Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности

Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности

При создании внутри объема жидкости специально сформи­рованного импульсного высоковольтного электрического разряда в зоне последнего развиваются сверхвысокие давления, которые можно широко использовать в практических целях,— так, впервые в 1950 г. Л. А. Юткиным был сформулирован предложенный им новый способ трансформации электрической энергии в механи­ческую, названный автором электрогидравлическим эффек­том (ЭГЭ).

Электрогидравлический эффект с первых дней его открытия был и остается постоянным источником рождения множества прогрессивных технологических процессов, которые сейчас уже широко применяются во всем мире. Этим обусловливаются его непреходящее значение и все возрастающий интерес, проявляемый к нему в самых различных отраслях науки, техники и народного хозяйства.

Последние 30 лет жизни Л. А. Юткин активно и плодотворно работал в области электрогидравлики. За этот период им были разработаны теоретические основы явления, определены методы управления процессом, значительно расширяющие возможности и обеспечивающие высокий КПД электрогидравлической обработ­ки материалов, было предложено более 200 способов и устройств практического применения ЭГЭ, получено 140 авторских свиде­тельств на изобретения, издано 50 публикаций по электрогидрав­лике. Под его руководством были разработаны принципиальные конструкции промышленных установок различного назначения, проведены поисковые работы, подготовлены к внедрению и частич­но внедрены устройства и технологические процессы, позволяю­щие эффективно использовать электрогидравлический эффект во многих областях народного хозяйства.

Президиум Академии наук УССР в июне 1982 г., определяя значение научной деятельности Л. А. Юткина, отметил, что изобретение им способа получения высоких и сверхвысоких давлений (а. с. 105011, СССР) легло в основу нового промыш­ленного способа трансформации электрической энергии в механи­ческую, нового электрогидравлического способа обработки материалов и практического использования ЭГЭ (а. с. 121053,

СССР). Л. А. Юткин являлся ведущим специалистом в разработ­ке теории ЭГЭ. Посмертно Л. А. Юткин был удостоен звания лауреата Государственной премии УССР за 1981 год,

В книге отражены основные результаты научной, изобрета­тельской и инженерной деятельности Л. А. Юткина. Большинство материалов публикуется впервые. Книга подготовлена к изда­нию основным соавтором и правопреемником Л. И. Гольцовой.

Ограниченный объем книги не позволил достаточно полно изложить все основные разработки автора.

Сегодня, по данным ГКНТ СССР, внедрение различных элек- трогидравлических машин и технологических процессов приносит нашей стране ежегодно десятки миллионов рублей экономии. Однако широкое практическое освоение электрогидравлики еще только начинается. Опубликование книги, несомненно, будет спо­собствовать ускорению внедрения электрогидравлического эффек­та во все отрасли народного хозяйства.

Все отзывы и пожелания просьба направлять по адресу: 191065, Ленинград, ул. Дзержинского, 10, ЛО изд-ва «Машино­строение».

Впервые заинтересовавшись искровыми электрическими разря­дами в воде в 1933 году, автор в дальнейшем целиком посвятил себя решению проблемы получения с помощью электрического разряда эффективного гидравлического удара. В конце 1930-х го­дов авторо^ был в основном сформулирован и кардинальный для всей электрогидравлики принцип получения так называемых сверхдлинных разрядов. В 1948 г. появилась возможность осно­вательно заняться изучением проблемы, а это привело к патенто­ванию первого и основополагающего изобретения в области элек­трогидравлики — «Способа получения высоких и сверхвысоких давлений», т. е. способа получения электрогидравлического эф­фекта [14].

