Юный техник 1957-11, страница 18

Почему при определенных скоростях струя разрушается? Как получить дальнобойные плотные струи с большими скоростями?

Коллектив лаборатории свеохвысоких давлений Академии наук СССР, руководимый доктором физико-математических наук профессором Л. Ф. Верещагиным, взялся ответить на эти вопросы, изучить физику и гидродинамику струй с высокими скоростями.

Ученые решили оперировать с моделью струи: с тоненькой струйкой, вытекающей из сопла размером меньше, чем иголочное ушко. Для создания тончайшей струйки, вылетающей со скоростью 1 ООО м/сек., пришлось построить компрессор, расходующий почти 3 т воды в час!

Установка, созданная в лаборатории, является оригинальной конструкцией. Электрический мотор мощностью в 240 квт приводит в движение поршень. В цилиндре создается высокое давление. Вода после сжатия в цмлиндое не сразу вытекает наружу: через специальный клапан она направляется сначала в стальной сосуд-ресивер, в конце которого находится сопло. Установки без ресивера давали пульсирующую струю, что резко снижало ее работоспособность.

...И вот установка пущена. Из крошечного отверстия со свистом вылетает тонкая как игла, водяная струя. Пока ее скорость невелика, плотный стержень струи одет в оболочку из мельчайших капелек воды. Но вот скорость струи приближается к скорости звука в воздухе, 330 м/сек. Что это? На поверхности струи время от времени возникают «взрывы» водяной пыли. Это кольцевые завихрения, вытянутые в сторону, обратную движению струи. При дальнейшем увеличении скорости «взрывы» постепенно утихают, всасываются в общий поток и, наконец исчезают... Стержень струи делается даже более устойчивым. Струя «перескочила» через «звуковой барьер»! Это было ново.

Таких результатов не ожидал никто. Получалось, что при сильном увеличении скорости струя, вопреки существовавшим ранее мнениям, делается плотной и более устойчивой! Оказывалось возможным получать компактные водяные струи с очень высокими скоростями! Но еще не все было ясно.

Почему отдельные капли отрываются от поверхности струи? Очевидно, они получили какую-то дополнительную энергию, которая дала им возможность преодолеть поверхностное натяжение жидкости, оттолкнуться от нее. Оторванные капли отскакивают от своих соседок, точно два миниатюрных шарика, заряженных одноименным электричеством... А не может ли здесь происходить явление, аналогичное тому, которое мы наблюдаем, когда расчесываем волосы гребешком?! Поверхность гребешка электризуется от трения о волосы... Что, если и поверхность струи электризуется от трения о воздух? Не в этом ли причина?

Догадка была смелой. Чтобы убедиться в ней, ученые решили искусственно наэлектризовать струю и посмотреть, что с ней произойдет. Они соединили сопло с проводом высокого напряжения. Тотчас, уже на расстоянии 35—40 см от сопла, струя стала распадаться на мелкие капли. Еще один опыт. Инженер берет стержень, укрепленный на эбонитовой ручке и соединенный проводом с соплом, и подносит его к струе. Струя, как живая, отталкивается от стержня. Все ясно: струя и сопло заряжены одноименным электричеством. Опыты были убедительны. Но возник очередной вопрос: каким электричеством — положительным или отрицательным — заряжается струя при трении о воздух? И снова начались опыты...

...В небольшой комнате несколько человек «укрощают» смертельно опасный луч воды. Невольно хочется отойти подальше, когда видишь двухмиллиметровый стальной лист, насквозь пробитый этим лучом... Лаборант берет кольцо, заря-