энергетику, развивать силу и скорость мысли, воображение и волю. Но обо всем по порядку.
В древнеиндийских Ведах, т.е. священных писаниях, которые охватывают все области человеческого знания, даже есть отдельные главы, в которых содержится набор правил по преодолению гравитации. Однако с течением времени, к сожалению, смысл многих понятий оказался утраченным, поэтому возросла сложность перевода этого руководства на современный язык. Кроме индийских йогов левитацию практиковали и тибетские монахи. Способность отрываться от земли нередко демонстрируют и экстрасенсы.
Многие считают, что только врожденный дар может привести к такому явлению, как левитация человека, однако этому чуду в тибетских монастырях наталкивает на мысль, что нет пределов человеческим возможностям, всему можно научиться.
Для того чтоб преодолеть силу земного притяжения, человек, теоретически, должен быть помещен в силовое поле высокой мощности. Так предполагают сегодняшние ученые — исследователи феномена левитации. Однако человек будет левитировать только при условии несовпадения силовых линий этого и своего собственного полей. В данном случае легко провести параллель с двумя магнитами. В зависимости от их расположения друг относительно друга они могут либо притягиваться, либо отталкиваться. Так и человек парит в воздухе, опираясь на энергетическое поле Земли.
Каждый из нас, впрочем, как и любой материальный предмет, имеет 2 начала: духовное и материальное. Это как своеобразные плюс и минус у магнита. Человек, живущий только материальными ценностями, имеет сонаправленные поля с нашей планетой, поэтому он не сможет от нее оторваться. Развиваясь духовно, стремясь к возвышенному, материальное начало человека теряет свои позиции, одновременно с этим ослабевает сила притяжения к Земле. Под воздействием разнонаправленных полей вес человека как бы нейтрализуется, и он взлетает! Стремясь понять суть такого феномена, как левитация человека, понять, как можно ей научиться, важно уяснить, что отталкивающая сила и так всегда на нас воздействует. Просто в моменты просветления, вспышек сознания, под влиянием развития духовности эта сила становится во сто крат мощнее.
Осваивайте искусство управлять своим сознанием, повышайте уверенность в возможности быть невесомым, и ваши шансы примкнуть к рядам левитантов только увеличатся.

Кто из нас не летал во сне в детстве? Наши мамы говорили, что тот, кто летает во сне — растёт. А теперь представьте, что парить над землёй возможно и в реальной жизни. Нет, воздушные транспортные средства здесь вовсе не при чём. Всё дело — в психокитетике, а точнее в способности левитировать, то есть поднимать своё собственное тело над поверхностью. Феномен, который нарушает все известные законы гравитации, давно пытаются выяснить многие учёные. Ни одна легенда не имеет достаточно доказательств, ни один миф не утверждает, что такая способность доступна каждому человеку. Так на что же на самом деле способен человеческий организм, и возможно ли научиться простому смертному такому трюку?

Существует несколько версий и предположений касательно левитации:

К первому варианту относится версия о том, что способность летать связана с очень сильным биополем человека, при чём оно должно быть не одно, потому что именно благодаря энергии второго биополя, физическое тело сможет оторваться от земли. Это скорее экстрасенсорное мнение, ведь именно они зачастую имеют дело с биополем человека и могут видеть цвет энергии, блоки, чакры и прочие загадки.

Известно, что сведения о левитации пришли к нам из Тибета, где существует по сей день целая наука об очищении человеческого разума; духовное должно преобладать над материальным, и человек должен забыть об особенностях земной жизни. Об этом пишут в индийских ведах, об этом и многом другом гласит буддизм. И только достигнув определённой точки полного отключения разума, тело сможет обрести новую силу — парить. Все по-разному называют это состояние — катарсис, апогей, эйфория… Но истинные монахи, которые посвятили этому целую жизнь, открывают тайну лишь избранным и только тем, кто действительно готов продолжить и сохранить столь драгоценные познания.

Третья версия существования левитации связывают с состоянием гипноза. Безусловно, немногие верят то и в сам гипноз, так как считают, что это шарлотанство. Но тем не менее, известные случаи, что именно под воздействием гипноза человек мог отрываться от земли, правда под руководством профессионала. Но если гипнотизёр двигает тело другого человека в воздухе, то получается, что это уже телекинез? То есть, способность передвигать предметы силой мысли. А это, пожалуй, совсем другая тема для разговора.

Как научиться левитировать

Научиться летать, безусловно, кажется фантастикой, но если всё же вы решили, что этому стоить посвятить всё своё время, то первое, чем стоит заняться будущему левитанту — это йогой. Да, именно йога поможет приблизиться к нужному состоянию тела и разума. Физическая нагрузка, которая однако, достаточно энергозатратная, взаимодействует с освобождением мозга от ненужной информации. Происходит это благодаря определённой музыке и указаниям тренера. Хорошего тренера ещё нужно поискать, но если таковой имеется, то вам очень повезло.

После того, как вы освоили технику йоги, вы сможете приступить к медитации. Пожалуй, это есть стартовая и базовая форма состояния человеческого организма. Это полное очищение разума, обретение гармонии с самим собой, самопознание. На это уходят многие годы, и не все могут гордиться достигнутым, но это того стоит. Основой и первым шагом к познанию левитации является развитие духовного начала -только так вы сможете приблизиться к цели. Попробуйте с малого — начните читать. Читайте разную литературу — документальную, художественную, научную. Таким образом, вы начнёте «питать свою душу», а значит обогащать её духовно — что и нужно для самопознания и саморазвития. Ведь левитант — это прежде всего человек, который постиг истинный покой, раскрыл свои чакры и познал своё нутро.

Подводя итог можно сказать об одном — левитация влияет на сознание. Трудно судить — хорошо это или плохо, но нельзя не учитывать тот факт, что прикосновение к сверхъестественному — это шаг, который должен быть обдуманным и осознанным. А главное, определитесь для чего вам это нужно — покорить своих знакомых необычной способностью или перейти на качественно новый уровень жизни и познания самого себя. Вы должны быть готовы к тому, что результат придёт не сразу, но если вы задались целью, то ваши старания не будут неоправданными.

Парить в воздухе без видимых усилий могут не только джедаи и персонажи Александра Грина. Физики уже давно окрыляют бездушную материю с помощью ультразвука, лазеров и магнитных полей. Зачем? Во-первых, это прикольно. Во-вторых, зависшие между небом и землёй предметы иногда удобнее мирно лежащих на лабораторных столах.

Обычно, чтобы рассмотреть образец в микроскоп, его кладут на предметное стекло и накрывают покровным. Какими бы прозрачными ни были эти две стеклянные пластины, часть информации всё равно теряется. Но, когда объект исследования в буквальном смысле подвешен в воздухе, отпадает надобность в этих приспособлениях.

Кроме того, парение над поверхностью позволяет создавать трёхмерные структуры, например, растить человеческие ткани, которые по понятным причинам не могут правильно сформироваться на плоской подложке. Наконец, мощная магнитная левитация обещает подарить нам транспорт будущего. Ещё бы: ведь при наземном или водном путешествии львиная доля энергии расходуется противодействие трению о поверхность.

Самый простой и дешёвый способ воспарить над миром — акустическая левитация. Каждый, кто чувствовал кожей напор звука на рок-концерте, в принципе, знаком с механизмом её действия. Правда, учёные используют не могучие басы хэви-металла, а неслышный и безвредный для человека ультразвук. На образец снизу накатываются звуковые волны, подобранные таким образом, чтобы их давление компенсировало силу тяжести. Вот и всё, образец застывает в воздухе.

Как и любое инженерное решение, всё очень просто звучит на словах и весьма нетривиально на деле. Чтобы ультразвук действительно приподнял предмет и оставил его висеть неподвижно, а не запустил куда-нибудь в стену или потолок, применяется сложное оборудование, изготовленное на заказ, работающее под высоким напряжением и требующее тщательной настройки.

Солидная лаборатория, конечно, может себе такое позволить, но о том, чтобы любознательный школьник мог изготовить собственный левитатор «на коленке», и речи быть не могло. До самого недавнего времени.

Инженеры из Университета Бристоля во главе с доктором Асьером Марсо (Asier Marzo) недавно представили устройство для левитации, которое можно собрать в домашних условиях.

Оно состоит из парковочных датчиков, электродвигателя, микроконтроллера и части, распечатанной на 3D-принтере (куда же без неё?). Пошаговую инструкцию по сборке можно найти на сайте . С помощью этого девайса можно поднимать в воздух капли жидкости, насекомых и другие мелкие объекты.

Авторы разработки надеются, что их аппарат, простой в изготовлении и использовании, позволит применять акустическую левитацию в любой, самой скромной лаборатории, даже школьной или студенческой. И потом любоваться этим занимательным явлением у себя дома за чаем, например.

Лучшие материалы за неделю или что почитать на выходных

Мы продолжаем вести нашу новую рубрику и представляем вашему вниманию очередную подборку самых интересных материалов, вышедших в блоге АЛЛО за неделю.

Титановый сплав можно охарактеризовать, как достаточно прочный материал с высокой коррозийной стойкостью, и имеющий при этом небольшую массу. Благодаря этим свойствам, он обладает значительными преимуществами перед алюминием и сталью.

Видимо, зная об этом, компания Apple решила запатентовать технологию, при помощи которой можно будет изготавливать титановые корпуса для «яблочных» устройств нового поколения. В дальнейшем инженеры корпорации планируют полностью прекратить производство гаджетов с алюминиевыми корпусами и перейти на титан, благодаря чему устройства Apple станут намного легче и прочнее.

Современные технологии настолько прочно вошли в нашу жизнь, что отсутствие мобильного телефона порой может расцениваться как настоящая катастрофа, ущербность или личная трагедия. Безусловно, мы привыкли жить в мире, где такой девайс, как мобильный телефон, есть у каждого человека, независимо от его достатка и статуса в обществе.

Что касается детей, то решение о том, нужен ли вашему чаду мобильный телефон, остается за родителями. Наличие переговорного устройства у ребенка школьного возраста скорее необходимость, чем излишество. С помощью него Вы в любой момент можете узнать, где и с кем проводит время ваш малыш, и наоборот, сам ребенок в случае необходимости сможет быстро с вами связаться.

К выбору мобильного телефона для ребенка необходимо подходить грамотно. Во-первых, приобретая телефон, родители должны учитывать возраст того, кто будет его использовать, а во-вторых, конечно же, цену, которую они готовы заплатить.   

Для детей разных возрастов понятия об идеальном мобильном телефоне тоже разные. Так, например, для первоклассников вполне достаточно будет стандартного аппарата с минимальным набором функций, а ребята в подростковом возрасте мечтают иметь мощный и продвинутый девайс, который позволит им самовыражаться и быть лучшими в кругу своих сверстников.

В конечном итоге такая серьезная покупка, как телефон для ребенка, зависит сугубо от финансовых возможностей родителей.

Ни для кого не будет секретом, что появление сайта «ВКонтакте» не было гениальным открытием. Данная платформа является русскоязычным аналогом уже существующих на сегодняшний день социальных сетей. Однако именно этот сервис сумел заполнить соответствующую нишу и занять лидирующие позиции на постсоветском пространстве. 

Необходимо отдать должное разработчикам «ВКонтакте», ведь если в самой идее не было оригинальности и новаторства, то умение оказаться в нужный момент с нужной идеей заслуживает уважения. Сегодня «ВКонтакте» – крупнейшая социальная сеть среди русскоязычных пользователей, которая занимает 42 ступень по популярности среди всех сайтов мира. 

Со дня своего основания и по сегодняшний день, онлайн сервис «ВКонтакте», заботясь о своих пользователях, по-прежнему совмещает простой и удобный дизайн, а также массу интересных возможностей. Но если ваша душа жаждет большего, то вам стоит обратить внимание на подборку расширений для браузера Chrome. С их помощью можно будет не только добавить новые функции, но и настроить интерфейс данной сети.

Все большее количество людей предпочитают пересаживаться в автомобили на электрической тяге, и с их растущей популярностью трудно спорить. По прогнозам исследователей автомобильного рынка, уже в ближайшем будущем у электромобилей есть все шансы стать основным видом транспорта.

Самой знаменитой компанией, которая, по сути, стала синонимом слова электромобиль, является Tesla. Ее президент, Илон Маск, не устает удивлять весь мир своими самыми смелыми, новаторскими и революционными идеями.

Недавно глава компании Tesla проинформировал в своем Твиттере, что через несколько лет на рынке появится новый компактный электровседорожник, и его имя Tesla Model Y. Илон Маск уверен, что помимо доступного электроседана Tesla Model 3, данная модель также станет основным двигателем для рекордных продаж марки.

Некоторые западные эксперты СМИ даже засомневались в правдивости заявления Илона Маска о том, что до момента презентации Tesla Model Y осталось несколько лет. Время покажет, было ли это рекламным ходом или электрокроссовер Tesla Model Y будет презентован уже в ближайшем будущем.

По законам физики левитация – это неподвижное зависание предмета в воздухе, которое осуществляется без какой-либо механической опоры. Простыми словами — это способность перемещаться в пространстве по воздуху, преодолевая силы земного притяжения.

И пока восточные мудрецы и шаманы на протяжении многих лет оттачивают свое мастерство в надежде достичь этого состояния, ученые-инженеры уже создали левитирующие гаджеты, при виде которых даже у самых технически «продвинутых» людей появляется искреннее удивление.  

На сегодняшний день уже существует большое количество забавных предметов, принцип работы которых построен на частичной или полной левитации. Летающие бокалы и стаканы, парящие в воздухе растения, левитирующие настольные лампы и лампочки, летающие зарядные устройства, левитирующие часы и многое другое при желании может приобрести каждый из нас.

Обратите внимание на подборку лучших приложений для iOS и Android, выпущенных в Google Play и App Store в период с 3 по 9 апреля. В этой подборке вас ждут интересные и захватывающие игры, а также приложения, среди которых: Replica: a little temporary safety, Pixel Worlds, Tank Raid, Меч короля Артура, Quantum Revenge, Super Tank Battle, Wild City Rush, Geekbench 4 и WordBrain.

Такое устройство, как фитнес-трекер, уже давно перестало быть простым  спортивным гаджетом, и смогло перекочевать в категорию красивых и оригинальных аксессуаров, улучшающих качество жизни. «Умный» браслет помогает своему счастливому обладателю ежедневно поддерживать здоровье и самочувствие на высоком уровне, а также следить за двигательной активностью организма.

К сожалению, бывает так, что даже самые знаменитые компании иногда производят те или иные гаджеты, которые по стечению обстоятельств получаются не самыми удачными. Возможно, разработчики надеются на узнаваемость бренда, и что любой девайс с его модным логотипом будет иметь успех среди пользователей, но на практике все оказывается не совсем так.  

Некоторые фитнес-браслеты, несмотря на хорошую задумку инженеров, не пользуются спросом у покупателей. Withings Go, Amazfit, Samsung Charm, Loop 2 от Swarovski, Runtastic Moment – все это достойные продукты, произведенные крупнейшими компаниями, которые совместили в себе интересный дизайн и функциональность, и наверняка стоят того, чтобы еще раз обратить на себя внимание.

Последняя версия операционной системы Windows 10 имеет специальный режим, который разработан с целью увеличить производительность в компьютерных играх. В Creators Update появились новые возможности, с помощью которых использование Windows 10 в качестве игровой платформы будет максимально приятным.

Переходите по ссылке, указанной в этом разделе, активируйте игровой режим, следуя простым инструкциям, и наслаждайтесь новыми возможностями.

В последнее время компания Samsung не устает радовать любителей «продвинутых» устройств. Недавняя успешная презентация долгожданных флагманов Samsung Galaxy S8 и S8 Plus в очередной раз закрепила за этим брендом статус одного из лидеров в мире передовых технологий. 

Еще одной новинкой, которая на днях появилась в продаже, является презентованный на выставке MWC 2017 планшет Samsung Galaxy Tab S3.

С первого момента знакомства с Samsung Galaxy Tab S3 появляется ощущение, что перед вами солидный гаджет, выполненный из дорогих материалов. Такое впечатление создается, прежде всего, благодаря удачному сочетанию металла и стекла.

Новый Galaxy Tab S3, вне всякого сомнения, является одним из лучших Android-планшетов, который Вы только можете приобрести на данный момент. Устройство имеет обновленный цельностеклянный дизайн, мощную «начинку», HDR-экран и комплектуется стилусом S-Pen.

