İnsan tərəfindən təsadüfən kəşf edilmiş bir çox fiziki hadisələr və qanunlar var. İsaak Nyutonun başına düşən əfsanəvi almadan və Arximedin dinc şəkildə vanna qəbul etməsindən tutmuş, yeni materialların və biokimyanın yaradılması sahəsində ən son kəşflərə qədər. Coanda effekti eyni kəşflər seriyasına aiddir. Qəribədir, lakin onun texnologiyada praktik tətbiqi hələ ilkin mərhələdədir. Beləliklə, Coanda effekti nədir?
Kəşf tarixçəsi
Rumıniyalı mühəndis Henri Coanda reaktiv mühərriklə təchiz edilmiş, lakin taxta gövdəyə malik olan eksperimental təyyarəsini sınaqdan keçirərkən bədənin reaktiv axınından alovlanmasının qarşısını almaq üçün təyyarənin yanlarına qoruyucu metal lövhələr quraşdırıb. mühərriklər. Lakin bunun effekti gözlənilənlərin əksi oldu. İstifadə müddəti başa çatan reaktivlər, naməlum səbəblərdən, bu qoruyucu lövhələrə çəkilməyə başladı və onların yerləşdiyi ərazidə yerləşən təyyarənin taxta konstruksiyaları alovlana bilər. Sınaqlar qəza ilə başa çatdı, lakin ixtiraçı özü bunu etmədiəziyyət çəkdi. Bütün bunlar 20-ci əsrin əvvəllərində baş verdi.
Eksperimental doğrulama
Coanda effekti mətbəxinizin rahatlığında sınaqdan keçirə biləcəyiniz bir fenomendir. Krandakı suyu açıb su axınına düz boşqab gətirsəniz, bu təsiri öz gözlərinizlə görə bilərsiniz. Su demək olar ki, nəzərəçarpacaq dərəcədə boşqaba doğru sapacaq. Eyni zamanda, suyun axın sürəti çox yüksək olmaya bilər. Prinsipcə, bu fenomen hər hansı bir mühitdə müşahidə olunur: su və ya hava. Əsas odur ki, orta axının olması və bir tərəfdən bu axına bitişik səthin olmasıdır.
Yeri gəlmişkən, bu fenomenin başqa adı var - çaydan effekti. Məhz bu effekt sayəsində çaydanı əyən zaman ondan gələn su stəkana düşmür, musluğun ağzından aşağı axır, süfrəni, bəzən də başqalarının dizlərini doldurur. Hidrodinamika və bütövlükdə aerodinamika qanunları, bir neçə istisna olmaqla, praktiki olaraq eyni olduğundan, təkrarlanmamaq üçün gələcəkdə Coanda effekti hava mühiti üçün nəzərə alınacaq.
Fenomenin fizikası
Coanda effekti bu axını məhdudlaşdıran və bir tərəfdən havanın sərbəst daxil olmasına mane olan divarın mövcudluğu zamanı axındakı təzyiq fərqinə əsaslanır. İstənilən hava axını müxtəlif sürətlərə malik təbəqələrdən ibarətdir. Eyni zamanda, eksperimental olaraq sübut edilmişdir ki, hava təbəqəsi ilə ona bitişik bərk səth arasında sürtünmə qüvvəsi ayrı-ayrı hava təbəqələri arasında olduğundan daha azdır. Beləliklə, səthə yaxın keçən hava təbəqəsinin sürəti olduğu ortaya çıxırbu səthdən uzaqda olan hava təbəqəsinin sürətindən yuxarı.
Bundan başqa, kifayət qədər böyük məsafədə hava təbəqələrindən birinin səthə nisbətən sürəti ümumiyyətlə sıfıra bərabər olacaqdır. Axın hündürlüyü boyunca qeyri-bərabər sürət sahəsi ortaya çıxır. Qaz dinamikası qanunlarına uyğun olaraq burada eninə təzyiq fərqi yaranır ki, bu da axını daha aşağı təzyiqə, yəni hava qatının sürətinin daha yüksək olduğu yerə - sərhəd divarına doğru yönəldir. Başlığın və səthin formasını seçməklə, məsafələr və sürətlərlə sınaqdan keçirməklə, kifayət qədər geniş diapazonda axın istiqamətini dəyişmək mümkündür.
Riyaziyyat
Çox uzun müddət ərzində təsvir olunan fenomen aşkarlığına və eksperimental yoxlamanın nisbi asanlığına baxmayaraq, ümumiyyətlə tanınmırdı. Sonra qüvvənin nəzəri hesablamalarına və bu qüvvənin vektoruna, yəni Koanda effektinin hesablanmasına ehtiyac yarandı. Bu cür hesablamalar müxtəlif tipli reaktiv təyyarələr üçün aparılmışdır.
Alınan düsturlar olduqca çətin və diferensial hesabın triqonometriya ilə birləşməsini təmsil edir. Amma bu mürəkkəb və çoxmərhələli hesablamalar yalnız təxmini nəticə verə bilər. Təbii ki, bütün bunlar kağız üzərində deyil, kompüterlərə daxil edilmiş müasir alqoritmlərdən istifadə etməklə hesablanır. Ancaq real dəyərlər yalnız eksperimental olaraq əldə edilə bilər. Bu təsirə çoxlu amillər kömək edir və onların hamısını riyazi düsturlarla təsvir etmək mümkün deyil.
