- -
- 100%
- +
Другой подход к использованию ультразвука заключается в левитации планарных объектов вблизи поверхности манипулятора, снабженного высокочастотным излучателем. Эта технология называется левитацией в ближнем поле. В ближнем поле высокочастотного ультразвукового излучателя объект поднимается благодаря непосредственному излучению снизу. Он сам выполняет функцию рефлектора.
Центрирующие силы в ближнем поле могут быть получены различными способами: могут быть установлены под углом излучатели или может изменяться сила левитации.
Планарные объекты левитируют над ультразвуковым излучателем на расстоянии половины длины стоячей волны. Типичный профиль сил левитации показан на рис. 44.
Рис. 44. Типичный профиль сил левитации в ближнем поле [28]
Рис. 44
Из этого графика следует, что сила левитации в ближнем поле обратно пропорциональна расстоянию. В интервалах, кратных половине длины волны, имеются дополнительные пики, где объект может быть «подвешен». Однако подъемная сила очень сильно уменьшается с увеличением расстояния.
Главное преимущество ультразвуковой акустической левитации заключается в полной независимости от вида материала (проводник или диэлектрик, магнитный или немагнитный и т.д.).
Сравнение различных методов технической левитации малых объектов
Таблица 2. Сравнение разных методов левитации [28]
Таблица 3. Сравнение различных методов технической левитации (продолжение)
Магнитный и электростатический методы левитации в ближайшем будущем скорее всего несколько уступят свои позиции, поскольку их сложно применять по отношению ко всем видам материалов. Кроме того, они обычно требуют наличия систем автоматического контроля и регулирования.
Оптическая левитация ограничивается очень маленькими и относительно прозрачными частицами в прозрачной окружающей среде. Ясно, что ограничения по характеру частиц и окружающей среде пока что делают неприемлемым ее использование по отношению к современным микросборокам. Этот метод позволяет генерировать усилия величиной 1 nN, которые слишком малы для того, чтобы манипулировать компонентами с размером более чем 100 m. Хотя, все течет, все изменяется. Развитие нанотехнологий идет непредсказуемо высокими темпами.
Остается выбор между между аэродинамической левитацией и ультразвуковой акустической левитацией. К такому выводу приходят авторы. Но, аэродинамическая левитация, к сожалению, «дарит» нам плохую поперечную стабильность и требует сложного исполнения, поскольку нуждается во внешнем источнике сжатого воздуха.
Ультразвуковая акустическая левитация пока еще не получила такого широкого практического использования, как метод, в основе которого лежит уравнение Бернулли. Левитация с использованием стоячей волны более предпочтительна для захвата, ориентации, позиционирования и отпускания небольших изделий различной формы. Левитация в ближнем поле больше подходит для управления движением и транспорта плоских изделий.
В итоге напрашивается другой вывод – нет в мире совершенства. Хотя, к совершенству можно все-таки немного приблизиться. Магистральное направление в области технической левитации скорее всего скрывается за словом «комбинаторика». В результате удачного объединения двух или более альтернативных систем, как правило, появляются новые технические решения, сочетающие достоинства и исключающие недостатки их составляющих. Об этом говорит история развития техники вообще, а не только в области микроэлектроники. Реальный пример такого сочетания приведен и в этой статье – бесконтактный транспорт пластин с одновременным использованием ультразвуковой и аэродинамической левитации.
Рис. 45
Рис. 45. Диамагнитная левитация [17]
На примере, одного из самых известных своим диамагнетизмом материала, рассмотрим диамагнитную левитацию. Перед нами, так называемая диамагнитная ловушка, на основе двух конусовидных кристаллов висмута. В диамагнетиках возникает слабое магнитное поле, когда они помещены в среду внешнего магнитного поля. Маленький, квадратный неодимовый магнит левитирует, потому что снизу и сверху навстречу его собственному магнитному полю, действуют, образовавшиеся в ответ магнитные поля конусов.