Если по какой-то причине у вас еще нет планшета, или Вы планируете поменять свое старое устройство на новое, Samsung Galaxy Tab S3 достоин того, чтобы обратить на себя внимание!

На этой неделе компания Nintendo опубликовала на своем сайте новость о том, что заплатит от $100 до $20 тыс. тем, кто сможет найти недоработки в операционной системе Switch.

Если Вы обладаете определенными знаниями, с помощью которых смогли бы протестировать программу и, возможно, выявить слабые места в системе,  не упустите свой шанс неплохо подзаработать.

Еще не презентованный китайский флагман Xiaomi Mi6, который будет представлен 19 апреля, засветился в базе данных бенчмарка AnTuTu, набрав 170 000 баллов.

Если информация, указанная в бенчмарке, окажется достоверной, Xiaomi Mi 6 станет одним из первых устройств, использующих новейший процессор Qualcomm Snapdragon 835 (не считая Samsung Galaxy S8 и S8+).

Еженедельно компания АЛЛО представляет вашему вниманию новый стартап, и эти выходные не стали исключением. 

Беспроводная клавиатура является отличной альтернативой своего обычного аналога, благодаря чему набирает огромную популярность во всем мире. Главное весомое преимущество беспроводной клавиатуры — отсутствие в ее комплектации каких-либо дополнительных шнуров для подключения, что, согласитесь, весьма удобно.

Bluetooth-клавиатура под названием Penna представляет собой устройство, сделанное в виде классической печатной машинки, благодаря чему Вы без труда можете подключить к ней через Bluetooth любой современный гаджет: планшет, смартфон или ноутбук.

Итоги

Какие из вышеперечисленных материалов вам понравились больше всего? Делитесь с нами в комментариях.

как человек приближается к освоению левитации — РТ на русском

Физики Бристольского университета научились удерживать и перемещать в воздухе с помощью силы звука крупные предметы. Ещё несколько лет назад такое считалось практически невозможным: акустические тяговые лучи могли управлять только микроскопическими объектами. Учёные считают, что в будущем результаты эксперимента смогут пригодиться в медицине или производстве электроники. О весомом шаге на пути к левитации — в материале RT.

О лягушках и поездах

В прошлом веке слово «левитация» в научном мире вызывало усмешку. Успешных экспериментов, в ходе которых удавалось бы преодолеть земное притяжение без помощи разного рода двигателей, фактически не было.

Лишь в конце 90-х годов ХХ столетия выходцу из СССР, британскому физику Андрею Гейму удалось продемонстрировать прямую диамагнитную левитацию. Это открытие стало известным благодаря яркому опыту с живой лягушкой, которую Гейм заставил левитировать в магнитном поле. Правда, академиков эксперименты Гейма не впечатлили: будущий Нобелевский лауреат (2010 г.) за своё открытие удостоился лишь Шнобелевской премии (вручается за сомнительные научные открытия. — RT) в 2000 году. Однако уже через несколько лет магнитная левитация получила широкое применение.

«Шанхайские высокоскоростные поезда — маглевы, которые появились ещё в середине 2000-х, лишены колёс и парят над рельсами, не касаясь земли, под действием мощного электромагнитного поля», — рассказал в беседе с RT доктор физико-математических наук Юрий Балега.

В основу маглевов, скользящих по воздуху в нескольких сантиметрах над рельсами, положен принцип взаимодействия магнитных полюсов. На днище каждого из вагонов находятся мощные электромагниты. Такие же размещены и на рельсах.

«Пока маглевы, передвигающиеся на магнитных подушках, — самый известный пример левитирующих объектов, воплощённых в жизнь. Они могут перемещаться со скоростью выше 500 км/ч. Такие «парящие поезда» есть в Японии, Китае и Южной Корее. В России тоже собираются строить «магнитолевитационные» трассы между Петербургом и Москвой, но когда это будет реализовано, пока неизвестно», — говорит Балега. 

Сила звука

Несколько лет назад о значительном прогрессе в области научной левитации сообщили учёные из Бристоля. Чтобы удерживать в воздухе физическое тело, они использовали силу звука — так называемые акустические тяговые лучи. С их помощью создаётся силовое поле, которое удерживает предмет в воздухе. Регулируя интенсивность силового поля, объектом можно управлять: звуковые колебания действуют как «акустический пинцет». До сих пор подобным образом удавалось перемещать лишь крошечные предметы, размеры которых не превышали длину волны луча.

Также по теме

Пространственный прорыв: что узнали учёные о четвёртом измерении

Международная группа физиков провела два эксперимента, в ходе которых исследователям удалось зарегистрировать поведение частиц,. ..

Попытки поднимать более крупные объекты заканчивались неудачей: предметы двигались хаотично, постоянно ускоряясь под действием вращающегося звукового поля.

Но в новом эксперименте физики Бристольского университета стабилизировали тяговой луч, использовав расположенные по кругу акустические воронки. Учёным удалось изменить направление скручивания вихрей и взять под контроль скорость их вращения. После этого расстояние между воронками увеличили. Именно это позволило удержать в воздухе более крупный объект.  

При работе с ультразвуковыми волнами в 40 кГц, которые могут воспринимать только летучие мыши, исследователи смогли поднять в воздух двухсантиметровые шары из полистирола — самые большие предметы, которые когда-либо удавалось поднять акустическим тяговым лучом.

«У акустических тяговых лучей огромный потенциал. Меня особенно интересует идея бесконтактных производственных линий, на которых можно будет собирать хрупкие объекты, не касаясь их. Эту технологию можно будет применить, например, в медицине: направить капсулу с лекарством в нужное место организма для точечного воздействия», —  считает руководитель исследовательской группы, профессор Бристольского университета Брюс Дринкуотер.

Как отмечает Балега, важность эксперимента заключается в том, что у учёных впервые получилось управлять движением относительно крупных объектов.

«Пока это шарики диаметром два сантиметра. Результаты определённо могут пригодиться в производстве электроники. Левитация поможет перемещать маленькие части полупроводников в воздухе, избегая твёрдых конструкций, которые, управляя этими элементами, могут их случайно повредить», — заключил собеседник RT.

Что означает левитация?

Мусин Алмат Жумабекович:

1. Грехи лунатизм, человек не понимает, что делает. Все грехи неосознанны. 2. Реальность морально разлагается, от равнодушия и эгоизма. 3. Надежда стареет. 4. 1. Сбрасывая змеиную кожу эгоизма, вы становитесь более искренними. 2. Время управляет скоростью страха. 3. Время – это циклы подсознания, так как в сценарии жизни все происходит во времени. Скрупулёзно срежиссировано по сценарию подсознания.Где страх подобен шокеру, который создает квантовый скачок в осознании того, что вы не можете так себя вести. И это отразится на дальнейшей жизни. 5. 1. Бесчувственность есть смирение и бесстрашие. 2. Естественный отбор в размере заработной платы. Девушки смеются, когда узнают, сколько ты зарабатываешь, ведь любовь за деньги, без денег, без любви. Так что найдите такой, который будет не смешным, то есть не материалистичным. 6. 1. Депрессия от одиночества в ней есть что-то убаюкивающее и утешительное в чувстве романтики, в пустоте чувств.Реальность кажется бесконечной. Депрессия — это романтика бесконечной пустоты. 7. Вечность в перевоплощении и колесо сансары погружает в безразличие. 8. Ночь, что скрывает тайны депрессии и уныния и одиночества, все сокрыто во тьме, в ней чувствуется боль, красный цвет блуда, в котором люди и жизнь могут потеряться, как туман, спрятанный в дыму мыслей , каждый сам по себе и показано, что каждый находится в своем измерении. Жизнь — это забвение, в котором человек погружается в равнодушие.9. Одиночество — это бесчувственность, ты начинаешь жить настоящим. 1. Человек потерялся в себе в мире в социуме. Чужой в этом мире и обществе. Он теряет связь с кораблем жизни и уносится течением в глубины реальности. В глубины космоса мыслей. В реальности, в которой нет воздуха жизни, но есть миры, в которых можно было бы жить и познавать смысл жизни, в каждой жизни в каждом мире смысл жизни разный, человек таков, каков его сценарий жизни .Абсолютная левитация сознания. В котором осознание плавает в бесконечной пустоте реальности. Среди холода равнодушия. 2. Мысль — это черная дыра в пространстве. 1. Кривые зеркала метаморфоз символизма. (Искажение реальности воображением). 2. Неизгладимая улыбка психики, наделенная обидой на всю жизнь. 3. Слезы делают мир прозрачным. 4. Анаболики Insight – основа мотивации. Автор: Мусин Алмат Жумабекович

Маглев: Поезда на магнитной подушке | Справочник по проектированию электротехники и вычислительной техники

Поезда на маглеве используют магнетизм, чтобы парить над путями, по которым они едут. Они быстрее, эффективнее и экологичнее, чем современные колесные поезда. Возможно, в скором времени технология магнитной подвески станет обычным явлением во всем мире. В этой статье рассматривается история этих поездов, как они работают, а также их преимущества и недостатки. В нем также обсуждается важность электротехники в разработке магнитолевитации и то, как инженеры-электрики могут сделать эту технологию следующей транспортной революцией.

Представьте поезд без колес.Вместо того, чтобы катиться по рельсам, он тихо парит над землей и плавно скользит от точки отправления к месту назначения, даже не касаясь рельсов. Это может звучать как научная фантастика, но примеры этой технологии уже существуют в ряде мест в мире. Они известны как поезда maglev (происходит от термина mag netic lev itation). Эти футуристические локомотивы предлагают много новых и захватывающих возможностей для путешествий. Они могут быть быстрее, безопаснее и энергоэффективнее, чем обычные транспортные системы.Хотя на данный момент таких поездов немного, они являются очагом исследований в электротехническом сообществе. В результате маглев может стать обычным явлением раньше, чем вы думаете.

История Маглева

Фундаментальные идеи, лежащие в основе технологии магнитной подвески, восходят к началу 20 века. На создание основы для этих поездов ушла большая работа, включая разработку электродвигателей и исследования в области магнетизма. Несколько ученых, а именно Роберт Годдард и Эмиль Бачелет, даже осмелились предложить транспортное средство, которое будет плавать с помощью магнитов (Yadav, 2013).В 1934 году немец по имени Герман Кемпер получил патент на первую концепцию магнитного левитирующего поезда (Ядав, 2013). Только в 1960-х годах эта идея действительно начала проявляться. В это время Германия и Япония начали исследования потенциала маглева. В 70-х и 80-х годах обе страны добились больших успехов в разработке этих поездов. Германия построила и испытала серию прототипов систем магнитной подвески и назвала их конструкцию TransRapid (рис. 1). Поезда достигли скорости более 250 миль в час (402 км/ч) на испытательном участке (Luu, 2005).Япония также испытала две серии собственных разработок, получившие название ML-500, а затем MLU. Их поезда могли развивать скорость более 300 миль в час (483 км/ч) (Luu, 2005).

Рисунок 1

Transrapid на испытательном центре в Германии под Бременом. Источник: © Stahlkocher / CC BY-SA 3.0

Япония продолжала развивать свою технологию магнитной подвески в 90-х годах и позже. Они протестировали новую серию под названием MLX, которая в 2003 году развила скорость до 563 км/ч (Yadav, 2013). Коммерческих линий в стране не создано, но исследования продолжаются.В Германии коммерческая линия TransRapid, соединяющая Берлин и Гамбург, была предложена в 1992 году. Однако в 2000 году правительство закрыло проект (Luu, 2005). Однако не все было потеряно, поскольку китайцы обратили на это внимание и поручили немцам построить поезд TransRapid в Шанхае. Шанхайский маглев (рис. 2), появившийся в результате этого предприятия, в настоящее время является единственным высокоскоростным поездом на магнитной подвеске, используемым в коммерческих целях. Он перевозит пассажиров на расстояние 19 миль (30 км) за 8 минут, развивая максимальную скорость более 250 миль в час (431 км/ч) (Coates, 2004).Таким образом, Китай быстро стал крупным игроком на мировом рынке магнитолевитации. Страна планирует продолжить развитие своей инфраструктуры на магнитной подвеске.

Рисунок 2

Шанхайский маглев, выезжающий из международного аэропорта Пудун, с картой железных дорог Shanghai Transit Map, показывающей маршрут до Longyang Road. Источники коллажей: © Alex Needham / Public Domain and Metropedia

Как это работает?

Поезда

Maglev не имеют ни колес, ни рельсов. Как показано на рисунке 3, у них есть направляющие, и они плавают по этим направляющим, даже не касаясь их.

Рисунок 3

Сравнение колеса-рельса и направляющих. Источник: Автор, взято из Lee (2006).

Есть три основных компонента для достижения функциональности маглева: левитация, движение и управление (как показано ниже).

Рисунок 4

Левитация, движение и наведение в маглеве. Источник: Автор, взято из Lee (2006).

Левитация

Левитация — это способность поезда оставаться в подвешенном состоянии над путями. Существует два важных типа технологии левитации:

• Электромагнитная подвеска (EMS): EMS (рис. 5) использует силу притяжения электромагнитов, размещенных на направляющих и на поезде, для обеспечения левитации.Преимущества этого метода заключаются в том, что его проще реализовать, чем электродинамическую подвеску (обсуждается ниже), и что он поддерживает левитацию на нулевой скорости. Недостатки заключаются в том, что система по своей природе нестабильна. На высоких скоростях становится трудно поддерживать правильное расстояние между поездом и направляющей. Если это расстояние не удастся сохранить, поезд не сможет левитировать и остановится. Чтобы учесть это, EMS требует сложных систем управления с обратной связью, чтобы гарантировать постоянную стабильность поезда (Lee, 2006).

Рисунок 5

Электромагнитная подвеска (EMS). Использует силы магнитного притяжения. Источник: Автор, взято из Lee (2006).

• Электродинамическая подвеска (EDS): EDS (рис. 6) использует силу отталкивания (сверхпроводящих) магнитов, размещенных на направляющих и на поезде, для обеспечения левитации. Магниты движутся мимо друг друга во время движения поезда и создают силу отталкивания. Преимущества этого метода в том, что он невероятно стабилен на высоких скоростях.Соблюдение правильного расстояния между поездом и направляющей не является проблемой (Lee, 2006). Недостатки заключаются в том, что необходимо набрать достаточную скорость, чтобы поезд вообще мог левитировать. Кроме того, эта система намного сложнее и дороже в реализации.

Рисунок 6

Электродинамическая подвеска (ЭДС). Использует отталкивающие магнитные силы. Источник: Автор, взято из Lee (2006).

Г.

Толчок — это сила, которая движет поезд вперед.Maglev использует электрический линейный двигатель для достижения движения. Обычный электродвигатель использует магнетизм для создания крутящего момента и вращения оси. У него есть неподвижная часть, статор, которая окружает вращающуюся часть, ротор. Статор используется для создания вращающегося магнитного поля. Это поле индуцирует вращательную силу на роторе, который заставляет его вращаться. Линейный двигатель — это просто его развернутая версия (см. рис. 7). Статор уложен горизонтально, а ротор покоится над ним. Вместо вращающегося магнитного поля статор создает поле, распространяющееся по его длине.Точно так же вместо силы вращения на ротор действует линейная сила, которая тянет его вниз по статору. Таким образом, электрический линейный двигатель непосредственно производит прямолинейное движение. Однако этот двигатель может создавать силу только тогда, когда ротор находится над статором. Как только ротор достигает конца, он останавливается.

Рисунок 7

Вращательный двигатель по сравнению с линейным двигателем. Источник: Автор, взято из Lee (2006).

При описании линейного двигателя стандартом является использование термина «первичный» вместо «статор» и «вторичный» вместо «ротор».В поездах на магнитной подвеске вторичка крепится к днищу вагонов, а первичка находится в направляющих. Таким образом, магнитное поле посылается вниз по направляющей и тянет поезд за собой. Таким образом, всю длину пути магнитной подвески можно считать частью двигателя поезда. Система, которая была описана до сих пор, представляет собой линейный асинхронный двигатель (ЛИД). Он назван так потому, что магнитное поле в первичной обмотке индуцирует магнитное поле во вторичной обмотке. Именно взаимодействие между первоначальным полем и индуцированным полем заставляет вторичное тянуться за собой.Однако в этой конфигурации вторичное всегда несколько отстает от движущегося поля в первичном. Это отставание является источником потери энергии и скорости. В линейном синхронном двигателе (LSM) запаздывание устраняется путем прикрепления постоянных магнитов к вторичной обмотке. Поскольку вторичная обмотка теперь создает собственное стационарное магнитное поле, она перемещается по первичной обмотке синхронно с движущимся полем — отсюда и название этого варианта двигателя (Gieras, 2011). Поскольку LSM быстрее и эффективнее, они являются предпочтительным двигателем для высокоскоростных поездов на магнитной подвеске (Lee, 2006).

