Концепція створення імпульсного водомету великої дальності дії

Автор(и)

  • Anatoly Tolkachev Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001, Україна https://orcid.org/0000-0003-3504-0072
  • Iryna Sydorenko Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001, Україна https://orcid.org/0000-0001-7434-682X
  • Ihor Morozov Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001, Україна https://orcid.org/0000-0002-9643-481X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139877

Ключові слова:

імпульсний водомет, стійкість струменю, розвинена турбулентність, дрібномасштабна турбулентність

Анотація

Представлено концепцію створення пневматичного імпульсного водомету, оригінальною особливістю якого є використання для формування струменю розвинутої турбулентної течії у стані згасання. Необхідну структуру дрібномасштабної турбулентності передбачається створювати у каналі ствола за відомою процедурою застосування решітки поперек течії. Максимальна інтенсивність цієї турбулентності буде існувати на певній відстані від решітки, де потрібно встановлювати сопло для виведення турбулентної структури у струмінь. Відомі теоретичні представлення та експериментальні факти дозволяють стверджувати наявність у течії з дрібномасштабною турбулентністю стійкості до збурень. Передбачається, що ця властивість буде активною у струмені до повного згасання енергії турбулентності у процесі в’язкої дисипації. Таким чином буде існувати протидія появі великомасштабної турбулентності і відповідно затримається розпад струменю та збільшиться дальність його польоту.

Проведений аналіз дії фонтанів з прозорим струменем показав, що представлення наявності у їх течії ламінарного режиму є помилковим. Представлено обґрунтування, що особливі властивості струменів є наслідком турбулентної течії у фонтанах. Такий висновок свідчить на користь дійсності запропонованого використання турбулентності у якості інструменту проти вихроутворення. Але методику створення струменю у фонтанах, принципово не можливо застосовувати для імпульсного водомету великої потужності.

Запропонована принципова схема імпульсного водомету з пневматичним виштовхуванням водяного снаряду. Очевидною проблемою поєднання імпульсної течії з утворенням дрібномасштабної турбулентності є нестійкість течії у початкову мить імпульсу. Показано вирішення цієї проблеми шляхом проведення експериментального визначення реальних характеристик течії у обраній конструкції водомета. Надані пропозиції щодо вирішення найбільш важливих питань створення водомету

Біографії авторів

Anatoly Tolkachev, Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001

Доктор фізико-математичних наук, професор

Кафедра фундаментальних дисциплін

Iryna Sydorenko, Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001

Кандидат педагогічних наук, доцент

Кафедра фундаментальних дисциплін

Ihor Morozov, Національна академія Національної гвардії України майдан Захисників України, 3, м. Харків, Україна, 61001

