什么是超导电磁船？
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。
什么是“超导磁流体推进技术”？
"超导磁流体推进技术"是目前军事上面尚未完全实用的一种先进的潜艇推进技术，其优点是和常规潜艇推进器相比，其噪声几乎没有，可以更好的躲避声纳探测。
基本原理请参见中学物理课本中的洛仑兹力，即运动电荷在磁场中所受到的力。电流通过超导线圈可以产生磁场，海水可以导电，将通电的海水置于磁场中，海水就会受到洛仑兹力的作用产生运动，由此产生推力。
超导电磁推进船是什么？
我们都知道，电磁场相互作用能产生磁力，船舶专家利用这个原理研制了电磁推进船，它以电磁推进系统来取代传统的螺旋桨推进系统，从而增大船舶采用的主机功率和提高推进效率，减少机械振动和噪声的一种船。对电磁推进船的基本设计思想是这样的，船中装置着由导电材料制作的线圈构成的强电磁铁。它通电后能在船尾附近的海水中形成强磁场。另在船底两侧安装若干对电极板。当电极板加上电压以后，由于含盐的海水是电的良导体，便在海水中形成电流。电流流经磁场区与磁场相互作用而产生磁力。产生的磁力作用于载电流的海水而使海水向后运动，船体则受到海水的反作用力而前进。要使电磁推力大到满足实用船的要求，磁场必须很强，强度一般需达到20万高斯（磁场强度的单位）。这是普通的常导电磁铁不可能做到的，必须采用超导材料制作的超导电磁铁。于是就产生了“超导电磁推进船”（简称“超导船”）。近年来，对超导材料的研究取得了很大的进展，先后发现了一些能在“高”温下工作的超导材料，因而展现了制造更强大的磁场的前景，使实用型超导船的制造成为可能。由超导船的推进原理就可以看出，它比传统的螺旋桨船的高科技含量要高许多。这样一来可极大地提高航速。能采用极大功率的主机，而且当产生的磁场极强时可得到高效率，因此，可极大地提高船的航速。预测航速可以达到每小时约200千米，这是螺旋桨船不管怎样也做不到的。由于这种船取消了转动部件，如轴系、齿轮系等，航行因没有振动和噪声而变得相当“安静”。这不仅减少了不必要的能量消耗，而且能大大延长船的使用寿命。“安静”造成船有极好的隐蔽性，所以这种无噪声的特点引起了海军的极大兴趣。这种船。只要控制进入超导线圈和电极板的电流的大小和方向，就能控制作为船的推力的电磁力的大小和方向，也就是能控制船的航速和航向。所以，超导船也就不再需要控制航向的舵及其传动装置了。这不但简化了船的结构，降低了造价，而且简化了航行时对船的操作。特别是电流的变化对控制的反应几乎没有时间上的推延，所以超导船可以做到瞬时起动、瞬时停止、瞬时转向，操作特别方便，航行变得更为安全可靠。世界上第一艘初具实用规模的超导船“大和1号”已在日本建成，1992年6月开始在神户港附近的海上航行。这艘船长30米，宽10米，吃水1.5米，重185吨，航速约每小时15千米。该船的船体呈流线型，主要用轻质铝合金做为船体的材料。操作人员在船首的驾驶室进行操作，驾使室，是用透明的合成树脂建造的小房间。日本还设计出了一艘代号为ST-4000B的载重量为4000吨的超导电磁推进破冰船。它的超导电磁铁12个用液氦（温度为-270℃）冷却的锡铌合金超导线圈组成。这12个超导线圈一起产生的推力可达3000吨。这个设计如果实现，将使超导电磁推进船向实用化跨进一大步。超导电磁推进船的优越性能繁多，使人们对它备加青睐，有人称它为“划时代的船”、“21世纪的未来船”，日本人称它为“理想船”、“梦之船”。世界上的许多造船大国，如日本、美国、法国、德国、俄罗斯、韩国等都十分关注它的发展，一些国家正投入巨资进行开发研制。
