В 2001 году была издана книга автора под названием "Проблемы механики".
В этой книге вниманию читателя предложен критический анализ формулировок основных законов механики и традиционных воззрений на природу соударений твердых тел, принятых в теоретической и прикладной механике. Показана противоречивость ряда определений и понятий, несоответствие их действительной физике явлений. Предложена динамическая модель соударений, новая измерительная техника и методика исследований. На этой основе сформулированы уточнения и изменения к ряду законов, аксиом и определений. Дано определение понятию удар как многофакторному физическому процессу, протекающему во времени и пространстве. Приведены примеры практического использования предложенных теоретических положений при создании новых образцов техники эксперимента и эффективно работающего оборудования в различных отраслях промышленного производства. Показаны основные закономерности процесса вибрационного транспортирования насыпных грузов. В рамках программы исследований волновых процессов в твердой упругой среде были реализованы также эксперименты по изучению закономерностей распространения динамических возмущений в водной среде.
Электрогидравлический удар
Выводы о природе распространения волн напряжения и деформации в пространстве твердых тел применимы и к жидкой среде. С целью изучения процессов, протекающих в жидкой среде при возбуждении и распространении импульса возмущения, в центральной лаборатории автоматизации меткомбината "Запорожсталь" была проведена серия экспериментов. Эта работа проводилась в рамках программы по поиску эффективных средств очистки фильтров в системах сброса и утилизации стоков металлургического производства, которую мы здесь рассматривать не будем.
В ракурсе настоящей публикации представляет интерес только лишь само содержание эксперимента и та часть полученных результатов, которая проливает свет на закономерности протекания процесса, который получил название электрогидравлический удар, и сопровождающие его эффекты.
Эксперимент проводился в изолированном помещении высотой 3 метра с плоской металлической крышей, где был установлен бак емкостью 2м3, заполненный водопроводной водой. Внутри бака была установлена конструкция, несущая два заостренных штыря - разрядника, закрепленных в фарфоровых высоковольтных изоляторах. С помощью внешнего высоковольтного токоподвода на штыри подавалось напряжение постоянного тока величиной 6 киловольт от батареи высоковольтных конденсаторов.
При высоковольтном разряде наблюдался выброс с поверхности воды тонкого диспергированного слоя. Это обнаруживалось по образованию на потолке камеры запотевания, а после серии разрядов крупных капель. При определенном расстоянии разрядника от поверхности происходил выброс сосредоточенного объема воды сферической формы. Это явление наблюдал еще в пятидесятые годы первый исследователь электрогидравлического удара Л.А.Юткин, который сообщал об эффекте выброса "конусообразных чашек" воды и последующего своеобразного волнения в сосуде (Л.А.Юткин. Электрогидравлический эффект. Знание, Л., 1955).
Рассмотрим более подробно последовательность развития гидроатмосферного явления, вызванного высоковольтным разрядом в воде. От шнура разряда, который характеризуется высокой температурой и резко возросшим импульсом силового возмущения, формируется волна напряжения с крутым фронтом головной части. Тонкий поверхностный слой жидкости "захватывает" ту часть импульса, которая характеризуется наивысшим градиентом напряжения, способным преодолеть силы поверхностного натяжения. В результате получивший мгновенное ускорение слой отрывается от основной массы и, взаимодействуя с атмосферным воздухом, диспергируется. На освободившейся поверхности получает развитие всплеск массовой скорости, по аналогии с распадающейся механической системой твердых тел. В соответствии с фигурой силового поля между электродами разрядника от поверхности жидкости отделяется монолит, который определенное время движется вверх, не распадаясь на части. Оставшуюся часть импульса усваивает следующий слой, который уже не может оторваться от основной массы жидкости и, перемещаясь вверх-вниз, вызывает сферические волны на поверхности.
В образовавшуюся полость между основной массой воды и отлетающей частью ("конусной чашкой") устремляется поток атмосферного воздуха, вызывая интенсивное насыщение (газирование) воды и звуковой эффект в виде шипения низкочастотного тембра.
Интересно отметить, что картину, подобную описанной выше, получал в экспериментах с твердыми телами исследователь волн напряжения в твердых телах Г.Кольский. (Г.Кольский. Волны напряжения в твердых телах. ИЛ. М., 1955). При взрыве небольшого заряда азида свинца на основании конуса из перспекса отлетала верхушка конуса, а за ней несколько сечений в виде дисков.
Практическое применение электрогидравлического удара позволяет создать высокоэффективные системы очистки литья в металлургии и машиностроении, диспергаторы жидкостей, гомогенизаторы несмешивающихся растворов, системы дробления прочных минералов и даже камней в человеческом организме.
