Magnetic Levitation: Cách hoạt động của Maglev

Điều gì sẽ xảy ra nếu bạn có thể đi từ New York đến Los Angeles chỉ trong vòng chưa đầy bảy giờ mà không cần lên máy bay? Nó có thể được thực hiện trên một chuyến tàu Maglev.

Maglev – viết tắt của từ bay – tàu hỏa có thể truy tìm nguồn gốc của chúng nhờ công nghệ tiên phong tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven. James Powell và Gordon Danby ở Brookhaven đã nhận được bằng sáng chế đầu tiên cho thiết kế tàu hỏa bay từ tính vào cuối những năm 1960. Ý tưởng đến với Powell khi anh đang ngồi trong cảnh tắc đường, anh nghĩ rằng phải có một cách di chuyển trên bộ tốt hơn ô tô hay tàu hỏa truyền thống. Anh đã mơ về ý tưởng sử dụng nam châm siêu dẫn để đẩy một toa tàu. Nam châm siêu dẫn là nam châm điện được làm lạnh ở nhiệt độ cực cao trong quá trình sử dụng, điều này làm tăng đáng kể sức mạnh của từ trường.

Tàu siêu dẫn siêu dẫn tốc độ cao vận hành thương mại đầu tiên được khai trương tại Thượng Hải vào năm 2004, trong khi các tàu khác đang hoạt động ở Nhật Bản và Hàn Quốc. Tại Hoa Kỳ, một số tuyến đường đang được khám phá để kết nối các thành phố như Baltimore và Washington, DC

Trong Maglev, nam châm siêu dẫn treo một toa tàu phía trên đường dẫn bằng bê tông hình chữ U. Giống như nam châm thông thường, các nam châm này đẩy nhau khi các cực phù hợp quay mặt vào nhau.

Jesse Powell, con trai của nhà phát minh Maglev, người hiện đang làm việc với cha mình cho biết: “Một toa tàu Maglev chỉ là một chiếc hộp có nam châm ở bốn góc. Nó phức tạp hơn thế một chút, nhưng khái niệm thì đơn giản. Các nam châm được sử dụng là siêu dẫn, có nghĩa là khi chúng được làm lạnh ở nhiệt độ dưới 450 độ F dưới 0, chúng có thể tạo ra từ trường mạnh gấp 10 lần so với nam châm điện thông thường, đủ để đình chỉ và đẩy một đoàn tàu.

Các từ trường này tương tác với các vòng kim loại đơn giản được đặt vào các bức tường bê tông của đường dẫn Maglev. Các vòng dây được làm bằng vật liệu dẫn điện, như nhôm, và khi một từ trường di chuyển qua, nó sẽ tạo ra một dòng điện tạo ra một từ trường khác.

Ba loại vòng lặp được thiết lập vào đường dẫn tại các khoảng thời gian cụ thể để thực hiện ba nhiệm vụ quan trọng: một loại tạo ra một trường làm cho đoàn tàu bay lơ lửng trên đường dẫn khoảng 5 inch; một giây giữ cho đoàn tàu ổn định theo phương ngang. Cả hai vòng đều sử dụng lực đẩy từ trường để giữ cho toa tàu ở vị trí tối ưu; Nó càng đi xa tâm của đường dẫn hoặc càng gần đáy, thì lực cản từ trường càng đẩy nó đi đúng hướng.

Bộ vòng thứ ba là một hệ thống đẩy chạy bằng nguồn điện xoay chiều. Ở đây, cả lực hút và lực đẩy của từ trường đều được sử dụng để chuyển động toa tàu dọc theo đường dẫn. Hãy tưởng tượng chiếc hộp có bốn nam châm – một nam châm ở mỗi góc. Các góc phía trước có nam châm với các cực bắc hướng ra ngoài và các góc sau có nam châm với các cực nam hướng ra ngoài. Việc nhiễm điện các vòng đẩy tạo ra từ trường vừa kéo đoàn tàu về phía trước vừa đẩy đoàn tàu về phía trước từ phía sau.

Thiết kế nam châm nổi này tạo ra một chuyến đi suôn sẻ. Mặc dù tàu có thể di chuyển với tốc độ 375 dặm một giờ, nhưng người lái sẽ ít gặp sóng gió hơn so với tàu bánh thép truyền thống vì nguồn ma sát duy nhất là không khí.

Một lợi ích lớn khác là an toàn. Các chuyến tàu Maglev được “điều khiển” bởi đường dẫn được hỗ trợ. Bất kỳ hai đoàn tàu nào đi cùng một tuyến đường đều không thể đuổi kịp và đâm vào nhau vì chúng đều được cung cấp năng lượng để di chuyển với cùng một tốc độ. Tương tự, tàu hỏa bị trật bánh do vào cua quá nhanh không thể xảy ra với Maglev. Một đoàn tàu Maglev càng đi xa khỏi vị trí bình thường giữa các bức tường của đường dẫn, thì lực từ đẩy nó trở lại vị trí càng mạnh.

Tính năng cốt lõi này là điều thú vị nhất đối với Jesse Powell. “Với Maglev, không có người lái xe. Các phương tiện phải di chuyển đến nơi mà mạng gửi chúng. Đó là vật lý cơ bản. Vì vậy, bây giờ chúng tôi có các thuật toán máy tính để định tuyến mọi thứ rất hiệu quả, chúng tôi có thể thay đổi lịch trình của toàn bộ mạng một cách nhanh chóng. Nó dẫn đến một hệ thống giao thông linh hoạt hơn nhiều trong tương lai, ”ông nói.

Mặc dù ngày nay công nghệ thú vị này không được triển khai ở Hoa Kỳ, nhưng nếu Powell và nhóm của anh ấy làm được điều đó, một ngày nào đó bạn có thể tự mình đi đến điểm đến tiếp theo của mình.

Theo Scitechdaily