Но электрогидравлика не родилась из ничего и имеет своих предшественников. Опыты с искровыми разрядами в жидкости проводились учеными еще в XVIII веке. Так, в 1766 г. американ­ский естествоиспытатель Т. Лейн в своем письме, адресованном Б. Франклину, содержавшем описание устройства и работы изобретенного им электрометра, в качестве доказательства того, что его прибор действительно измеряет количество, а не какие-то особые качества электричества, писал, что нм ставились разнооб­разные опыты с разрядами, содержащими различные количества электричества, причем разряды эти осуществлялись им не только в воздухе, но и в воде и других жидкостях [И].

Из описания опытов и работы прибора, изобретенного Лейном, можно понять, что в его опытах действительно возникали искровые разряды в воде длиной в несколько миллиметров с достаточно крутым фронтом и высоким поэтому механическим КПД. Опыты Лейна поражают своей простотой и’свежестью мысли. Однако подлинный смысл и огромное значение наблюдаемых в опытах явлений остались совершенно незамеченными и непонятыми ни самим Т. Лейном, ни Б.’ Франклином, ни Д. Пристли, повто­рившим опыты Лейна в 1769 г. [12], ни многими другими учеными, знавшими об их работах. Не случайно поэтому об опытах Т. Лейна и Д. Пристли впервые вспомнили лишь 200 лет спустя — после опубликования наших первых работ, когда вся электрогидравли­ка как наука практически уже сформировалась.

В литературе по электрогидравлике иногда упоминают и другие работы, заслуживающие самой высокой оценки, но не имеющие прямого отношения к электрогидравлике. Одной из таких работ была статья Г. И. Покровского и В. А. Ямпольского «Электрогидро — динамическая аналогия кумуляций» [2]. Однако уже само назва­ние — ее говорит о полном несходстве с содержанием и смыслом работ автора. В книге Г. И. Покровского, изданной в 1962 г. [1], подчеркивается наш приоритет на открытие электрогидрав — лического эффекта. Упоминалось также и изобретение И. В. Фе­дорова «Способ и приспособление для дезинфекции и стерилиза­ции с помощью токов высокой частоты» [13]. Однако в этой работе отсутствуют те основные отличительные признаки, которые лежат в основе осуществления электрогидравлического эффек­та — укорочение фронта и длительности электрического импульса. В схеме И. В. Федорова нет формирующего искрового промежут­ка — обострителя импульса, который позволяет перейти к напря­жениям, гораздо большим пробивных для рабочего промежутка, и поэтому устройство, изобретенное И. В. Федоровым, фактиче­ски является искровым источником звука и не может быть источником получения электрогидравлического эффекта.

Работы предшественников электрогидравлики завершились в 1948 г. опубликованием статьи Ф.’Фрюнгеля «К механическому КПД искры в жидкостях» [10]. Не сделав ни одного практического вывода и определив найденный им механический КПД разряда в 1 %, Ф. Фрюнгель затем надолго отошел от изучения подобных разрядов, снова занявшись ими уже только после опубликования работ автора.

Причин, по которым многие исследователи прошли мимо огром­ных практических возможностей нового физического явления, очень много. В основе их общей неудачи, очевидно, лежит отсут­ствие изобретательского, практического взгляда на изучаемые явления, а также и отсутствие общественной потребности в использовании сверхвысоких гидравлических давлений.

Отдавая дань уважения исследованиям наших предшественни­ков, нельзя не признать, что ‘от Лейна и до Фрюнгеля науке было известно только явление электрического разряда в жидкости как таковое, без каких-либо указаний на то, что миллиметровый разряд в жидкости является прообразом нового промышленного способа трансформации электрической энергии в механическую и может быть широко использован в самых различных областях науки и техники.

Дальнейшие работы автора позволили расширить и углубить теоретические представления о природе электрогидравлического эффекта, определить ряд методов и приемов, обеспечивающих высокий КПД работающих на этом принципе машин и механизмов, предложить более двухсот способов и устройств применения электрогидравлического эффекта, многие из которых уже внедре­ны на практике.

