trottola a sospensione magnetica

[rere]

nessuno ha mai giocato con quelle 'trottole' a sospensione magnetica?
è un gadget di un due-tre anni fa.
in pratica c'è una base magnetica, e un ripiano su cui si inizia a far girare la trottola
(che è un magnete a forma circolare, un anello tipo quello degli altoparlanti, 2-3 cm di diametro).

si alza il ripiano finchè si riesce a raggiungere una
posizione in cui la trottola in rotazione è in equlilbrio,
quindi lo si toglie delicatamente e lei continua la sua rotazione, sospesa in aria.
gira per un minuto o due, poi cade.

ora, la domanda è questa:
supponendo di fare tutta l'operazione sotto vuoto
e isolando il più possibile da interferenze elettromagnetiche esterne, la trottola girerebbe in eterno?

[OggettoVolanteIdentificato]

In teoria si,in pratica no.La trottola dovrebbe avere una forma perfetta e la rotazione iniziale dovrebbe essere ultraprecisa,pena un caratteristico movimento di processione.Tale movimento di processione creerebbe squilibri magnetici,e la trottola,prima o poi,si rovescerebbe o arresterebbe il moto.
C'è da risolvere pure il problema dei campi di forza magnetici;il magnete sottostante ha campi curvi e non rettilinei.Campi rettilinei li trovi,ad esempio,nei magneti ad U,tra i due assi paralleli || della U.

[rere]

giusta osservazione quella della precessione.

ma ammettendo di ridurre al minimo il fenomeno, ci si potrebbe
aspettare un aumento del tempo di rotazione di qualche ordine di grandezza?

http://www.levitron.com/physics.html#5

l'hanno fatto e a quanto pare ci si aspettava un risultato un po' diverso (dice che non si sà perchè un levitrone nel vuoto dura solo mezz'oretta e non di più ... forse si aspettavano di più? ... in effetti il motivo per cui rallenta si pensava fosse principalmente l'attrito con l'aria)

per chi volesse un trattato teorico semplice che non ci dice nulla sul perchè non dura in eterno quando è sotto vuoto: http://www.ece.rochester.edu/~jones/levitron_1.pdf

[rere]

esatto, il levitron.
il mio non è così spaziale, ma la trottola è quella.
anch'io pensavo all'attrito, ma poi, con i continui 'esperimenti' , ho notato che
era più probabile un'interferenza di tipo magnetico o elettromagnetico: cavi,
pilone alta tensione...

il trattato teorico dev'essere una bomba, se non dice nulla
be', guardo se dice qualcosa su una eventuale schermatura elettromagnetica.

CITAZIONE (rere @ 13/11/2006, 20:39)

il trattato teorico dev'essere una bomba, se non dice nulla

non mi stupirei se su questo gioco non ci siano risposte definitive (riguardo il fatto che eliminando l'aria dura mezz'ora e non di più ... magari trovi qualche supposizione qua e là, ma non credo qualcosa di definitivo o elegantemente esaustivo)

[mariomaggi]

rere,
qui puoi trovare un articolo che riguarda un prodotto commerciale simile. Quando e' lanciato alla velocita' nominale, continua a girare anche senza l'alimentazione per la rotazione per un tempo di 36 ore.
L'interazione fra i campi magnetici residui fra statore e rotore determina il rallentamento progressivo.

Ciao
Mario

CITAZIONE (mariomaggi @ 13/11/2006, 22:43)

Quando e' lanciato alla velocita' nominale, continua a girare anche senza l'alimentazione per la rotazione per un tempo di 36 ore.

se costruissero un levitron da 300Kg e del diamtero di 80 cm circa probabilmente, nel vuoto, durerebbe anch'esso 36 ore o anche di più (il volano che hai postato ha anche due cuscinetti per mantenerlo in asse, quindi capire da dove vengono gli attriti in quel caso è facile - poi lì il rotore è in acciaio, quindi si magnetizza, si generano correnti parassite, anche se di piccolissima entità, dato che sarebbero dovute solo ad asimmetrie del campo della sospensione magnetica).
Il problema del levitron è diverso - cioè il fatto che non si sa con certezza cosa avviene per farlo rallentare anche in assenza d'aria (lì non ci sono attriti meccanici e non ci sono correnti parassite).

Però è bello quel volanone!