Руководство

Наведение — это то, что удерживает поезд по центру пути. В высокоскоростных маглевах для этого используются силы отталкивания (рис. 8). В TransRapid на поезде установлены два электромагнитных рельса, обращенных по обе стороны от направляющих. Эти рельсы удерживают поезд от слишком далекого отклонения от курса (Lee, 2006). В MLX управление совмещено с системой левитации. Левитационные рельсы по обеим сторонам поезда соединены друг с другом. Благодаря этому соединению, когда поезд приближается к одной стороне, возникает восстанавливающая сила, которая толкает его обратно к центру. Таким образом, MLX одновременно левитирует и управляется (Lee, 2006).

Рисунок 8

Система навигации Transrapid и MLX. Оба используют отталкивающие магниты. Источник: Автор, взято из Lee (2006).

Преимущества Maglev

Самая очевидная привлекательность поездов на магнитной подвеске заключается в том, что они могут двигаться быстрее, чем традиционные железнодорожные поезда.Единственный коммерческий высокоскоростной маглев, шанхайский маглев, в настоящее время является самым быстрым существующим поездом. Он движется на 50 миль в час (80 км/ч) быстрее, чем самый быстрый высокоскоростной колесно-рельсовый транспорт ( 320 км/ч Hayabusa , 2013). И это только первое. Отсутствие трения между поездом и направляющей снимает многие ограничения, ограничивающие традиционные поезда. Отсюда Маглев станет только быстрее (Luu, 2005). Есть и другие, более тонкие качества, которые также делают маглев привлекательным:

• Долговечность: Обычные колеса и рельсы со временем подвергаются большим нагрузкам.Их необходимо периодически заменять и ремонтировать, чтобы они оставались функциональными. В маглеве нет контакта между поездом и направляющей, поэтому износ значительно меньше. Благодаря этому срок службы частей маглева, соответственно, намного больше (Пауэлл, 2003). С экономической точки зрения это вполне себе стимул, так как ремонт и техническое обслуживание являются затратными и трудоемкими мероприятиями.
• Безопасность: Может показаться нелогичным, что эти поезда безопаснее, поскольку они движутся намного быстрее, чем их колесные аналоги.Тем не менее это правда. Поезда на маглеве практически невозможно сойти с рельсов (Luu, 2005). Чтобы отделить поезд от пути, потребуется что-то вроде полного обрушения направляющей. Кроме того, погода не является большой проблемой. Поскольку движение поездов не зависит от трения, снег, лед и дождь практически не влияют на их движение (Luu, 2005). Наконец, легко поднять направляющие. Если поезда движутся по рельсам в десяти футах над землей, вероятность столкновения с объектом на своем пути меньше (Luu, 2005).
• Энергоэффективность: Еще одним преимуществом левитации является то, что эти поезда не теряют энергию на трение. Это дает им преимущество в эффективности (Wang 2010). Потребление энергии имеет важное значение для успеха транспортной системы. Большая часть стоимости эксплуатации идет на оплату электроэнергии. Поэтому это преимущество в эффективности очень важно. Однако, хотя поезда на магнитной подвеске более эффективны, в настоящее время они не намного эффективнее современных высокоскоростных железных дорог.Тем не менее, у них есть потенциал, чтобы быть намного лучше в этой категории.
• Воздействие на окружающую среду: Поезда на магнитной подвеске могут делать более крутые повороты, чем высокоскоростные рельсы. Это позволяет строить направляющие, которые могут намного лучше перемещаться по местности (Wang 2010). Пути могут быть спроектированы таким образом, чтобы оказывать как можно меньшее воздействие на окружающую среду. Направляющие также занимают меньше места, чем рельсы (Wang 2010). Это дополнительно снижает воздействие на окружающую среду. И, как отмечалось ранее, направляющие легко поднимаются над землей (Luu, 2005).Как растениям, так и животным безопаснее, когда поезд едет над ними, а не мчится прямо рядом с ними.
• Шумовое загрязнение: При рассмотрении транспортного проекта шум (в разумных пределах) не так важен, как экономия или безопасность. Тем не менее, шумоподавление по-прежнему считается положительной чертой. Поезда на маглеве тише современных поездов, так что это еще один аргумент в их пользу (Wang, 2010).

Недостатки Maglev

Несмотря на множество преимуществ, все же есть причины, по которым поезда на магнитной подвеске строят не везде. Возможно, главная причина заключается в том, что направляющие на магнитной подвеске несовместимы с существующей железнодорожной инфраструктурой. Любая организация, пытающаяся внедрить систему магнитной подвески, должна начать с нуля и построить совершенно новый набор путей. Это требует очень больших первоначальных инвестиций (Coates, 2004). Несмотря на то, что направляющие со временем стоят меньше, чем рельсы (Пауэлл, 2003 г.), трудно оправдать такие большие авансовые затраты. Другая проблема заключается в том, что поезда на магнитной подвеске движутся быстро, но могут двигаться недостаточно быстро.Страны, в которых уже есть высокоскоростные железные дороги, не хотят тратить миллиарды долларов на внедрение системы, которая лишь незначительно лучше существующего решения. Рынок этих поездов в настоящее время не очень велик. Трудно спорить с тем, что эти поезда превосходят стандартные. Несмотря на это, необходимо проделать дополнительную работу, прежде чем их стоит внедрять во всем мире.

Электротехника в маглеве

Со времен появления парового двигателя поезда всегда были прерогативой инженеров-механиков. Все они были моторами и осями, колесами и двигателями. Однако внедрение технологии магнитной подвески нарушило эту традицию. Для разработки этих поездов потребовался вклад из ряда различных областей, помимо машиностроения, включая физику и химию. Но самое главное, это привлекло к столу инженеров-электриков. С самого начала инженеры-электрики внесли основной вклад в разработку технологии магнитной подвески. Эрик Лейтуэйт, инженер-электрик, разработал первый линейный асинхронный двигатель, важный и необходимый предшественник поездов на магнитной подвеске.Герман Кемпер, которого многие считают отцом маглева, также был инженером-электриком. Немецкие и японские инженеры-электрики работали над внедрением программ магнитной подвески в своих странах. И сегодня инженеры-электрики делают технологию все лучше и лучше, чтобы она могла понравиться странам во всем мире. В поездах на маглеве на удивление мало движущихся частей. Все они связаны с электрическими токами, магнитами и проволочными петлями. Некоторыми важными темами в этой области являются электромагнитные поля и волны, теория цепей, системы управления с обратной связью и энергетика.Все это входит в компетенцию инженеров-электриков. Поэтому для решения самых больших проблем, с которыми сталкивается эта технология, нужны инженеры-электрики. Поезда должны быть более быстрыми и энергоэффективными. Все это время их нужно держать в пределах безопасности. Направляющие должны быть дешевле, проще в реализации и, возможно, более совместимы с существующими рельсами. Системы управления должны быть безупречными. Все эти и многие другие вопросы требуют, чтобы инженер-электрик пришел и разгадал их ответы.

Будущее Маглева

Технология Maglev имеет большие перспективы в будущем. У него есть потенциал стать более дешевым, быстрым, безопасным и экологичным видом транспорта, чем мы имеем сегодня. И с помощью некоторых инженеров-электриков все это станет возможным. Возможно применение этой технологии во всем, от междугороднего общественного транспорта до поездок по пересеченной местности. Есть даже предложения строить длинные подземные трубы, высасывать из труб воздух и размещать в них поезда на магнитной подвеске.В таких условиях практически не было бы сопротивления ветра, поэтому поезд мог бы легко развивать скорость, превышающую скорость звука (Thornton, 2007). Хотя может пройти много времени, прежде чем эта технология станет широко распространенной, трудно отрицать, что в какой-то момент она будет распространена. Преимущества слишком трудно игнорировать. На данный момент используется только один коммерческий поезд на магнитной подвеске, и он уже затмил все, что было до него. Как эта технология будет развиваться и совершенствоваться по мере нашего продвижения в будущее? Время покажет.Но вполне вероятно, что сейчас мы стоим на пороге транспортной революции. Я, например, с нетерпением жду возможности скользить по сельской местности со скоростью 300 миль в час в левитирующей коробке с магнитами.

• Хаябуса со скоростью 320 км/ч установила мировой рекорд скорости. (2013, 17 марта). The Japan Times . Получено с http://www.japantimes.co.jp/news/2013/03/17/national/320-kph-hayabusa-matches-world-speed-record
.
• Коутс, К., Антлауф, В., и Бернардо, Ф. (2004). Ускоренный просмотр .Североамериканский институт транспорта на магнитной подвеске. Получено с http://namti.org/published-articles/articles/civil-engineering/fast-track/
.
• Гирас, Дж., Пих, З., и Томчук, Б. (2011). Линейное синхронное движение (2-е издание). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press. Постоянная ссылка OCLC WorldCat: http://www.worldcat.org/oclc/526111254
• Ли, В., Ким, К., и Ли, Дж. (2006). Обзор технологий поездов на магнитной подвеске. IEEE Transactions on Magnetics, 42 (7), 1917–1925.DOI: 10.1109/TMAG.2006.875842
• Луу, Т., и Нгуен, Д. (2005). Маглев: Поезд будущего . Инженерная школа Суонсона Университета Питтсбурга. Получено с http://www.teslasociety.com/ttrain.doc
.
• Пауэлл, Дж., и Дэнби, Г. (2003). Новый вид транспорта 21 века. Журнал науки и технологий 21st Century (лето 2003 г.), стр. 43–57. Получено с http://www.21st Centurysciencetech.com/articles/Summer03/maglev2.html
.
• Торнтон, Р.(2007). Будущее Маглева . Доклад представлен на Международной конференции по электрическим машинам и системам, Сеул, Южная Корея. Пискатауэй, Нью-Джерси: IEEE. Получено с http://ieeexplore.ieee.org/xpls/icp.jsp?arnumber=4412045
.
• Ван, К., и Зонг, Г. (2010). Сравнительное исследование устойчивого развития маглева и высокоскоростного колесно-рельсового транспорта . Документ, представленный на ICCTP 2010: Интегрированные транспортные системы, Пекин, Китай. DOI: 10.1061/41127(382)20
• Ядав, М., Мехта, Н., Гупта, А., Чаудхари, А., и Махиндру, Д.В. (2013). Обзор магнитной левитации (MAGLEV): технология приведения в движение транспортных средств с помощью магнитов. Global Journal of Engineering Research: Mechanical & Mechanics Engineering, 13 (7), 29-42. Получено с http://engineeringresearch.org/index.php/GJRE/article/view/858
.

Как работает акустическая левитация | HowStuffWorks

Базовый акустический левитатор состоит из двух основных частей: преобразователя , представляющего собой вибрирующую поверхность, издающую звук, и отражателя .Часто преобразователь и отражатель имеют вогнутых поверхностей, которые помогают сфокусировать звук. Звуковая волна уходит от преобразователя и отражается от отражателя. Три основных свойства этой бегущей, отражающей волны помогают ей подвешивать объекты в воздухе.

Во-первых, волна, как и любой звук, представляет собой продольную волну давления. В продольной волне движение точек волны параллельно направлению движения волны. Такое движение вы бы увидели, если бы толкнули и потянули один конец растянутого Slinky.Большинство иллюстраций, однако, изображают звук как поперечных волн , что вы могли бы увидеть, если бы быстро перемещали один конец Slinky вверх и вниз. Это просто потому, что поперечные волны легче визуализировать, чем продольные.

Во-вторых, волна может отражаться от поверхностей. Он следует закону отражения , который гласит, что угол падения — угол, под которым что-то падает на поверхность — равен углу отражения — углу, под которым оно покидает поверхность.Другими словами, звуковая волна отражается от поверхности под тем же углом, под которым она падает на поверхность. Звуковая волна, падающая на поверхность под углом 90 градусов, будет отражаться прямо под тем же углом. Самый простой способ понять отражение волн — представить Slinky, прикрепленный к поверхности одним концом. Если взять свободный конец Slinky и быстро двигать его вверх, а затем вниз, волна пройдет по всей длине пружины. Как только он достигнет фиксированного конца пружины, он отразится от поверхности и вернется к вам.То же самое произойдет, если вы нажмете и потянете один конец пружины, создавая продольную волну.

Наконец, когда звуковая волна отражается от поверхности, взаимодействие между ее сжатиями и разрежениями вызывает интерференцию . Сжатия, которые встречаются с другими сжатиями, усиливают друг друга, а сжатия, которые встречаются с разрежениями, уравновешивают друг друга. Иногда отражение и интерференция могут объединяться, создавая стоячую волну . Стоячие волны, кажется, смещаются вперед и назад или вибрируют сегментами, а не перемещаются с места на место.Эта иллюзия неподвижности и дала название стоячим волнам.

Стоячие звуковые волны определили узлов , или областей минимального давления, и пучностей , или областей максимального давления. Узлы стоячей волны лежат в основе акустической левитации. Представьте себе реку со скалами и порогами. Вода на одних участках реки спокойная, на других бурная. Плавающий мусор и пена скапливаются на спокойных участках реки. Чтобы плавучий объект оставался неподвижным в быстро движущейся части реки, его нужно было бы поставить на якорь или привести в движение против течения воды.По сути, это то, что делает акустический левитатор, используя звук, движущийся через газ вместо воды.

При размещении отражателя на правильном расстоянии от преобразователя акустический левитатор создает стоячую волну. Когда ориентация волны параллельна силе тяжести, части стоячей волны имеют постоянное нисходящее давление, а другие имеют постоянное восходящее давление. Узлы имеют очень небольшое давление.

В космосе, где мало гравитации, плавающие частицы собираются в узлах стоячей волны, которые спокойны и неподвижны.На Земле объекты собираются чуть ниже узлов, где давление акустического излучения , или величина давления, которое звуковая волна может оказывать на поверхность, уравновешивает силу гравитации.

Для создания такого давления требуется нечто большее, чем обычные звуковые волны. В следующем разделе мы рассмотрим, что особенного в звуковых волнах акустического левитатора.

левитация — определение и значение

Слово левитировать появилось в 19 статьях New York Times за последний год, в том числе в сентябре.16 место в «Взятии на биржу», Эбби

Нью-Йорк Таймс > Домашняя страница

Говорит мне, что, по его мнению, я могу развить способность левитировать , что я всегда хотел сделать.

Архив 2006-08-01

Сравнение Marshall Suite и Levitate Алана: стряхнуть так же хорошо, как старая банда, как выдающийся трек marshall так же хорош, как дюйм, как большой техно-нойзовый трек, связанный так же хорошо, как маскарад противоядия так же хорош, как дюйм анекдоты так же хороши, как ураган песня на день рождения Эдварда намного лучше, чем я прихожу и стою, неизбежно намного лучше, чем , левитация, , что чертовски безумно, намного лучше, чем трагические дни все, кроме меселя сенсорного, на самом деле так же хороши, как десять домов, два альбома очень хорошо отражают друг друга, но, может быть, вы правы, и док shanley качает его в сторону лева….. не говоря уже о «бонусном» диске — третья часть левитации

Падение — победоносный

Я думаю, что есть гораздо более приятные способы « левитировать » ноутбука, чем этот.

Подвесной ноутбук | Лайфхакер Австралия

Коллектив направил своих представителей на знаменитую акцию протеста против « левитация » в Пентагоне в середине октября и предоставил бесплатную еду для время от времени больших общественных собраний.

Мужественность в эпоху Водолея: мужественность в двух контркультурных сообществах, 1965–83

Я думаю, что есть гораздо более приятные способы « левитировать » ноутбука, чем этот.

Подвесной ноутбук | Лайфхакер Австралия

Его фокусы с картами чертовски круты, но наблюдать за тем, как он « левитирует «, действительно невероятно (см. комментарий Kungfukitten к этому посту, чтобы узнать, как это делается — мне было лень исследовать это).