По опубликованным данным, сотни установок для электро- гидравлической обработки металлов самого различного назначе­ния уже работают за рубежом, где наибольшее развитие получила электрогидравлическая штамповка. В СССР наиболее широко используются установки для электрогидравлической очистки литья. Десятки серийно выпускаемых на опытном заводе ПКБ электро­гидравлики АН УССР (г. Николаев) и на заводе Амурлитмаш (г. Комсомольск-на-Амуре) электрогидравлических установок для очистки литья ежегодно вступают в строй действующих. Ряд таких установок поставляются на экспорт. Проданы лицензии на изготовление и поставку электрогидравлических установок в Швецию, Испанию, Венгрию, Японию. В различных отрас­лях промышленности СССР работает также более 140 электро­гидравлических прессов, десятки электрогидравлических уста­новок для развальцовки трубок теплообменных аппаратов, электрогидравлические дробилки различных модификаций, элек — трогидравлические установки для разрушения негабаритов и др.

По данным ГКНТ СССР, только за период с 1971 по 1975 гг. фактический экономический эффект от применения электрогидрав­лического эффекта в народном хозяйстве СССР составил 23 млн. руб. Внедрение различных электрогидравлических техно­логий и оборудования имеет самые широкие перспективы и в будущем.

Эффект Юткина

Электрогидравлический эффект, представляющий собой новый способ трансформации электрической энергии в механическую, был впервые предложен в 1950 г. Л. А. Юткиным.

Сущность этого эффекта состоит в том, что при импульсном электрическом разряде в жидкости вокруг зоны его образования возникают сверхвысокие гидравлические давления, способные совершать полезную механическую работу.

Основными факторами, определяющими возникновение электрогидравлического эффекта, являются амплитуда, крутизна фронта, форма и длительность электрического импульса тока.

Импульс тока обеспечивается специальной схемой включения накопителя энергии, предусматривающей формирующий промежуток (рис.1.).

Рис.1. Схема получения электрогидравлического эффекта.

Высоковольтный источник питания постоянного тока заряжает накопительный конденсатор до напряжения равного напряжению пробоя формирующего промежутка. Как только напряжение достигло такого уровня происходит пробой формирующего промежутка и конденсатор мгновенно разряжается на рабочий промежуток, помещенный в рабочую жидкость.

При длительности импульса тока измеряемой в микросекундах, его мгновенная мощность может достигать сотен тысяч киловатт.

При подаче напряжения в несколько десятков киловольт на разрядные электроды амплитуда тока в импульсе достигает десятков тысяч ампер.

Все это обусловливает резкое и значительное возрастание давления в жидкости, вызывающее в свою очередь мощное механическое действие разряда.

Основными действующими факторами электрогидравлического эффекта являются:

• высокие и сверхвысокие импульсные гидравлические давления, приводящие к появлению ударных волн со звуковой и сверхзвуковой скоростями;
• значительные импульсные перемещения объемов жидкости, совершающиеся со скоростями, достигающими сотен метров в секунду;
• мощные импульсно возникающие кавитационные процессы, способные охватить относительно большие объемы жидкости;
• инфра- и ультразвуковые излучения; механические резонансные явления с амплитудами, позволяющими осуществлять взаимное отслаивание друг от друга многокомпонентных твердых тел; мощные электромагнитные поля (десятки тысяч эрстед);
• интенсивные импульсные световые, тепловые, ультрафиолетовые, а также рентгеновские излучения;
• импульсные гамма- и (при очень больших энергиях импульса) нейтронное излучения;
• многократная ионизация соединений и элементов, содержащихся в жидкости.

Электрогидравлический удар даже в очень больших объемах жидкости вызывает появление давлений в десятки и сотни тысяч атмосфер. При этом давления в жидкости резко снижаются по мере удаления от места разряда. Это обстоятельство исключает разрушение стенок емкости, в которой происходит разряд и снижает металлоемкость электрогидравлических устройств по сравнению с механическими.

