Новый (четвертый) способ создания подъемной силы
Евгений:
Фот. 10 При жизни рыба-меч явно стремилась задирать свой нос вверх
Евгений:
Фот. 11. Высокие плавники и хвост выходят за габариты разреженной зоны вокруг тела рыбы, обеспечивая регулируемое передвижение в пространстве. Места изменения кривизны и наклона плавников указывают на места, где плотность воды возвращается в нормальное состояние. Судя по малым размерам и по углу наклона, малые хвостовые плавники расположены в зоне, где вода возвращается к исходной плотности. Назначение этих плавников – обеспечить неизменное положение центра колебательных движений рыбы относительно траектории ее передвижения. Рыба должна обладать динамометрической системой слежения за отклонением кончика меча от траектории движения. Это обеспечивает наименьшее лобовое сопротивление. Аналогичную, но противоположную по своему назначению задачу выполняет гироскопическая система слежения за целью танка, ствол которого направлен в одну точку независимо от траектории его движения.
Евгений:
Принятые со времен Бернулли по сегодняшний день формулы гидродинамики не дают ответ на вопрос: «Что должна сделать рыба, чтобы плыть с такой скоростью. Ответ дает предложенная Вашему вниманию теория. Для того чтобы неподвижная до соприкосновения с рыбой вода успела сначала «расступиться» перед рыбой, а потом сомкнуться за ней без возникновения турбулентности и кавитации необходимо увеличить скорость перетекания воды в вакуум. Для этого необходимо средствами гидродинамики (а не термодинамики) уменьшить плотность воды. Сделать это можно только одним возможным для современной техники (и рыбы) способом. Необходимо перед движущимся объектом создать ускоренно расширяющийся в направлении трех пространственных координат поток.
Голова и меч рыбы, по сути, представляют собой конический одно лопастный центробежный насос, отсасывающий воду из описанной в пространстве конической поверхности. При этом, вокруг меча возникает расширяющийся конический вихрь, скорость которого постепенно возрастает от нуля до наибольшего значения в направлении трех пространственных координат, т.е. носит ускоренный характер. В радиальном направлении вода рассасывается от траектории движения. По мере продвижения рыбы вперед, закрученная в спиральный расширяющийся вихрь вода, поступает на выпуклую поверхность тела. Сила «сцепления» пропадает. И поток под действием центробежной силы сбрасывается в радиальном направлении. Выше было доказано, что ускоренно расширяющееся движение в направлении трех координат ведет к уменьшению плотности жидкости в потоке на теоретическом уровне. Следовательно, лобовая часть рыбы продвигается сквозь высоко разреженное водное пространство.
Почему за рыбой не возникает кавитация?
Причина возникновения кавитации в обычной практике заключается в следующем: продвигающееся через неподвижную среду традиционное тело носовой своей частью раздвигает ее, пытаясь сдавить в направлении трех осей системы координат. Но вода практически не сжимается. Смыкаясь за телом, вода заполняет освобождаемое пространство. При этом ее принудительно заставляют расширяться с катастрофически высокой скоростью, нарушающей ее инертность - способность перетекать в вакуум со скоростью 14 м/сек. В результате происходит разрыв целостности водного пространства.
Рыба меч поступает наоборот. Закручивая своей лобовой частью воду в конусный расширяющийся вихрь, она отсасывает воду в радиальном направлении от оси передвижения, уменьшая плотность воды на своем пути. Уменьшение плотности сопровождается увеличением скорости перетекания воды в вакуум до 39 м/сек (140 км/час) При этом скорость воды плавно, но очень быстро возрастает от нуля до максимального значения, что обеспечивает безкавитационное передвижение лобовой части рыбы. Вогнутая поверхность меча и головы рыбы нейтрализуют действие динамического напора рассасываемого потока, создавая дополнительную силу тяги. Смыкающаяся за рыбой вода постепенно возвращается к нормальной плотности.