超导体是什么，用途有哪些
指在某一温度下，电阻为零的导体。一、超导体。超导体，又称为超导材料，指在某一温度下，电阻为零的导体。在实验中，若导体电阻的测量值低于10-25Ω，可以认为电阻为零。超导体具有三个基本特性：完全电导性、完全抗磁性、通量量子化。超导体的应用可分为三类：强电应用、弱电应用和抗磁性应用。强电应用即大电流应用，包括超导发电、输电和储能；弱电应用即电子学应用，包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性应用主要包括磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。二、导体导体（conductor）是指电阻率很小且易于传导电流的物质。导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子。金属是最常见的一类导体。金属原子最外层的价电子很容易挣脱原子核的束缚，而成为自由电子，留下的正离子（原子实）形成规则的点阵。金属中自由电子的浓度很大，所以金属导体的电导率通常比其他导体材料的大。金属导体的电阻率一般随温度降低而减小。在极低温度下，某些金属与合金的电阻率将消失而转化为“超导体”。三、半导体：指常温下导电性能介于导体（conductor）与绝缘体（insulator）之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。
超导体材料有什么好处
超导材料最诱人的应用是发电、输电和储能。
由于超导材料在超导状态下具有零电阻和完全的抗磁性，因此只需消耗极少的电能，就可以获得10万高斯以上的稳态强磁场。而用常规导体做磁体，要产生这么大的磁场，需要消耗3.5兆瓦的电能及大量的冷却水，投资巨大。
超导磁体可用于制作交流超导发电机、磁流体发电机和超导输电线路等。
超导发电机 在电力领域，利用超导线圈磁体可以将发电机的磁场强度提高到5万～6万高斯，并且几乎没有能量损失，这种发电机便是交流超导发电机。超导发电机的单机发电容量比常规发电机提高5～10倍，达1万兆瓦，而体积却减少1/2，整机重量减轻1/3，发电效率提高50％。
磁流体发电机 磁流体发电机同样离不开超导强磁体的帮助。磁流体发电发电，是利用高温导电性气体（等离子体）作导体，并高速通过磁场强度为5万～6万高斯的强磁场而发电。磁流体发电机的结构非常简单，用于磁流体发电的高温导电性气体还可重复利用。
超导输电线路 超导材料还可以用于制作超导电线和超导变压器，从而把电力几乎无损耗地输送给用户。据统计，目前的铜或铝导线输电，约有15%的电能损耗在输电线路上，光是在中国，每年的电力损失即达1000多亿度。若改为超导输电，节省的电能相当于新建数十个大型发电厂。
广阔的超导应用
高温超导材料的用途非常广阔，大致可分为三类：大电流应用（强电应用）、电子学应用（弱电应用）和抗磁性应用。大电流应用即前述的超导发电、输电和储能；电子学应用包括超导计算机、超导天线、超导微波器件等；抗磁性主要应用于磁悬浮列车和热核聚变反应堆等。
超导磁悬浮列车 利用超导材料的抗磁性，将超导材料放在一块永久磁体的上方，由于磁体的磁力线不能穿过超导体，磁体和超导体之间会产生排斥力，使超导体悬浮在磁体上方。利用这种磁悬浮效应可以制作高速超导磁悬浮列车。
