Mohou snad souviset "totální nesmysly" s ekologií ?

Reakce skeptiků na pouhou moji zmínku o levitujících vlacích v předchozím článku mne přinutila tuto pro řadového čtenáře nudnou problematiku trochu podrobněji pojednat, neboť se dotýká i permanentních magnetů a několika zdánlivých nesmyslů.

Fyzik Klaus Halbach (1924-2000), jenž získal doktorát z fyziky na univerzitě ve švýcarské Basileji a do Spojených států odešel v roce 1957, navrhuje roku 1985 pro uvažovanou kon­strukci urychlo­vače částic uspořádání permanentních magnetů, kterým získává překvapivě sil­né magnetic­ké pole. Pro toto uspořádání permanentních magnetů se u nás dnes užívá ozna­čení Halbachova sou­stava magnetů, v angličtině je užíván termín Halbach Array. Klaus Hal­bach uspo­řádal magnety na bázi vzácných zemin ve tvaru malých kvádrů do základní konfigurace o pěti magnetech, při­čemž v aplikacích lze tyto pětice řadit jednoduše za sebou. Magnetická pole jednotlivých kvádrů se sklá­dají tak, že při horním okraji soustavy je magnetické pole celkem slabé, kdežto při dolním okraji dosahuje po­měrně vysokých hodnot. V polovině 90. let minulého století pak použil Halba­chovu soustavu per­manentních magnetů profesor kalifornské univerzity Richard F. Post při návrhu vyso­kootáčkového generátoru. Tehdy také do výroby směřují první pasivní mag­netická ložiska s Halba­chovou sousta­vou magnetů.

V minulosti se technici domnívali, že magnetická indukce permanentních magnetů závisí výlučně na vlastnostech jejich materiálů. Halbach však svými experimenty dokázal, že neméně význam­ným činitelem je jejich geometrická konfigurace. S tím jak vzrůstala v průmyslově vyspělých ze­mích obliba internetu, začaly inspirovat Halbachovy pokusy mnoho experimentujících nadšenců. Permanentní magnety se záhy objevují v jejich generátorech, údajně schop­ných vyrá­bět elek­tric­kou energii bez jakýchkoliv nám známých vstupů, prakticky jen díky magnetic­kým polím per­manent­ních magnetů. Ta­kovýto generátor ve své podstatě slibuje ekologicky nezá­vadnou, jen s minimálními náklady vyráběnou elektrickou energii, čímž ovšem do jisté míry při­pomíná perpe­tuum mo­bile sestavené z ocelových magnetů, o jehož konstrukci se ještě na po­čátku 20. století pokoušeli nej­různější vynálezci. Možná se ucházela takováto spekulace o patent i v historce vážící se k osobě Alberta Einsteina, působícího na postu re­vizora švýcar­ského paten­tového úřadu, jenž opustil roku 1908 náhle a nečekaně své dosavadní zaměst­nání, aby se plně věnoval teoretické fy­zice a do úřadu se již nevrátil. Jak se traduje, byl patentový úřad díky jeho „de­zerci“ po několik mě­síců pro veřejnost uzavřen, v důsledku čehož jeden z patentuchtivých vyná­lezců, zne­chucený mi­zerným fungováním této instituce, veškeré plány či vý­kresy svého per­petua hodil do ka­nálu.   

Ovšem na přelomu milénií se objevují nové generace energii produkujících generátorů, vzdáleně připomínajících perpetuum mobile, jejichž funkčnost má být podmí­něna permanentními magnety. Na internetu se objevují jejich plány a návody na výrobu, probíhají zde diskuse. Mezi nejdiskutovanější zařízení patří bezpohy­bový elektro­mag­ne­tický ge­ne­rátor, známější pod zkratkou MEG (Motionless Electromag­netic Ge­nerator). Dne 26. března 2002 byl tomuto zařízení udělen US patent číslo 6362718, kde jsou jako vynálezci uve­deni Ste­phen L. Pa­trick, Ph.D., Thomas E. Bearden, Ph.D., James C. Hayes, Ph.D., Kenneth D. Moore, Ph.D. a Kenny L. James. Podle patentového zákona Spojených států amerických lze vyná­lez pa­tentovat jen tehdy, jestliže je funkční. U perpetuum mobile je předpokládána nefunkčnost a tak americký paten­tový úřad odmítá vynálezy blížící se takovýmto představám patentovat, pokud ne­prokáží funkčnost při formálním pře­zkoušení. Patent s detailním popisem MEGu byl následně zve­řejněn na Bearde­nových inter­neto­vých strán­kách, čímž se de facto stal předlohou replik a nejrůz­něj­ších vari­ant to­hoto zařízení z dílen amerických i evropských entuziastů. Včetně Pavla Horkého, studenta Integro­vané střední školy (ISŠ) v Nové Pace, který zkonstruovat MEG dle návodu fran­couzského kon­struktéra J. L. Nau­dina pro účast v soutěži Enersol 2009, aby mu pak odborná po­rota soutěže České hlavičky 2009 udělila třetí místo v kategorii Futura za oblast Technologií, ino­vací a technic­kých věd. Později pořadatelé této soutěže díky nátlaku, za nímž stál Český klub skeptiků Si­syfos, který MEG považuje za totální nesmyl a jeho princip z hlediska přírodních zákonů za zcela nemožný, od svého rozhodnutí odstoupili.