О непознанных явлениях природы
Наблюдение гидроатмосферного эффекта в лабораторных условиях и его осмысление позволяет дать физически корректное истолкование некоторым природным явлениям, которые до настоящего времени не нашли удовлетворительного объяснения и относятся к разряду загадочных. И дать пищу для размышлений большой армии любознательных читателей. При этом интересно отметить, что волны массового интереса к загадочным природным явлениям подобно волнам цунами периодически достигают своего апогея, на какое-то время затухают, чтобы возродиться снова с удвоенной силой.
Перелистаем книгу Ч.Берлица "Бермудский треугольник" и массу публикаций на эту тему в прессе последних лет. Задержим наше внимание на тех волнующих воображение читателя фактах и природных явлениях, которые так или иначе стали известны людям, а природа и происхождение которых по сей день остается для них неразрешимой загадкой. Таинственное исчезновение или гибель кораблей и самолетов. Гибель людей без видимых причин и обнаруженные признаки их немотивированного поведения перед гибелью (сохранение позы последних действий, отсутствие признаков какого-либо физического воздействия и т. п.). "Белая вода" (исчезновение границы между небом и гладью океана), нарушение радиосвязи, сбои в работе приборов навигации и часов.
Для объяснения причин и следствий описанных событий создадим достоверную версию или, если угодно, рабочую гипотезу, опираясь на предложенные читателю теоретические воззрения и проведенные эксперименты.
Прежде всего, ограниченный объем информации, отсутствие упорядоченных визуальных и инструментальных свидетельств происходящих явлений можно объяснить быстротечностью их и вызываемых ими последствий, особыми условиями их возникновения. И, наконец, поглощением пучиной морской объектов, невольно оказавшихся вблизи эпицентра события.
Как известно, в районах, подобных Бермудскому треугольнику, встречаются мощные течения холодных и теплых вод, образуются грандиозные вихри. В результате возникают электрические поля высокой напряженности и периодические разряды (молнии) в водной среде. Возможные последствия таких разрядов демонстрирует проведенный нами эксперимент. Мощная волна напряжения водной среды может быть также вызвана подвижками и пиковыми разгрузками от накопленного напряжения земной коры.
Дно мелководного Саргассова моря изобилует разнообразными водорослями и другими представителями морской флоры. Газообразные продукты жизнедеятельности растений накапливаются в виде мелких пузырьков на стеблях и ветвях растений. При прохождении волны возмущения водной среды через эти заросли мириады пузырьков отрываются от мест своего закрепления, дробятся и движутся к поверхности. В результате вода насыщается газовой фазой (газируется) и резко изменяет плотность в сторону ее уменьшения. Оказавшиеся в полосе динамических преобразований корабли, особенно хорошо груженые, немедленно идут на дно.
Отразившись от свободной водной поверхности, волна возмущения сообщает ускорение поверхностному слою, который устремляется вверх и, взаимодействуя с атмосферным воздухом, диспергируется. Масса воды в дисперсной форме возгоняется, но не испаряется. Это порождает эффект "белой воды", когда визуально исчезает граница между водной гладью и небом. Насыщение атмосферы диспергированной влагой, очевидно, ухудшает условия распространения радиоволн - радиосвязь прекращается.
Если условия прохождения волны возмущения способствуют концентрации ее энергии, например, при плавном уменьшении глубины (слоя), то возможен выброс водного монолита и сопровождающие его эффекты, как это происходило в лабораторном эксперименте. В центр образовавшейся воронки устремится концентрическая волна и увлечет за собой все, что останется на плаву. Возникающий инфразвук будет возрастать по амплитуде и уменьшаться по частоте в силу того, что зазор между отлетающей частью и поверхностью воды будет изменять свой размер и конфигурацию. В процессе своего изменения полоса частот инфразвука пройдет через значения, равные собственной частоте колебаний человеческих органов, что, в свою очередь, вызовет их резонанс и выход из строя без видимых признаков внешнего воздействия. Известно также губительное действие инфразвука на психику человека. Этим, очевидно, можно объяснить массовую гибель команды без видимых признаков насилия на оставшихся на плаву судах, или факт полного отсутствия команды на них при отсутствии каких-либо признаков повреждения.
Можно также предположить, что при массовой дегазации большого объема воды в завершающей стадии трагического события, возникающие звуковые эффекты также будут оказывать не благоприятное воздействие на организм человека.
Итак, ключ к пониманию закономерностей возникновения и развития волны возмущения материальной среды позволяет построить логически выдержанную версию развития событий в сложном и многоплановом сценарии, который демонстрирует нам природа. Истина проста. Если хорошо поискать, всему можно найти ответ.