超导计算机 高速计算机要求集成电路芯片上的元件和连接线密集排列，但密集排列的电路在工作时会发生大量的热，而散热是超大规模集成电路面临的难题。超导计算机中的超大规模集成电路，其元件间的互连线用接近零电阻和超微发热的超导器件来制作，不存在散热问题，同时计算机的运算速度大大提高。此外，科学家正研究用半导体和超导体来制造晶体管，甚至完全用超导体来制作晶体管。
核聚变反应堆“磁封闭体” 核聚变反应时，内部温度高达1亿～2亿℃，没有任何常规材料可以包容这些物质。而超导体产生的强磁场可以作为“磁封闭体”，将热核反应堆中的超高温等离子体包围、约束起来，然后慢慢释放，从而使受控核聚变能源成为21世纪前景广阔的新能源。
目前，全世界的科学家都在努力寻找新的超导材料，你知道超导材料的好处和用途吗？
好处： 1.零电阻 超导材料 [1] 处于超导态时电阻为零，能够无损耗地传输电能。如果用磁场在超导环中引发感生电流，这一电流可以毫不衰减地维持下去。这种“持续电流”已多次在实验中观察到。2. 抗磁性超导材料处于超导态时，只要外加磁场不超过一定值，磁力线不能透入，超导材料内的磁场恒为零。用途：：①利用材料的超导电性可制作磁体，应用于电机、高能粒子加速器、磁悬浮运输、受控热核反应、储能等；可制作电力电缆，用于大容量输电（功率可达10000MVA）；可制作通信电缆和天线，其性能优于常规材料。②利用材料的完全抗磁性可制作无摩擦陀螺仪和轴承。③利用约瑟夫森效应可制作一系列精密测量仪表以及辐射探测器、微波发生器、逻辑元件等。利用约瑟夫森结作计算机的逻辑和存储元件，其运算速度比高性能集成电路的快10～20倍，功耗只有四分之一。
超导体的应用有哪些？
自从荷兰科学家海伊克?凯米林?昂纳斯于1911年首次发现超导现象以来，科学家们对低温超导体和高温超导体的研究已取得了辉煌的成就。超导体主要有两个基本特性，即：①零电阻性或完全导电性；②完全抗磁性。因此，它在科研、生产的各个领域都有着广泛的应用。总体来说可分为两大类：一类是用于强电，用超导体制成大尺度的超导器件，如超导磁铁、电机、电缆等，用于发电、输电、贮能和交通运输等方面。另一类是用于弱电，用超导体制成小尺度的器件，如超导量子干涉器件（简称SQVID）和制成计算机的逻辑元件，用于精密仪器仪表、计算机等方面。
1．超导发电
超导体对人类社会影响最大的将是提供更多的电力，超导用于发电的装置目前有磁流体发电、超导电机发电、热核聚变发电三种。
滋流体发电是一种高效、低污染、单机容量大、直接将热能转变为电能的一种新型的发电方式。普通火力发电需把热能转化为机械能再转化为电能，效率最高只有33一36％。磁流体发电是让煤（石油、天然气）加氧化剂、添加剂燃烧产生的等离子体高速通过磁场，使热能直接转化为电能，磁流体一蒸汽联合循环发电装置最高效率达到55%，而且可自动脱硫，污染小．但这种发电方式目前遇到的困难是当磁感应强度在1.5特以上时，磁流体的铁芯逐渐处于磁饱和，磁场强度很难再提高。于是人们就想到超导体，如果利用超导磁体，那么就很容易在较大体积内产生强度为几十特的磁场，且消耗的励磁功率很小，它具有性能良好，质量小等优点。例如，磁感应强度可达4一5特的超导磁体，质量只有300一500克，而要产生同样磁场强度的磁体质量却有15一20吨。目前，美国、前苏联、日本都建有这种超导磁流体发电机。
