В этом номере Патентного бюро мы расскажем об ускорителе космических аппаратов и устройстве, способном сократить расход газа при кипячении воды, В.И.Свиридова из г. Балашихи Московской области, а также о космическом реактивном двигателе Юрия Акашева из поселка Мамаевка Переволоцкого района Оренбургской области.
ПОЧЕТНЫЙ ДИПЛОМ
УСКОРИТЕЛЬ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ…
…использующий малоизвестное физическое явление — эффект несохранения четности, — предлагает В.И. Свиридов, наш преданный читатель, открывший для себя журнал еще 53 года назад, когда вышел первый номер «ЮТ».
Эффект, который предлагает использовать Валентин Ильич, был открыт в 1957 г. физиком китайского происхождения, профессором Массачусетского университета By Цзянсюн. Суть его такова. By Цзянсюн охладила образец радиоактивного кобальта до температуры 0,03 Кельвина, поместила в сильное магнитное поле и обнаружила, что бета-частицы летят по направлению силовых линий магнитного поля и вылетают у полюсов.
По всем известным на тот момент законам физики ожидалось, что из каждого полюса должна была вылетать ровно половина частиц. Но в данном случае из одного полюса магнита вылетало 40 % частиц, а остальные 60 % — из другого. Это явление назвали эффектом несохранения четности. Объяснили же его два других китайских физика, также работавших в США, — Ли и Янг, удостоенные за это в 1960 г. Нобелевской премии.
Ву Цзянсюн (1912–1997).
Физическая суть явления сложна и требует отдельного рассмотрения. Для нас сейчас важно другое. Все новые открытия рано или поздно находят техническое применение.
В.И. Свиридов первый нашел для открытия By Цзянсюн практическое применение — он предлагает создать на его основе «ускоритель космических аппаратов», проще говоря, реактивный двигатель. Двигатель состоит из установленного на космическом аппарате термоса с охлажденным стержнем из кобальта 27Co60. Стержень окружен сверхпроводящей обмоткой, по которой протекает ток. Она создает магнитное поле, необходимое для получения эффекта, наблюдавшегося в опытах By Цзянсюн.
Ускоритель космических аппаратов:
1 — сверхпроводящая обмотка; 2 — стержень из радиоактивного кобальта; 3 — охлаждающая среда.
Поскольку количество испускаемых частиц различно, то различны и силы отдачи, действующие на каждый из концов стержня. А разность этих сил способна двигать космический аппарат, Валентин Ильич полагает, что при массе кобальта, равной массе аппарата, за период полураспада 27Со60 равный 5,27 года, можно достичь скорости 15 км/с. Мы проверили его предположения путем расчета по формуле Циолковского: U = C∙ln (М н /М к ) где U — скорость ракеты; С — скорость струи, вытекающей из двигателя; М н — масса ракеты в момент старта; М к — масса ракеты после выгорания топлива.
Опуская подробности вычислений, укажем, что изобретатель ошибся в цифрах. Ракета с таким двигателем за пять лет может разогнаться гораздо быстрее, чем он полагает, — до скорости более 100 км/с!
Экспертный совет присуждает Валентину Ильичу Свиридову Почетный диплом за его идею ускорителя космических аппаратов, использующего явление несохранения четности.
Разберемся не торопясь
ЗНАЧИТЕЛЬНО СОКРАТИТЬ РАСХОД ГАЗА…
…на кипячение воды в кофейнике предлагает тот же В.И. Свиридов. Для этого, считает он, кофейник следует зачернить и поместить в кожух-экран из нержавеющей стали. Поверхность кожуха должна быть зеркально отполирована изнутри и снаружи. В верхней его части проделаны отверстия для выхода продуктов сгорания. Снизу экран дополняется специальной решеткой, надетой на горелку, которая должна сконцентрировать тепло продуктов сгорания на донышке кофейника.
Вот как, по замыслу изобретателя, вся эта система должна работать. Обычно горячие продукты сгорания растекаются во все стороны, а их излучение в основном нагревает комнату. Но, как полагает автор идеи, полированная поверхность нержавеющей стали отразит около 97 % тепловых лучей обратно на поверхность кофейника. Поскольку она зачернена, тепловые лучи ею будут поглощены и нагреют кофейник. Таким образом потери тепла уменьшатся.
К этому, опять же по предположению изобретателя, добавится значительная доля тепла горелки, собранного на донышке кофейника при помощи решетки. В итоге расход газа на подогрев воды должен сократиться в 5 раз! Так ли это?
Схема кожуха, сберегающего тепло газовой горелки.
К сожалению, ответить на этот вопрос нелегко. Чтобы знать, как подействует решетка, установленная между горелкой и дном кофейника, нужно знать скорость и температуру проходящих через нее продуктов сгорания, характер их движения. При неправильно выбранных параметрах движения газов и размерах отверстий, решетка может не увеличить, а уменьшить приток тепла. Между тем В.И. Свиридов не идет далее самых общих рассуждений. Но и тут, например, уповая на роль излучения, отраженного от стенок экрана, он допускает ошибку. Основную часть теплового излучения, с длиной волны от 0,8 до 5 мк, нержавеющая сталь отражает не 97 %, а менее чем 50 %. Поэтому кожух слабо уменьшит потери на излучение. Несомненно, какая-то польза от его применения будет, но оценить ее без весьма трудоемких расчетов невозможно.
ПОЧЕТНЫЙ ДИПЛОМ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
…описал в своем письме девятиклассник Юрий Акашев из поселка Мамаевка Переволоцкого района Оренбургской области. Двигатель состоит из вольфрамовой камеры, соединенной с источником высокого напряжения и играющей роль катода. В камеру подается водород. Затем его поток поступает в спиральный конический канал, где начинает вращаться с большой скоростью. Далее он попадает в разрядную камеру. Здесь под действием высокого напряжения на конце заостренного металлического стержня он ионизируется, а потом под действием все того же напряжения ускоряется.
Вообще говоря, после этого поток мог бы уже покинуть двигатель, создав за счет ускорения, вызванного электрическим полем, реактивную тягу. Но юный изобретатель пропускает его через канал в сердечнике электромагнита, где он «дополнительно нагревается до 25 тысяч градусов и приобретает скорость 10 км/с.
Стоит отметить, что при столь высоких температурах скорость струи водорода должна достигнуть не 10, как считает Юрий, а 30 и более км/с.
В целом письмо Юрия производит отрадное впечатление. Автор хорошо знает физику, знаком со сваркой в инертных газах. Описанное им устройство для ввода водорода в двигатель поразительно напоминает новейшую «электронную пушку» тлеющего разряда. Все это говорит о высокой эрудиции автора.
Экспертный совет присуждает Юрию Акашеву Почетный диплом за проект электрического реактивного двигателя.
Выпуск подготовил А. ИЛЬИН
* * *
