Меркулов В.И. - Гидродинамика знакомая и незнакомая (1107614), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Как показывают расчеты, если нагреть водород, а точнее, его изотоп — дейтерий, да температуры 200 — ЗОО млн. "С, то возникнут условия, при которых. начнется термоядерная ' реакция. Двести миллионов градусов1 Чтобы представить себе, что это значит, вспомним, что на поверхности Солнца всего 6000 'С, а в ега кедрах — несколько миллионов. Однако ученых не пугают такие высокие температуры Но чтобы достичь йх, нужна решить еще некоторые проблемы.
И первая из них — эта удержать газ, нагретый да звездной температуры, Очевидно, что сосуд из какого- либо материала для этой цели не может пригодиться. Проблему можно решить благодаря тому, что при высоких температурах молекулы газа теряют электроны, т. е. ионизируются, и газ в этих условиях становится хорошим проводником. А на проводящий газ можно воздействовать магнитным полем, которое ке боится никаких температур. Магнитное поле должна так воздействовать на газ, чтобы оторвать его от стенок сосуда, образовав слой вакуума между стенками сосуда н горячей плазмой. Чтобы лучше представить„как это можно оСуществить, рассмотрим следующий эксперимент, В замкнутом цилиндрическом сосуде находится водород.
К концам сосуда через электроды подводится напряжение, Если эта напряжение достаточна велико, то в зазоре между электродами появляется разряд. Чтобы уменьшить необходимое для разряда напряжение и увеличить первоначальную проводимость, газ можно предварительно иакизировать, например, рентгеновскими лучами. После того как через зазор проскочит искра, начинается лавинообразный процесс ианизвции газа. Благодаря этому газ почти мгновенно превратится в хорашии проводник, через катарыи потечет ток большой силы. Осевой так наведет магнитное поле с кольцевыми силовыми линиями. Из физики известно, что быстра меняющийся ток в хорошем проводнике течет па ега поверхности.
И при газовом разряде почти весь ток будет сосредоточен в поверхностном слое, образующем палый цилиндр Если рассмотреть си- 127 ПЕРСПЕКТИВЫ ГИДРОМБХАНИКИ 'з-' 'а «Гидромеханнка, как наука, давно миновала пору своего расцвет໠— зто довольно распространенное мнение как среди специалистов, так и вне этой среды.
Такая точка зрения неспециалистов объясняется той простой причиной, что они не знают гидромеханики. Специалисты в области гидромеханикн придерживаются такой же точки зрения потому, что они очень хорошо знают свою науку. Все физические законы и эффекты открыты нашими предшественниками. На долю современников остались только рутинные расчеты, Для этого достаточно обратиться к справочникам, а в более сложных случаях к вычислительным машинам или экспериментальным установкам. И никому из современников не испытать радости открытия нового закона или неизвестного физического эффекта.
И никто теперь ие выскочит из ванны с криком «ЗврикаЬ. Читатель, по-видимому, понял, что предложенная ему книга всеми своими страницами протестует против такого приговора. Гидромеханика, как и сама природа, из 1 зо которой черпаются задачи, неиссякаема, Попробуем вместе с читателем заглянуть в недалекое будущее гидромеханики, используя для своих прогнозов описанные в книге примеры. И начнем с аппаратов на воздушной подушке. Сам термин «воздушная подушка» не совсем правильно отражает работу существующих транспортных средств, Обычная надувная подушка способна держать на себе тонны груза на каждом квадрат ном метре своей площади и не требовать для этого какой-либо мощности, Нужно только решить вопрос о движителе и о движении.
Очевидна, что используемый в настоящее время воздушный винт для этой цели не годится, ' Но природа нам дает прекрасный пример решения этой проблемы. Посмотрите, как гусеница передвигается по ветке дерева. Легко себе представить, что с помощью секцнонирояанныхвоздушных камер, подключенных и компрессору, вполне можно реали,зовать механизм движения, присущий живой гусенице. Как и у гусеницы, поверхность можно покрыть щеткой нз капроновых нитей, которые. надежно предохранят камеры от истирания.
