Техника - молодёжи 1996-01, страница 37

СМЕЛЫЕ

ПРОЕКТЫ

Как очистить город от смога? Это позволяет сделать, причем не только летом, но и зимой, установка, разработанная российским ученым. Она же обеспечит город энергией.

Уличный регулировщик в противогазе — фотография, обошедшая многие газеты. Да, смог — бич больших городов всего мира. Плата за комфорт. Богатые страны пытаются с ним бороться. Благо у них есть огромные деньги, чтобы фактически переоснастить автомобили и многие производства.

А как быть бедным? Подобные решения — что называется лобовые— им не по карману. Приходится пускаться на выдумки...

Чтобы избавиться от смога, многие изобретатели предлагали использовать даровую энергию, заключенную в воздухе у поверхности земли. В самом деле, здесь он более теплый и плотный, чем на большой высоте. Вот и надо заставить этот запас энергии работать — построить высотные трубы и создать в них тягу, которая засосет и развеет "грязь". Решение, мягко говоря, не лучшее. И не изящное. В общем, неприемлемое.

По-своему подошел к задаче изобретатель М.Сагов. Мы уже отмечали ("ТМ", № 11 за 1995 г.), что он (ныне академик Академии естественных наук), приступая к той или иной проблеме, прежде всего ищет подсказку у природы.

Сагов обратил внимание на то, что смерч и торнадо — фактически та же высотная труба, только ее стенки из вращающегося воздуха. Как же возникает эта чудовищная стихия?

Летом, в жаркую погоду, температура и толщина теплого воздушного слоя у земли растет, а вместе с ними и запас его энергии. Значит, равновесие между слоями становится все более шатким. Наступает момент, когда достаточно малейшей провокации, и оно нарушится. Скажем, двух скоростных поездов, проносящихся мимо друг друга.

Что происходит в месте их встречи? Частицы горячего воздуха закручиваются и по спирали поднимаются вверх. То есть возникает небольшое завихрение. В подавляющем числе случаев оно быстро затухает. И крайне редко превращается в смерч. Если примет форму остроконечного конуса. Отчего так?

— Уже понятно, что условием образования смерча является его высота,— объясняет Са-

лый воздух должен пробиться как можно выше. А теперь

лятивном заряде. Он прожигает броню благодаря тому, что вся его энергия концентрируется в точке. Вот и в нашем

Принцип образования смерча, предложенный Саговым. Теплый воздух (I) специальной установкой направляется на вихреобразователь (2). Чтобы сформировать из вращающихся частиц конус (3), из центра вихреобразова-теля воздух отсасывается (4). Когда конус готов, отсос и подачу

вращается в трубу (5). Она засасывает гряз-

его проходить через систему очистки (6).

МЕДЕЕДЕВ СМЕРЧ

НА ПРИВЯЗИ

случае — прошить слои атмосферы в сотни метров, а то и километры, воздух может, только образовав остроконечный конус.

Поняв это, Сагов начал разбираться со следующим вопросом: почему в смерче возникает такое сильное разрежение?

Дело в следующем. Поднимаясь по поверхности конуса, частицы переходят на спирали с меньшим радиусом. Демонстрировали вам на уроках физики опыт: шарик вращают на нити, которая наматывается на палку? При этом его угловая скорость возрастает, что объясняется законом сохранения импульса вращения. Кстати, в соответствии с ним действует и фигурист, когда прижимает руки к туловищу, чтобы сменить медленное вращение на быстрое.

По той же причине растет угловая скорость и частиц. Но тогда увеличивается и центробежная сила, стремящаяся сорвать их с орбит. Как следствие — в центре конуса возникает разрежение (причем чем ближе к его вершине, тем существенней), а его стенки, наоборот, уплотняются. Поэтому он и начинает засасывать теплый воздух и гнать его наверх.