галоаскью запись в дневнике

Но он не добился большего, когда, как рассказывают, осенью того же года братья Монгольфье задумали заставить тела « левитировать » более простым способом — наполнить их дымом.

Доминион Воздуха; история воздушной навигации

В конце концов, в то время как некоторые бумеры пытались « поднять в воздух » Пентагон в знак протеста против войны во Вьетнаме, другие бумеры участвовали в той войне.

Нью-Йорк Таймс > Домашняя страница

В конце концов, в то время как некоторые бумеры пытались « поднять в воздух » Пентагон в знак протеста против войны во Вьетнаме, другие бумеры участвовали в той войне.

Нью-Йорк Таймс > Домашняя страница

маглев | Факты, работа и системы

maglev , также называемый поездом на магнитной подушке или поездом на магнитной подушке , плавучее транспортное средство для наземного транспорта, которое поддерживается либо электромагнитным притяжением, либо отталкиванием.Маглевы были концептуализированы в начале 1900-х годов американским профессором и изобретателем Робертом Годдардом и американским инженером французского происхождения Эмилем Бачелет и находятся в коммерческом использовании с 1984 года, несколько из них работают в настоящее время, а обширные сети предложены на будущее.

Маглев включает в себя основной факт о магнитных силах — например, магнитные полюса отталкиваются друг от друга, а противоположные магнитные полюса притягиваются друг к другу — для подъема, движения и направления транспортного средства по рельсам (или направляющим). Движение и левитация на маглеве могут включать использование сверхпроводящих материалов, электромагнитов, диамагнетиков и редкоземельных магнитов.

Подробнее по этой теме

железная дорога: Маглев

В качестве альтернативы высокоскоростному железнодорожному транспорту на базе традиционного ребордного транспорта, технологии магнитной левитации или маглев ,…

Электромагнитная подвеска (EMS) и электродинамическая подвеска (EDS)

В эксплуатации находятся два типа магнитолевитаторов. Электромагнитная подвеска (EMS) использует силу притяжения между магнитами, присутствующими по бокам и днищу поезда, и на направляющих, чтобы поднять поезд.Вариант EMS, называемый Transrapid, использует электромагнит, чтобы поднять поезд с направляющей. Притяжение от магнитов, находящихся на нижней стороне транспортного средства, которые обвивают железные рельсы направляющей, удерживает поезд примерно на 1,3 см (0,5 дюйма) над направляющей.

Системы электродинамической подвески (EDS) во многих отношениях аналогичны EMS, но магниты используются для отталкивания поезда от направляющих, а не для их притяжения. Эти магниты переохлаждены и обладают сверхпроводимостью и способны проводить электричество в течение короткого времени после отключения питания.(В системах EMS потеря мощности отключает электромагниты.) Кроме того, в отличие от EMS, заряд намагниченных катушек направляющей в системах EDS отталкивает заряд магнитов на шасси поезда, так что он поднимается выше (обычно в в диапазоне 1–10 см [0,4–3,9 дюйма]) над направляющей. Поезда EDS медленно стартуют, поэтому у них есть колеса, которые должны быть развернуты на скорости ниже примерно 100 км (62 мили) в час. Однако после левитации поезд движется вперед за счет движения катушек направляющих, которые постоянно меняют полярность из-за переменного электрического тока, питающего систему.

Маглев устраняет основной источник трения — колеса поезда о рельсы — хотя они все равно должны преодолевать сопротивление воздуха. Это отсутствие трения означает, что они могут развивать более высокие скорости, чем обычные поезда. В настоящее время технология магнитной подвески позволяет производить поезда, которые могут двигаться со скоростью более 500 км (310 миль) в час. Эта скорость в два раза выше, чем у обычного пригородного поезда, и сравнима с используемым во Франции TGV (Train à Grande Vitesse), скорость которого составляет от 300 до 320 км (от 186 до 199 миль) в час.Однако из-за сопротивления воздуха маглев лишь немного более энергоэффективен, чем обычные поезда.

Выгоды и затраты

Маглевы имеют ряд других преимуществ по сравнению с обычными поездами. Они дешевле в эксплуатации и обслуживании, потому что отсутствие трения качения означает, что детали не изнашиваются быстро (как, например, колеса обычного железнодорожного вагона). Это означает, что при эксплуатации поезда расходуется меньше материалов, ведь детали не нужно постоянно заменять.Конструкция вагонов на магнитной подвеске и железной дороги делает сход с рельсов крайне маловероятным, а вагоны на магнитной подвеске могут быть построены шире, чем обычные вагоны, что предлагает больше возможностей для использования внутреннего пространства и делает их более удобными для езды. Магниты на маглеве практически не загрязняют воздух во время работы. , потому что топливо не сжигается, а отсутствие трения делает поезда очень тихими (как внутри, так и снаружи вагонов) и обеспечивает очень плавную поездку для пассажиров. Наконец, магнитолевитационные системы могут работать на более высоких уклонах (до 10 процентов), чем традиционные железные дороги (ограничиваются примерно 4 процентами или меньше), что снижает потребность в рытье туннелей или выравнивании ландшафта для размещения путей.

Самым большим препятствием для развития систем магнитной подвески является то, что они требуют совершенно новой инфраструктуры, которую нельзя интегрировать с существующими железными дорогами и которая также будет конкурировать с существующими автомагистралями, железными дорогами и воздушными маршрутами. Помимо затрат на строительство, одним из факторов, который следует учитывать при разработке железнодорожных систем на магнитной подвеске, является то, что они требуют использования редкоземельных элементов (скандий, иттрий и 15 лантаноидов), извлечение и очистка которых могут быть довольно дорогими. Однако магниты, сделанные из редкоземельных элементов, создают более сильное магнитное поле, чем магниты из феррита (соединения железа) или альнико (сплавы железа, алюминия, никеля, кобальта и меди), чтобы поднимать и направлять вагоны поезда по направляющим.

Системы на магнитной подвеске

За прошедшие годы было разработано несколько систем поездов на магнитной подвеске, большинство из которых работает на относительно коротких расстояниях. В период с 1984 по 1995 год в Великобритании была разработана первая коммерческая система на магнитной подвеске в качестве шаттла между аэропортом Бирмингема и ближайшей железнодорожной станцией, находящейся на расстоянии около 600 метров (около 1970 футов). Германия построила маглев в Берлине (M-Bahn), который начал работу в 1991 году, чтобы преодолеть брешь в городской системе общественного транспорта, вызванную Берлинской стеной; однако M-Bahn была демонтирована в 1992 году, вскоре после того, как была снесена стена.Всемирная выставка 1986 года (Expo 86) в Ванкувере включала в себя небольшой участок системы магнитной подвески на территории выставочного комплекса.

Шесть коммерческих систем на магнитной подвеске в настоящее время эксплуатируются по всему миру. Один находится в Японии, два в Южной Корее и три в Китае. В Аити, Япония, недалеко от Нагои, до сих пор работает система Linimo, построенная для Всемирной выставки 2005 года. Его длина составляет около 9 км (5,6 миль), с девятью остановками на этом расстоянии, и он достигает скорости около 100 км (62 мили) в час.Корейский Rotem Maglev курсирует в городе Тэджон между выставочным парком Тэджон и Национальным научным музеем на расстоянии 1 км (0,6 мили). Маглев аэропорта Инчон имеет шесть станций и проходит от международного аэропорта Инчон до станции Йонгю, расположенной в 6,1 км (3,8 мили). Самая длинная коммерческая система магнитной подвески находится в Шанхае; он охватывает около 30 км (18,6 миль) и проходит от центра Шанхая до международного аэропорта Пудун. Линия является первым высокоскоростным коммерческим маглевом, работающим с максимальной скоростью 430 км (267 миль) в час. В Китае также есть две низкоскоростные системы магнитной подвески, работающие со скоростью 100 км (62 мили) в час. Маглев Чанша соединяет аэропорт этого города со станцией в 18,5 км (11,5 миль), а линия S1 пекинского метро имеет семь остановок на расстоянии 9 км (6 миль).

Япония планирует создать к 2027 году высокоскоростную систему на магнитной подвеске Тюо Синкансэн, которая соединит Нагою с Токио на расстоянии 286 км (178 миль) с продолжением до Осаки (514 км [319 миль]). ] из Токио) запланирован на 2037 год.Планируется, что Тюо Синкансэн будет двигаться со скоростью 500 км (310 миль) в час и совершать поездку Токио-Осака за 67 минут.

Сара Э. Босло

Как они это делают? Более пристальный взгляд на квантовую магнитную левитацию

В течение трех лет, будучи студентом-физиком, выступая на научных магических шоу и днях открытых дверей, я убеждал студентов (а иногда и их родителей), что я своего рода фокусник, поднимая в воздух маленький магнит в форме куба. . Магнит парил над сверхпроводником всего в сантиметре или около того, но этого было достаточно, чтобы помахать листом бумаги между ними, чтобы доказать, что в буквальном смысле не было привязано нитей. При постукивании по одному краю куба он вращался на месте, и даже если вы толкали магнит вниз, он снова решительно подскакивал вверх — если он этого не делал, это означало, что сверхпроводник должен быть холоднее.

Простым рецептом этого научно обоснованного заклинания может быть всплеск жидкого азота для охлаждения керамического сверхпроводника, находящегося в ванне из пенопласта, и магнита, создающего сильное постоянное магнитное поле из редкоземельных элементов.

Левитация работает благодаря сверхпроводимости, которую можно понять через основные принципы проводимости.Определенные элементы и материалы, метко называемые проводниками, служат электрическим проводником, а это означает, что электроны могут относительно легко проходить через них. Эти электроны по-прежнему сталкиваются с атомами, составляющими проводник, и теряют немного энергии при каждом столкновении. Но при охлаждении до достаточно низкой температуры электроны могут свободно течь по проводнику без каких-либо столкновений. Это связано с тем, что электроны объединяются в пары при чрезвычайно низких температурах (в то время как тепло разрушило бы предварительную связь между ними).Хотя их связи слабы, сила заключается в количестве: объединение в пары делает так, что столкновения, которые обычно вытягивают энергию из потока электронов, не имеют никакого эффекта, потому что столкновения слабее, чем связь электронов.

Критическая температура сверхпроводника — насколько он должен быть холодным, чтобы эти пары были возможны, — зависит от его материала. Металлические сверхпроводники, такие как чистый алюминий или ниобий, например, имеют чрезвычайно низкие критические температуры, обычно всего на несколько градусов выше абсолютного нуля.Однако использование одного из них для домашнего эксперимента не вариант, если только у вас не завалялось много жидкого гелия. (Жидкий гелий кипит при температуре 4,2 Кельвина или около -270 градусов по Цельсию, что всего на несколько градусов меньше абсолютного нуля). К счастью, есть альтернатива: высокотемпературные сверхпроводники, представляющие собой керамику, состоящую из нескольких элементов, которые позволяют электронам свободно течь при температурах немного выше большинства критических.

77 К (около –196 градусов по Цельсию) не похоже на день в тропиках, но в мире сверхпроводников это совершенно жарко.Это также температура, при которой кипит жидкий азот — гораздо более доступный, чем жидкий гелий. Для большинства высокотемпературных керамических сверхпроводников, таких как те, которые сделаны из оксида иттрия-бария-меди (YBCO) или оксида висмута-стронция-кальция-меди (BSCCO), жидкий азот можно использовать для их охлаждения ниже их критических температур.

Теперь у нас есть две части головоломки: высокотемпературный сверхпроводник и достаточное количество жидкого азота, чтобы охлаждать его. Но как мы можем разместить магнит над охлажденным сверхпроводником? (Или наоборот: в нашем видео с Ричардом Гэрриотом он держал охлажденный сверхпроводник над слоем редкоземельных магнитов.)

Квантовая магнитная левитация сводится к так называемому эффекту Мейснера, который возникает только тогда, когда материал достаточно холодный, чтобы вести себя как сверхпроводник. При нормальных температурах магнитные поля могут нормально проходить через материал. Однако, как только становится достаточно холодно, чтобы проявлять сверхпроводимость, эти магнитные поля вытесняются. Любые магнитные поля, которые проходили через него, должны вместо этого двигаться вокруг него. Когда магнит помещается над сверхпроводником при критической температуре, сверхпроводник отталкивает свое поле, действуя подобно магниту с тем же полюсом, заставляя магнит отталкиваться, то есть «плавать» — никакой магической ловкости рук не требуется.

Наиболее важные области применения магнитной левитации

Название маглев происходит от магнитной левитации. Магнитная левитация — это очень продвинутая технология. Он имеет различные применения. Общим моментом во всех применениях является отсутствие контакта и, следовательно, отсутствие износа и трения. Это повышает эффективность, снижает затраты на техническое обслуживание и увеличивает срок службы системы. Технология магнитной левитации может быть использована как эффективная технология в различных отраслях промышленности. Уже есть много стран, которые заинтересованы в системах на магнитной подвеске.Многие системы были предложены в разных частях мира. В этой статье делается попытка изучить наиболее важные области применения технологии магнитной левитации. Результаты ясно показывают, что маглев удобно рассматривать как решение для будущих инженерных потребностей мира.

1. Введение

В «Путешествиях Гулливера» (1726 г.) Джонатан Свифт описал магнитный остров Лапута, способный подниматься на высоту в несколько километров. В комиксах Дика Трейси и Человека-паука магнитная левитация также достигла немалых высот.

В 1842 году Сэмюэл Эрншоу, английский священник и ученый, доказал еще одно важное ограничение магнитной левитации. Он показал, что устойчивая бесконтактная левитация за счет сил только между статическими магнитами невозможна; левитирующая часть будет неустойчива к смещениям хотя бы в одном направлении.

В марте 1912 года инженер и изобретатель Эмиль Бачелет только что узнал, что он получил патент США на свой «левитирующий передающий аппарат», и устроил публичную демонстрацию в Нью-Йорке модели поезда на магнитной подвеске, надеясь, что инвесторов с обещанием высокоскоростного наземного транспорта.

Одним из первых основных применений магнитной левитации была поддержка моделей самолетов в аэродинамических трубах. Исследователи обнаружили, что механические опорные конструкции иногда мешают воздушному потоку настолько, что создают большее сопротивление, чем сила сопротивления, действующая на модель. Решением, разработанным Джином Ковертом и его коллегами из Массачусетского технологического института в 1950-х годах, была магнитная левитация (хотя они называли ее «системой магнитной подвески и баланса»).

Другим способом использования движущегося магнита для обхода правила Эрншоу и достижения полной левитации является перемещение магнита в присутствии электрического проводника, тем самым вызывая вихревые токи в проводнике и связанные с ними отталкивающие силы на магните.Это основа электродинамического подхода к поездам на магнитной подвеске, предложенного Джеймсом Пауэллом и Гордоном Дэнби ​​в 1960-х годах и наиболее широко разработанного Японской национальной железной дорогой. Сильные сверхпроводящие электромагниты на автомобилях индуцируют вихревые токи в проводящей дорожке, которые вызывают левитацию, когда автомобили достигают достаточной скорости. Левитация за счет индукции и вихретокового отталкивания также может быть достигнута с помощью полей переменного тока. Это было основой поезда на магнитной подвеске, предложенного в 1912 году Бачелет. Одним из важных промышленных применений левитации с помощью полей индукции и переменного тока является левитационное плавление, которое позволяет плавить и смешивать очень химически активные металлы без необходимости использования тигля.

В 1983 году Рой Харриган получил патент на «устройство левитации», которое состояло из небольшого вращающегося магнита, плавающего над большим базовым магнитом, а Билл Хоунс из Fascinations, Inc. позже развил идею Харригана в успешный коммерческий продукт, названный Левитрон. Как и в случае с ротором электросчетчика, вращающийся магнит левитрона толкался вверх силами отталкивания между одноименными полюсами. Но он плавал полностью бесконтактно, обходя правило Эрншоу, потому что он не был статическим магнитом — он вращался.На первый взгляд кажется, что это простое гироскопическое действие, которое удерживает вращающийся магнит от опрокидывания, но подробный математический анализ, проведенный несколькими известными учеными, вскоре показал, что стабильность левитрона немного сложнее.