Электрогидравлические удары способны весьма эффективно и быстро дробить самые разнообразные вещества, включая неоднородные.

Техника — молодёжи 1987-01, страница 65

шие на Земле миллионы лет назад, пришли в Крым по сухопутным «мостам» намного раньше, то есть еще в доледниковую эпоху.

Интересное соображение приводит ленинградский автор А. М. Кондратьев, много написавший о затонувших материках планеты. Анализируя исследования по этому вопросу М. В. Муратова, он пишет: «Понти-да — геологическая суша, существовавшая на месте Черного моря и связывавшая горный Крым с Малой Азией,— если и существовала, то гибель ее произошла задолго до наступления современной кайнозойской эры — десятки миллионов лет назад».

Затонувшие города, о которых упоминает В. Терехов, теперь не только объекты подводных, археологических исследований. Это еще и верстовые столбы времени, которые маркируют былые изменения уровня моря 100, 200, 1000 и 2500 лет назад.

Показателен в этом отношении расположенный в юго-западном Крыму крупный древний город-полис Херсонес (в средние века — Корсунь), портовая часть которого лежит на дне Карантинной бухты. В ходе проведенной в 1982 году при участии автора сейсмоакустической разведки была обнаружена под водой стоявшая когда-то на берегу крепостная стена. То, что она находится на дне, вопроса не вызывает — уровень моря поднялся, и ее затопило. Но вот как объяснить, что два других ряда оборонительных сооружений Херсонеса проходят по нынешнему берегу параллельно друг другу? Почему они стоят на суше и не затоплены морем? Многие археологи и историки задумывались над этой загадкой. Наиболее достоверное объяснение принадлежит • ленинградскому ученому К. Шилику. Он даже ввел в употребление понятие «корсунСкая регрессия» и показал, что за прошедшие века не только поднимался уровень моря, но иногда, например в средневековый период, и падал.

На примере Херсонеса — Корсуни видно, что никакого общего единовременного провала берегов Причерноморья не происходило, а был постепенный подъем уровня моря, который временами даже сменялся его понижением. При этом одна часть суши могла подниматься, а другая рядом лежащая, опускаться.

И все-таки была катастрофа! По всему западному, северному и восточному побережью Черного моря тянется почти непрерывная цепь затонувших древних городов: Одессос, Аполлония, Месембрия, Истрия и Тома и многие другие. Берег, где они стояли,— не тот ли это бывший сухопутный «мост», по которому средиземноморская флора и фауна проникли в Крым? И не та ли это Понтида — черноморская Атлантида, о существовании которой в Причерноморье рассказывают старинные легенды?

Л. А. Ю т к и н. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л., Машиностроение, 1986.

Жидкости почти несжимаемы. Поэтому в них при искровом электрическом разряде происходит преобразование электрической энергии в механическую, а поскольку продолжительность разряда весьма мала, то развиваются высокие и сверхвысокие давления, способные совершать различную работу. Этот метод трансформации электрической энергии в механическую был открыт Львом Александровичем Юткиным в 1950 году и назван им электрогидравлическим эффектом (ЭГЭ).

Действие ЭГЭ подобно действию молота, эффективность удара которого объясняется тем, что медленно накопленная энергия выделяется почти мгновенно. Мгновенная мощность ЭГЭ может достигать сотен тысяч киловатт, так как длительность импульса измеряется микросекундами. ЭГЭ сопровождается инфра- и ультразвуковыми колебаниями значительной интенсивности. Такая «встряска» способна не только измельчать твердые материалы, но и разрывать химические связи. Образовавшиеся осколки молекул — радикалы — затем вновь соединяются, но частично по-новому, образуя новые вещества. Например, ОН образуют Н₂₂ — водород пероксид, растворенный в воде азот — оксиды азота и т. д.