Магнитная левитация крупных объектов
Магнитная левитация нашла свое применение не только при создании сувениров. Одним из самых масштабных способов использования данной технологии является современный железнодорожный транспорт на магнитной подушке. Такой поезд двигается очень тихо, поскольку не имеет колес, которые создают трение и стук. Как следствие самый известный проект такого транспорта, который был построен в Японии, смог развить скорость в 581 км/час. Единственный в мире поезд, который работает по данной технологии на постоянном маршруте, располагается в Шанхае. Он соединяет метро и аэропорт. Поезд позволяет преодолевать расстояние в 30 км между конечными станциями приблизительно за 7 минут.
Рис. 46
Рис. 46. Пример магнитной левитации. Поезд на магнитной подушке [28]
Магнитный генератор Эда Лидскалнинша для левитации
Латышский эмигрант Эдвард Лидскалнинш построил в Америке замок из тяжелых плит. При этом он не пользовался кранами, а всем говорил, что открыл секрет перемещения блоков по воздуху строителями Великих пирамид в Гизе. Его
Коралловый замок представляет комплекс огромных статуй и мегалитов общим весом 1100 тонн, сооруженных вручную, без использования машин, в Калифорнии.
В комплекс входят сама двухэтажная квадратная башня весом 243 тонны, различные строения, массивные стены, подземный бассейн с винтовой лестницей, каменная карта Флориды, грубо вытесанные кресла, стол в виде сердца, точные солнечные часы, каменные Марс и Сатурн, а также 30 тонный месяц, своим рогом точно указывающий на Полярную звезду, и многое другое. Все это расположено на площади более 40 гектаров.
Низкого роста и малого веса (152 см, 45 кг) и слабый на вид Эдвард в одиночку 20 лет строил вручную замок, таская с побережья громадные глыбы кораллового известняка, и вытесывал из него блоки, не используя даже примитивного отбойного молотка – все инструменты он сделал из брошенных автомобильных останков
Рис. 47. Коралловый замок [35]
Каким образом Эдвард двигал и поднимал многотонные блоки, остается загадкой: он был очень скрытным и работал исключительно по ночам.
Многочисленные попытки любопытных соседей подглядеть, как продвигается работа, не увенчались успехом: стоило кому-нибудь появиться в окрестностях замка, как работа тут же останавливалась. В свои владения «угрюмый Эд» пускал без особой охоты: он бесшумно вырастал за спиной непрошенного гостя и стоял молча, пока тот не убирался. Когда рядом с коралловым замком вознамерился построить виллу энергичный адвокат из Луизианы, Эдвард попросту перевез свое детище в другое место, на 10 миль южнее.
Как ему это удалось – еще один вопрос, ответа на который нет по сей день. Известно, что он нанял мощный грузовик, который приезжал каждое утро. Шофер уходил на время погрузки, а возвращался около полудня, когда кузов был уже заполнен коралловыми блоком (блоками), каждый из которых весил 5 – 6 тонн. Этот грузовик видели многие. Но никто не видел, как Эд погружал или разгружал машину. Соседи в один голос утверждают, что никаких тягачей или подъемников у него не было.
На все расспросы Эд гордо отвечал: «Я открыл секрет строителей пирамид!» Люди также замечали, как он пел песни своим камням. Утверждали также, что он строил свой замок на месте посадки НЛО. В 1952 году Э. Лидскалнинш скоропостижно умер от рака желудка. После его смерти в комнате на вершине квадратной башни нашли отрывочные записи, в которых что-то говорится о магнетизме Земли и «управлении потоками космической энергии». Но не было никаких конкретных разъяснений
Через несколько лет после смерти Эда заинтригованное Американское инженерное общество, желая доказать обман строителя замка, провело собственный эксперимент: взяли в аренду самый мощный бульдозер и попытались сдвинуть с места один из блоков, который Эдвард не успел использовать в строительстве. Ничего не вышло. Таким образом, тайна сооружения и перевозки замка так и осталась неразрешимой. Проезд до Кораллового замка: от Майами ехать на машине по главной магистрали Флориды в сторону Флорида-Сити; на одном из перекрестков с указателем «Коралловый замок 3 мили» повернуть на запад
Аппарат, что находятся механизмы, превращён в музей [35].
Рис. 48
Рис. 48. Внутренняя часть Кораллового замка с механизмами [35]
Конец ознакомительного фрагмента.
Текст предоставлен ООО «ЛитРес».
Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.
Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.