ადამიანმა სრულიად შემთხვევით აღმოაჩინა ბევრი ფიზიკური ფენომენი და კანონი. დაწყებული ლეგენდარული ვაშლიდან, რომელიც ისააკ ნიუტონის თავზე დაეცა და არქიმედეს მშვიდობიანად იბანავა, ახალი მასალებისა და ბიოქიმიის შექმნის სფეროში უახლესი აღმოჩენებით. აღმოჩენების იმავე სერიას მიეკუთვნება კოანდას ეფექტი. უცნაურად საკმარისია, მაგრამ მისი პრაქტიკული გამოყენება ტექნოლოგიაში ჯერ კიდევ საწყის ეტაპზეა. მაშ, რა არის კოანდას ეფექტი?
აღმოჩენის ისტორია
რუმინელმა ინჟინერმა ჰენრი კოანდამ თავისი ექსპერიმენტული თვითმფრინავის ტესტირებისას, რომელიც აღჭურვილი იყო რეაქტიული ძრავით, მაგრამ ხის კორპუსით, რათა თავიდან აეცილებინა სხეულის აალება რეაქტიული ნაკადიდან, დაამონტაჟა დამცავი ლითონის ფირფიტები გვერდებზე. ძრავები. თუმცა, ამის ეფექტი საპირისპირო აღმოჩნდა, რაც მოსალოდნელი იყო. ვადაგასული თვითმფრინავები, გაურკვეველი მიზეზების გამო, დაიწყეს მიზიდვა ამ დამცავი ფირფიტებით და მათი განლაგების მიდამოში მდებარე საჰაერო ხომალდის ხის კონსტრუქციები შეიძლება აალდეს. ტესტები ავარიით დასრულდა, მაგრამ თავად გამომგონებელმა არაგანიცადა. ეს ყველაფერი მე-20 საუკუნის დასაწყისში მოხდა.
ექსპერიმენტული დადასტურება
კოანდას ეფექტი არის ფენომენი, რომელიც შეგიძლიათ შეამოწმოთ თქვენი სამზარეულოს კომფორტიდან. თუ ონკანში გახსენით წყალი და ბრტყელ ფირფიტას მიიტანთ წყლის ნაკადთან, ამ ეფექტს საკუთარი თვალით დაინახავთ. წყალი ძლივს შესამჩნევად გადაიხრება ფირფიტისკენ. ამავდროულად, წყლის ნაკადის სიჩქარე შეიძლება არ იყოს ძალიან მაღალი. პრინციპში, ეს ფენომენი შეინიშნება ნებისმიერ გარემოში: წყალში ან ჰაერში. მთავარია საშუალო ნაკადის არსებობა და ამ ნაკადის მიმდებარე ზედაპირის არსებობა ერთ მხარეს.
სხვათა შორის, ამ ფენომენს სხვა სახელიც აქვს - ქვაბის ეფექტი. სწორედ ამ ეფექტის წყალობით, როდესაც ჩაიდანი დახრილია, მისგან წყალი ფინჯანში კი არ ჩავარდება, არამედ ჩაედინება ღვარცოფში, დატბორავს სუფრას, ზოგჯერ კი სხვის მუხლებს. ვინაიდან ჰიდროდინამიკის და მთლიანად აეროდინამიკის კანონები, მცირე გამონაკლისების გარდა, პრაქტიკულად იდენტურია, რათა არ განმეორდეს, მომავალში ჰაერის გარემოსთვის განიხილება კოანდას ეფექტი.
ფენომენის ფიზიკა
კოანდას ეფექტი ეფუძნება მიღებულ წნევის განსხვავებას ნაკადში კედლის არსებობისას, რომელიც ზღუდავს ამ ნაკადს და ხელს უშლის ჰაერის თავისუფალ წვდომას ერთი მხრიდან. ნებისმიერი ჰაერის ნაკადი შედგება სხვადასხვა სიჩქარის მქონე ფენებისგან. ამავდროულად, ექსპერიმენტულად დადასტურდა, რომ ჰაერის ფენასა და მიმდებარე მყარ ზედაპირს შორის ხახუნის ძალა ნაკლებია, ვიდრე ცალკეულ ჰაერის ფენებს შორის. ამრიგად, ზედაპირთან ახლოს გავლის ჰაერის ფენის სიჩქარე აღმოჩნდებაამ ზედაპირიდან დაშორებული ჰაერის ფენის სიჩქარეზე მეტი.