Рыба делает наглядным эффективность уменьшения лобового сопротивления путем уменьшения плотности воды в ускоренном расширяющемся потоке по сравнению с усилением хаотичного Броуновского движения молекул. Если удастся средствами гидродинамики воду перед транспортным средством превратить в пар, то такой аппарат будет двигаться под водой быстрее современного самолета (плотность пара при одинаковом давлении меньше плотности воздуха). Рис.2 демонстрирует наиболее простую принципиальную конструкцию такого аппарата. На острие его носовой вогнутой поверхности при заглублении 10 м поток должен передвигаться со скоростью 19,8 м/сек, в направлении каждой из трех координатных осей. Результирующая скорость потока должна составить величину 28,8 м/сек или 103,7 км/час. Задача не такая простая, как может показаться на первый взгляд, но не относится и к разряду фантастических.
Все сказанное относится и к полету самолета. Не станем обсуждать радужные перспективы о передвижении в плотных слоях воздуха с космическими скоростями, (хотя теоретически это становится возможным). Однако следует сказать, что авиация уже сейчас имеет весьма существенный потенциал для повышения эффективности самолетов. Для этого необходимо обратиться к [6]. При описании эффекта Коанда автор пишет: «... изгибаемая воздушная струя засасывает воздух из окружающей среды и его количество может в двадцать раз превышать количество воздуха в самой струе...». На основании закона о сохранении количества движения из приведенной цитаты следует, что двадцати кратное уменьшение плотности воздуха в потоке достигается в процессе всасывания воздуха двигателем. Достигается, но не используется. Достаточно разместить двигатели в носовой части фюзеляжа. С целью нейтрализации динамического напора всасываемого потока нос фюзеляжа следует выполнить вогнутым, как у меч-рыбы. Рисунок (2) можно рассматривать как носовую часть одномоторного самолета. Вариантов существует много, а результат достигается один – уменьшение плотности воздуха перед фюзеляжем, по крайней мере, в 20 раз. И цель эта достижима уже сегодня.
Да что там самолет, посмотрите на фотографию 12 http://www.membrana.ru/articles/tf/2009/10/13/165000.htm современного вентилятора. Вентилятор Дайсона - рыба-меч наоборот. Вентилятор всасывает воздух во внутрь кольца из неподвижной атмосферы (за счет силы трения скоростного воздушного потока, закрученного в конусный вихрь). А рыба-меч отсасывает воду из аналогичного конусного кольца, который образует в пространстве ее меч. Дайсон продемонстрировал, что физика может быть иной. Файл 16.jpg). Автор называет его «умножителем воздуха». Моторчик мощностью в 40 ватт обеспечивает увеличение объема нагнетаемого вентилятором воздуха до 20 раз на выходе из вентилятора. Это означает только одно: на входе перед коническим кольцом вентилятора достигается уменьшение плотности воздуха в 20 раз.
В комментарии к формуле (1) приводилась величина скорости перетекания воздуха в вакуум 402 м/сек. Вполне вероятно, что я ошибаюсь в определении этой величины. 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). 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.
Евгений:
Посмотрите на фот.13 и цитату к этой фотографии
«Здесь представлена кавитация на неподвижном подводном крыле, снятая в высокоскоростной гидродинамической трубе. При определенной скорости течения воды местное давление у поверхности крыла понижается до давления водяного пара. На поверхности крыла появляются кавитационные каверны. Пузыри растут, смещаясь в направлении течения. (Поскольку пузыри образуются возле поверхности крыла, они имеют полусферическую форму.) Такой тип кавитации называется нестационарной (сбегающей) пузырьковой кавитацией. Если на поверхности имеется какой-нибудь выступ, то пузыри концентрируются на нем. Такая стационарная кавитация тоже показана» http://wilo.org.ua/cgi-bin/encyclopedia/encyclopedia.pl?action=article&id=15. ). (Отдельные слова выделены мной.)
Евгений:
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 пол 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. Первопричиной процесса является 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. А 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 высоко разреженное 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. 1. 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).
,
Список используемой литературы:
1. Е. В. Блин; статья «Четвертый способ» Журнал «Авиация общего назначения», № 5, 2010
2. http://animalworld.com.ua/news/Mech-ryba-zhivaja-torpeda
3. http://animalworld.com.ua/news/Mech-ryba-zhivaja-torpeda
4. slovari.yandex.ru
5. http://ru.wikipedia.org/wiki/
6. Г. Смирнов «Рожденные вихрем» (М. Знание. 1982. стр. 178).
7. (http://www.katera-lodki.ru/skorostkavitacia)
Автор: Евгений Блин
Украина, г. Житомир
Навигация