[rere]

non pensavo che ci fossero sistemi di accumulo così...
costerà una paccata, comunque è interessante.
non ho capito se dura 36 ore sotto carico o a vuoto,
presumo a vuoto.

per il levitron, penso che la poca durata della rotazione sia dovuta
a leggerissimi scompensi magnetici, una sorta di 'incoerenze' che,
sommate nel tempo, modificano l'equilibrio dinamico della trottola.
uno di questi potrebbe benissimo essere quello che diceva ovi,
la precessione.

CITAZIONE (rere @ 13/11/2006, 23:47)

per il levitron, penso che la poca durata della rotazione sia dovuta
a leggerissimi scompensi magnetici, una sorta di 'incoerenze' che,
sommate nel tempo, modificano l'equilibrio dinamico della trottola.
uno di questi potrebbe benissimo essere quello che diceva ovi,
la precessione.

in effetti è una delle tante supposizioni che si trovano in giro, abbastanza sensate per quanto riguarda un improvviso ribaltamento della trottola che può avvenire in un tempo casuale, in assenza di attriti, senza diminuzione della velocità di rotazione.
Il problema è che anche sottovuoto vi è un graduale rallentamento del numero di giri al secondo che, mantenendo la massa della trottolina di quell'entità, fa sì che rallenti al di sotto della velocità stabile in mezz'ora (sempre in mezz'ora - a meno di improvvisi ribaltamenti caotici per precessione che accorciano la durata)

non dico che la spiegazione non c'è ... è solo che appena era uscito il gioco questi problemi teorici erano abbastanza discussi - almeno tra i fisici nella zona di Cagliari, ma non solo - poi, via via che il tempo passava, e senza che si trovò una risposta esaudiente, si "archiviò" il tutto e si lasciarono solo le supposizioni leggerissime che lasciano il tempo che trovano e non spiegano di fatto un bel niente ... io su internet ho trovato solo le cose che avevo vissuto in prima persona qualche anno fa ... quindi nulla di definitivo o di chiaro dal punto di vista del concetto.
Purtroppo per adesso ci dobbiamo accontentare di questo ... a meno che a qualcuno di voi non venga un'idea veramente geniale!! - io spero in questo

[mikybiturbo]

I cuscinetti a sospensione magnetica esistono ma sono un segreto militare perche usati nei sommergibili nucleari poiche' sono silenziosissimi, li ho usati nelle pompe ad ultravuoto prodotte dalla alcatel.

[rere]

CITAZIONE (compositore @ 14/11/2006, 00:02)

Il problema è che anche sottovuoto vi è un graduale rallentamento del numero di giri al secondo che, mantenendo la massa della trottolina di quell'entità, fa sì che rallenti al di sotto della velocità stabile in mezz'ora (sempre in mezz'ora - a meno di improvvisi ribaltamenti caotici per precessione che accorciano la durata)

mah, leggevo che la si può tenere sospesa anche per settimane con degli 'aiutini',
tipo soffi d'aria tangenziali o impulsi dall'esterno.
quindi il movimento di precessione dovrebbe essere escluso, a questo punto, visto che sicuramente
qualche 'bottarella' la prenderebbe.

ma non ho trovato nulla sulla schermatura elettromagnetica, che secondo me sarebbe
importante.

CITAZIONE (mikybiturbo @ 14/11/2006, 00:08)

I cuscinetti a sospensione magnetica esistono ma sono un segreto militare perche usati nei sommergibili nucleari poiche' sono silenziosissimi, li ho usati nelle pompe ad ultravuoto prodotte dalla alcatel.

segreto militare?

http://www2.ing.unipi.it/~d0214/cuscmagnetico.html (passivi)

http://www.skf.com/portal/skf_it/home/news?contentId=149451# (attivi - un articolo del 2004 dove dice che la SKF, notissima casa produttrice di cuscinetti, rifornisce la Turbo Genset Co. Ltd. di cuscinetti magnetici per turboalternatori - è il quartultimo articolo)

... forse ti riferisci ad un altro tipo di cuscinetti a sospensione magnetica, perchè questi non mi sembrano segreti.