Возможности практического исполь

зования ЭГЭ оказались необычайно большими. Так, в машиностроении и металлообработке ЭГЭ в соответствии с многими изобретениями Л. А. Юткина применяется для очистки поверхности металла от окалины, ржавчины, загрязнений, для штамповки, обжатия, развальцовки, для упрочнения, сварки, для получения порошков металлов и их уплотнения. В горном и строительном деле ЭГЭ может быть применен для бурения, резания и измельчения горных пород, при обогащении руд, даже как гео- и гидролокатор для геологоразведочных работ. Способность ЭГЭ разрушать твердые частицы остроумно использована и в медицине: миниатюрный прибор, введенный в полость мочевого пузыря, измельчает камни в порошок, который выводится мочой. За эту работу в 1981 году Л. А. Юткин был удостоен (посмертно) звания лауреата Государственной премии УССР.

В химической промышленности ЭГЭ целесообразно использовать для получения эмульсий или, изменив условия, для их разрушения — в качестве способа выделения газов, растворенных в жидкостях, и для создания пен.

Лев Александрович разработал грандиозный проект очистки Черного моря от ядовитого сероводорода. Вот сущность этого проекта. Вода Черного моря повсеместно, на глубине более 170—200 м, содержит растворенный сероводород (и соответственно лишена кислорода) — там мертвая зона, жизнь рыб и других животных невозможна. По замыслу Л. А. Юткина, морскую воду закачивают по трубам большого диаметра на поверхность, с помощью ЭГЭ вызывают быстрое выделение из нее сероводорода, который затем, с применением катализатора, сжигают согласно суммарной реакции: H₂S + 20₂=H₂S0₄. Причем тепло, выделяющееся при реакции, расходуют на работу насосов. Таким образом, без затрат внешней энергии мы получим в неограниченном количестве серную кислоту, а Черное море постепенно освободится от сероводородного

К 3-й стр. обложки

Вспомним, сколько остроумия, выдумки в конструкциях бициклов, созданных в разные времена. Их не отнесешь к примерам повторения пройденного (см. «ТМ» № 4 за 1977 год, № 5 за 1982 год).

Это в полной мере относится и к своего рода грузовому собрату велосипеда — тачке. Казалось бы, всего-то ящик на колесе! Что еще придумаешь? Рукоятки поудобней? Материалы по

легче, чтобы нагрузить побольше? А вот, смотрите.

Немец Г. Хейер предложил крепить грузовой короб к раме тачки шарнир-но (пат. Германии № 151529, 1904 год, рис. 1). С помощью рычага короб можно переводить в нижнее или верхнее положение. У порожней тачки короб будет опущен — в него легче засыпать лопатой землю. И везти груженую тачку сподручнее, так как центр ее массы расположен низко. Вынесенное вперед колесо придает большую устойчивость. При выгрузке короб приподнимают рычагом. Теперь опорожнять ее намного удобнее.

Еще раньше появился другой вариант т^чки (пат. Германии № 3402, 1879 год, рис. 2). Ее не нужно было наклонять «от себя» — короб специаль-

Новое в блогах

Неизвестный Русский гений, приручивший молнию [видео]

Главная › Интересное › Новости в мире › Лев Юткин. Неизвестный гений, приручивший молнию [видео]

Лев Юткин. Неизвестный гений, приручивший молнию [видео]

Лев Юткин – выдающийся советский изобретатель на счету которого более сотни изобретений в том числе и эффект Юткина или электрогидравлический эффект (ЭГЭ) который официально признан как самый эффективный способ перевода электрической энергии в механическую с КПД на много больше чем 1.

Об открытии ЭГЭ (электрогидравлического эффекта) и его авторах Л.А.Юткине и Л.И.Гольцовой рассказывает научно-популярный фильм «Приручивший молнию», созданный режиссёром Э.В.Мухиным на киностудии «Леннаучфильм» в 1995 году.

От Максима Калашникова: похожими работами сегодня занимается Леонид Уруцкоев («Курчатник»). Что ж, это — в его актив. Юткин наткнулся на совершенно невероятное.