В 1930-х годах немецкие ученые продемонстрировали левитацию сильно диамагнитных графита и висмута, а после разработки сверхпроводящих электромагнитов с сильным полем была достигнута левитация даже гораздо более слабых диамагнетиков, таких как вода, дерево и пластик.На это почти не обращали внимания до 1997 года, когда Андрей Гейм и его коллеги использовали сверхпроводящий магнит мощностью 16 тесла, чтобы поднять на магнитной подушке маленькую живую лягушку, и их «летающая лягушка» наконец привлекла внимание всего мира к чуду диамагнитной левитации. (Гейм, лауреат Нобелевской премии по физике 2010 года за исследования графена, был удостоен Шнобелевской премии десятью годами ранее за левитацию лягушки, награду, которую он и соисполнитель сэр Майкл Берри приняли с призывом «больше науки с улыбкой». )

Сверхпроводники гораздо более диамагнитны, чем лягушки, и даже гораздо более диамагнитны, чем графит и висмут.Они являются супердиамагнетиками. Левитация постоянного магнита над сверхпроводником была впервые продемонстрирована В. Аркадьевым в 1945 г., а левитация магнитов над сверхпроводниками стала намного проще и распространеннее после открытия в 1987 г. высокотемпературных сверхпроводников — материалов, сверхпроводящих при температуре жидкого азота. Магнитные подшипники, основанные на силе отталкивания между постоянными магнитами и высокотемпературными сверхпроводниками, были разработаны для ряда потенциальных применений, включая маховики с накоплением энергии и модели поездов на магнитной подвеске (перевозка охлаждаемых азотом сверхпроводников на автомобилях, плавающих над рельсами с постоянными магнитами).

Джейн Филбрик, приглашенный художник Массачусетского технологического института, спроектировала и построила свою «Парящую скульптуру» — захватывающий комплекс из двенадцати больших левитирующих шаров, который стал важной частью ее персональной выставки в шведском художественном музее в 2009 году и был представлен в Нью-Йорке. Йорк, весна 2011 года.

Технология, которая чаще всего ассоциируется с термином «маглев» в сознании широкой публики, — это высокоскоростные поезда на маглеве, впервые предложенные столетие назад Бачелет. Около двадцати лет спустя Вернер Кемпер из Германии предложил поезд на магнитной левитации с помощью силы притяжения с обратной связью, и после многих десятилетий разработки его идея в конечном итоге превратилась в систему Transrapid, использованную в шанхайском поезде на магнитной подвеске в 2003 году.

Японская национальная железная дорога по-прежнему привержена строительству примерно 300-километровой высокоскоростной линии на магнитной подвеске между Токио и Нагоей примерно к 2025 году. Нагоя, которая успешно работает с 2005 года, и Китай в настоящее время строит аналогичную городскую линию в Пекине. Преимуществом низкоскоростного городского маглева является плавная, тихая, безопасная, надежная и экономичная (низкие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию) поездка. Таким образом, мечты Бачелет 1912 года о «полных пассажирских вагонах, несущихся на невидимых волнах электромагнетизма в космосе со скоростью от 300 до 1000 миль в час» сбываются.

Магнитная левитация, использование восходящих магнитных сил для уравновешивания всепроникающей нисходящей силы гравитации, уже нашла множество других важных применений в науке и технике. Маглев сегодня помогает циркулировать крови в груди человека, производит интегральные схемы с многомиллионными фотолитографическими системами, измеряет мелкие размеры с субатомным разрешением, совершенствует исследования в аэродинамической трубе и плазме, плавит и смешивает химически активные высокотемпературные металлы, имитирует осязание в тактильных приборах. системы, охлаждает наши портативные компьютеры, обогащает уран и другие изотопы в центрифугах, накапливает энергию во вращающихся маховиках и запускает вращающиеся роторы с низким коэффициентом трения в бесчисленных вращающихся машинах по всему миру.Будущее маглева остается очень ярким. Борьба с силами гравитации и трения — одна из вещей, с которыми магниты справляются лучше всего [1].

2. Технология магнитной левитации

Магнитная левитация — это метод, при котором объект подвешивается в воздухе без какой-либо поддержки, кроме магнитных полей. Поля используются для обращения или противодействия гравитационному притяжению и любым другим встречным ускорениям. Маглев может создавать бесшумные, эффективные и невероятно звучащие технологии. Принцип магнитной левитации известен уже более 100 лет, когда американские ученые Роберт Годдард и Эмиль Бачелет впервые придумали поезда без трения.Но хотя поезда на магнитной подушке были в центре внимания многих людей во всем мире, эта технология не ограничивается поездками на поезде [2]. Использование магнитной подвески с точки зрения технических наук можно разделить на следующие категории и резюмировать следующим образом: (i) транспортная инженерия (поезда на магнитной подушке, летающие автомобили или персональный скоростной транспорт (PRT) и т. д.), (ii) экологическая инженерия (малые и огромные ветряные турбины: бытовые, офисные, промышленные и т. д.), (iii) аэрокосмическая техника (космические корабли, ракеты и т. д.).), (iv) военное вооружение (ракета, пушка и т. д.), (v) атомная техника (центрифуга ядерного реактора), (vi) гражданское строительство, включая строительные объекты и системы кондиционирования воздуха (магнитный подшипник, лифт, подъемник, вентилятор, компрессор, чиллер, насос, газовый насос, геотермальные тепловые насосы и т. д.), (vii) биомедицинская инженерия (сердечный насос и т. д.), (viii) химическая инженерия (анализ пищевых продуктов и напитков и т. д.), (ix) электротехника (магнит и т. д.), (x) архитектурная инженерия и проектирование интерьеров, включая бытовую и административную технику (лампа, стул, диван, кровать, стиральная машина, комната, игрушки (поезд, парящие космонавты над космическим кораблем и т. д.).), канцелярские товары (ручка) и т. д.), (xi) автомобильная техника (автомобиль и т. д.), (xii) рекламная техника (можно выбрать левитацию всего, что рассматривается внутри или над различными рамками).

2.1. Электромагнитная подвеска (EMS)

Испытательный стенд можно использовать в качестве платформы для изучения теории управления и работы на магнитной подвеске. Завершение проекта демонстрирует возможности магнитной левитации для любого количества разнообразных приложений. Испытательный стенд способен левитировать небольшой стальной шарик в каком-то устойчивом стационарном положении.Левитация осуществляется электромагнитом, создающим силы, поддерживающие вес мяча. Датчик положения указывает вертикальное положение мяча и передает его на плату контроллера на базе ПК. Система управления использует эту информацию для регулирования электромагнитной силы, действующей на мяч. Система состоит в основном из испытательного стенда платформы и ПК с платой контроллера DSP. Испытательный стенд содержит электромагнитный привод, оптический датчик положения, электромагнитный ШИМ-усилитель мощности и 2 источника питания постоянного тока (рис. 1).

Система делится на две основные подсистемы. Подсистема силового срабатывания состоит из катушки электромагнита с сердечником из порошкового металла, ШИМ-усилителя мощности и источника питания 24 В постоянного тока. Усилитель питается от источника постоянного тока и на основе его входного управляющего сигнала посылает диапазон тока через катушку. Подсистема определения положения состоит из датчика на основе фотоэлемента, источника света накаливания и источника питания 15 В постоянного тока. Эта система работает путем измерения интенсивности света, поскольку левитирующий шар закрывает источник света, расположенный напротив датчика (рис. 2).Для улучшения работы датчика вокруг фотоэлемента размещается световой экран с вертикальным щелевым отверстием.

Эти подсистемы монтируются вместе на опорной плите, образуя испытательный стенд. Такая конфигурация обеспечивает портативность системы и жесткое, но регулируемое расположение компонентов. Испытательный стенд связывает входные/выходные сигналы датчика с платой контроллера dSPACE DS1104 в ПК. На рис. 3 показана базовая конфигурация системы с физическими интерфейсами подсистемы.

Для разработки подходящего контроллера для системы магнитной подвески необходимо смоделировать или охарактеризовать компоненты подсистемы.

Подсистема датчика моделируется путем измерения выходного напряжения, когда световой экран, соответствующий размеру шара, перемещается вертикально в пределах диапазона датчика. Из-за небольшого размера фотоэлемента (~10 мм диаметр) и характера подсистемы датчика выходные сигналы датчика остаются линейными в течение примерно 3 мм. В большем диапазоне показания датчика становятся очень нелинейными.Подсистема силового срабатывания моделируется экспериментально путем измерения сил, приложенных к шару, в зависимости от тока катушки и вертикального положения шара. Эта сила измеряется с помощью S-образного тензодатчика. В пределах небольшого диапазона перемещения, допускаемого датчиком, магнитная сила как функция тока является приблизительно линейной. Модель объекта для магнитолевитационной системы — это просто масса шара под действием внешних сил.

На рис. 4 показана базовая схема управления системой магнитной левитации.Его магнитное поле создает восходящую силу притяжения на любой магнитный объект, расположенный ниже. Датчик положения определяет вертикальное положение объекта и передает эту информацию контроллеру. Затем контроллер регулирует ток электромагнитного привода в зависимости от положения объекта, чтобы создать стабильную левитацию.

Используя рассмотренные ранее модели силы, объекта и датчика, можно разработать замкнутую систему управления (рис. 5). Регулятор опережения-запаздывания выбирается для стабилизации системы.Используя анализ корневой точки и частотной области, контроллер разработан таким образом, что время установления составляет ≤1,0 с, а процент перерегулирования ≤50%. Этот линеаризованный контроллер способен удерживать стальной шар в стабильной левитации (рис. 6) [3–6].

2.

2. Электродинамическая подвеска (ЭДС)

Сверхпроводники производят сверхток, который создает идеальное отражение полюсов постоянных магнитов. Это зеркало обеспечивает стабильное отталкивание магнита, которое заставляет магнит левитировать, что называется эффектом Мейснера.Сверхпроводник, чтобы иметь нулевое электрическое сопротивление, должен охлаждаться жидким азотом. Без сопротивления сверхпроводник способен почти мгновенно отражать постоянный магнит. Это позволяет магниту вращаться, раскачиваться или подпрыгивать, не отрываясь от магнита и не ударяясь о землю.

Приложение напряжения к проводу приводит к возникновению электрического тока в проводе. Этот электрический ток имеет аналогию с диском, скользящим по доске из организованных колышков (рис. 7), прославленной в популярной игре «Плинко», показанной в игровом шоу «Цена-верная».Движущийся диск аналогичен электрону, движущемуся через решетку ионов (штифты). Гравитационное притяжение диска при наклоне доски (которое приводит к падению диска через набор штифтов) аналогично применению разности потенциалов для перемещения электронов через материал. Когда диск падает через решетку, диск слетает с колышков и замедляется, по аналогии с тем, как электроны рассеиваются на ионах в материале. События рассеяния электронов приводят к удельному сопротивлению — внутреннему свойству материала, связанному с частотой этих событий рассеяния, которые сопротивляются потоку электронов.Теперь, если мы удалим все колышки, диск упадет беспрепятственно. Этот беспрепятственный поток в точности аналогичен тому, что происходит, когда материал становится сверхпроводящим — электроны больше не рассеиваются. Некоторые материалы становятся сверхпроводящими ниже критической температуры, которая различна для каждого материала. Материал, который становится сверхпроводящим ниже определенной температуры, имеет удельное сопротивление, которое стремится к нулю ниже , и электроны беспрепятственно текут.

Нулевое удельное сопротивление ниже является признаком сверхпроводимости, которая была впервые обнаружена в 1911 году Камерлинг-Оннесом для элемента ртути ниже 4. 2 К (рис. 8). Неудивительно, что это открытие произошло через три года после того, как Оннес впервые сжижил гелий в 1908 году. Большинство обычных сверхпроводников имеют критические температуры перехода ниже 10 К, и, следовательно, до сжижения гелия (температура кипения 4,2 К) не было способа охладить его. материалов до достаточно низких температур, чтобы наблюдать явление сверхпроводимости.

Вторая существенная особенность сверхпроводимости связана с магнитным поведением, известным как эффект Мейснера.Когда магнитное поле прикладывается к сверхпроводнику при температурах выше , силовые линии магнитного поля проникают непосредственно через материал так же, как магнитные поля проникают через любой стандартный материал, такой как бумага или медь. Однако, когда материал охлаждается насквозь и переходит в сверхпроводящее состояние, силовые линии магнитного поля выталкиваются из сверхпроводящего материала (при достаточно малой напряженности магнитного поля) (рис. 9). Это так называемый эффект Мейснера. Хотя первоначальные резистивные свойства сверхпроводников были обнаружены в 1911 году, эффект Мейснера был открыт лишь несколько лет спустя, в 1933 году, Мейснером и Ошенфельдом.

Форма маглева, называемая диамагнитной левитацией, может использоваться для левитации легких материалов, капель воды и даже живых животных. Он был использован для успешной левитации лягушки в 2000 году. Магнитные поля, необходимые для этого, очень высоки, обычно в диапазоне 16 тесла.

Эффект Мейснера соответствует идеальному диамагнетизму для достаточно малых магнитных полей. Диамагнетизм — свойство многих материалов; когда внешнее магнитное поле прикладывается к диамагнитному материалу, диамагнетик создает собственное внутреннее магнитное поле, чтобы частично нейтрализовать приложенное извне поле.Диамагнитные свойства воды были продемонстрированы в ходе впечатляющих демонстраций, когда клубника и лягушки левитировали в воздухе над сильными магнитами.

Макроскопические свойства сверхпроводников привели к ряду приложений — некоторые из них используются в настоящее время, а некоторые разрабатываются для использования в будущем. Парящая клубника и лягушки впечатляют, но не особенно полезны. Однако сверхпроводники используются при разработке поездов на магнитной подушке, например, на испытательной линии Яманаси Маглев в Японии.Ожидается, что поезда смогут развивать более высокие скорости и использовать меньше энергии, если поезда будут двигаться без трения, что обеспечит эффективность использования времени в пути и энергии. Использование сверхпроводящих проводов без сопротивления позволяет создавать «свободные» электромагниты. Эти магниты свободны от затрат на подачу электроэнергии на магнит, мощность которой теперь требуется для всех больших магнитов, изготовленных из резистивной проволоки. В самом деле, если взять петлю из сверхпроводящего провода и настроить ток, протекающий по этому проводу, он будет течь практически вечно.Исследование, проведенное в 1962 году, показало, что время рассеяния составило более 100 000 лет. Это означает, что, в отличие от медного провода, не нужно было бы постоянно подключать к проводу батарею для поддержания протекания тока. Объединив несколько таких сверхпроводящих проволочных петель друг над другом, можно создать электромагнит. Сегодня сверхпроводящий провод используется в электромагнитах медицинских аппаратов МРТ (магнитно-резонансная томография). Используя свойство сверхпроводников, которое мы еще не упомянули и не будем касаться в остальной части этой диссертации, сверхпроводники также могут быть использованы для создания очень чувствительных магнитометров с возможностью измерения очень малых магнитных полей (порядка 10–15 тесла).Чтобы проиллюстрировать впечатляющий характер этого измерения, эти небольшие поля в 20 миллиардов раз меньше, чем магнитное поле Земли. Эти магнитометры использовались в магнитоэнцефалографии (МЭГ), которая изучает магнитные поля, создаваемые человеческим мозгом. Наконец, сверхпроводники можно использовать для эффективного хранения энергии. Спрос на электростанции значительно меняется в течение дня с наименьшим спросом в поздние вечерние и ранние утренние часы. Если бы в периоды, когда спрос наименьший, электростанции могли бы генерировать, а затем хранить энергию без каких-либо потерь, это привело бы к повышению эффективности и значительной экономии. General Electric и другие компании в настоящее время изучают и разрабатывают небольшие версии этого хранилища энергии, известного как распределенное сверхпроводящее магнитное хранилище энергии (D-SMES). Некоторые из этих систем используются в настоящее время, поскольку технология продолжает развиваться. Похоже, что потребуется дальнейший прогресс, потому что охлаждение существующих сверхпроводящих систем все еще связано с высокими затратами. Надежда состоит в том, чтобы в конечном итоге создать лучшие сверхпроводники, которые не нужно охлаждать до очень низких температур.Тогда сверхпроводящая технология станет широко применимой.

