百年前英国布伦南发明单轨火车,虽未商用但原理在航天领域发光 .布伦南单轨火车为什么没有应用

百年前英国布伦南发明单轨火车,虽未商用但原理在航天领域发光    .布伦南单轨火车为什么没有应用

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这是一百多年前英国发明的单轨火车,无需驾驶员操作,就能在单轨道上自动调整姿态,保持平衡。这一现象看似违背了现有的物理定律,那么它究竟是如何做到的呢?

1910年,英国发明家布伦南为了解决传统双轨铁路铺设成本过高,以及过大的转弯半径难以适应弯曲路线的问题,利用陀螺的角动量守恒原理,发明了一种能够自动纠正倾斜角度的单轨列车。

起初,他发现当单个陀螺中的转子快速旋转时,产生的角动量会使其保持稳定。一旦受到外力发生倾斜,转盘就会围绕垂直轴进行旋转,这种现象被称为“进动”。也就是说,无论外力如何施加,陀螺仪总能依靠角动量守恒定律回到最初的平衡状态。

于是,布伦南在模型火车中安装了一个小型飞轮,并将其连接至电机进行实验。虽然陀螺仪的进动作用确实能使火车保持稳定,但当火车转弯时,由于陀螺仪没有随之转动,进动又阻止了火车转弯,最终导致火车倾斜出轨。

为了解决这一问题,布伦南增加了一个陀螺仪,使其朝相反方向旋转,并通过一组齿轮进行连接。当其中一个陀螺仪发生偏转,另一个则会以完全相反的方向转动。这样,火车转弯时,两个陀螺仪相互作用,就能抵消掉多余的进动。

突破技术瓶颈后,布伦南决定打造一个1:1的原型机。......

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