Популярное

Подводный взрыв

«Подводный взрыв», «подводная гроза» — так называют обратно мощный высоковольтный электрический разряд в жидкости, впервые полученный инженером Л. А. Юткиным. Сам он свое открытие назвал «электрогидравлическим эффектом».

Форма и расположение зон давления вокруг искрового разряда (по Л. Л. Юткину):
А — зона искрового разряда. В — зона разрушения. В ней почти все материалы разрушаются на мельчайшие частицы, а жидкость приобретает свойства xpyпкого твердого тела. В—зона наклепа. Здесь многие материалы разрушаются, а металлы наклепываются (уплотняются с поверхности). Г — в этой зоне возникает мощное выталкивающее действие. Д — зона сжатия. Здесь наблюдается перемещение больших объемов жидкости.

Электрическая искра, проскакивающая между погруженными в жидкость электродами в определенных условиях, производит неожиданнее действие. Если рядом с искрой окажется твердое тело, оно будет измельчено в порошок, каким бы твердым оно ни было, а расположенный над искровым промежутком столб жидкости подбрасывается высоко вверх (см. рис. на 1-й стр. обложки). Что же получается при электрическом разряде?
В месте возникновения разряда мгновенно образуются давления в десятки и сотни тыс. атм (см. схему). Микроскопический канал, по которому проскакивает искра, имеет чрезвычайно большую плотность анергии, мгновенная мощность достигает колоссальных вели чин. Так, например, от установки мощностью всего в 0,5 квт можно получить мгновенную мощность в 100 тыс квт и более.

Вода, окружающая искру, с огромной быстротой разлетается в стороны, создавая первый гидравлический удар. Образуется пустота — полость, которая сразу заполняется водой; получается еще один мощный гидравлический удар — кавитационкый. Электрическая анергия, таким образом, без всяких промежуточных звеньев переходит в механическую.

Открытие Юткина оказалось возможным использовать и в практических целях. В его ленинградской лаборатории один за другим рождались приборы и инструменты, в которых к обычным названиям присоединялось слово «электрогидравлический» — электрогидравлический резак, электрогидравлическое долото, электрогидравлическая форсунка и другие. Долото долбит, резак режет, насос-форсунка подает топливо в цилиндр дизеля и распыляет его. то есть выполняются те же самые работы, что и обычными инструментами и приборами, но слово "электрогидравлический" делает их совершенно непохожими на «предков». По долоту никто не бьет, в насосе нет поршня, который бы накачивал жидкость, бур, не вращаясь, вгрызается своими режущими кромками в твердую породу.

Вот как устроен один из новых инструментов — электрогидравлический бур (см рис.). В центре пластмассовой втулки помещается стальной стержень — электрод. Вторым электродом служит металлическая трубка — коронка. Когда включают ток между отогнутым кончиком центральною электрода и ближайшим зубцом коронки возникают электрические разряды. При работе бура коронка остается неподвижной, а центральный электрод вращается с небольшой скоростью, поэтому искра, перебегая с зубца на зубец, обходит всю окружность коронки. В другой, более поздней конструкции вращающийся электрод заменен неподвижным, а вместо отогнутого кончика установлена пластина-тарелочка. Искра, перебегая по радиксам тарелочки, также обходит всю окружность коронки. Электрогидравлические удары, возникающие при каждом разряде, долбят материал, на который поставлен бур, прогрызая круглое отверстие диаметром немного больше, чем диаметр коронки. Измельченная порода вымывается водой, которая по трубке накачивается внутрь бура. Таким буром можно проделать отверстие в самых твердых породах. Бур при этом, как и другие электрогидравлические инструменты, не тупится и не изнашивается. Потребление электроэнергии при всех работах очень невелико. Так, мощная электрогидравлическая дробилка при переработке щебня на песок потребляет лишь около 7 квт-ч энергии на тонну щебня.

С помощью электрогидравлического эффекта можно раскалывать огромные камни, уплотнять бетон при укладке, забивать сваи, истирать в мельчайший порошок металлы.

Свои первые опыты Л. А. Юткин начал проводить еще в студенческие годы с помощью небольшой школьной электрофорной машины мощностью 3 вт, которая давала напряжение 30 тыс. в. Если у вас в школе есть подобная машина, не трудно будет при желании соорудить небольшую установку и продемонстрировать электрогидравлический эффект на уроке физики.

В небольшой ванне на изолирующих подставках надо укрепить электроды из обрезков проволоки диаметром около 0.5 мм (остриями друг к другу). Расстояние между ними — основной искровой промежуток — подбирается практически (до 50—80 мм. Положительный электрод должен быть изолирован по всей длине, кроме переднего конца его. Провод можно взять звонковый в пластикатовой изоляции. К электродам присоедините провода от полюсов электрофорной машины. Между плюсом и минусом машины включается конденсатор — обычная лейденская банка. В электрической цепи, креме основного искрового промежутка, должны быть еще два так называемых формирующих искровых промежутка Для итого каждый из проводов, идущих от электрофорной машины, надо разрезать и подсоединить к никелированным шарикам диаметром 15—20 мм. Расстояние между шариками также подбирается практически.

С таким прибором, конечно, не получишь подводного взрыва мощностью 100 тыс. квт, но и фонтан волы, поднятый небольшой искрой над спокойной поверхностью, выглядит тоже эффектно.

Несмотря на малую мощность установки, при проведении опытов надо соблюдать осторожность. Не подводите электроды слишком близко к основанию стеклянного сосуда, он может разрушиться.

Подробнее об электрогидравлическом эффекте можно прочитать в брошюре инженера Л. А. Юткина «Электрогидравлический эффект».
В одном из следующих номеров журнала мы расскажем, как сделать самим маленькие электрогидравлические машины, которые будут работать, как настоящие.