什么是超导电磁船?

什么是超导电磁船?,第1张

20世纪末期,海上出现了一种没有螺旋桨、没有舵的“怪船”,这就是超导电磁船。我们不禁要问,没有螺旋桨靠什么前进?没有舵,船又怎样把握方向呢?

我们首先要了解一下超导电磁船的基本原理。我们知道,利用超导体在超导状态时电阻为零的特点,把超导材料制成线圈,通上强大的电流,这时,就会在海水中产生强大的磁场,因为线圈不会发热,所以不用担心会被烧坏,这样,就可以把线圈的功率做得足够大。

同时,在海水中设置电极,利用海水的导电特性,形成通电回路,使海水带电。这样带电的海水在强大的磁场的作用下,产生了使海水发生运动的电磁力,而船体就在反作用力的推动下向相反方向运动。超导电磁船依靠电磁力作用前进,所以它根本不需要螺旋桨。

超导电磁船所获得的推力与通过海水的电流大小、超导线圈产生的磁场强度成正比。

我们只要控制进入超导线圈和电极的电流大小和方向,就可以控制船的速度和方向;并且可以做到瞬时启动、瞬时改变方向、瞬时停止,可见,超导电磁船具有其他船舶无法比拟的机动性。

超导电磁船不仅速度快,不受气候影响,推进效率高,控制性能好,而且噪声小,结构简单,易于维修。难怪它一问世,就有人把它称为“理想之舟”。超导电磁推动系统适用于各种用途的船舶,人们只要在海底埋好导体,就可以像列车在铁轨上运行一样为这类船导航。因此,也可以把超导电磁船比喻为“海上的火车”。

1990年7月,日本的三菱重工神户造船厂建造了一艘长30米、宽10米、排水量185吨的船体。1991年9月,又完成了两组超导电磁推进装置的安装工作,这艘船被定名为“大和1号”。1992年6月16日,在神户港附近海域,“大和1号”进行了直进、右转、左转等航行试验,时速11千米。人们评价这是造船技术上的一次革命,标志着新一代的船舶将以全新的面貌登上海洋运输的舞台。

超导体对低温环境的要求非常苛刻,超导电磁船的推广遇到了复杂的技术问题,超导体的成本和工作条件是限制它推广的最主要的原因。不过,人们相信,随着更为优良的超导材料的出现,这种“理想之舟”终究会变成“现实之舟”。一切都将取决于新超导材料的研制工作。

超导电磁船的原理是,利用超导体在超导状态时电阻为零的特点,把超导材料制成线圈,通上强大的电流。因为不会发热,所以不用担心线圈会烧坏。这时,就会在海水中产生强大的磁场。同时,在海水中设置电极,利用海水的导电特性,形成通电回路,使海水带电。这样,带电的海水在强大的磁场的作用下,产生了使海水发生运动的电磁力,而船体就在反作用力的推动下向相反方向运动。由于超导电磁船是依靠电磁力作用而前进的,所以它不需要螺旋桨。因此在超导电磁船上你是看不见螺旋桨的。

1990年7月,日本的三菱重工神户造船厂里一艘长30米、宽10米、排水量185吨的船体建成了。1991年9月,人们又完成了两组超导电磁堆进装置的安装工作,这艘船被定名为“大和”1号。1992年6月16日,在神户港附近海域,“大和”1号进行了直进、右转、左转等航行试验,时速达到5.7海里(约合11千米)。这是造船技术上的一次革命,标志着新一代的船舶将以全新的面貌登上海洋运输的舞台。

海水为什么会被电磁力推向后方呢?这要从通电导线在磁场内所受到的力谈起。电极通电以后,处于正负电极之间的海水实际上变成了一根根通电“导线”。超导电磁船的优点就是在于巧妙地利用了海水的导电性能,使海水变为通电导体。而处在超导线圈形成的强磁场中的这些海水“导线”,必然会受到电磁力的作用,其方向可以用物理学上的左手定则来判定。所以,在预先设计好的磁场和电流方向的配置下,海水这根“导线”被推向后方。


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