Экзотические силовые установки (двигатели на нестандартных принципах)
В этой главе мы рассмотрим альтернативные принципы тяги для трех видов транспорта, обещающих привлечь наибольшее внимание в ближайшем будущем: поездов, кораблей и космических аппаратов. Для поездов наиболее перспективным представляется принцип магнитной подушки (магнитного подвеса). В судостроении можно ожидать возрождения ядерных двигателей. В качестве двигателей космических кораблей могут использоваться ионные ракеты, водородные термоядерные двигатели и солнечные паруса.
Магнитный подвес
Магнитный подвес предполагает использование силы магнитного поля для перемещения объектов над неподвижной основой (средой).
Эта технология основана на свойствах взаимного отталкивания объектов с одноименным магнитным полюсом (т. е. юг—юг и север — север). Такие объекты отталкиваются друг от друга тем сильнее, чем они ближе.
ТЕОРЕМА ИРНШОУ
Представим, что мы разместили около ста небольших магнитов размером с таблетку северным полюсом вверх на равном расстоянии внутри пластиковой чаши. В результате мы получим большой магнит с вогнутой северной поверхностью. Зафиксируем эту чашу на столе и поместим над ее центром небольшой магнит в виде таблетки северным полюсом вниз, как показано на рис. 9.1, А. Как только вы отпустите его, он перевернется и притянется к одному из магнитов внутри чаши.
Теперь разместим такие же сто магнитов сходным образом (северным полюсом вверх) снаружи похожей чаши несколько меньшего размера. Мы получим большой магнит с выпуклой северной поверх — 175
 |
ностью. Попробуєм поместить вторую чашу внутрь первой, как показано на рис. 9.1, Б. Она не повиснет над ней в воздухе, как можно было бы ожидать, но упадет на дно, сместившись в любую сторону от центра. Если поместить на обе чаши достаточное количество одноименных магнитов, чтобы этому воспрепятствовать, верхняя чаша «выпрыгнет» из нижней и упадет в стороне от нее.
|
А |
|
Б Рис. 9.1. Если попытаться «подвесить» магнит над набором других магнитов, как показано на рис. А, он перевернется и притянется к одному из магнитов снизу. Стабильной левитации невозможно добиться и в конструкции из двух «магнитных чаш», расположенных одна над другой, как показано на рис. Б |
Магнитный подвес, также называемый левитацией в магнитном поле, невозможно получить, пользуясь статичными (не находящи-
Мися в движении или не вращающимися) постоянными магнитами. Подобная система всегда нестабильна, и эта нестабильность усиливается при малейшем внешнем воздействии. В XIX веке этот факт был доказан Сэмюэлем Ирншоу в теореме Ирншоу’. Однако в конечном счете получить магнитный подвес все-таки возможно. Теорема Ирншоу исходит из жесткого набора допущений, и некоторые системы позволяют обойти ее ограничения. Теорема Ирншоу применима только к системам, состоящим исключительно из постоянных магнитов, находящихся в покое относительно друг друга. В последние годы физики разработали динамические (движущиеся) системы магнитов, которые способны обеспечить подвес. Некоторые из них применяются в поездах на магнитной подушке.