Ale permanentní magnety, figurující v generátorech typu MEGu, se nakonec stávají i nezbyt­nou součástí vozidel v ekologické dopravě. Jak je obecně známo, za posledních cca 40 let byly vyvi­nuty magneticky levitované vlaky zvané Maglev (zkratka vycházející z termínu „magne­tická le­vi­tace“), které se vznášejí při vysoké rychlosti nad jízdní drahou. Na vý­voji těchto superex­presů se podílelo několik průmyslově vyspělých zemí, zejména Německo – vo­zidlo Transrapid (na elektro­magnetickém principu) a Japonsko – vozidlo MLU (na elektrody­namic­kém principu). Ovšem v nedávné minulosti byl popsán nový způsob magnetické levitace, jenž vyu­žívá permanentní mag­nety a oproti dosavadním typům je podstatně jednodušší, lacinější a bez­pečnější.  Neboť americký fyzik Richard F. Post navrhl magneticky levitovaný dopravní systém s Hal­ba­chovou soustavou magnetů, který byl roku 2000 patentován v USA jako Inductrack. V porovnání s dosavadními do­pravními systémy využívajícími magnetickou levitaci je tento systém poměrně jed­noduchý a vyka­zuje vý­hodnější levitační vlastnosti. V současné době se konají zkoušky takovýchto magne­ticky le­vitovaných vozidel na mo­de­lech, přičemž vývoj Postova systému podporuje též NASA, hodlající v budoucnu využít In­ductrack jako katapult při startu kosmických lodí.                         

U systému Inductrack ve srovnání s německým Transrapidem odpadá náročné elektronické zaří­zení, které reguluje budící proud magnetů, zajišťujících stabilní polohu levitovaného vozidla. Ve srovnání s japonským MLU zde také není potřebné kryotechnické zařízení pro chlazení supravodi­vých mag­netů. Stejně jako japonská vozidla sice vyžaduje systém Inductrack pomocná kola pro roz­jezd, avšak kritická rychlost, při níž nastává levitace, je u Inductracku podstatně nižší. A stejně jako u stávají­cích dopravních systémů Maglev je třeba i vozidlo systému Inductrack vybavit poho­nem, k čemuž lze po­užít tzv. lineární synchronní motor s dlouhým statorem, kdy běžící magne­tické pole v jízdní dráze zabírá s Halbachovými magnety. Ale uvažuje se i o neelektrickém pohonu, což by zname­nalo další významné zjednodušení, při kterém by dokonce odpadla soustava napá­jení elek­trickou energií. Vzhledem k tomu, že již existují automobily poháněné stlačeným vzduchem (pneumobily MDI Cat se již vyrábějí jako vozy rodinné, užitkové, robustnější pick-upy i modely pro taxi), je pochopi­telné, že začal být princip pneumatického pohonu uvažován i u vozi­del In­ductrack. Ve skutečnosti není myšlenka pneumatického pohonu v hromadné dopravě až tak převratnou no­vinkou: tramvaj poháněná stlačeným vzduchem, kterou zkonstruoval inženýr pol­ského původu Ludwik Mękarski (1843-1923), jezdila po Paříži, Nantes a Nogent-sur-Marne již na přelomu 19. a 20. století.                                                                                                        

A aby toho nebylo málo, ruský vědec Dr. Oleg V. Tozoni, který po své emigraci do USA za­čal roku 1989 působit jako hostující profesor na Katedře elektrotechniky University of Maryland, přišel se zcela novou verzí Maglevu zvanou Amlev, kterou prvně popsal roku 2001. Pro jeho kon­cept Amlevu byl udělen Dr. Tozonimu US patent číslo 8047138. Jedná se zde o samoregulační magne­tickou levitaci, jejíž princip je založen na interakci mezi permanentními magnety na vozidle a vrst­veným jádrem dráhy. Přičemž v porovnání s dosud užívaným elektromagnetickým principem levi­tace (EMS) a elektrody­namickým principem levitace (EDS) vykazuje systém Amlev několik výhod. Přesto se najde u nás řada skeptiků, která vás bude přesvědčovat o tom, že permanentní magnety nejsou vhodné k levitaci dopravních systémů pro svoji velkou hmotnost ve srovnání s vyvinutou levitační silou, že se tu jedná o totální nesmysl. Jenže u dopravního systému In­ductrack dosahuje poměr levitační síly ke hmotnosti magnetů Halbachovy soustavy 50:1, tedy pa­desáti ku jedné (hmotnost magnetů činí pouhou padesátinu levitované hmotnosti).

Zde některé odkazy:

US patent číslo 8047138:  http://www.patentgenius.com/patent/8047138.html

US patent číslo 6362718:  http://www.patentgenius.com/patent/6362718.html

MEG na stránkách ČVUT:    http://www.fs.cvut.cz/stretech/2009/pdf/1063.pdf

MDI Cat - MultiFlowAIR:       http://www.mdi.lu/english/multiflowair.php

Historie tzv. magnetického motoru, v literatuře anglosaské provenience nazývaného Permanent magnet motor, se ve skutečnosti začíná psát už 6. prosince roku 1973, kdy prvně podává Ho­ward R. Johnson svoji žádost na The United States Patent and Trademark Office (USPTO). Úřad žádá o udělení panetu pro svůj magnetický motor, který vyrábí energii bez viditelného vstupu jakéhokoli dalšího energetického zdroje a dokáže pracovat nepřetržitě. I když se setkává nejprve s nepochopením a jeho žádost byla tehdy zamítnuta, získává nakonec po důkazu funkčnosti pro­totypu zařízení před odbornou komisí H. R. John­son dne 24. dubna roku 1979  pro svůj magnetický motor US patent číslo 4151431.