Техника - молодёжи 1989-11, страница 15

лического эффекта, а лишь во время схлопывания пузырька.

— Обычная кавитация,— поясняет Анатолий Теофильевич,— у многих ассоциируется с тем разрушительным действием, которое она оказывает на судовые винты. Действительно, при этом в жидкости образуются области пони женного давления, в них образуются полости, каверны. Те, попадая в зону повышенного давления, мгновенно схло-пываются. Следует гидравлический удар и скачок температуры. Такое комбинированное воздействие температуры и давления способно разрушить даже очень прочные стали.

Здесь ученые впервые столкнулись с эффектом: кавитацию вызывало не изменение давления в жидкости, а ее нагрев. Пузырек рос в горячей жидкости, а схлопывался в холодной. Этот процесс назвали термокавитацией, а «движок» соответственно термокавитато-ром.

УСТРОЙСТВО, КОТОРОЕ НЕ ИМЕЕТ УСТРОЙСТВА...

сохранения энергии (масса каждого участка кнута, помноженная на квадрат скорости, должна оставаться неизменной), амплитуда волны должна нарастать. Момент оглушительного хлопка означает, что кончик кнута преодолевает сверхзвуковой барьер Охлопывание пузырька — это также движение тела с переменной массой, в конечной стадии которого может возникать ударная волна, которая свойственна любому сверхзвуковому движению.

Причем роль маховика—накопителя энергии в нашем «устройстве без устройства» играет сам «поршень» — движущаяся стеика пузырька Растет пузырек — запасается потенциальная энергия (маховик, раскручиваясь, ак-

Кинез банки: 1 — начальное положение банки, 2 — «прыжок» с одновременным поворотом в сторону лазерного луча, 3 — «приземление» на заднюю грань, 4 — «полет» с поворотом в сторону, противоположную лазерному лучу 5 — «приземление» на переднюю грань. Расстояние между точками А и В соответствует длине «шага», который делает банка.

кумулирует энергию). При схлопывании она преобразуется в кинетическую (маховик отдает запасенную энергию в систему) .

Итак, зарождающийся в перегретой жидкости паровой пузырек расходует привнесенную светом тепловую энергию. Он растет, потому что давление пара в нем выше, чем давление в окружающей жидкости. Расталкивая ее своими стенками, он выполняет работу, преобразуя отданное лазером тепло.

Но вот пузырек вырастает настолько, что выходит за пределы освещенной зоны. Его стенки интенсивно охлаждаются, температура пара в нем падает. Стоп' С точки зрения термодинамики это и означает, что в тепловом цикле происходит переход от одного участка («нагреватель») к другому («холодильник»), В конце этой части цикла давление в пузырьке становится меньше, чем давление в окружающей жидкости.. Однако, разогнавшись, стенки пузырька по инерции проскакивают положение равновесия. Остановка происходит в точке, которую по той же машинной аналогии можно бу-

Этот невольно напрашивающийся каламбур возник, когда А. Т. Сухо-дольский и С. Ф. Растопов составляли заявку иа устройство для получения механического движения. То, что оно не имело составных частей, настолько смутило и без того осторожных экспертов ВНИИГПЭ, что они «отфутболили» заявку еще иа этапе предварительной экспертизы. Им показалась кощунственной мысль, что безо всяких там цилиндров, маховиков и других движущихся механических частей Природа собрала тепловую машину

Ну а мы попытаемся объяснить ра боту этой и в самом деле необычной конструкции в привычных — механических терминах. Паровой пузырек не что иное, как «цилиндр» (хотя точнее, конечно же, было бы сказать «сфера»), а его движущиеся стенки — «поршень». Пар играет свою привычную роль рабочего тела.

В поисках же маховика, без которого машина нормально не заработает, обратим внимание на такую особенность, связанную с ростом пузырька. Он ведет себя как движущееся тело с переменной массой.

Как это ни парадоксально, движение его стенок (читай, поршия природной паровой машины) имеет отношение к., сверхзвуковому движению коичика кнута в руках дрессировщика. Именно сверхзвуковому. Ибо ударная волна, от которой вздрагивают стекла, когда истребитель преодолевает звуковой барьер, и оглушительные хлопки кнутом — одной природы.

Все дело в особенности его конструкции Даже при несильном взмахе рукоятью возникает волнообразное колебательное движение длинного, гибкого тела кнута, сечение которого к концу уменьшается. Чтобы выполнялся закон

Dt >°

V/

Щ

л

w

Ж

1

\

/ \

Принцип работы термокавитатора — природной тепловой машины. Объем жидкости, нагреваемой лазером, служит «нагревателем», остальная жидкость — «холодильником». По мере роста пузырька он становится больше размера «нагревателя» — это означает переход рабочего тела от «нагревателя» к «холодильнику». 1 — образование и рост парового пузырька (со

скоростью — > 0) происходит за счет того, dt

что давление в пузырьке Р больше внешнего атмосферного давления Ро2 — движе

ние по инерции. Давление пара в пузырьке становится меньше атмосферного. Происходит накопление потенциальной энергии. 3 — «нижняя критическая точка». Скорость стенки —, и, следовательно, кинети-dt

ческая энергия равна нулю 4 — схлопыва-ние под действием внешнего давления Ра, которое больше Р с «отрицательной» скоростью — < 0. Происходит преобразова-dt

ние потенциальной энергии в кинетическую. 5 — гидравлический удар.

13