[mikybiturbo]

I CUSCINETTI A OSPENSIONE MAGNETICA SONO UNA SERIE DI ELETTROMAGNETI COMANDATI DA UN DIGITAL SIGNAL PROCESSOR, QUANDO LA TROTTOLA STA DIVENTANDO INSTABILE A CAUSA DI UNA PERTURBAZIONE IL DSP USANDO IL MODELLO MATEMATICO ORDINA UNA CORREZIONE AGLI ELETTROMAGNETI, LA TROTTOLA GIRA PER ANNI? SOTTOVUOTO, A VELOCITA' SPAVENTOSE,QUASI SENZA ATTRITO

[mariomaggi]

Confermo che i cuscinetti a sospensione magnetica sono usciti da anni dalla segretezza, ci sono molte applicazioni industriali.
Il supervolano che ho citato usa i DSP per fare la correzione "al volo".
Al supervolano si puo' richiedere di cedere l'energia elettricamente, se gli si chiedono per esempio 200 kW elettrici, dopo solo 15 secondi ha gia' finito di erogare energia ed ha piu' che dimezzato la velocita', poi continua a rallentare "a vuoto" per alcune ore, se non viene rialimentato.

Ciao
Mario

[topolinus]

si una volta ho letto di un supervolano utilizzato come accumulatore di energia cinetica. poi non ne ho più sentito parlare ma l'idea sembrava intererassante.
qualcuno diceva che era pericoloso per il rischio di una caduta del giroscopio con impatto contro il contenitore.
l'articolo ne prevedeva una applicazione quale sorgente energetica per auto elettriche.

in effetti il modello da te illustrato non viene disturbato da nulla se non da un terremoto quindi in pratica i rischi sono minori.

credevo davvero che avessero abbandonato l'idea.

Edited by topolinus - 15/11/2006, 17:12

[mariomaggi]

topolinus,

CITAZIONE

qualcuno diceva che era pericoloso per il rischio di una caduta del giroscopio con impatto contro il contenitore.

La tecnologia ha fatto passi da gigante sotto questo aspetto, al punto che ora ci sono certificazioni anche per la resistenza ai terremoti.
Non mi dilungo sugli aspetti tecnici, ma posso affermare che ci sono traferri minimi e superfici di eventuale contatto realizzate con materiali appositi per accettare l'eventuale contatto senza problemi, anche con velocita' periferiche superiori a Mach2.
Peraltro negli ultimi anni nessun costruttore di supervolani industriali ha mai rilevato un caso di caduta.
Forse puo' succedere nei volani fatti in casa o in cantina

Ciao
Mario

[topolinus]

per curiosità personale mi piacerebbe sapere quanto costa un sistema del genere e se potrebbe avere un applicazione domestica ad esempio come batteria di accumo di vari sitemi di generazione (stirling solare eolico ecc.) anche e sopratutto in considerazione della scarsa disponibilità del gestore della rete elettrica ad acquistare la corrente prodotta in eccesso.

[mikybiturbo]

recentemente ho sentito via skype un collega che utilizza come ruota di scorta dei cuscinetti idrodinamici da attivare nel caso di perdita di controllo da parte del dsp

[mikybiturbo]

recentemente ho sentito via skype un collega che utilizza come ruota di scorta dei cuscinetti idrodinamici da attivare nel caso di perdita di controllo da parte del dsp

[mariomaggi]

topolinus,

CITAZIONE

per curiosità personale mi piacerebbe sapere quanto costa un sistema del genere e se potrebbe avere un applicazione domestica

Costa alcune decine di migliaia di euro. Una parte rilevante del sistema e' necessaria anche se il sistema fosse meno potente, per cui le applicazioni domestiche risultano escluse.
L'energia immagazzinabile e' nell'ordine del kilowattora, piu' o meno equivalente a quella immagazzinabile da uno SMES superconduttivo.

C'e' poi da considerare che questi supervolano vanno molto bene per potenze elevate (centinaia di kW) per tempi di pochi secondi; sono molto meno interessanti per potenze limitate e tempi piu' lunghi, come si vorrebbe nell'ambiente domestico. Per chiarire meglio, e' un sistema ottimo per frenare un treno del metro' e farlo ripartire consumando pochissima energia, ma con le situazioni delle aziende di trasporto pubblico e' meglio non impelagarsi.

mikybiturbo

CITAZIONE

utilizza come ruota di scorta dei cuscinetti idrodinamici da attivare nel caso di perdita di controllo da parte del dsp

tutti i supervolani seri hanno sia la sospensione magnetica che un sistema di cuscinetti di emergenza che permettono di effettuare un certo numero di fermate in tutta sicurezza.

P.S.: un supervolano puo' essere utilizzato senza pericolo anche all'interno di un ufficio/locale server, vicino a grossi UPS.

Ciao
Mario