超导发电机发电是利用超导体制造发电机磁极绕组，不仅可大大增加发电机的极限输出容量，而且效率高，体积小，质量小，可节约大量电能和金属材料。常规的两极发电机的极限输出在现今条件下只能达到1.5×109瓦，但超导发电机则可达3×1010瓦，甚至更大。一台6×106瓦的电动机，常规质量为370×103千克，采用超导体材料仅重40×103千克；又如目前已建成的一台5×106瓦超导交流发电机，其功耗比普通电机减少三分之二，体积缩小百分之八十以上。因此有人估计，超导体可以把发电成本降低60％，可以把经电缆输电的成本降低10％，这些优点使得它特别适宜于建造高效率的大型发电站、移动电源及做为太空飞船的动力设备。
超导体还可帮助科学家建立核聚变发电系统，这种发电系统是以氢做燃料的，其反应温度与太阳的温度一样高。从理论上讲这种能源是取之不尽的，在实践上，关键问题是如何生成足够强大的磁场来控制剧烈的热核反应，超导材料将能够解决这个问题。
高效的磁流体发电技术是怎么样的？
电能是当今世界上最重要的一种二次能源。目前的发电方式，包括火力发电和核能发电，效率都不高。长期以来，人类一直在孜孜不倦地探索新的发电方式，并力图突破传统的能源转换方式。随着科学技术的进步，特别是高科技在能源领域的广泛应用，科学家们已经研究出某些前景诱人的新式发电方法，这些新式发电突破了传统发电方式的限制，可使一次能源转化为电能的效率大大提高，为实现能源工业的革命性变化创造条件。磁流体发电就是这些新式发电方法中的一种。磁流体发电的基本原理，是使高温导电流体高速通过磁场，切割磁力线，于是出现电磁感应现象而使得导体中出现感应电动势。当在闭合回路中接有负载时，就会有电流输出。磁流体发电的特点，是将热能直接转换为电能，而不是像传统的火力发电那样，要先将热能转换成机械能，然后再将机械能转换成电能。因此简而言之，磁流体发电是一种用热能直接发电的发电方式。在磁流体发电装置中，找不到高速旋转的机械部件。当导电流体高速通过磁场时，流体中的带电质点便受到电磁力的作用，正、负电荷便分别朝着与流体运动方向及磁力线方向相互垂直的两侧偏转。在此两侧分别安置着电极，并且它们都与负载相连，这时导电流体中自由电子的定向运动，就形成了电流。高速通过磁场的导电流体可以是高温液体(如汞或其他高温液态金属)或高温气体(如燃气或惰性气体)。常温下的气体一般是不导电的，必须将气体的温度提高到6000℃以上，才能使气体电离而形成导电的等离子体。所谓等离子体，就是由热电离而产生的电离气体。在高温条件下，气体的分子或原子最外层的电子由于热激发而脱离分子或原子，分离为自由电子和正离子。自由电子的数量越多，则气体的导电性能越好。因此，气体的导电性能是与由气体电离而产生的自由电子数量直接相关的。用一般的燃烧方法很难使气体达到这样高的温度，并且现有的电极材料和绝缘材料也难以承受这么高的温度。因此，通常是在温度不超过3000℃的燃气或氩、氦等惰性气体中，掺入少量的电离电位较低的碱金属元素(如铯、铷、镓、钾、钠等)作为添加剂。这些元素的原子在不超过3000℃的较高温度下就能产生电离，使气体达到磁流体发电所需的电导率。磁流体发电机包括3个主要部件：一是高温导电流体发生器，在以燃气为高温导电流体的磁流体发电机中，高温导电流体发生器就是燃烧室；二是发电和电能输出部分，即发电通道；三是产生磁场的磁体。磁流体发电机结构紧凑，体积小，发电启停迅速，对环境的污染小，可作为短时间大功率特种电源，用于国防、高科技研究、地质勘探和地震预报等领域。目前世界上研制成功的磁流体发电试验机组的热效率虽然只有6％~15％。但它可作为前置级而与现有蒸汽发电厂组成磁流体—蒸汽联合循环发电站，这样就从理论上使热效率提高到50％以上。随着核电的发展，还可以利用核反应堆产生的热能来实现原子能一磁流体发电，以提高核电站的发电效率。