Техника - молодёжи 1989-11, страница 16

P'S

Зависимость давления пара Р и кинетической энергии W от объема пузырька V. Стрелкой обозначен последовательный переход через различные фазы I—2—3—4— —5 теплового цикла. Полезная работа данного теплового цикла определяется заштрихованной площадью на Р—V диаграмме. Из диаграммы следует, что результатом самоорганизующегося теплового цикла является получение кинетической энергии, которая изменяется от нуля до Wo

дет назвать «нижней мертвой точкой». Тут вступает в дело внешнее давление, которое начинает противодействовать стенкам «зарвавшегося» пузырька. Процесс, набирая скорость, идет в обратном направлении В «верхней мертвой точке» пузырек схлопывается. Происходит гидравлический удар.

Обращает внимание, что работа тер-мокавитатора схожа (позволим еще одну аналогию!) с действием электрического конденсатора. Весь тепловой цикл (разрядка конденсатора) занимает около 100 мкс. Это в 100—150 раз мень ше, чем интервал между зарождением пузырьков (зарядка). Такая разница во времени приводит к тому, что мощность гидравлического удара (пробой) многократно превосходит подводимую мощность света (зарядного тока).

Теперь остается объяснить, как самоорганизующийся природный двигатель создает «момент на валу».

ТЕЛЕКИНЕЗ КЮВЕТЫ

Уже в самых первых опытах было замечено, что кювета двигается маленькими шажками. Причем каждый из них совпадает с моментом появления оче редного пузырька. Кинограмма пока зала, что шажок - это, в сущности, небольшое, на 0,1 мм, подпрыгивание и приземление с небольшим смещением. Следовательно, чтобы объяснить теле... нет, просто кинез кюветы, нужно ответить на два вопроса.

!. Почему она подпрыгивает? и 2. Почему она приземляется на новом месте?

— Упрощенно подпрыгивание кюветы можно представить следующим образом,— комментирует С. Ф. Расто-пов.— В первый момент расширяющийся пузырек выталкивает часть жидкости вверх. Двигаясь ускоренно, она, в свою очередь, прижимает емкость к опоре. Получается, что кювета и налитая в нес жидкость стремятся как бы оттолкнуться друг от друга. Теперь второй момент: пузырек схлопывается. Кювета и жидкость, разделенные исчезающим пузырьком, начинают двигаться навстречу друг другу. Поэтому кювета теряет связь с опорой. А жидкость? Она— помните? — относительно опоры продолжает двигаться по инерции вверх. Следовательно, центр масс системы «жидкость—кювета» поднимается также вверх: кювета идет на взлет.

Анализ взлета и приземления показывает, что кювета (рис. 1) не только подпрыгивает, но и немного при этом поворачивается. Почему? Это объясняет ся тем что направление гидравлического удара смещено относительно цен тра масс «жидкость—кювета»: возникает момент сил. Итак, кювета взлетела. Совсем ненамного, но так, что один ее край опережает другой. Следовательно, она и приземлится на один край (положение А) раньше, чем на другой. За счет реакции опоры относительно центра масс возникнет противополож

ный момент сил. Кювета подскакивает, разворачивается, принимая горизонтальное положение, и приземляется в новом месте (положение В). Получается, что она «шагает» по опоре. Скорость движения кюветы размером 10Х 10X30 мм массой 25 г составляет примерно 1 мм/с.

Любопытная деталь. Временные интервалы между очередными приземлениями — I — 3 и 3— 5 — соответственно 4 и 10 мс. Длительность же импульса давления на опору в точках 1, 3, 5 достигала 0,1 мс. Но это означает, что кювета практически все время парит над опорой, ведь время ее полета в десятки и даже сотни раз превышает продолжительность наземных контактов.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ?

Мы обсудили одно из простейших применений очередного лазерного эффекта. Казалось, что бум лазерных открытий прошел. Но поистине неисчерпаемым оказался один из самых удивительных инструментов фундаментальной науки! Как знать, может, и впрямь лазерному телекинезу удастся сбросить таинственные покровы с телекинеза «обычного» (если позволительно, конечно, так выразиться об одном из самых удивительных парапсихологи-ческих феноменов)... Не знаю, будет ли в этом направлении развиваться научная мысль, но вот что касается прикладной науки...

Оказалось, что термокавитация способна не только бесконтактно перемещать тела но и изменять уровень жидкости в капиллярах. Уже работает светокапиллярный насос, который может непрерывно перекачивать жидкость. Он предельно прост по устройству: прозрачная трубка, освещаемая лазером. И никаких движущихся частей!

Так же просто можно использовать термокавитацию в прямоточном свето реактивном двигателе. Здесь уже лазер освещает трубку специального профиля (типа сопла). В ней поток жидкости ускоряется, создает реактивную тягу, что может быть использовано для управления объектами, например, в невесомости (речь идет о малых перемещениях).

С разрушением поверхности, сопровождающим кавитацию в судостроении, как правило, приходится бороться. Однако кавитацию, «организованную» лазером, можно локализовать в одной точке. За счет термокавитации уже достигнут режим непрерывной резки стекла.

Кавитация при звукокапиллярном эффекте уже применяется при пропитке пористых материалов и заполнении глухих пор. Термокавитация позволяет также это делать, но более эффективно.

Ну а где может быть использован эффект перемещения тела по опоре при бесконечном подводе энергии? Где мо-

Г

жет работать лазерный телекинез без экстрасенсов, да и другие эффекты, вызванные термокавитацией? Может быть, у вас, читатели «ТМ», появятся идеи, предложения?

Интересующимся рекомендуем посмотреть литературу.

1. С. Ф. Растопов, А. Т. Суходоль-ский — «Самоорганизация теплового цик ла при термокавитации в процессе непрерывного лазерного нагрева жидкости» (ДАН СССР, 1987, т. 295, № 5). 2. С. Ф. Ра стопов, А Т. Суходольскнй — «О перемещении тел по опоре лазерным лучом» (ЖТФ, 1987. т 57, вып. 9). 3. С. Ф. Растопов, А. Т. Суходольскнй - «Лазерно индуцированный светокапиллярный эффект» (Письма в ЖТФ, 1987. т 13 вып. 2) 4. С. А. Визнюк, А. Т. Суходольскнй — «Стационарный светогидравлический эффект в непрерывно нагреваемом потоке жидкости» (Краткие сообщения по физи ке, 1988, № 1). 5. П. П Пашинин, С. Ф Растопов, А. Т. Суходольскнй — «Лазерная обработка и резка прозрачных материалов» (Квантовая электроника, 1987, т. 14, № 4).

14