Ты здесь
Графика Карли Уилкинс, Департамент энергетики.
Что, если бы вы могли добраться из Нью-Йорка в Лос-Анджелес всего за семь часов, не садясь в самолет? Это вполне возможно на поезде на магнитной подвеске.
Маглев-сокращение от магнитной левитации-поезда могут проследить свои корни до технологии, впервые разработанной в Брукхейвенской национальной лаборатории. Джеймс Пауэлл и Гордон Дэнби из Брукхейвена получили первый патент на конструкцию поезда с магнитной левитацией в конце 1960-х годов. Идея пришла к Пауэллу, когда он сидел в пробке, думая, что должен быть лучший способ путешествовать по земле, чем автомобили или традиционные поезда. Ему пришла в голову идея использовать сверхпроводящие магниты для левитации железнодорожного вагона. Сверхпроводящие магниты — это электромагниты, которые во время использования охлаждаются до экстремальных температур, что резко увеличивает мощность магнитного поля.
Первый серийно эксплуатируемый высокоскоростной сверхпроводящий поезд на магнитной подвеске открылся в Шанхае в 2004 году, в то время как другие эксплуатируются в Японии и Южной Корее. В Соединенных Штатах изучается ряд маршрутов, соединяющих такие города, как Балтимор и Вашингтон, округ Колумбия.
В маглеве сверхпроводящие магниты подвешивают вагон поезда над U-образной бетонной направляющей. Как и обычные магниты, эти магниты отталкиваются друг от друга, когда соответствующие полюса обращены друг к другу.
«Вагон поезда на магнитной подвеске — это просто коробка с магнитами на четырех углах», — говорит Джесси Пауэлл, сын изобретателя магнитной подвязки, который теперь работает вместе со своим отцом. Это немного сложнее, но концепция проста. Используемые магниты являются сверхпроводящими, что означает, что при охлаждении до температуры менее 450 градусов по Фаренгейту ниже нуля они могут генерировать магнитные поля в 10 раз сильнее обычных электромагнитов, достаточные для того, чтобы приостановить и привести в движение поезд.
Эти магнитные поля взаимодействуют с простыми металлическими петлями, вмонтированными в бетонные стены магнитной направляющей. Петли сделаны из проводящих материалов, таких как алюминий, и когда магнитное поле проходит мимо, оно создает электрический ток, который генерирует другое магнитное поле.
Три типа петель устанавливаются в направляющую через определенные промежутки времени для выполнения трех важных задач: одна создает поле, которое заставляет поезд парить примерно в 5 дюймах над направляющей; вторая поддерживает поезд устойчивым горизонтально. Обе петли используют магнитное отталкивание, чтобы удерживать вагон в оптимальном месте; чем дальше он от центра направляющей или ближе к дну, тем большее магнитное сопротивление толкает его обратно на рельсы.
Третий набор контуров-это двигательная установка, работающая на переменном токе. Здесь для перемещения вагона по направляющей используются как магнитное притяжение, так и отталкивание. Представьте себе коробку с четырьмя магнитами-по одному на каждом углу. Передние углы имеют магниты с северными полюсами, обращенными наружу, а задние углы имеют магниты с южными полюсами наружу. Электрификация двигательных контуров создает магнитные поля, которые одновременно тянут поезд вперед спереди и толкают его сзади.
Эта плавающая конструкция Магнита создает плавное путешествие. Несмотря на то, что поезд может двигаться со скоростью до 375 миль в час, всадник испытывает меньшую турбулентность, чем в традиционных стальных колесных поездах, потому что единственным источником трения является воздух.
Еще одно большое преимущество-безопасность. Поезда на магнитной подвеске «приводятся в движение » силовой направляющей. Любые два поезда, идущие по одному и тому же маршруту, не могут догнать и врезаться друг в друга, потому что все они движутся с одинаковой скоростью. Точно так же традиционные крушения поездов, которые происходят из-за слишком быстрого поворота, не могут произойти с Маглевом. Чем дальше поезд на магнитной подвеске от своего нормального положения между стенками направляющей, тем сильнее становится магнитная сила, толкающая его обратно на место.
Эта основная особенность-то, что больше всего волнует Джесси Пауэлла. — С Маглевом водителя нет. Транспортные средства должны двигаться туда, куда их посылает сеть. Это элементарная физика. Так что теперь, когда у нас есть компьютерные алгоритмы для очень эффективной маршрутизации, мы можем изменить расписание всей сети на лету. Это приведет к гораздо более гибкой транспортной системе в будущем», — сказал он.
Хотя эта захватывающая технология сегодня не развернута в Соединенных Штатах, если Пауэлл и его команда добьются своего, вы можете когда-нибудь плыть к своему следующему пункту назначения.
Примечание редактора: этот пост был написан научным сотрудником Брукхейвенской национальной лаборатории, одной из 17 национальных лабораторий Министерства энергетики.
https://www.energy.gov/articles/how-maglev-works
Загрузка...