უფრო მეტიც, საკმარისად დიდ მანძილზე, ჰაერის ერთ-ერთი ფენის სიჩქარე ზედაპირთან შედარებით ზოგადად ნულის ტოლი იქნება. გამოდის სიჩქარის არაერთგვაროვანი ველი დინების სიმაღლის გასწვრივ. გაზის დინამიკის კანონების შესაბამისად, აქ წარმოიქმნება განივი წნევის სხვაობა, რომელიც გადახრის დინებას ქვედა წნევისკენ, ანუ იქ, სადაც ჰაერის ფენის სიჩქარე უფრო მაღალია - შემოსაზღვრული კედლისკენ. საქშენისა და ზედაპირის ფორმის არჩევით, დისტანციებზე და სიჩქარეზე ექსპერიმენტებით, შესაძლებელია დინების მიმართულების შეცვლა საკმაოდ ფართო დიაპაზონში.
მათემატიკა
ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში, აღწერილი ფენომენი საერთოდ არ იყო აღიარებული, მიუხედავად მისი აშკარაობისა და ექსპერიმენტული შემოწმების შედარებით სიმარტივისა. მაშინ საჭირო იყო ამ ძალის ძალისა და ვექტორის თეორიული გამოთვლები, ანუ კოანდას ეფექტის გამოთვლა. ასეთი გამოთვლები გაკეთდა სხვადასხვა ტიპის თვითმფრინავებისთვის.
მიღებული ფორმულები საკმაოდ რთულია და წარმოადგენს დიფერენციალური გამოთვლების კომბინაციას ტრიგონომეტრიასთან. მაგრამ ამ რთულ და მრავალსაფეხურიან გამოთვლებს მხოლოდ სავარაუდო შედეგის მოცემა შეუძლია. რა თქმა უნდა, ეს ყველაფერი არ არის გათვლილი ქაღალდზე, არამედ კომპიუტერებში ჩაშენებული თანამედროვე ალგორითმების გამოყენებით. თუმცა, რეალური მნიშვნელობების მიღება შესაძლებელია მხოლოდ ექსპერიმენტულად. ძალიან ბევრი ფაქტორი უწყობს ხელს ამ ეფექტს და ყველა მათგანის აღწერა შეუძლებელია მათემატიკური ფორმულების გამოყენებით.
რაზეა დამოკიდებული ეს ფენომენი
ფორმულების დახვეწილი ანალიზის გარდა, რომელიც მოითხოვს არაჩვეულებრივ უნარს, კოანდას ეფექტის სიძლიერე დამოკიდებულია ნაკადის სიჩქარეზე, ნაკადის დიამეტრის თანაფარდობაზე და კედლის გამრუდებაზე. ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ დიდი მნიშვნელობა აქვს საქშენის მდებარეობას და დიამეტრს, კედლის ზედაპირის უხეშობას, დინებასა და მის შემზღუდველ კედელს შორის მანძილს, ასევე თავად კედლის ფორმას. ასევე აღინიშნება, რომ კოანდას ეფექტი უფრო გამოხატულია ტურბულენტურ დინებაში.
სხვა რა მოიფიქრა აღმომჩენმა
ფენომენის აღმოჩენის შემდეგ ა.კოანდამ დაიწყო მისი განვითარება და პრაქტიკული აპლიკაციების ძებნა. მისი ძალისხმევის შედეგი იყო მფრინავი ქოლგის გამოგონების პატენტი. თუ ნახევარსფეროს ცენტრში დამონტაჟებულია საქშენები ქოლგის მსგავსი, რომელიც გამოდევნის გაზების ნაკადს, მაშინ, კოანდას ეფექტის შესაბამისად, ეს ნაკადი დაჭერით ნახევარსფეროს ზედაპირს და მიედინება ქვევით, რაც შექმნის დაბალი ზონას. წნევა ქოლგის ზემოთ, უბიძგებს მას მაღლა. თავად გამომგონებელმა მას უწოდა თვითმფრინავის ფრთა, რომელიც შემოვიდა რგოლში.
ამ გამოგონების პრაქტიკაში გამოყენების მცდელობა წარუმატებელი აღმოჩნდა. მიზეზი ჰაერში აპარატის არასტაბილურობაა. თუმცა, ბოლოდროინდელი მიღწევები ჰაერში არასტაბილური სტრუქტურების ინტელექტუალური კონტროლის სფეროში, ეგრეთ წოდებული Fly by Wire პრინციპი, იძლევა ამ ეგზოტიკური თვითმფრინავის გაჩენის იმედს.