До сих пор мы упоминали основные макроскопические свойства сверхпроводимости (нулевое сопротивление и эффект Мейснера), а также то, как эти свойства можно использовать в технологических приложениях. И феноменологическая, и микроскопическая теории позволили понять сверхпроводимость. В 1957 году Бардин, Купер и Шриффер сформулировали микроскопическую теорию сверхпроводимости (теперь известную как теория БКШ), которая могла вывести макроскопические свойства сверхпроводников, начиная с спаривания электронов ниже . Благодаря успехам этой теории научное сообщество в целом рассматривало сверхпроводимость как хорошо изученное явление. Однако в 1986 году все изменилось благодаря новому открытию. Теория БКШ предсказала общее ограничение на максимально возможную критическую температуру , Max ~ 28 К. Однако в 1986 году Беднорц и Мюллер открыли материал (LaBaCuO), который входит в сверхпроводящее состояние ниже  К, температуры выше максимума, ограниченного БКШ. . Это был первый представитель нового класса сверхпроводников, известных как «высокотемпературные» сверхпроводники.Критическая температура выше максимальной, установленной теорией БКШ, указывает на то, что на микроскопическом уровне происходит нечто иное. На сегодняшний день микроскопический механизм этих сверхпроводников неизвестен. Цель этой диссертации состоит в том, чтобы получить дополнительное представление об этих высокотемпературных сверхпроводниках на микроскопическом уровне с конечной целью, чтобы это исследование привело к микроскопической теории высокотемпературных сверхпроводников. Понимание высокотемпературных сверхпроводников имеет важные технологические последствия как из-за более высоких температур перехода, так и из-за способности проводить большие токи, чем провода сопоставимого размера, сделанные из меди.Более высокие температуры перехода означают, что эти сверхпроводники легче охлаждаются ниже их температур перехода, чем обычные сверхпроводники. Жидкий гелий является стандартным способом охлаждения обычных сверхпроводников ниже. Жидкий гелий дорог и малодоступен. Более поздние высокотемпературные сверхпроводники имеют температуру кипения выше 77   K, температуру кипения жидкого азота, который широко доступен (например, в нашем воздухе для дыхания) и недорог. Способность пропускать большие токи через высокотемпературные сверхпроводники также имеет преимущество с точки зрения создания проводов меньшего размера, а также более мощных магнитов.

Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) — это мощный метод, изобретенный в 1981 году Биннигом и Рорером. Поскольку СТМ может исследовать материалы на атомарном уровне, этот метод, естественно, позволяет исследовать работу высокотемпературных сверхпроводников на микроскопическом уровне. Вся эта диссертация посвящена применению СТМ к высокотемпературным сверхпроводникам и полученным знаниям. Этот раздел предназначен для того, чтобы дать нефизикам представление о том, как работает СТМ, и какую информацию она может предоставить.

В СТМ мы переносим атомарно острый наконечник на несколько ангстрем от атомарно плоской поверхности. Ангстрем () равен 10 ⁻¹⁰ метров, что примерно равно диаметру атома. Приложение напряжения между наконечником и образцом приводит к туннельному току, протекающему между ними (рис. 10). Этот ток очень чувствителен к расстоянию между зондом и образцом. Большее расстояние между зондом и образцом приводит к меньшему току. Изменение расстояния между зондом и образцом примерно на 1  приводит к изменению тока почти на порядок, а это означает, что СТМ очень чувствителен к очень небольшим изменениям контуров поверхности.Следовательно, когда мы сканируем иглой по поверхности, подъемы и спады топографии поверхности (подъемы и спады, когда мы перемещаемся по атомам) легко фиксируются.

Исследователей интересует изучение этой щели в плотности состояний высокотемпературных сверхпроводников как в зависимости от положения, так и от температуры. Поскольку СТМ имеет атомарное разрешение, они могут изучать, как этот зазор изменяется от одного атома к другому. СТМ имеет возможность изменять температуру, и, следовательно, они могут изучать, как плотность состояний изменяется с температурой как ниже, так и выше.Благодаря информации, полученной в результате этих исследований, они получают представление о сверхпроводящем состоянии высокотемпературных сверхпроводников (см. рис. 11 и 12) [7].

3. Поезда на магнитной подвеске

Среди полезных применений технологий магнитной левитации наиболее важным является использование поездов на магнитной подушке. Поезда на маглеве, несомненно, являются самыми передовыми транспортными средствами, доступными в настоящее время для железнодорожной отрасли. Маглев — первая фундаментальная инновация в области железнодорожных технологий с момента изобретения железной дороги. Поезд на магнитной подушке — очень современное транспортное средство. В транспортных средствах Maglev используются бесконтактные системы магнитной левитации, наведения и движения, а колеса, оси и трансмиссия отсутствуют. В отличие от традиционных железнодорожных транспортных средств, между транспортным средством на магнитной подвеске и его направляющей отсутствует прямой физический контакт. Эти транспортные средства движутся вдоль магнитных полей, которые устанавливаются между транспортным средством и его направляющей. Условия отсутствия механического контакта и трения, обеспечиваемые такой технологией, позволяют достичь более высоких скоростей движения, приписываемых таким поездам.Пилотируемые автомобили на магнитной подвеске продемонстрировали скорость движения, равную 581 км/ч. Замена механических компонентов неизнашиваемой электроникой преодолевает технические ограничения технологии «колесо на рельсах». Применение поездов на магнитной подушке привлекло внимание многих транспортных компаний по всему миру. Поезда на магнитной подушке являются последним достижением в железнодорожной технике, особенно в транспортной отрасли. Поезда на маглеве удобно рассматривать как решение транспортных потребностей настоящего времени, а также будущих потребностей мира.Существует множество конструкций магнитолевитационных систем, и инженеры продолжают раскрывать новые идеи о таких системах. Было предложено множество систем в разных частях мира, выбрано и исследовано несколько коридоров [8].

Быстрый рост объемов перевозок в транспортных системах, а также необходимость повышения комфорта пассажиров выдвинули на первый план тему разработки новых транспортных систем. Требуемое в последнее время увеличение объема перевозок в транспортных системах, а также потребность в повышении комфорта пассажиров и необходимом снижении стоимости жизненного цикла пути обусловили разработку новой транспортной системы.Одной из важных систем, привлекших промышленность, является транспортная система на магнитной подвеске. В связи с этим транспортная система на магнитной подвеске оказывается правильным выбором для транспортной отрасли по всему миру. Системы Maglev были недавно разработаны в ответ на потребность в системах скоростного транспорта. Система на магнитной подвеске явно лучше и превосходит высокоскоростные железные дороги (ВСМ) почти в большинстве областей. К ним относятся загрязнение, уровень шума, уровень вибрации, экологические проблемы, землепользование, нагрузка, скорость, ускорение и торможение, торможение, затраты на техническое обслуживание, комфорт пассажиров, безопасность и время в пути.С помощью направляющей на магнитной подвеске также можно достичь минимальных радиусов для горизонтальных и вертикальных кривых. Автомобиль на магнитной подвеске также может двигаться по более крутым склонам по сравнению с системами HSR. Это значительно сокращает общую длину пути для маршрутов на магнитной подвеске по сравнению с системами HSR. Возможность движения с более высокими углами наклона также уменьшает количество туннелей, необходимых для проезда через горные районы. Это также может сократить общую длину маршрута на магнитной подвеске.Поэтому строительство магнитолевитационных трасс в холмистой местности, помимо многих других преимуществ этих систем, можно рассматривать как привлекательный выбор для транспортных отраслей. Более низкое энергопотребление транспортных средств на магнитной подвеске по сравнению с системами HSR также является одной из основных характеристик поездов на магнитной подушке. Это можно легко связать с отсутствием колес и, как следствие, отсутствием физического контакта между магнитолевитатором и его направляющей.Следовательно, потери энергии из-за нежелательного трения не учитываются. Кроме того, вес автомобиля меньше из-за отсутствия колес, осей и двигателя. С другой стороны, сокращение времени в пути значительно снижает потребление энергии. Ограниченные энергетические ресурсы, которые в настоящее время доступны для нации, выдвинули на первый план тот факт, что каждый человек должен осознавать энергию. Правительству пришлось принимать меры, и началось оно с введения превентивных правил и ужесточения доступа к дешевым энергоресурсам. Очевидно, что широкое применение поездов на магнитной подушке для общественного транспорта на короткие и дальние расстояния может обеспечить стране огромную экономию энергопотребления. Это не тот факт, который можно легко игнорировать или обойти [9, 10].

Системы подвески Maglev делятся на две группы: электромагнитная подвеска (EMS) и электродинамическая подвеска (EDS). Существуют разновидности транспортных средств, которые производятся на основе этих двух типов систем.Пути транспортных средств в системах EMS и EDS называются направляющими и путями соответственно. По сути, в системе магнитной подвески есть два основных элемента, включая транспортное средство и направляющую. Три основные функции в технологии магнитной подвески — это левитация, движение и наведение. Магнитные силы выполняют все это. Магниты используются для создания таких магнитных сил. Для систем EMS эти магниты расположены внутри автомобиля, а для систем EDS магниты расположены на гусеницах. Работа системы EMS основана на магнитных силах притяжения, а система EDS работает на магнитных силах отталкивания. В системе EDS транспортное средство левитирует на высоте от 1 до 10 см над направляющей с помощью сил отталкивания, как показано на рисунке 13. В системе EMS транспортное средство левитирует на высоте от 1 до 2 см над направляющей с помощью сил притяжения, как показано на рисунке 14. В системе EMS электромагниты на транспортном средстве взаимодействуют с левитирующими рельсами на направляющей и притягиваются к ним. Электромагниты, прикрепленные к транспортному средству, направлены вверх к направляющей, которая поднимает транспортное средство над направляющей и удерживает транспортное средство в паре.Контроль допустимых воздушных зазоров между направляющей и транспортным средством достигается за счет использования передовых систем управления. На рисунках 13 и 14 показаны компоненты направляющей и гусеницы, включая балку и системы левитации и наведения в вышеупомянутых магнитолевитационных системах [11].

Маглев — это система, в которой транспортное средство левитирует от направляющих (соответствующих рельсовым путям обычных железных дорог) за счет использования электромагнитных сил между сверхпроводящими магнитами на борту транспортного средства и катушками на земле. Катушки левитации установлены на боковых стенках направляющей. Когда бортовые сверхпроводящие магниты проходят с высокой скоростью примерно в нескольких сантиметрах ниже центра этих катушек, внутри катушек индуцируется электрический ток, который затем временно действует как электромагниты. В результате существуют силы, толкающие сверхпроводящий магнит вверх, и силы, одновременно тянущие их вверх, тем самым поднимая в воздух аппарат на магнитной левитации. Катушки левитации, обращенные друг к другу, соединены под направляющей, образуя петлю.Когда движущееся транспортное средство на магнитной подвеске, то есть сверхпроводящий магнит, смещается вбок, в петле индуцируется электрический ток, в результате чего на катушки левитации сбоку от автомобиля действует сила отталкивания, а на катушки левитации стороны автомобиля действует сила притяжения. стороне, удаленной от автомобиля. Таким образом, движущийся автомобиль всегда находится в центре направляющей. Сила отталкивания и сила притяжения, возникающие между магнитами, используются для приведения в движение транспортного средства (сверхпроводящий магнит). Катушки движителей, расположенные на боковых стенках по обеим сторонам направляющего пути, питаются трехфазным переменным током от подстанции, создавая на направляющем подвижное магнитное поле. Бортовые сверхпроводящие магниты притягиваются и толкаются изменяющимся полем, приводя в движение магнитолевитационную машину.

Направляющая — это конструкция, по которой движутся транспортные средства на магнитной подвеске, которые поддерживаются и направляются ею. Его основные функции заключаются в том, чтобы направлять движение транспортного средства, поддерживать нагрузку транспортного средства и передавать нагрузку на землю.Функция направляющей конструкции состоит в том, чтобы выдерживать приложенные нагрузки от транспортного средства и передавать их на фундамент. Это основной элемент системы магнитной подвески, на который приходится большая часть затрат на систему. Это жизненно важно для поездов на магнитной подвеске [12]. Поезд на маглеве парит над одно- или двухпутными направляющими. Направляющая может монтироваться на уровне земли или приподнята на колоннах и состоит из отдельных стальных или бетонных балок. Приподнятые направляющие занимают наименьшее количество земли на земле. Более того, с такими системами гарантируется отсутствие препятствий на пути следования.Чтобы гарантировать безопасность поездов на магнитной подвеске, необходимо гарантировать, что между направляющими и другими видами транспортных путей не будет пересечения. Чтобы служить этой цели, общее предложение состоит в том, чтобы иметь приподнятые направляющие.

Направляющая обеспечивает направление движения транспортного средства, поддерживает нагрузку транспортного средства и передает нагрузку на землю. В направляющих на магнитной подвеске, в отличие от традиционных железнодорожных путей, нет необходимости в балласте, шпалах, рельсовых подкладках и рельсовых креплениях для стабилизации ширины колеи.Направляющая состоит из надстроек и подконструкций. Направляющая состоит из балки (фермы) и двух левитационных (направляющих) рельсов. Направляющие могут быть построены на уровне земли или приподняты, включая колонны с бетонными, стальными или гибридными балками. Приподнятые направляющие Maglev сводят к минимуму занятие земли и предотвращают столкновения с другими видами транспорта на одноуровневых перекрестках. Направляющие спроектированы и изготовлены как одинарные или двойные (рис. 15). Направляющие могут быть U-образными, I-образными, Т-образными, коробчатыми, ферменными и т.д.Большинство поперечных сечений направляющих балок также имеют П-образную форму. Ширина колеи (шириной колеи) и пролетов в основном составляет 2,8 м и 24,8 м соответственно [13].

Наиболее важной частью расчета и проектирования направляющих является нагрузка на конструкцию. Загрузка автомобиля на магнитной подвеске является важным параметром в практическом применении. Это связано с магнитными силами. Направляющая должна нести стационарную нагрузку из-за собственного веса и динамическую нагрузку, включая нагрузку от транспортного средства. Чтобы учесть динамическое взаимодействие между направляющей и транспортным средством, динамическая нагрузка умножается на коэффициент динамического усиления. Также может потребоваться учитывать боковые и продольные нагрузки, включая ветровые и сейсмические нагрузки. Нагрузки на направляющие моделируются как динамические и равномерно распределенные магнитные силы для учета динамической связи между транспортным средством и направляющими. По мере увеличения скорости транспортных средств на магнитной подвеске до 300–500 км/ч динамическое взаимодействие между транспортным средством и направляющей становится важной проблемой и будет играть доминирующую роль в установлении требований к подвеске транспортного средства.Магнитные силы генерируются магнитолевитатором и вызывают структурную нагрузку, которая передается на направляющую. Это может произойти, когда такое транспортное средство неподвижно или находится в движении.

Направляющие спроектированы и изготовлены из бетонных или стальных балок. Бетонные направляющие балки могут быть как армированными, так и предварительно напряженными. Направляющая балка оценивается для различных случаев нагрузки. Например, шанхайская направляющая балка была оценена в отношении 14 000 вариантов нагрузки с учетом прогиба, динамической прочности и теплового расширения.Направляющая балка для программы Urban Maglev в Корее также была оценена для пяти случаев нагрузки, которые представляют собой комбинации статической нагрузки, динамической нагрузки и сил предварительного напряжения сухожилия [14, 15].

Несмотря на высокие скорости, в транспортных средствах на магнитной подвеске пассажиры в большей безопасности, чем в других транспортных системах. Тележка с электромагнитной подвеской наматывается на направляющую, и поэтому ее практически невозможно сойти с рельсов. Приподнятые направляющие гарантируют отсутствие препятствий на пути. Чтобы предотвратить контакт между транспортным средством и направляющей и поддерживать необходимый зазор между ними, система постоянно находится под управлением Системы управления работой (OCS). Система оперативного управления (СУО) включает в себя все технические средства планирования, контроля и обеспечения безопасности эксплуатации транспортных средств [16].

4. Запуск ракет

В Центре космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, США запущена и работает система магнитной левитации. Экспериментальный трек установлен внутри многоярусного сооружения в Центре Маршалла. Программа перспективных космических перевозок Маршалла разрабатывает технологии магнитной левитации или магнитной подвески, которые могут дать космической ракете-носителю «разбег», чтобы вырваться из-под земного притяжения.Система запуска Maglev будет использовать магнитные поля для левитации и ускорения транспортного средства на трассе со скоростью до 600 миль в час. Транспортное средство перейдет на ракетные двигатели для запуска на орбиту. Системы Maglev могут значительно снизить стоимость полета в космос, потому что они питаются от электричества — недорогого источника энергии, который остается на земле — в отличие от ракетного топлива, которое увеличивает вес и стоимость ракеты-носителя.