Кандидат військових наук, начальник відділу

Науково-організаційний відділ

Посилання

  1. Lavrent'ev, M. A. (1961). Voprosy teorii i praktiki impul'snyh vodyanyh struy. Novosibirsk: In-t gidrodinamiki SO AN SSSR, 347.
  2. Аtanov, G. A. (1987). Gidroimpul'snye ustanovki dlya razrusheniya gornyh porod. Kyiv: Vishcha shkola, 152.
  3. Tolkachev, A. M. (2012). Impulse water-jet weapon. Scientific works collection of the Academy of the Interior Troops of the MIA of Ukraine, 3, 16–19.
  4. Monin, A. S., Yaglom, A. M. (1967). Statisticheskaya gidromekhanika. Mekhanika turbulentnosti. Ch. 1. Moscow: Nauka, 640.
  5. Monin, A. S., Yaglom, A. M. (1971). Statistical Fluid Mechanics. Mechanics of Turbulence. MIT Press, 782.
  6. Sakai Y., Nagata K., Suzuki H., Ito Y. (2016). Mixing and Diffusion in Regular/Fractal Grid Turbulence. CISM International Centre for Mechanical Sciences, 17–73. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-319-33310-6_2
  7. Laizet, S., Fortuné, V., Lamballais, E., Vassilicos, J. C. (2012). Low Mach number prediction of the acoustic signature of fractal-generated turbulence. International Journal of Heat and Fluid Flow, 35, 25–32. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2012.03.004
  8. Ivanov, M. F., Kiverin, A. D., Shevelkina, E. D. (2013). Evolution of vertex disturbances at various stages of turbulent flows. Engineering Journal: Science and Innovations, 8 (20). doi: https://doi.org/10.18698/2308-6033-2013-8-870
  9. Sydorenko, I., Tolkachev, A. (2018). Using small-scale turbulence for forming a solid fluid jet. Scientific works collection of the Kharkiv National University of the Air Force, 1, 185–188. doi: https://doi.org/10.30748/zhups.2018.55.26
  10. Landau, L. D., Lifshic, E. M. (1986). Teoreticheskaya fizika Gidrodinamika. Vol. 6. Moscow: Nauka, 736.
  11. Kolmogorov, A. N. (1941). Lokal'naya struktura turbulentnosti v neszhimaemoy zhidkosti pri ochen' bol'shih chislah Reynol'dsa. Doklady AN SSSR, 30 (4), 299–303.
  12. Monin, A. S., Yaglom, A. M. (1967). Statisticheskaya gidromekhanika. Ch. 2. Moscow: Nauka,. 871.
  13. Monin, A. S., Yaglom, A. M. (Eds.) (2007). Statistical Fluid Mechanics. Vol. 2. Mechanics of Turbulence. Dover Publications, 871.
  14. Vassilicos, J. C. (2015). Dissipation in Turbulent Flows. Annual Review of Fluid Mechanics, 47 (1), 95–114. doi: https://doi.org/10.1146/annurev-fluid-010814-014637
  15. Valente, P. C., Vassilicos, J. C. (2014). The non-equilibrium region of grid-generated decaying turbulence. Journal of Fluid Mechanics, 744, 5–37. doi: https://doi.org/10.1017/jfm.2014.41
  16. Van-Dayk, M. (1986). Al'bom techeniy zhidkosti i gaza. Moscow: Mir, 184.
  17. Hurst, D., Vassilicos, J. C. (2007). Scalings and decay of fractal-generated turbulence. Physics of Fluids, 19 (3), 035103. doi: https://doi.org/10.1063/1.2676448
  18. Seoud, R. E., Vassilicos, J. C. (2007). Dissipation and decay of fractal-generated turbulence. Physics of Fluids, 19 (10), 105108. doi: https://doi.org/10.1063/1.2795211
  19. Staicu, A., Mazzi, B., Vassilicos, J. C., van de Water, W. (2003). Turbulent wakes of fractal objects. Physical Review E, 67 (6). doi: https://doi.org/10.1103/physreve.67.066306
  20. Hof, B., Westerweel, J., Schneider, T. M., Eckhardt, B. (2006). Finite lifetime of turbulence in shear flows. Nature, 443 (7107), 59–62. doi: https://doi.org/10.1038/nature05089
  21. Hof, B., de Lozar, A., Kuik, D. J., Westerweel, J. (2008). Repeller or Attractor? Selecting the Dynamical Model for the Onset of Turbulence in Pipe Flow. Physical Review Letters, 101 (21). doi: https://doi.org/10.1103/physrevlett.101.214501
  22. Kurbackiy, A. F. (2000). Lekcii po turbulentnosti. Vvedenie v turbulentnost'. Ch. 1: ucheb. pos. Novosibirsk, 118.
  23. Cardwell, N. D., Vlachos, P. P., Thole, K. A. (2010). Developing and fully developed turbulent flow in ribbed channels. Experiments in Fluids, 50 (5), 1357–1371. doi: https://doi.org/10.1007/s00348-010-0993-y

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-07-31

Як цитувати

Tolkachev, A., Sydorenko, I., & Morozov, I. (2018). Концепція створення імпульсного водомету великої дальності дії. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(5 (94), 45–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139877

Номер

Том 4 № 5 (94) (2018): Прикладна фізика

Розділ

Прикладна фізика

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Anatoly Tolkachev, Iryna Sydorenko, Ihor Morozov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.