რა შესრულდა
მიუხედავად იმისა, რომ შეუძლებელი იყო გამომგონებლის ქოლგის ჰაერში აწევა, კოანდას ეფექტიავიაცია გამოიყენება, მაგრამ, შედარებით რომ ვთქვათ, მეორად სფეროებში. ყველაზე გამორჩეული მაგალითებიდან შეიძლება მოვიყვანოთ ვერტმფრენი კუდის როტორის გარეშე, რომელიც შემუშავებულია 40-იან წლებში, რომლის ფუნქციებს მთავარი როტორის ბრუნვის კომპენსირება ასრულებდა უკანა ნაწილში დამონტაჟებული გულშემატკივართა და საქშენებით სპეციალური გიდებით. იმავე სისტემამ შესაძლებელი გახადა შვეულმფრენის მართვა იაუსა და მოედანზე. ეს გამოყენებულია MD 520N, MD 600N და MD Explorer.
თვითმფრინავებზე კოანდას ეფექტი, უპირველეს ყოვლისა, არის აწევის ზრდა ძრავიდან ფრთის ზედა ზედაპირზე დამატებითი ჰაერის ნაკადის გამო, რაც იძლევა მაქსიმალურ ეფექტს მექანიზაციის გათავისუფლებისას, ანუ როდესაც ფრთას აქვს ყველაზე "ამოზნექილი" პროფილი, რაც საშუალებას აძლევს ნაკადს დატოვოს თითქმის ვერტიკალურად ქვემოთ. ეს განხორციელდა საბჭოთა თვითმფრინავებზე An-72, An-74 და An-70. ყველა ამ მანქანას აქვს გაუმჯობესებული აფრენისა და დაფრენის მახასიათებლები, რაც იძლევა მოკლე აფრენისა და სადესანტო ზოლების გამოყენების საშუალებას.
ამერიკული ტექნოლოგიიდან შეგვიძლია დავასახელოთ "Boeing C-7", იგივე პრინციპით, ისევე როგორც არაერთი ექსპერიმენტული მანქანა. ომისშემდგომ პერიოდში მრავალი მცდელობა გაკეთდა თვითმფრინავის შექმნაზე Coanda ეფექტის პრინციპებზე დაყრდნობით. ყველა მათგანს მფრინავი თეფშის ფორმა ჰქონდა და ყველა, გარკვეული დროის შემდეგ, ტექნიკური სირთულეების გამო დაიხურა. შესაძლებელია, რომ ეს სამუშაოები ამჟამად მკაცრად დაცული ფორმით მიმდინარეობს.
ზეციდან დედამიწამდე და წყლის ქვეშ
ტრასაზე ბორბლების დაჭიმვის გასაზრდელად დაიწყო კოანდას ეფექტის გამოყენება.და ფორმულა 1-ის მანქანების დიზაინში. მანქანები აღჭურვილია დიფუზორით და ფერინგით, რომლებზედაც დაჭერილია გამონაბოლქვი აირების ნაკადი, რაც უზრუნველყოფს სასურველ ეფექტს. ზემოთ მოყვანილ სურათზე ნაჩვენებია გამონაბოლქვი აირების მოძრაობა, რომელიც ეწებება კონტურებს, მიუხედავად იმისა, რომ გამონაბოლქვი მილი თავისთავად არის მიმართული.
გარდა სახმელეთო ტრანსპორტისა, ჩატარდა და მიმდინარეობს ექსპერიმენტული სამუშაოები წყალქვეშა ნავებზე ამ ფენომენის გამოყენებასთან დაკავშირებით. კერძოდ, პეტერბურგში შეიქმნა საკმაოდ ეგზოტიკური წყალქვეშა ველოსიპედი, რომელსაც რატომღაც ინგლისურად უწოდებენ - Blue Space, ითარგმნება როგორც "ლურჯი სივრცე". რასაც ის იყენებს გადაადგილებისთვის არის კოანდას ეფექტი. "წყალქვეშა ველოსიპედის" წინ დამონტაჟებულია ფერდობები, რომლებშიც დამონტაჟებულია ნიჩბოსნობის ლილვაკები, რომლებიც წყალს წოვენ სპეციალური ჭრილებით. შემდეგ წყალი აწვება მანქანის სხეულის ზედაპირზე, ქმნის ბიძგს მის ზედაპირზე. წყალი მიედინება მთელ კორპუსს, იწოვება უკანა ჭრილში და გამოდის გარეთ.