Экспериментальный трек Фостера-Миллера разгоняет авианосец до 57 миль в час на пике, преодолевая 22 фута за 1/4 секунды, что эквивалентно 10-кратному ускорению свободного падения.Настольная дорожка имеет длину 44 фута, с 22 футами ускорения и 22 футами пассивного торможения. 10-килограммовый носитель с постоянными магнитами по бокам быстро скользит по медным катушкам, создавая силу левитации. В гусенице используется линейный синхронный двигатель, что означает, что гусеница синхронизируется, чтобы включить катушки непосредственно перед тем, как носитель соприкасается с ними, и выключить, когда носитель проходит мимо. Датчики расположены сбоку от гусеницы, чтобы определить положение тележки, чтобы можно было активировать соответствующие приводные катушки.Инженеры проводят испытания внутренней трассы и 50-футовой открытой трассы Maglev, установленных в Маршалле в сентябре прошлого года НАСА и отраслевым партнером PRT Advanced Maglev Systems Inc. из Парк-Форест, штат Иллинойс. Ожидается, что испытания помогут инженерам лучше понять динамику транспортных средств Maglev. , интерфейс между носителем и его ракетой-носителем и как отделить корабль от носителя для запуска. Будущую работу над большими системами будет возглавлять Космический центр НАСА имени Кеннеди во Флориде, США. Ракеты будущего могут запускаться с использованием стартовой дорожки на магнитной подушке (Маглев), аналогичной испытательной трассе, недавно построенной в Центре космических полетов имени Маршалла НАСА в Хантсвилле, штат Алабама, США (см. рис. 16).

Система Maglev использует магнитные поля для левитации и ускорения транспортного средства на трассе. Подобные системы используются сегодня в качестве высокоскоростных поездов и некоторых более новых, радикальных американских горок. В системах Maglev используются высокопрочные электромагниты, которые поднимают транспортное средство на несколько дюймов над гусеницей, а затем продвигают его вперед с большим ускорением. Используя Maglev для запуска, космический корабль будет разгоняться до скорости 600 миль в час (965 километров в час) без использования бортового топлива. Когда космический корабль приближается к концу пути, он может взлететь как самолет, а затем переключиться на более традиционные ракетные двигатели, чтобы продолжить движение по орбите. Вес топлива является основной причиной высокой стоимости запуска обычных ракет. Но поскольку Maglev использует внешнее электричество для помощи при запуске, вес транспортного средства при старте примерно на 20% меньше, чем у обычной ракеты. Это удешевляет полеты в космос.

Испытательный полигон в Маршалле, длина которого составляет 50 футов (15 метров), около 2 футов (0,000 м).6 метров) в ширину и около 1,5 футов (0,5 метра) в высоту, установлен на бетонных постаментах. Он состоит из 10 одинаковых сегментов длиной 5 футов (1,5 метра) и весом около 500 фунтов каждый. Большую часть веса составляет железо, используемое в двигателе. Трасса покрыта немагнитной нержавеющей сталью. Через некоторое время в Маршалле будет проложена более крупная гусеница длиной 400 футов (122 метра).

Компания космического туризма Galactic Suite уже сделала 38 бронирований от туристов, которые, по словам компании, в 2012 году отправятся на борту космического корабля на магнитной подушке в орбитальный роскошный отель с плавучим спа-салоном. Поездка стоимостью 3 миллиона евро предусматривает четыре дня пребывания на орбите на высоте 450 километров над землей и включает в себя 18 недель подготовки туристов к космическому полету на карибском острове. На острове строится космодром Galactic Suite с первой ракетой на магнитной подвеске, где космический корабль разгоняется до скорости 1000 км/ч (620 миль/ч) за 10 секунд и взлетает с вертикальной взлетно-посадочной полосы.

Достигнув приблизительно скорости звука, космический корабль отсоединится от своего магнитолевитационного носителя и ускорителя и поднимется на орбиту с помощью ракетных или воздушно-реактивных двигателей.Затем ускоритель на магнитной подвеске остановится и вернется в исходную точку для следующего запуска. Длина пусковой трассы составит около 3 километров. Технология помощи при запуске Maglev позволит космическим туристам путешествовать на наши космические курорты на орбите на коммерческой основе. Самая дорогая часть любого космического путешествия на низкую околоземную орбиту — это первые несколько секунд — отрыв от земли. Эта технология конкурентоспособна по стоимости с другими видами космического транспорта, экологически безопасна и по своей сути безопасна.Пребывание в отеле предложит смешанную программу размышлений и упражнений, чтобы овладеть уникальными физическими условиями, встречающимися в космосе. Одно из самых инновационных впечатлений, которые могут испытать туристы, — это ванная комната в невесомости. Galactic Suite разработала космический спа. Внутри курорта туристы могут плавать с 20 литрами водяных пузырей. Согласно материалам Galactic Suite, турист, уже обученный избегать воздействия воды в состоянии невесомости, может играть с пузырем, разделяя его на тысячи пузырей в нескончаемой игре.Кроме того, прозрачной сферой можно поделиться с другими гостями. Galactic Suite — частная компания по космическому туризму, основанная в Барселоне в 2006 году. Компания надеется сделать космический туризм доступным для широкой публики и будет сочетать интенсивную программу подготовки космонавтов к отдыху с программой мероприятий на тропическом острове как процесс подготовка к космическим путешествиям.

Пусковое кольцо состоит из системы магнитной подвески, в которой левитирующее транспортное средство разгоняется в эвакуированном кольцевом туннеле до достижения желаемой скорости, а затем выпускает снаряд на путь, ведущий в атмосферу.До сих пор химическая ракета была единственной технологией, которую человечество успешно использовало для перемещения людей и материалов с поверхности Земли на низкую околоземную орбиту и дальше. Стоимость этой технологии, даже с частично многоразовыми ракетами, остается достаточно высокой, поэтому ее использование остается ограниченным. Существует общее мнение, что более дешевая альтернатива ракетам значительно увеличит объем трафика в космос (см. рис. 17 и 18) [17, 18].

Космический лифт, пожалуй, самая известная альтернатива ракетам.Обычная современная концепция дизайна космического лифта основана на механическом кабеле, идущем радиально внутрь и наружу от геосинхронной орбиты, обычно с противовесом на внешнем радиусе и с самой внутренней частью кабеля, прикрепленной к земле на экваторе. Затем к кабелю можно прикрепить кабину лифта и перевозить людей или материалы вверх или вниз. К сожалению, имеющиеся в настоящее время материалы недостаточно прочны, чтобы выдержать собственный вес в кабеле с постоянным поперечным сечением от геостационарной точки земли до поверхности земли.В принципе, такой кабель можно сконструировать, сужая поперечное сечение от небольшого диаметра на концах до очень большого диаметра в геостационарной точке. На практике прочность доступных в настоящее время инженерных материалов делает массу такого кабеля неудобно большой. Другие типы предлагаемых концепций космического лифта, которые могли бы обеспечить доступ к низкой околоземной орбите, включают сверхпроводящий кабель с высокой Jc, который может самолевитировать в магнитном поле Земли [19, 20], и массивное кольцо, вращающееся в вертикальной плоскости так, что центробежная сила кольца противодействует силе тяжести в верхней части орбиты.

Другой общий тип альтернативы состоит в разгоне снаряда до высокой скорости на поверхности Земли. К таким «пушкам» относятся рельсотрон, койлган, электротермохимическая пушка, легкогазовая пушка, ускоритель RAM и ускоритель взрывной волны [21]. Большинство концепций орудий предполагают короткое время разгона, и последующие большие источники питания для увеличения даже скромных масс до требуемой скорости, вероятно, будут дорогими. Было предложено, чтобы электромагнитный запуск придавал ракетам начальную составляющую скорости, при этом большая часть требуемой скорости обеспечивалась сгоранием топлива [22].Наземные мощные лазеры, увеличивающие химическую энергию ракетного топлива, также, вероятно, потребуют больших источников питания [21].

5. Вентилятор на магнитной подвеске

Вентилятор на магнитной подвеске обеспечивает превосходную производительность, низкий уровень шума и долгий срок службы. Используя силы магнитной левитации, эти вентиляторы отличаются нулевым трением и отсутствием контакта между валом и подшипником. Обладая превосходной стабильностью вращения, вентилятор на магнитной подвеске устраняет вибрацию, типичное колебание и тряску, характерные для двигателей вентиляторов. Вентиляторы на магнитной подвеске также обладают отличной устойчивостью к высоким температурам, что обеспечивает долгий срок службы, а основные детали моделей вентиляторов на магнитной подвеске также полностью изготовлены из пластика для обеспечения оптимального сопротивления изоляции и характеристик электростатического разряда (ЭСР). Вентиляторы на магнитной подвеске предлагают эффективное решение для охлаждения оборудования и систем, обещая более низкую стоимость владения и длительный срок службы. Вентиляторы на магнитной подвеске решают проблемы шума, истирания и короткого срока службы, присущие традиционным двигателям вентиляторов.Вентилятор с двигателем на магнитной подвеске отличается нулевым трением и отсутствием контакта между валом и подшипником во время работы. Конструкция вентилятора на магнитной подвеске основана на магнитных принципах и силах, которые не только приводят в движение вентилятор, но и обеспечивают стабильное вращение на всех 360 градусах. Используя притяжение силы магнитной левитации, маглев устраняет проблемы с колебанием и тряской традиционных вентиляторов. Благодаря этой новой технологии пропеллер вентилятора на магнитной подвеске при вращении подвешивается в воздухе, так что вал и подшипник не вступают в прямой контакт друг с другом, создавая трение.В результате появился новый улучшенный вентилятор с низким уровнем шума, высокой термостойкостью и длительным сроком службы. Вентиляторы Maglev могут использоваться в различных отраслях промышленности и в продуктах, требующих высокого уровня теплопередачи, таких как ноутбуки, серверы, проекторы и стереосистемы. Традиционные вентиляторы используют принцип отталкивания полюсов для вращения. Но без контроля над траекторией лопастей лопасти вентилятора имеют тенденцию вызывать неравномерное дрожание и вибрации. После длительного использования вал вызовет сильное истирание подшипников, деформируя их в форме рога.Изношенный вентилятор начинает издавать механические шумы, и срок его службы сокращается. Уникальной особенностью вентилятора на магнитной подвеске является то, что траектория движения лопастей вентилятора во время работы управляется магнитным полем. В результате вал и подшипник не имеют прямого контакта во время работы и поэтому не испытывают трения независимо от того, как ориентирован вентилятор. Это означает, что характерные шумы трения изношенных компонентов не возникают, а срок службы составляет 50 000 часов или даже больше при комнатной температуре (см. рис. 19).

В традиционном вентиляторе встроенные магниты ротора и статора создают силы отталкивания, и именно эта постоянная сила отталкивания заставляет вентилятор вращаться. Это основной принцип всех охлаждающих вентиляторов. Если мы визуализируем магнитные силы между статором и ротором, мы увидим только плотные линии стандартного магнитного потока, движущегося без какого-либо механизма управления для стабилизации вибрации лопастного ротора во время работы с отталкиванием. Вентилятор на магнитной подвеске включает в свою конструкцию именно такой механизм управления.Это требует, чтобы каждый вентилятор, в дополнение к стандартному магнитному потоку, содержал магнитный поток, необходимый для поддержания уникальной орбиты магнитной подвески в его конструкции. На поперечном разрезе магнитной левитации виден уникально разработанный набор проводящих элементов на основной плате — магнитной пластине. Эта магнитная пластина и встроенные магниты в лопасти вентилятора вместе создают всеобъемлющие вертикальные магнитные силы, которые представляют собой магнитный поток. В поперечном сечении стандартный магнитный поток и поток магнитной подвески образуют вертикальный угол в 90 градусов, другими словами, поток магнитной подвески действует перпендикулярно стандартному магнитному потоку.Это первая ключевая черта, по которой можно идентифицировать вентилятор на магнитной подвеске. Конструкция вертикально пересекающихся стандартных магнитных потоков и потоков магнитной подвески обеспечивает фиксацию вращателя на орбите магнитной подвески. Поэтому, независимо от угла установки вентилятора, вал всегда будет вращаться вокруг фиксированной точки и на постоянном расстоянии от подшипника, не соприкасаясь с ним и не создавая трения или механического шума. Проблема износа подшипников до овальной формы или рогового отверстия после длительного использования эффективно решена. Наибольшим преимуществом магнитной левитации на самом деле является полная сила притяжения на 360 градусов между проводящим элементом (пластиной магнитной левитации) и ротором над ней. Это обеспечивает равномерное распределение силы притяжения, что помогает сохранить оптимальный баланс ротора во время работы и избежать дрожания или нестабильности. Вентиляторы с хорошо сбалансированными лопастями не только служат дольше, но и создают стабильный поток воздуха. Короче говоря, вторая простая черта для идентификации вентилятора на магнитной подвеске заключается в том, что система на магнитной подвеске создает притяжение на 360° к ротору, что приводит к стабильному вращению (см. рис. 20).

В традиционной конструкции бесщеточного двигателя вентилятора постоянного тока ротор крыльчатки (называемый просто ротором) с помощью вала, проходящего через отверстие пропитанного маслом подшипника или подшипника скольжения, шарнирно удерживается в центральном положении статора двигателя . Между ротором и статором сохранялся соответствующий воздушный зазор. Конечно, между валом и отверстием подшипника должен быть зазор, иначе вал будет плотно заблокирован и не сможет вращаться. Узел статора (называемый просто статором) после подключения к источнику питания будет генерировать наведенный магнитный поток между ротором и статором.При управлении приводной схемой двигатель вентилятора начнет вращаться. В традиционной конструкции двигателя вентилятора есть ротор рабочего колеса, статор двигателя и схема привода. Ротор шарнирно соединен со статором валом ротора и системой подшипников. Ротор приводится во вращение за счет индуцированного магнитного поля между статором и ротором, как показано на рис. 21.

Подшипник скольжения имеет следующие преимущества. (i) Более ударопрочный, меньше повреждений при доставке.(ii) Подшипники скольжения стоят намного дешевле по сравнению с шарикоподшипниками.

Неисправности подшипника скольжения следующие. (i) Пыль извне может проникнуть в подшипник и смешаться с частицами нитрида, засорив двигатель, что может привести к шуму и значительному замедлению работы двигателя. Внутренняя поверхность отверстия подшипника быстро изнашивается и влияет на производительность. Зазор между валом и отверстием подшипника скольжения мал, что приводит к грубым неравномерным пускам.

В шариковых подшипниках для вращения используются маленькие металлические шарики.Поскольку они имеют только точечные контакты, вращение можно легко запустить. При использовании пружин для удержания внешнего металлического кольца шарикоподшипника вверху вес всего ротора может приходиться на шарикоподшипник, косвенно поддерживаемый пружинами. Поэтому шарикоподшипники идеально подходят для использования в портативных устройствах с различными углами установки. Однако следует соблюдать осторожность, чтобы предотвратить падение изделия и повреждение шарикоподшипника ударом, что может привести к шуму и сокращению срока службы изделия (см. рис. 22).

Преимущества шарикоподшипников заключаются в следующем. (i) Стальные шарикоподшипники имеют срок службы намного больше, чем у подшипников скольжения. (ii) Однако следует избегать грубого обращения или падения изделия на землю.

Недостатки шарикоподшипника следующие. (i) Шарикоподшипники довольно слабые. Он не выдерживает никаких внешних воздействий. (ii) Когда двигатель вентилятора работает, стальные шарики внутри создают более высокий шум вращения, чем подшипник скольжения.(iii) Высокая цена затрудняет конкуренцию с подшипниками скольжения. (iv) Ограничение как источников поставок, так и количества поставок делает их неприемлемыми для нужд массового производства. (v) Использование крошечных узлов, таких как пружины, приводит к неэффективности для массовое производство.

Когда волчок (разновидность игрушки) брошен, волчок продолжает ускоряться, даже когда он падает на землю. Во время этого ускорения верхняя часть наклоняется и качается до тех пор, пока не будет достигнута постоянная скорость. В этот момент вершина уравновесится, например, раскачивание и наклон исчезли и стали зафиксированы перпендикулярно земле.Это простая концепция, которую формируют корни вентиляторной системы на магнитной подвеске (см. рис. 23).