Такой аппарат, назовем его пневмокамерным, будет обладать большой экономичностью, хорошо преодолевать подъемы и двигаться вдоль склонов. Для него, очевидно, одинаково проходимы твердое , бездорожье, болото и водные пространства. Скорость у этого транспортного средства, конечно, не может быть большой, Но ведь основная масса грузов не требует большой скорости доставки, и для нее главным является дешевизна перевозки, А пассажиров, почту и свежие фрукты можно перевезти и самолетом, и вертолетом, Каждый человек, глядя на бушующее море, мечтал об украшениии и использовании неисчерпаемой энергии моря, Правда, ветровые волны не обладают регулярностью. Зимние штормы могут смениться длительным штилем.
А вот приливные волны обладают завидной регулярностью, Под действием лунного притяжения водная поверхность Мирового океана дважды в сутки меняет свой уровень. В разных точках береговой линии в зависимости от ее формы .колебания уровня различны, но могут достигать 1О н 15 м. Вот в таких местах в последнее время н начали строить приливные гидроэлектростанции. Так как перепад высот мал, мощность достигается только за счет большого числа гидротурбин малой мощности, расположенных в теле длинной плотины. Стоимость гидроагрегатов-турбин и электрических генераторов составляет большую часть стоимости приливной электростанции.
Н главе «Магнитная гндродинамика» мы говорили о магнитогид- родинам ическам насосе, который .может качать морскую воду и обес печивать тягу морским судам. Легко понять, что движение через скрещенные электрические и магнитные поля морской воды позволяет снимать электрическую мощность без турбины н генератора тока. Так так электропроводнмость морской воды мала (5 См), то для работы МГД-генератора требует сильное магнитное пале (2 — 3 Тл). Однако открытие в настоящее время высокотемпературной сверхпроводимости делает вполне реальным создание таких полей.
Особенностью приливной электростанции является ее периодическое действие, при котором ее мощность дважды в сутки падает до нуля, Па-видимому, не много найдется потребителей, которые согласятся с таким режимом потребления энергии. Действующие в настоящее время приливные электростанции работают в сочетании с речными гидроэлектростанциями, которые и выравнивают кривую подачи энергии. Однако есть потребители энергии, для которых этот режим вполне допустим.
Зто производство водорода из воды, путем ее электролиза, Дешевая энергия приливной электростанции позволит получить столь же дешевый водород, который с успехом может быть использован н в химическом производстве, и в авиационном, и наземном транспорте. Такой источник энергии, во-первых, является восполнимым и, яо-вторых, экологически чистым, так как продуктом горения. водорода является чистая вода. Применение скрещенных электромагнитных полей для создания тяги у морских судов (МГД-движители) это их самое грубое ис- 431 пользование, Математическая физика -.позволяет решить задачу о таком распределении этих полей вдоль борта судна, чтобы уменьшить на порядок валноабразование и трение, а следовательно„ во столько же раз уменьшить и потребную для движения тягу.
Неискушенный читатель может поверить автору, а вот если эти строки будет читать специалист-корабел, та ои наверняка поставит под сомнение даже принципиальную возможность такай постановки задачи. Не прибегая к строгим математическим методам, дадим качественное описание работы электромагнитных абьемкых сил, которые обеспечивают безволноное движение и движение с малым трением, Волны иа поверхности возникают из-за того, что движущееся тела вытесняет воду' вбок и соответственна вверх, выше неназмущенного уровня.
воды. Если объемные силы будут ускорять течение вдоль борта, то можно полностью скомпенсировать эффект вытеснения и тем самым предотвратить образование волны Несколько иной механизм требуется для уменьшения сопротивления трения, Представьте себе, что в носовой части судна находится электромагнитная система, которая увлекает за собой жидкость.
В этом случае корпус судна окажется в спутном следе, в котором гидрадинамическое сопротивление окажется малым. Понятно, чта эта система сама будет испытывать сопротивление. Энергию торможения жидкости в магнитнам поле можно использовать для получения электрической мощности, которую н свою очередь можно утилизанать уже в кормовой часЕ32 тн судна для ускорения жидкости.
С точностью до электрического КПД сила тяги МГД-движителя уравновешивает силу сопротивления МГД-генератора.' Изучение смерча-торнадо привело нас к открытию нового физического эффекта — упругости дискретно завихренной жидкости. Это открытие позволяет конструкторам использовать вихри как специфический конструкционный метериал, изделия из которого могут появляться нли исчезать по 'нале человека, Такие вихри могут использоваться н качестве стабилизаторов, рулей или удлинителей крыльев. Последний пример, па-видимому, н большой степени используется насекомыми.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
