Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2000 № 07

Доказано, что водно-топливная эмульсия может значительно улучшить работу автомобильных двигателей — получить чистый выхлоп, сэкономить нефть. Надо лишь научиться делать ее в достаточных количествах.

Но вернемся к кавитации. Что же происходит при схлопывании пузырька? Упрощенную теорию явления предложил в 1919 году лорд Рэлей. В основе ее допущение, что в идеальной сплошной жидкости образуется абсолютно пустая полость. Под действием давления стенки ее надвигаются друг на друга (рис. 3).

Рис. 3

Можно доказать, что по мере сжатия полости скорость их сближения возрастает и к моменту столкновения становится бесконечно большой. Таким же будет и давление, вызванное соударением.

Однако в реальных условиях кавитационная полость содержит пары и газы. В процессе схлопывания они должны от сжатия нагреваться. Бесконечно больших скоростей и давлений уже не получится. И такой, казалось бы, простой процесс может развиваться по самым различным сценариям. Например, образующееся при сжатии газовой полости тепло может успеть полностью или частично перейти к жидкости и истрачено на химические реакции, идущие с поглощением тепла.

Попытки измерить параметры процессов, происходящих в реальности, приносят довольно неожиданные результаты. Скорость движения стенок полости от 600 до 2500 м/с, температура от 6000 до 11 000 градусов. Удивительные результаты дает измерение давления. Вполне серьезные авторы оценивают его по-разному — от 12 000 до 450 000 атмосфер! Так что не удивительно, что ни один материал не может противостоять кавитации.

Однако мы не знаем, что происходит на самых последних, заключительных стадиях схлопывания пузырьков.

Мы даже не знаем, как приступить к их изучению. Судите сами. До определенных пределов кавитационные процессы можно рассматривать под микроскопом и снимать кинокамерой. Но и здесь уже приходится производить съемку с частотой около миллиона кадров в секунду. Изучать кавитацию на этапе сжатия полости, когда она уже не видна даже в оптический микроскоп, и совсем трудно. Согласно некоторым гипотезам температура на заключительных стадиях может достигать десятков миллионов градусов при давлении в сотни миллионов атмосфер. Это параметры, при которых могут начаться процессы слияния атомных ядер.

Первой ласточкой, указавшей на такую возможность, была работа, проведенная в нашей стране в 1977 году, когда было зарегистрировано рентгеновское излучение, сопровождавшее кавитационный процесс. В начале 90-х годов в США и в нашей стране были проведены работы, уверенно показавшие появление в кавитационных процессах энергии неизвестного происхождения. Эти опыты отличались в основном способами получения кавитации. Один из них заключался в прерывании потока жидкости, текущей по трубе, например, при помощи крана. В результате под действием сил инерции столб текущей жидкости разрывается. В нем образуются полости, которые схлопываются при вытекании жидкости в сосуд.

Изобретатель А.Ф.Кладов (патент РФ № 2054604) весьма остроумно объединил устройство для прерывания потока с ротором центробежного насоса, формирующего этот поток. В результате получилось устройство, создающее кавитационную энергию с плотностью до 1000 кВт на кубический метр. (В отдельном пузырьке она в тысячи раз выше.)

А.Ф.Кладов обнаружил, что количество тепла, выделяющееся при работе устройства, значительно превышает электроэнергию, подведенную к его двигателю. Изобретатель обнаружил, что оно зависит от химического состава применяемой жидкости. В некоторых случаях (5 %-ная суспензия алюмосиликата) получался одиннадцатикратный выигрыш. Иногда жидкость приобретала слабую радиоактивность.

Однако последнее не подтверждалось работами других исследователей.

Об одном из них, Л.В.Ларионове, мы сообщали на страницах журнала. Его установка отличается исключительной простотой. Она состоит из обычного бытового центробежного насоса, который перекачивает жидкость по замкнутому контуру. В этот контур введено сопло, постепенно расширяющееся. В самой узкой его части скорость жидкости возрастает, а давление падает настолько, что начинают возникать полости, наполненные паром и газом. По мере расширения сопла скорость потока жидкости уменьшается, а давление растет. Полости начинают схлопываться.

Примечательно, что кавитационное сопло известно с 1912 года, но до сих пор применялось лишь в исследовательских целях. Ларионов нашел ему множество иных применений. Прежде всего он использовал его для получения тепловой энергии. При работе на обычной водопроводной воде на каждую единицу электроэнергии, подведенной к электромотору, в контуре выделялось 1,4 единицы тепла. В опытах с солевыми растворами эта величина возрастала до двух. Радиоактивные излучения при этом обнаружены не были.