Его изобретения основаны на использовании электрогидравлического эффекта (подводной молнии). Опытные участки дорог под Минском, построенные по его технологии, служат там без ремонта до сих пор. Он предложил бесшахтный способ добычи полезных ископаемых, «удобрение без удобрений», позволяющее нашему сельскому хозяйству обойтись вообще без удобрений (грозившее советской химпромышленности, производившей удобрения, а потому тогда не востребованное).Сам он умер еще в 1980 году, но его изобретения очень актуальны и сейчас. Только его работ достаточно для НТР.

Наиболее подробно его изобретения описаны в книге «Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности».

Электрогидравлический эффект (ЭГЭ) был открыт Л.А.Юткиным и Л.И.Гольцовой в 1950 году (а.с. № 105011 от 15.04.1950г.), что положило собой начало развитию новому направлению в науке и технике. Благодаря большой личной энергии, Л.А.Юткину удалось убедить научный мир в большой значимости и перспективах своего открытия, создать основы научной теории ЭГЭ и определить области практического применения нового метода.

В 1955 году вышла в свет первая в мире книга, посвящённая открытию ЭГЭ и его промышленному применению — «Электрогидравлический эффект».

За последующие годы Л.А.Юткиным и Л.И.Гольцовой было изобретено более 200 способов и устройств, получено более 150 авторских свидетельств на изобретения в области использования ЭГЭ в различных отраслях техники и хозяйства.

Что такое ЭГЭ — это возможность удобрять землю без удобрений, очистить самые грязные сточные воды, раздробить камни в почках, построить суперпрочные и надежные дороги, изготовить наипрочнейшую деталь и т.д. и т.п.

Л.А.Юткин мало известен. Сам ЭГЭ и сделанные на его базе гениальнейшие изобретения, до сих пор в России практически не используются, а ведь открытие он свое сделал еще в середине прошлого века. Этот документальный фильм, сделанный через 15 лет после его смерти, один из немногих научно-популярных материалов про него и его открытия. Стоит посмотреть и пожалеть о том, что до сих и малая толика его изобретений не работает на благо нашей страны.

Текст сценария фильма, включая читаемый диктором и комментарии Л.И.Гольцовой, приведён здесьhttp://www.calameo.com/read/0010381647aff7d458d4e.

Здесь http://www.calameo.com/read/00103816437ddb2395bc0 приведён и текст английских субтитров фильма «He Tamed The Lightning».

Электрогидравлическая установка «Импульс-4»

Применение электрогидравлического эффекта в промышленности

Электрогидроударный бур Юткина — Дудышева

Видеофильм посвящен показу метода и важных сфер полезного применения электрогидроударного эффекта (эффекта Юткина)

для эффективного бурения скважин в любых породах.

Он примним также и для получения дешёвого тепла и электроэнергии,

а также реактивной тяги нового вида водных движителей.

Технологии запатентованы и частично апробированы.

Эффект Юткина — электрогидроудар

На данном видео показан уникальный эксперимент формирования циклической струи воды от электрогидроудара.

Достоинство этой технологии состоит в аномальной энергетики водяной струи.

Поскольку кинетическая энергия струи воды в десятки раз превышает затрачиваемую энергию на создание электрических разрядов в воде,

то возникает уникальная возможность создания суперэкономичного бестопливного водяного мотора.

Открывается перспектива создания «вечных», автономных бестопливных электростанций и насосов нового поколения.

Более подробно можно прочитать на сайте Дудышева http://new-energy21.ru в разделе Новая Энергетика и Электрогидроударные моторы.

Методы применения этого эффекта Юткина и посмотреть в ином видеофильме на эту тему.

Новый интернет-магазин академика Дудышева: http://shop-dudishev.ru/

Книги:

Разместил(а): Администратор 16/08/2013 в 05:21