Что такое "Эффект Юткина"

В Советском Союзе был совершен ряд открытий, которые совершил великий ученый Л.А. ЮТКИН. Собственно его именем и был назван этот эффект.
В чем же он заключался?

Читаем далее...

Начиналось все в начале 20 века. С появлением автомобилей - достаточно быстро появилась и потребность у "сильных мира сего" -выделяться в общем потоке, это привело к появлению такого автомобиля как лимузин(в частности).

Но при его постройке была выявлена проблема: спрос на такие машины был мал, и строительство полноценного промышленного пресса для штамповки кузовных деталей- было нерентабельно.

И кому то пришла в голову светлая идея- взрыв! И это сработало! Стали делать таким образом- изготавливалась стальная ванна, дно которой представляло собой пуансон(штамповочную форму-которая повторяла размеры и форму будущего кузовной детали), поверх которого клался лист металла и заливалась вода. В толще воды подвешивалась взрывчатка - динамит и подрывалась. Давление взрыва с силой МИЛЛИОНЫ! атмосфер передавалось через воду и буквально вминало металлический лист в дно и лист принимал его форму. Таким образом можно было с легкостью штамповать даже очень длинные кузовные детали.

Но время не стояло на месте. И вот в Советском Союзе был совершен ряд открытий, которые совершил великий ученый Л.А. ЮТКИН. Собственно его именем и был назван этот эффект.

В чем же он заключался?

Эффект Юткина хорошо описан в старом документальном фильме времён СССР. Помимо штамповки, он использовал его для измельчения породы, построил дорогу, под Минском. В сельском хозяйстве с помощью этого эффект выполнял структурное преобразование почвы, которое полностью решало проблему удобрения, исключая всякое химическое воздействие. И вёл много других направлений своего открытия. Если бы научный мир оценил по достоинству это изобретения, то не было б смысла предавать забвению оборудованную лабораторию и все его труды...

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.

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 автором, 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.

Электрогидравлический эффект (ЭГЭ) — новый промышленный способ преобразования электрической энергии в механическую, совершающийся без посредства промежуточных механических звеньев, с высоким КПД. Сущность этого способа состоит в том, что при осуществлении внутри объема жидкости, находящейся в открытом или закрытом сосуде, специально сформированного импульсного электрического (искрового, кистевого и других форм) разряда вокруг зоны его образования возникают сверхвысокие гидравлические давления, способные совершать полезную механическую работу и сопровождающиеся комплексом физических и химических явлений.
В основе электрогидравлического эффекта лежит ранее неизвестное явление резкого увеличения гидравлического и гидродинамического эффектов и амплитуды ударного действия при осуществлении импульсного электрического разряда в ионопроводящей жидкости при условии максимального укорочения длительности импульса, максимально крутом фронте импульса и форме импульса, близкой к апериодической.

Сущность этого эффекта состоит в том, что при прохождении электроразряда высокого напряжения через жидкость в открытом или закрытом сосуде, некоторый объем этой жидкости, находящийся в межэлектродном пространстве, мгновенно вскипает, в результате чего в сосуде образуется газожидкостная смесь.

При расширении образовавшегося газа в сосуде возникают высокие и сверхвысокие избыточные гидравлические давления, способные совершать полезную механическую работу (так, если в закрытом сосуде установлен подвижный поршень, то можно получить его, практически мгновенное, перемещение – рабочий ход). После
прекращения действия избыточного давления происходит конденсация (релаксация) ранее образовавшихся паров жидкости (в этот момент, в закрытом сосуде, подвижный поршень совершит обратный ход).

Электрогидравлический эффект [1, 2, 11, 12 и др.] с первых дней его открытия был и остается постоянным источником создания множества прогрессивных технологических процессов, которые уже сейчас широко применяются во многих промышленных отраслях всего мира – машиностроительной, металлургической, горно-геологоразведочной, нефтяной и др.

Одним из главных преимуществ данного метода является его исключительная экологичность, так как способ воздействия ЭГЭ не привнесет никаких дополнительных источников загрязнения окружающей среды в планируемые технологии.

Среди разнообразия известных областей применения ЭГЭ наиболее актуальными, на взгляд авторов настоящей работы, являются методы использования данного эффекта в стремительно развивающихся автомобильной и строительной индустриях промышленности.

Так, для автомобильной промышленности находящейся под жесточайшим контролем свода норм и правил экологических показателей двигателей внутреннего сгорания (ДВС), разработанных Комитетом по внутреннему транспорту ЕЭК ООН, обязывает всех автопроизводителей выпускать современные автомобили с ограничением
по дымности, снижением токсичных веществ в отработавших газах, уменьшением шумности ДВС и т. д. [5, 13].
С этой целью, большинство автогигантов видят выход в создании более совершенных, экологически чистых и экономически выгодных ДВС, а также использовании двигателей комбинированного типа – гибридных двигателей на основе ДВС. И в том, и в другом случаях автопроизводителям приходится иметь дело с традиционными системами ДВС, без модернизации которых невозможно выполнение требований, утвержденные Комитетом ЕЭК ООН.

Одной из жизненно важных систем ДВС является система топливоподачи, в центре которой находится топливный насос высокого давления (ТНВД). Однако серийно выпускаемые ТНВД имеют ряд недостатков, главным образом, связанных с ограниченными техническими возможностями используемого электромеханического привода (сложность конструкции, технологии изготовления и сборки; высокая стоимость и недолговечность прецизионных плунжерных пар элементов механизированного привода ТНВД и большие мощностные затраты на его работу; ограниченные возможности по давлению впрыска < 100МПа и др.), не позволяющего разрешить большую часть
поставленных задач перед автопроизводителями.

Созданная авторами лабораторная установка – макет (рисунки 1…4) принципиально новой конструкции топливного электрогидравлического насоса высокого давления (ЭГ-насоса), работающего на эффекте Л.А. Юткина без какого-либо электромеханического привода, позволяет заменить современные серийно выпускаемые ТНВД на более простые, менее металлоемкие, компактные и надежные насосные ЭГЭ-установки [10].

При разработке конструкции ЭГ-насоса, предназначенного для создания высокого давления впрыска топлива в камеру сгорания с целью повышения общей эффективности и экологичности работы двигателя, ставилась задача спроектировать такое устройство, которое было бы технически совершеннее аналогов существующих топливосистем.

В качестве прямых аналогов топливосистем были приняты все современные ТНВД (плунжерного и поршневого типов, а также насосы-мультипликаторы), так как результаты проведенного патентного поиска аналогов разработанного ЭГ-насоса показали, что в мировой практике подобных ЭГЭ-устройств не встречается.

Разработанный ЭГ-насос (рисунок 1) конструктивно состоит из рабочей камеры (корпус насоса), всасывающего и напорного гидроклапанов, работающих по принципу ”ниппеля”, датчика контроля давлений, установленного в рабочей камере насоса, двух высоковольтных электрода с контакторами «+» и «–», на которые подается напряжение от блока преобразователя (рисунки 2 и 3).