累積効果。図面、説明

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累積効果。子ども科学実験室

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累積作用とは、爆発が特定の方向に集中する現象です。爆薬には凹部が作られ、その表面は金属の内張りで覆われています。爆発中、ライニングは強く圧縮され、高圧の影響下で金属は液体の特性を獲得します。その結果、圧縮されたシェルから細い金属ジェットが 12 ～ 16 km/s の速度で噴射されます。ジェットのエネルギー密度は核爆発のエネルギー密度に匹敵します。非常に厚い装甲さえも焼き切ることができるのは驚くべきことではありません。

今日、私たちは累積効果を実験するのに役立ついくつかの実験を皆さんに紹介しますが、爆発物はXNUMXグラムも使用しないことに注意してください。

覚えておいてください、手を水の上で叩き、手のひらを斜めに回すと、細くて強いジェットが生まれます...そして、学校用の三脚と、ヘラの付いたロッドで構成される簡単な装置があれば、さらに科学的な実験を行って、「ショット」ジェットの範囲によって速度を決定します。ブレードが水に触れた速度を計算するのは難しくありません（ロッドの落下の高さを自分で選択するため）。これにより、驚くべき累積効果、つまり10〜15によって速度がどれだけ増加するかを知ることができます。実際の爆発と同じように。

累積効果
装甲を貫通する形状の突撃。爆発すると金属の噴流が形成され、数十km/sの速度で移動します

漏斗の水にさっと浸すだけで、簡単で美しい体験ができます。あまり夢中になりすぎないでください。ジェットは簡単に天井に到達します。そして、これが何が起こるかというと、動く漏斗の壁がその軸に収束する水の流れを生み出します。衝突すると液体ジェットの速度が低下し、その結果圧力が増加します。漏斗の喉部にある少量の水に適用すると、かなりの速度がそれに与えられます。そして、この効果の本質は、大きな質量を持ってゆっくりと動く流れのエネルギーが、質量は小さいが速度は数倍大きい流れに伝達されるということです。

爆発を起こさずに累積効果を得る最も簡単な方法は、傾斜したスパチュラで水面を叩くことです。ブレードの速度、水滴の角度と範囲がわかれば、その速度を計算できます。

スパチュラや漏斗を使った実験は、高圧下で少量の液体を供給するためのインパルス油圧ポンプについて考える材料を提供します。これは現代のテクノロジーにおける「空白点」の 4 つです。バイクのエンジンのシリンダー内に、ピストンストロークごとに 5 立方ミリメートルのガソリンを 1000 ～ XNUMX MPa の圧力で注入できるポンプを作成した場合、XNUMX 回のタンクへの給油で少なくとも XNUMX km 走行できるようになります。。素晴らしいですね。従来の燃料ポンプを大幅に縮小するだけではこの問題を解決することはできません。それを単一のコピーで作成することさえ非常に困難です。巧妙な流体力学効果は、これを理解するのに役立ちます。

累積効果
漏斗を素早く水中に下げると、累積噴射が天井に当たるようになります。

ここでは、同じ累積的な効果が現れる、別の興味深い経験を紹介します。水の中にボールを投げます。何度か実験を繰り返すと、ボールが水の中に漏斗を残していることに気づくでしょう。その壁は崩れ、細い針のような水滴が立ち上る。しかし、ここには微妙な点が XNUMX つあります。実験ではこのような明白な効果さえも常に可能であるとは限りません。ボールの表面は脂肪で覆われている必要があることがわかりました。

ウォーターハンマー - 累積効果のように見える現象

累積効果
ボールが水に落ちたときの累積ジェットの出現

水滴が水に落ちるときにも同様の現象が起こります。累積ジェットの上部 (写真で確認できます) に小さな液滴が形成されるのは興味深いことです。サイズが小さいため、塵の粒子のように空気中に浮遊することができます。この美しい効果は噴水の建設に使用されています。しかし、アメリカの科学者は、微量の内容物が空気中にあるため、トイレを流すときにもそれが起こることを発見しました。医師たちはこれを危険な病気の蔓延経路の一つと見なしており、技術者にとっては反省すべき絶好の理由だ。大英博物館には蒸気機関の発明者とトイレの発明者ブラマの肖像画が並んでいます。彼らは人類の最大の恩人とみなされていますが、誰がより重要であるかは不明です...

ただし、爆発をもっと実験してみましょう。そして、編集者が受け取った多くの手紙の「王冠」の質問、「自宅で爆発物を作ることは可能ですか？」にすぐに答えます。私たちはこう答えます。「それは可能ですが、生き続けるのは不可能です！」しかし、爆発物の主な役割は、高速かつ一定量の機械エネルギーを放出することです。たとえば、TNT は立方センチメートルあたり約 2000 kJ の機械エネルギーを放出することができます。あなたと私は、何も危険を冒さずに、少なくとも1倍強力な物質を使って実験を行います。それは…水中での放電後に形成されるプラズマです。それで、図に示されている設置を組み立てます。これは、コンデンサ (3 ～ 24 pF、XNUMX kV)、蒸留水の入ったプラスチックキュベット、および XNUMX つのスパークギャップで構成されます。

コンデンサを高電圧源「Discharge-1」または静電気機械に接続します。コンデンサが充電されると、エアギャップ電極間の電位差が増加し、自己放電が発生します。結果として生じる電流パルスにより、水中の電極間に放電が発生します。それが生み出す効果は、大型爆発物の小型爆発に相当します。警告します。コンデンサの静電容量の増加は、観察された効果に根本的に新しいものを追加するものではありませんが、設置した状態で作業するのは危険になります。

累積効果
スパーク放電 - 水中での小さな電気爆発により、水管内に累積的なジェットが発生する可能性があります。

深さ 5 ～ 10 mm で放電を発生させると、爆雷の爆発による波に似た水スルタンを観察できます。透明なホースに排出ギャップを備えた装置を組み立ててみてください。ワイヤーの入り口を粘土で密閉します。本体を三脚に固定した後、水を入れて放水してください。水によって形成されたメニスカスが崩壊し、薄い累積噴流が天井の下高く飛び散ります。

累積効果

水中で放電させるための電気回路: 高電圧源、コンデンサー、および 1 つの放電装置。そのうちの 2 つは、約 XNUMX センチメートルの空中放電ギャップを持ち、パルスを形成する役割を果たします。水を通過すると、電気インパルスは XNUMX ～ XNUMX mm のギャップを持つ XNUMX 番目の放電デバイスで爆発効果を引き起こします。水に浸されるすべての導体は十分に絶縁されている必要があります。

爆発物の関与なしに累積効果が生じる多くの異なる装置が提案され得る。私たちの実験では、プロセスのエネルギーが無視できるという XNUMX つの理由だけで、その結果は他の人にとって絶対に安全でした。しかし、これを基にして石を砕くための装置や、高エネルギーを必要とする他の同様の装置を作成すると、たとえ爆発物は含まれていないとしても、危険なものとなります。ただし、削岩機や金属切断機でも、「あなた」のみを呼び出す必要があります。

著者: A. サヴェリエフ

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