Из рисунка выше мы знаем, что независимо от того, как установлен вентилятор с двигателем, сила, создаваемая существующим магнитом внутри ступицы и магнитной пластиной, добавленной к печатной плате вентилятора, постоянно притягивает ротор. В результате ротор вращается перпендикулярно земле с постоянным расстоянием между подшипником и валом без какого-либо контакта. Таким образом, не должно возникать ни трения, ни шума.Срок службы двигателя вентилятора чрезвычайно велик (см. рис. 24). (1) Система Maglev помогает рабочему колесу равномерно вращаться по фиксированной орбите в центре орбиты. Следовательно, вал внутри отверстия подшипника Vapo вращается без трения. Отверстие подшипника почти никогда не изнашивается и приобретает неправильную или овальную форму, как в обычных вентиляторах. Следовательно, срок службы подшипника становится очень долгим. (2) Вал внутри отверстия подшипника находится в трении только с воздухом, и двигатель вентилятора легко запускается. (3) В этой новой системе не используются маслосъемные кольца и шайбы, что оставляет место для выпуска газа во время нормальной работы. Проблем с засорением больше нет. Следовательно, двигатель вентилятора может работать без сбоев в течение довольно долгого времени. (4) Использование магнитного потока и опорной крышки обеспечивает ту же функцию, что и шариковый подшипник; поэтому, независимо от того, как размещен вентилятор, не происходит наклона и качания, что означает, что он подходит для конструкции в портативных устройствах. (5) Подшипники Vapo изготовлены из материала, специально обработанного для повышения износостойкости и ударопрочности.При использовании в сочетании с маглевом он создает функцию пружины, которая помогает двигателю вентилятора выдерживать удары. (6) Подшипник Vapo с магнитной подвеской может работать при температуре более 70°C. Он также очень хорошо работает в условиях низких температур. (7) Устранение шайбы и маслосъемного кольца также может позволить автоматизировать производство, что повышает эффективность производства. (8) Пылезащитный колпачок предотвращает попадание пыли в подшипник и смешивание с частицами нитрида для засорения. двигатель, что может привести к шуму и замедлению работы двигателя.

Сочетание конструкции магнитной подвески и подшипника Vapo позволяет сохранить все преимущества шарикоподшипников и подшипников скольжения и устранить все недостатки.

Подшипник Vapo можно объяснить следующим образом. (i) Подшипники Vapo изготовлены из материала, специально обработанного для повышения износостойкости и ударопрочности. При использовании в сочетании с маглевом он создает функцию пружины, которая помогает двигателю вентилятора выдерживать удары. (ii) Конструкция маглева помогает ротору равномерно вращаться по фиксированной орбите в центре орбиты без какого-либо трения с отверстием подшипника.Вибрации не было. (iii) В этой новой системе не используются маслосъемные кольца и шайбы, что оставляет место для выхода газа, происходящего во время нормальной работы. Проблем с засорением больше нет. Подшипник Vapo назван в честь этого персонажа.

Вентиляторы Maglev предотвращают дефекты обычных вентиляторов (см. Таблицу 1).

9 5 9055 9 9058 Дефицит традиционных моторов Maglev Fan Подшипник гильзы (I) Вес ротора полностью загружен на вал.Абразивное вращение между валом и подшипником приведет к образованию неровной и шероховатой поверхности на внутренней поверхности отверстия подшипника. Вращение двигателя вентилятора становится неравномерным, что, в свою очередь, вызывает шум при работе и сокращает срок службы вентилятора. (ii) Масляное кольцо и майларовая шайба не только увеличивают площадь трения, но и блокируют высокотемпературные газы, которые, если их не высвободить до затвердевания, превратятся в частицы нитрида, которые, в свою очередь, забьют зазор между валом и отверстием подшипника. затем вызывая гораздо более медленное вращение ротора и шум. (i) Весь вес ротора полностью притягивается магнитной силой в любом установленном положении, поддерживая равномерное вращение двигателя в фиксированной точке и сохраняя постоянное расстояние от внутренней поверхности подшипника. Больше не возникает традиционных трений и шума. (ii) Масляное кольцо, шайба и смазка больше не используются в конструкции маглева. Следовательно, больше нет проблем с утечкой масла или заеданием ротора. (iii) Конструкция Maglev допускает рабочую температуру выше 70°C. Шариковый подшипник (i) Когда двигатель вентилятора работает, стальные шарики внутри создают более высокий шум вращения, чем подшипник скольжения. (ii) Конструкция шарикоподшипников довольно слабая и не способна поглощать внешние удары. Его легко повредить, что приводит к более громкому шуму при вращении.

Трение и контакт между валом и подшипником во время работы отсутствуют. Они стали любимыми благодаря своим превосходным характеристикам, таким как низкий уровень шума, устойчивость к высоким температурам и сверхдолгий срок службы.

Осевой двигатель с радиальным магнитным потоком и сегментом из стальной полосы, как показано на рис. 25, использовался для охлаждающих вентиляторов малой мощности [23]. Этот двигатель оснащен только одним набором осевой обмотки статора, который может обеспечить желаемый радиальный поток за счет соответствующей конструкции полюса статора, и такая конструкция конструкции весьма перспективна для приложений с ограниченным пространством.Поскольку нежелательные вибрационные силы в основном генерируются в радиальном направлении двигателя, концепция состоит в том, чтобы обеспечить адекватный путь магнитного потока, чтобы можно было установить пассивную магнитную подвеску. Как видно из рис. 25(б), магнитные потоки, генерируемые обмоткой статора двигателя, сначала будут протекать через его центральный вал статора, выходя из пар полюсов статора в его верхней/нижней части, а затем возвращаясь к нижней части. /верхняя часть пар полюсов статора после прохождения через соответствующие магниты ротора.Поскольку пары полюсов на верхней и нижней частях статора перпендикулярны друг другу, будут проявляться нежелательные вибрационные силы, в основном создаваемые в радиальном направлении двигателя. Результирующее трение, воздействующее на систему подшипников двигателя, безусловно, приведет к дополнительным потерям тепла и энергии и, таким образом, снизит надежность и срок службы этого двигателя [24, 25].

(a) Фотография основания статора
(b) Концептуальная конструкция двигателя
(a) Фотография основания статора
(b) Концептуальная конструкция двигателя

Основные проблемы изготовления двигателей охлаждающих вентиляторов отличаются низкой стоимостью строительства/обслуживания и высокой эксплуатационной надежностью [26].Кроме того, чтобы удовлетворить эти предпосылки конструкции, также желательно, чтобы общая производительность таких двигателей могла сохранить их рыночную конкуренцию без внедрения сложных датчиков и устройств управления приводом. Магнитная подвеска будет установлена ​​за счет предусмотренного дополнительного пути потока. Хотя ожидается, что сила притяжения между постоянным магнитом ротора и сегментом пассивной магнитной подвески будет индуцироваться для стабилизации колебаний ротора, интуитивно также предполагается, что этот сегмент с высокой магнитной проницаемостью может обеспечивать вращательные характеристики двигателя [25].

6. Сердечный насос Maglev

Тепловая недостаточность является одной из основных причин смерти. Лечение сердечной недостаточности обычно включает трансплантацию сердца, механическую поддержку желудочков, замену искусственных органов и так далее. Хотя трансплантация сердца является относительно естественной технологией, существует серьезная нехватка донорских сердец, что приведет к реакции отторжения трансплантата. В опоре традиционных искусственных сердечных насосов часто используются подшипники качения или скольжения. Из-за контакта между подшипником и кровью кровь будет загрязнена и легко вызовет тромбоз. С развитием маглева, двигателей и технологий управления искусственный сердечный насос преодолел такие проблемы, как трение, уплотнение и смазка, что уменьшило повреждение клеток крови и повысило срок службы и безопасность сердечного насоса.

Искусственный сердечный насос требует небольшой конструкции, низкого энергопотребления, определенной жесткости и демпфирования для трансплантации и длительного использования. Осевой магнитный насос гибридного типа не только имеет небольшие размеры, почти не потребляет энергии и плохие динамические характеристики подшипника с постоянными магнитами, но также имеет низкое энергопотребление, длительный срок службы и хорошие динамические характеристики магнитного подшипника.

Искусственный сердечный насос (также известный как насос для переливания крови) можно разделить на вытесняющий, пульсирующий и непрерывный сердечный насос. Бионические характеристики пульсирующей помпы хороши, но ее недостатками являются относительно большой объем и склонность к гемолизу из-за большой площади контакта с кровью. Эти недостатки серьезно ограничивали его применение. Насос искусственного сердца с непрерывным потоком можно разделить на насос с осевым потоком, центробежный насос и насос со смешанным потоком. Центробежный сердечный насос Maglev имеет большее давление при малой скорости потока и меньшее разрушение крови при малой скорости, при этом его недостаток не подходит для имплантации; осевой сердечный насос Maglev имеет большую скорость потока, низкое давление, которое необходимо увеличить скорость для получения гораздо большего давления.Осевой насос имеет плотную конструкцию, меньшие по размеру компоненты привода, низкое энергопотребление, малый вес, высокую эффективность и т. д., поэтому его легче имплантировать, и он может снизить стоимость операции и возможность инфицирования, но его крыльчатка имеет высокая скорость и его гемолитическая также высока. Либо осевые, либо центробежные, традиционные опоры представляют собой контактные подшипники, такие как керамические подшипники, и есть некоторые проблемы с трением, смазкой и уплотнением, которые легко повреждают кровь, что приводит к гемолизу и образованию тромбов. Магнитный подшипник позволяет избежать контакта ротора и статора под действием магнитной силы, не требующей смазки, и устраняет традиционные недостатки, такие как прямое трение, большие потери и короткий срок службы, и является одной из идеальных опор для нового поколения искусственных сердечный насос [27, 28].

Согласно теории Эрншоу (1839 г.), постоянный маглев нестабилен. Эта теорема применима только к левитатору в статическом состоянии. Пассивные магнитные (ПМ) подшипники могли бы обеспечить стабильную магнитную подвеску во всех центробежных насосах, если бы ротор имел достаточно высокую скорость и при этом получал так называемый гироэффект, а именно, вращающееся тело с достаточно высокой скоростью могло бы стабильно поддерживать свое вращение [29, 30]. ].

Для упрощения роторных насосов на магнитной подвеске с электрическим приводом был разработан безваловый полнопостоянный импеллерный насос на магнитной подвеске без активно управляемого змеевика для подвески ротора (Рисунок 26). Левая сторона крыльчатки представляет собой диск магнита для вращения, а правая сторона крыльчатки представляет собой диск магнита для подвески. Насос массой 150 г имеет максимальный диаметр 42 мм, а его длина в наибольшей точке составляет 35 мм.

Устройство состоит из статора и ротора. Статор имеет жесткий полиуретановый корпус с цилиндрической внутренней поверхностью; с левой стороны подключена катушка двигателя постоянного тока с осевым приводом, намотанная на железный сердечник, а с правой стороны навинчено уравновешивающее железное кольцо.Ротор уплотнен магнитным диском для вращения (слева), крыльчаткой (посередине) и магнитным диском для подвески (справа). Сила притяжения между железным сердечником катушки двигателя и вращающимся магнитным диском ротора уравновешивается силой притяжения между магнитным диском для подвески и уравновешивающим железным кольцом. Кроме того, с обеих сторон ротора разработаны два новых запатентованных подшипника с постоянными магнитами, которые устраняют оставшиеся силы притяжения и предотвращают аксиальное соединение ротора со статором как слева, так и справа. Каждый подшипник состоит из малого и большого постоянных магнитных колец; маленькое кольцо вставлено в ротор, а большое кольцо закопано в статор. Два кольца, намагниченные в одном и том же осевом направлении, отталкивают друг друга, создавая осевую опорную силу. Сила притяжения между ротором и статором противодействует радиальному эксцентричному движению ротора и, таким образом, служит радиальным подшипником. Вход и выход насоса расположены соответственно в центре балансировочного кольца и на периферии корпуса ПУ.При стендовых испытаниях с водой насос выдает расход до 10 л/мин при напоре 100 мм рт.ст. Насос массой 150 г имеет максимальный диаметр 42 мм и длину 35 мм (без учета впускной и выпускной трубок) [31].

Имплантируемые роторные насосы были разработаны и использовались для оказания помощи больным желудочкам сердца из-за отсутствия доноров сердца для трансплантации. Измерение пульсирующего расхода важно для контроля расхода этих роторных насосов. Обычные расходомеры не отличаются особой компактностью, в то время как надежность и долговечность небольших расходомеров, изготовленных с использованием технологии микроэлектромеханических систем, все еще остаются неопределенными. Несколько групп предложили оценивать скорость потока, используя мощность двигателя центробежного насоса крови (ЦКН). На рис. 27(а) показана схема имплантируемой вспомогательной системы желудочков с использованием ротационного насоса [32].

Четвертая итерация конструкции (PF4) детского вспомогательного желудочкового устройства PediaFlow (VAD) была разработана для младенцев и детей ясельного возраста с врожденными и приобретенными пороками сердца.

Основные характеристики педиатрической VAD PediaFlow включают следующее: (i) беспрецедентная биосовместимость благодаря технологии магнитной подвески, модернизированной конструкции с одним потоком и оптимизированному с помощью компьютера процессу проектирования; (ii) исключительно малые размеры из-за сверхкритического (выше резонансная частота) роторно-динамическая технология; (iii) бесклапанная турбодинамическая конструкция с одной движущейся частью для минимизации размера; (iv) вычислительная оптимизация с использованием первых принципов биоинженерии и физики.

Нынешняя конструкция VAD возникла в результате комплексной оценки трех топологий насоса, включающих в себя различные схемы магнитной подвески, двигателя и пути прохождения жидкости. В каждой из выбранных топологий использовались радиальные и моментные подшипники с постоянными магнитами, активный осевой упорный подшипник и бесщеточный двигатель постоянного тока [33–36].

7. Анализ продуктов питания и напитков

Измерения плотности вещества важны в пищевой промышленности, здравоохранении и других учреждениях, поскольку они предоставляют ключевую информацию о химическом составе вещества.Измерения плотности, например, могут определить содержание сахара в безалкогольных напитках, количество алкоголя в вине или слишком много соли для поливной воды, чтобы ее можно было использовать на фермерском поле. Существующие устройства для проведения таких измерений далеки от идеальных, и существует потребность в более простых, менее дорогих и удобных в использовании технологиях.

Ученые описывают разработку специального датчика, который использует маглев для удовлетворения этих потребностей, подвешивая твердые или жидкие образцы с помощью магнитов для измерения их плотности.Датчик размером с кубик льда состоит из заполненного жидкостью контейнера с магнитами на каждом конце. Образцы различных материалов могут быть помещены внутрь, и расстояние, на которое они мигрируют в жидкости, является мерой их плотности. Ученые показали, что устройство может быстро оценить содержание соли в различных образцах воды и относительное содержание жира в разных видах молока, сыра и арахисового масла. Потенциальные применения маглева могут включать оценку пригодности воды для питья или орошения, оценку содержания жира в пищевых продуктах и ​​напитках или мониторинг обработки зерна (например,г., снятие шелухи или сушка) (см. рис. 28) [37].

8. Заключение

Название маглев происходит от MAGnetic LEVitation. Магнитная левитация — это очень продвинутая технология. Он имеет различные применения, включая чистую энергию (маленькие и огромные ветряные турбины: дома, офисы, промышленность и т. д.), строительные объекты (вентилятор), транспортные системы (поезд на магнитной подушке, персональный скоростной транспорт (PRT) и т. д.), оружие (пушка, ракетная техника), ядерная техника (центрифуга ядерного реактора), гражданское строительство (лифт), реклама (левитация всего, что рассматривается внутри или над различными рамками, можно выбрать), игрушки (поезд, парение космонавтов над космическим кораблем и т. д.) .) и канцелярские принадлежности (ручка). Общим во всех этих применениях является отсутствие контакта и, следовательно, отсутствие износа и трения. Это повышает эффективность, снижает затраты на техническое обслуживание и увеличивает срок службы системы. Технология магнитной левитации может быть использована как эффективная технология в различных отраслях промышленности. Уже есть много стран, которые заинтересованы в системах на магнитной подвеске.