На большой высоте, где разрежение примерно то же, что и внутри конуса, его вершина размыкается и он превращается в трубу с очень значительным перепадом энергетических потенциалов на концах. Такой пылесос всасывает все что ни попадя. Но, казалось бы, выбросив на высоту разогретый воздух, снизив разность потенциалов, труба должна развалиться. И тем не менее смерч живет долго... А все из-за того, что нижний его конец не стоит на месте, а движется вдоль земли, засасывая все новые порции. Фактически подпитываясь энергией.

Вообще же для возникновения смерча надо, чтобы одновременно соблюдалось много условий: и сильно прогретый воздух, и высокие скорости поездов (если, конечно, они провоцируют стихию), и определенный рельеф местности (лучше низменность) и т.д.

Словом, смерч — это лотерея, в которую играет природа. Хорошо, что счастливый

случай выпадет ей крайне редко, иначе разрушения на земле были бы куда существен-

Сагов задумался, нельзя ли всегда иметь выигрышный билет? Самому создавать вихрь и управлять им?

Вот суть его идеи. Чтобы спровоцировать смерч, используется вихреобразователь — несколько сходящихся к вершине винтообразных лопаток. На каждую снизу, по периметру, из специальной установки подается мощный поток теплого воздуха. Он закручивается, отрывается от лопаток и поднимает-

Но все эти разрозненные завихрения — только заготовки, "кирпичики", из которых предстоит построить смерч.

Следующая стадия — "сооружение" остроконечного конуса. Из центра вихреобра-зователя начинают отсасывать воздух, который не попал на лопатки и не приобрел вращения (см. рис.). В результате внутри закрученного потока возникает разрежение. Одновременно оно создается и за счет увеличения угловой скорости частиц, о чем мы уже говорили.

Раз так, то внешнее давление будет сжимать поднимающийся поток, соединять отдельные завихрения друг с другом. Постепенно образуется конус. Теперь уже не нужны ни отсос, ни подача воздуха, они выполнили свою функцию. Их отключают, и конус превращается в трубу. Она сама способна засасывать воздух из окружающего пространства. Конечно, этот смерч — не ровня природному, его высота всего 15 — 20 м.

Но что же выходит — мы сами вскормили чудище, которое примется бегать по городу в поисках энергии, разрастется и разорит его?

— Конечно, это не так,— усмехается Сагов,— В том-то и дело, что смерч постоянно должен быть как бы на привязи у вихреобра-зователя. То есть ему нельзя предоставлять свободу, позволять сорваться. Средство здесь такое: его надо держать на голодном пайке, разрешать засасывать строго дозированные объемы. Это возможно, если настроить систему на отбор самого теплого воздуха. Скажем, при средней температуре в городе 25" С — только того, что с 26° С. Именно он наиболее грязный, так как наименее прозрачен, а значит, лучше всего прогреваемый. (Подчеркнем, что установка может работать круглогодично!)

Засасывать воздух надо медленно, чтобы избежать в городе завихрений и чтобы уровень "грязи" понижался равномерно по большой площади — примерно 20 км^г.

Обеспечить этот режим непросто. Управлять смерчем можно, изменяя угол наклона лопаток, а следовательно, и скорость закрутки, давление внутри его, причем как у нижнего конца, так и в любой точке по высоте, установив там трубки, ведущие отсос.

Куда же дальше пойдет загрязненный воздух? В системы механической и химической очистки. Но можно сделать и иначе. Организовать очистку не на выходе смерча, а на входе, что технологически значительно проще. Тогда он будет выбрасывать в атмосферу чистый воздух. Осуществлять подобное с помощью обычных насосов — безумие. Ведь, чтобы перелопатить такие массы воздуха, требуются колоссальные затраты энергии. У Сагова она даровая. Кстати, прирученный смерч сможет еще ее и вырабатывать, если на пути потока поставить генера-

Есть ли надежда, что этот необычный проект будет реализован?

— Нами в АО "БИОНТ" проведены теоретические и лабораторные исследования,— говорит Сагов,— Показана принципиальная возможность его создания. Теперь дело за заинтересованными организациями. ■

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ Г96

кд