Владимир Петров - Структурный анализ систем

Рис. 4.10. Подводное крыло с дополнительным потоком воды

В крыле делаются канавки (рис. 4.11), в которых закручивается поток воды, создавая около поверхности крыла приторможенный слой воды, отдаляющий появления кавитации.

Рис. 4.11. Подводное крыло с канавками

Теперь продемонстрируем примеры устранения вредных связей использованием видоизменение веществ(крыла и воды).

Пример 4.16. Паровая каверна

Вредное действие кавитации можно предотвратить, если на верхней поверхности крыла создать искусственную газовую каверну (газовый пузырь вокруг крыла), которая поглотит кавитационные пузырьки.

Кавитацию можно предотвратить, если крыло будет двигаться в газовой среде — в газовой каверне (газовый пузырь вокруг крыла). Газовую каверну можно получить путем:

Видоизменение воды

Превратим воду в газ — пар (фазовый переход первого рода). Если нагреть крыло, то вокруг него образуется паровой пузырь (паровая каверна). Каверна (рис. 4.12) позволит не только предохранить крыло от эрозии, но и уменьшить сопротивление движению крыла в воде.

В 3= В' 1 — пар.

Рис. 5.25. Подводное крыло с паровой каверной

Разложить воду на кислород и водород .

В 3= В ' 1 — кислород и водород.

Пример 4.17. Ледяной покров

Для предупреждения квитанционной эрозии гидродинамических профилей, например подводных крыльев, используется защитный слой, представляющий собой корку льда (а. с. 412 062), постоянно намораживаемого на поверхность крыльев (фазовый переход первого рода) (рис. 4.13).

В 3= В 2 » — лед.

Рис. 4.13. Подводное крыло, покрытое коркой льда

Пример 4.18. Видоизменение крыла

Можно изменить форму крыла, так чтобы кавитационные пузыри образовывались только ближе к задней кромке крыла и потоком воды выносились за его пределы (геометрический эффект). Таким образом, схлопывание пузырей будет происходить не на крыле. Видоизменение профиля (формы) крыла представляет собой как бы переворачивание его на 180 о(рис. 4.14).

Рис. 4.14. Видоизмененное подводное крыло

Можно изменить форму крыла (геометрический эффект), так чтобы оно само создавало сплошную квитанционную каверну, которая замыкается вне профиля крыла и не разрушает его. Крыло такой формы называются суперкавитирующим (рис. 4.15). Это осуществляется за счет создания суперкавитации.

В 3= В ’ 2 — другой профиль крыла.

Строго говоря, в примере 4.15 рис. 4.9‒4.11 тоже демонстрируют изменение крыла.

Рис. 4.15. Суперкавитирующее подводное крыло, создающее сплошную кавитационную каверну

Видоизмененные вещества В ' 1 или В ' 2 могут браться в готовом виде или получаться на месте. Устранение вредных связей в системе производится введением между веществами В 1и В 2видоизмененного вещества В 1( В ' 1) или В 2( В ' 2), осуществляемое введением дополнительного поля П 2, которое, воздействуя на имеющееся вещество В 1или В 2,видоизменяет их, получая В ' 1 или В ' 2. Это можно представить в виде схемы (4.5).

Пример 4.19. Снижение гидродинамического сопротивления

Для снижения гидродинамического сопротивления движения тел, например судов, путем уменьшения сил трения, в пограничном слое создают электромагнитное поле, генерирующее комплекс молекул. В этом изобретении не вводят в пограничный слой высокомолекулярный состав, а вместо него используют видоизмененную внешнюю среду В ' 2, путем воздействия электромагнитным полем. Кроме того, это изобретение может использоваться для снижения сопротивления жидкости в трубопроводе.

На рис. 4.16 показан один из вариантов, описанных в а. с. 364 493. Носовая часть объекта, движущегося в жидкости, выполняется из алюминия или железа. Ее соединяют с положительным полюсом источника тока, а корпус соединяют с отрицательным полюсом. Между корпусом и носовой частью имеется изоляционная прокладка. При подаче напряжения образуются частицы гидроокиси алюминия — Al (OH) 3, которые в пограничном слое снижают гидродинамическое сопротивление, аналогично вводимым в пограничный слой добавкам полимеров. При генерировании частиц Al (OH) 3 непосредственно используется окружающая среда.

В данном решении использованы физико-химические эффекты.

Для данного изобретения вепольная структура (4.5) будет иметь вид (4.6)

Рис. 4.16. Снижение гидродинамического сопротивления

по а. с. 364 493

В данном примере: В 1 — вода, В 2 — судно, подводное крыло и т. п., П 1 — поток воды, П 2 — электромагнитное поле, В ' 2. — комплекс молекул.

Устранение вредного действия поля П 1на вещество В 1осуществляется введением второго вещества В 2, оттягивающего на себя вредное действие поля П 1.

Оттягивание вредного действия можно представить в виде (4.7).

Пример 4.20. Предохранитель

При резком увеличении тока в сети провод может перегореть. Чтобы этого не произошло, используют предохранитель, который может быть одноразовый (плавкий предохранитель) или многократного использования — автомат.

Вредное действие устраняется переходом к двойному веполю, в котором нейтрализацию вредного действия поля П 1осуществляет поле П 2. Это можно представить в виде (4.8).

Задача 4.10. Искусственная шаровая молния

Условия задачи

В лаборатории под руководством академика П. Л. Капицы исследовалась искусственная шаровая молния в герметичной кварцевой цилиндрической камере, заполненной гелием под давлением 3 атм. (рис. 4.17). Под действием мощного электромагнитного поля в гелии возникает плазменный шнуровой разряд, стягивающийся в сферический сгусток плазмы — «шаровую молнию». Для удержания «шаровой молнии» в центре камеры используют соленоид, кольцеобразно расположенный вокруг камеры. По программе эксперимента нужно было увеличить мощность шаровой молнии, для чего повысить мощность электромагнитного излучения.

Плазма стала более горячей и, следовательно, менее плотной. Шаровая молния при этом становится легче и всплывает вверх, касаясь стенок камеры и разрушая их. Электромагнитные силы не уравновешивают архимедовы силы. Чтобы удержать молнию в центре камеры, попробовали повысить мощность магнитного поля в соленоиде, но ничего не получилось: молния поднималась вверх — только чуть медленнее. Сотрудники предложили строить новую установку с более мощным соленоидом, но П. Л. Капица поступил иначе. Как?