Четвертый способ для меч-рыбы

В комментарии к формуле (1) приводилась величина скорости перетекания воздуха в вакуум 402 м/сек. Иной раз инженеры интересуются этой «незаконнорожденной» характеристикой потока (в соответствии с аксиомами современной аэро-гидродинамики плотность воздуха в потоке не может меняться, а тут происходит ее высокоскоростное снижение вплоть до абсолютного вакуума). При этом ставится задача: «Представьте себе, что в космосе находится космический корабль, в котором пробило дыру. С какой скоростью вытекает из него воздух?» Не следует удалять проблему в космос. Зададим вопрос в приземленном и часто встречающемся варианте. Представьте себе вакуумный пузырек - каверну в окружающем нас пространстве (воздушном или водном), который всасывает в себя воздух, пар, воду, винт, торпеду, самолет. Тогда многие вопросы предстанут в другом свете. А что если небольшой «пузырек вакуума» разместить перед транспортным средством? А как его сделать очень тонким, чтобы он занимал большую площадь? Какими могут быть энергетические затраты способа, который позволяет меч-рыбе двигаться со скоростью стрижа? Неужели плотность воды может быть меньше плотности воздуха? Да, может в процессе гидродинамического фазового превращения воды в пар, когда вода по своим физическим свойствам не отличается от пара. А плотность пара меньше, чем плотность воздуха.

Исследователи изучают кавитацию и не задаются вопросом: почему не смываются высокоскоростным потоком три «пузырька», прозрачных как слеза? Присмотритесь внимательнее к большому пузырю в центре крыла и увидите: он отбрасывает вниз длинную тень. Его высота во много раз превышает высоту выступа. Какая титаническая сила удерживает на крыле т.н. «пузырь пара» в неподвижном состоянии и при этом он даже не деформируется под действием динамического напора водного потока? Какая же субстанция заполняет эти пузырьки? Что за три странных образования (ни пузырьки, ни кавитационный шлейф) наблюдаются в нижней и верхней части фотографии? А ведь на этих участках возникает подъемная сила величиной около 1 кг/см2. Приведенная фотография наглядно демонстрирует четыре фазы процесса превращения воды в пар средствами традиционной гидродинамики за обтекаемым телом. В первую очередь рассмотрим три шарообразных образования. Первопричиной процесса является каверна - черная зона за обтекаемым выступом. Вода в ней разрежена настолько, что не отражает свет. Под ее всасывающим действием ламинарный поток закручивается в турбулентные вихри за двумя выступами на лобовой части крыла. Плотность воды в вихре уменьшается. Она приобретает новое оптическое свойство: изменяется коэффициент преломления света разреженной воды. Водяной вихрь, отражая свет, становится видимым. Из сказанного следует вывод: два отсвечивающих образования на передней поверхности крыла это вовсе не пузыри пара, а подсвеченные турбулентные завихрения водного потока в окружении более плотного ламинарного потока. Отражение света на границе субстанций с разной плотностью является доказательством изменения плотности воды в турбулентном вихре. В районе большого «пузыря» в центре фотографии направление передвижения воды существенно изменилось. На лобовой части крыла вода движется в сторону фотоаппарата. На ниспадающем участке гидродинамического профиля она движется от фотоаппарата. Образно выражаясь, вода на лобовой части крыла испытывает напряжение на сжатие (а вода практически не сжимается). На ниспадающем участке профиля вода испытывает напряжение на растяжение. Движение воды в этом направлении меняется на противоположное и становится ускоренным. Резко уменьшается ее плотность. Зона турбулентного завихрения увеличивается в размере. Плотность воды в большом «пузыре» близка к плотности пара, но вода еще остается водой она - прозрачна. Ускорение закручивающегося потока не превышает величины гравитационного ускорения. В местах, где эта величина превышена, возникает кавитационный шлейф. Вода начинает превращаться в пар с нарушением целостности водного пространства. Негативный эффект этого процесса известен.

Особый интерес в рамках статьи вызывают три «прямоугольных» образования, отличающиеся от «пузырей» тем, что спереди у них нет темных вакуумных образований. Значит, они, не вызывая увеличение лобового сопротивления, создают только подъемную силу. Прямоугольная форма объясняет причину их возникновения. Это - следы шлифовального круга, оставленные в процессе зачистки профиля. Внимание, основание этих углублений - вогнутое, повторяющее форму абразивного круга. Здесь по краям канавок турбулентные вихри отражают свет. Внутри канавок начинается фазовое гидродинамическое превращение воды в пар. В середине ямок находится еще вода (прозрачные темные участки в центре зоны). В более глубоких местах (затуманенные участки) вода превращается в пар, изменяя оптическое свойство зоны, но сила четвертого способа удерживает их в неподвижном состоянии на крыле. Кавитация при этом не возникает. Плотность воды в них сравнялась с плотностью пара. Аналогичное стабильное высокоразреженное образование над вогнутой поверхностью создает четвертый способ и меч рыба.

Следующая цитата [7] повторяется во многих источниках, посвященных теории создания подъемной силы и посвящена проблеме «проваливания» подводного крыла. «Помимо кавитации с возрастанием скорости возможен прорыв воздуха к крылу, который также вызывает значительные изменения гидродинамических характеристик крыла. В этом случае происходит резкое уменьшение подъемной силы ввиду падения разрежения на верхней плоскости крыла до величины атмосферного давления. В результате крыло проваливается, и корпус судна опускается на воду. Решающую роль в борьбе с такими прорывами воздуха играет установка правильного угла атаки. На практике прорыв воздуха может быть вызван попаданием на крыло плавающей травы, веток и пр., повреждением гладкой поверхности крыла или его кромок, а также близким расположением кавитирующих стоек или стабилизаторов»

Выделенные мной слова свидетельствуют о том, что кавитация к этому процессу не имеет отношения. В соответствии с комментариями к предыдущей фотографии необходимо сделать такой вывод. В отдельных местах над крылом создается разрежение воды настолько значительное, что вода имеет плотность меньшую, чем плотность воздуха, а процесс вакуумного выпаривания воды еще не начался. Это положительный эффект, но проваливание, обусловленное нестабильным характером процесса создания подъемной силы, и его недостаточным теоретическим обоснованием: «может быть», а «может не быть» кладет край скоростному продвижению крыла под водой.

Кавитация существует и в воздушном пространстве. Но увидеть пузырек пустоты в воздухе невозможно. Виден только воздушный вихрь всасываемого в него воздуха т.н. «жесткая турбулентность». Очень просто спутать его с турбулентным вихрем. Но последствия в случае возникновения обширной кавитации приобретают катастрофический характер - возникают силы другого порядка. Всасывающая сила вакуума способна превратить летящий самолет в падающий кирпич. Повторю то, что было сказано в комментарии к рис. 2. Для вакуума не существует понятий, которыми оперирует гидродинамика: направленный поток, статическое давление, динамический напор. Вакуум всасывает все, что в него попадает только в себя и с огромной силой. Под действием динамического напора, «набегающего на самолет потока воздуха» самолет будет крутиться вокруг зоны обширной кавитации, а не вокруг центра приложения сил, не реагируя на действия органов управления, тем более что на разных участках самолета образуются новые зоны. Или самолет попросту развалится под действием вибрации.

На эти и многие другие вопросы призвана дать ответы, предложенная вашему вниманию, теория ускоренных потоков, возникающих при всасывании. Эту теорию следует назвать вакуум-динамическим способом создания подъемной силы (или увеличения силы тяги двигателя).

Размещено на Allbest.ru