磁流体发电作为一种新的能源利用技术，受到世界各国的广泛重视。前苏联利用天然气作为燃料，于20世纪70年代建造了第一座工业性磁流体—蒸汽试验电站，最高输出功率达20兆瓦；80年代又建成了总输出功率为58.2兆瓦的天然气磁流体—蒸汽联合循环示范商业电站。美国从1959年开始，就投入了大量的人力、物力、财力来从事磁流体发电的研究。日本、澳大利亚和印度等国也在磁流体发电的研究方面取得了一些重要的成就。我国的这项研究起步较早，在20世纪60年代初就开始燃煤磁流体发电的研究。从1987年开始，磁流体发电正式列入国家“863”高技术研究发展计划，由中国科学院电工研究所、电子工业部上海成套研究所、东南大学热能研究所等有关单位分工合作，对燃煤燃烧室、发电通道、超导磁体、逆变器、特种锅炉、添加剂回收与再生、中试电站的系统分析与概念设计以及电极与绝缘材料进行研究，并已取得了较大进展。中科院电工所2号磁流体发电试验机组的发电功率达到了国际水平。磁流体发电是建立在高技术基础之上的一项综合性技术，对于这项新技术的研究和实施，必须以强大的工业生产和先进的工艺技术为基础。例如，磁流体发电的高效率，有赖于超导磁体的研制和应用；磁流体发电机组的安全运行，有赖于性能优越的高温材料；磁流体发电方式的发展，有赖于廉价的添加剂和回收效率很高的添加剂回收装置；把磁流体发电技术应用于民用发电，有赖于具有相当容量和规模的燃煤磁流体一蒸汽联合循环电站。对于大容量燃煤磁流体发电和大型超导磁体的研制，在技术上还有很大难度，要达到实际应用，还有相当大的差距。
什么是磁流体发电技术？
所谓“磁流体发电技术”，就是用燃料（石油、天然气、燃煤、核能等）直接加热成易于电离的气体，使之在2000℃的高温下电离成导电的离子流，然后让其在磁场中高速流动时，切割磁力线，产生感应电动势，即由热能直接转换成电能。由于不经过机械能转换环节，所以称之为“直接发电”，燃料利用率也就得到提高。这种技术也称为“等离子体发电技术”。
磁流体推进器的特点
所谓的“磁流体推进器”就是贯通海水的通道内建有一个磁场，这个磁场能对导电的海水产生电磁力作用，使之在通道内运动，若运动方向指向船艉，则反作用力便会推动船舶前进。
与传统机械转动类推进器(譬如螺旋桨、水泵喷水推进器等)相比较，磁流体推进器的不同点在于：前者使用机械动力作为推力而后者使用电磁力。正因为如此，磁流体推进器无须配备螺旋桨桨叶、齿轮传动机构和轴泵等，是一个完全静止的设备。
一旦现代潜艇使用了这种推进器，便从根本上消除了因机械转动而产生的振动、噪音以及功率限制，而能在几乎绝对安静的状态下以极高的航速航行。据理论计算其航速可达150节，而这是任何机械转动类推进器不可能实现的。
喷水推进系统的优缺点及适用船型分别是什么？
优点:
1，高速性能好，效率高，因为无空泡转速比螺旋桨高很多；
2，吃水浅，没有外露的螺旋桨；
3，操控性能好，喷水推进系统包含了转向喷口和倒车斗，原地掉头也没问题；
4,振动噪音低，很高的转速才会有空泡效应，也没有螺旋桨的尾流激振。
5，同等推力叶轮直径更小。
缺点：
1，机构相对复杂，技术难度很高，所以系统价格也贵很多；
2，目前的规格还比较小，市面上最大的叶轮直径也只有1米多吧，所以主要还是用在中小型高性能船舶为主。
至于效率，目前的技术水平，低速的推进效率确实不如螺旋桨，原先的说法是20节以下效率不如螺旋桨，现在喷水推进技术也一直在进步，估计已经在10节左右吧。核心的原因是一般舱内型的喷水推进器都会有较长的管道，这里会有一定的水力损失。
