Практические диапазоны возможностей электрогидравлического эффекта

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Как известно, согласно современным представлениям гидродинамической теории суперпозиция ударных волн в среде не вызывает образования потоков данной среды, сопровождаясь лишь передачей энергии волн без перемещения вещества в среде. За исторический период после фундаментальных трактатов Д. Бернулли «Гидродинамика» / 1738 г./ и Л. Эйлера «Общие принципы движения жидкости» /1755 г./ в гидродинамике сформировалась система уравнений движения сплошной среды (жидкости или газа), которая рассматривает среду изотропной и гиротропной:

(1)

div = 0 (2)

(3)

Для практических расчетов установившихся движений несжимаемой жидкости на основе уравнений (1), (2) и (3) широко используется первый интеграл Бернулли, частное решение которого для трубки тока как на рис. 1 можно записать:

+ gh = Const (4)

По существу уравнение (4) выражает собой закон сохранения энергии в трубке тока среды, что совершенно справедливо в условиях невмешательства извне в энергетический баланс данной трубки тока. Именно поэтому, Б. Риман еще в 1860 году в своем мемуаре “О распространении плоских волн конечной амплитуды“, рассматривая распространение возмущений в среде, пришел к выводу об образовании ударных волн в баротропных средах, так как:

х = tc() +() (5)

Такие возмущения в среде называются акустическими, а описывающая их теория является линейной, не позволяя рассматривать импульсные явления с образованием в среде паро-газо-вакуумных полостей, когда жидкость уже нельзя рассматривать сплошной несжимаемой средой. Рассматривая такие импульсные явления в среде с позиций газовой динамики, на основе законов сохранения массы, импульса и энергии, мы придем к известным соотношениям Ренкина - Гюгонио, которые для плоского случая в неподвижной системе координат могут быть представлены:

1 (D - U 1) = 2 (D - U2 ) (6)

P1 +1U1(D - U 1) = P 2 + 2 U 2 (D - U 2) (7)

e1 - e 2 = ( P1+P 2) ( - ) (8)

где: D - скорость ударной волны, U - скорость среды, а , P, e - соответственно плотность, давление и удельная внутренняя энергия жидкости. Здесь индексами 1 и 2 обозначены соответственно состояния среды по обе стороны поверхности разрыва. В частном случае для покоящейся перед ударной волной среды, когда:

U1 = 0 (9)

имеем следствия:

1D = 2(D -- U2) (10)

P1 = P2 + 2 U2 ( D - U2 ) (11)

e1 - e2 = ( P1 + P2 ) ( -- ) (12)

Отсюда следует вывод о том, что при условии образования ударной волны, то есть когда

D 0 (13),

то имеет место

U2 0 (14)

Таким образом, импульсная ударная волна порождает движение сплошной среды во все стороны, то есть взрыв, который может быть направлен, например, неоднородноcтью среды или специальными техническими приспособлениями (отражателями, экранами и т.п.), то есть, рассматривая импульсные ударные волны с позиций нелинейной газовой динамики, мы приходим к возможности образования направленного выброса среды в различных направлениях системой единичных взрывов, которые не могут здесь рассматриваться в качестве непрерывных потоков данной среды, что и подтверждается следствием (14) из соотношений Ренкина - Гюгонио.

Вместе с тем, как это обнаружилось в изучении электрогидравлического эффекта с помощью последнего представляется новая возможность техническими средствами подводить энергию в поток среды с установившимся движением, оказывая тем самым влияние на энергетический баланс заданной области среды. Более того, получили практическое применение различные устройства в виде сосудов, полостей, отражающих поверхностей и т.п., с помощью которых формируются кумулятивные струи жидкости под действием ЭГЭ

Рис. 1

Рис. 2

электрогидравлический импульсный физический

Изобретение предназначено для расширения навигационных сроков в полярных широтах и включает в себя установку для электрогидравлического разрушения ледяного покрова.

На рис. 1 приведена принципиальная электросхема установки, а на рис. 2 показана схема установки в процессе работы.

Установка размещена на борту судна 1 ледокольного типа и включает в себя энергоустановку 2, блок электропитания 3, насосную установку 4, опору 5 со стрелой 6, на которой вынесены конец кабеля 7 от блока электропитания 3 и конец шланга 8 от насосной установки 4. Конец кабеля 9 противоположного полюса с помощью дополнительной опоры 10 опущен в воду за бортом и там присоединен к пластине - электроду 11.Конец шланга 12 от всасывающего патрубка насосной установки 4 также опущен в воду за борт и служит водозабором. На конце кабеля 7 присоединен массивный электрод 13, например, шарообразной формы, который размещается на разрушаемой льдине 14.

При подходе судна к льдине 14 насосной установкой 4 забортная вода заливается на льдину 14, на неё устанавливается электрод 13 и включается электрический разряд по поверхности льдины 14 и её микротрещинам, который разрушает её на мелкие куски, позволяя судну продолжать продвижение по курсу до встречи с очередной льдиной 14 для повторения способа по описанному.

Размещено на Allbest.ru