Bu fenomen nədən asılıdır
Fövqəladə bacarıq tələb edən düsturların ətraflı təhlilini bir kənara qoysaq, Coanda effektinin gücü axın sürətindən, axının diametrinin nisbətindən və divarın əyriliyindən asılıdır. Təcrübələr göstərmişdir ki, ucluğun yeri və diametri, divar səthinin kobudluğu, axınla onu məhdudlaşdıran divar arasındakı məsafə, həmçinin divarın özünün forması böyük əhəmiyyət kəsb edir. Həmçinin qeyd edilir ki, Coanda effekti turbulent axınlarda daha qabarıq görünür.
Kəşf edən başqa nə tapdı
Fenomen kəşf edildikdən sonra A. Coanda onu inkişaf etdirməyə və praktik tətbiqlər axtarmağa başladı. Onun səylərinin nəticəsi uçan çətirin ixtirası üçün patent oldu. Yarımkürənin mərkəzində çətirə bənzəyən, qaz axını çıxaran nozzlər quraşdırılıbsa, Coanda effektinə uyğun olaraq, bu axın yarımkürənin səthinə basılacaq və aşağıya doğru axacaq və aşağı bir bölgə yaradacaqdır. çətirin üstündəki təzyiq, onu yuxarı itələmək. İxtiraçı özü bunu halqaya yuvarlanan təyyarənin qanadı adlandırdı.
Bu ixtiranı praktikada tətbiq etmək cəhdləri uğurlu alınmadı. Səbəb isə aparatın havadakı qeyri-sabitliyidir. Bununla belə, havada qeyri-sabit strukturların ağıllı idarə edilməsi sahəsində son nailiyyətlər, sözdə "Nəftlə uçmaq" prinsipi bu ekzotik təyyarənin yaranmasına ümid verir.
Nə əldə edildi
İxtiraçının çətirini havaya qaldırmaq mümkün olmasa da, Coanda effektiaviasiyadan istifadə olunur, lakin nisbətən desək, ikinci dərəcəli sahələrdə. Ən görkəmli nümunələrdən 40-cı illərdə hazırlanmış quyruq rotoru olmayan bir vertolyotu göstərmək olar, onun əsas rotorun fırlanmasını kompensasiya etmək funksiyaları arxada quraşdırılmış fan və xüsusi bələdçilərlə burunlar tərəfindən yerinə yetirilmişdir. Eyni sistem helikopteri əyilmə və meydançada idarə etməyə imkan verdi. Bu, MD 520N, MD 600N və MD Explorer-də tətbiq edilib.
Təyyarələrdə Coanda effekti, ilk növbədə, mühərrikdən qanadın yuxarı səthinə əlavə hava axını ilə qaldırıcılığın artmasıdır ki, bu da mexanizasiyanın sərbəst buraxılması zamanı maksimum effekt verir, yəni. qanad ən "qabarıq" profilə malikdir və bu, axının demək olar ki, şaquli olaraq aşağıya doğru getməsinə imkan verir. Bu, Sovet An-72, An-74 və An-70 təyyarələrində həyata keçirilib. Bu maşınların hamısı qısa uçuş və eniş zolaqlarından istifadə etməyə imkan verən təkmil uçuş və eniş xüsusiyyətlərinə malikdir.
Amerika texnologiyasından biz eyni prinsipdən, eləcə də bir sıra eksperimental maşınlardan istifadə edərək "Boeing C-7" adlandıra bilərik. Müharibədən sonrakı dövrdə Coanda effekti prinsiplərinə əsaslanan bir təyyarə yaratmaq üçün bir çox cəhdlər edildi. Hamısı uçan boşqab formasına malik idi və müəyyən müddətdən sonra texniki çətinliklər üzündən hamısı bağlandı. Ola bilsin ki, hazırda bu işlər ciddi mühafizə olunan formada aparılır.
Göydən yerə və su altında
Təkərlərin yol ilə tutuşunu artırmaq üçün Coanda effektindən istifadə edilməyə başlandıvə Formula 1 avtomobillərinin dizaynlarında. Maşınlar diffuzorlar və pərdələrlə təchiz olunmuşdur, onlara qarşı işlənmiş qazların axını sıxılır və istənilən effekt verilir. Yuxarıdakı şəkildə egzoz borusunun özünün yuxarı baxmasına baxmayaraq, konturlara yapışan işlənmiş qazların hərəkəti göstərilir.
Quru nəqliyyatından əlavə su altı qayıqlarda bu hadisənin istifadəsi ilə bağlı eksperimental işlər aparılıb və aparılır. Xüsusilə, Sankt-Peterburqda kifayət qədər ekzotik su altı velosiped yaradılmışdır, nədənsə ingiliscə adlandırılır - Blue Space, "mavi boşluq" kimi tərcümə olunur. Onun hərəkət etmək üçün istifadə etdiyi şey Coanda effektidir. Yarpaqlar avarçəkmə çarxlarının quraşdırıldığı, xüsusi yuvalar vasitəsilə suyu əmdiyi "su altı velosipedin" qarşısında quraşdırılmışdır. Daha sonra su maşın gövdəsinin səthinə itələnərək onun səthində itələmə yaradır. Su bütün gövdənin ətrafında axır, arxa tərəfdəki yuvaya sorulur və çölə atılır.
