Что может вибрация блехман
Что может вибрация блехман
Вибрация “изменяет законы механики”
Илья Израилевич Блехман, д.ф.-м.н., зав. лаб. вибрационной механики
Института проблем машиноведения РАН и ОАО “Механобр-Техника” (СПб).
Автор не собирается утверждать, будто вибрирующие тела следуют иным законам, нежели законы механики, сформулированные великим Ньютоном. Речь пойдет об удобном физическом истолковании и математическом описании ряда удивительных, зачастую парадоксальных явлений, которые сопровождают действие вибрации на нелинейные механические системы.
Можно ли оставаться равнодушным, видя, как в результате едва заметной вибрации верхнее положение маятника делается устойчивым, тяжелый металлический шар “всплывает” в слое песка, свая легко погружается в грунт под действием собственного веса, массивное тело или слой сыпучего материала движется вверх по наклонной плоскости, вращение ротора устойчиво поддерживается при выключенном электродвигателе и т.п.? Часто (и, как мы увидим, не без оснований) создается впечатление, будто сила тяжести изменила свое направление, известное положение о невозможности ускорить или замедлить движение центра масс системы только за счет внутренних сил перестало действовать, закон механики о равенстве действия и противодействия нарушился, существенно неконсервативная система ведет себя как консервативная и т.д.
Колебания вокруг нас
О вибрационной механике
Учитывая сказанное, будем называть механику, которой должен руководствоваться наблюдатель, не замечающий быстрых сил и быстрых движений (наблюдатель V), вибрационной механикой [1, 2].
Одна из основных задач в вибрационной механике – о нахождении выражений для вибрационных сил. Эта задача достаточно эффективно решается в рамках разработанной теории.
К сожалению, практически во всех обзорах блестящей деятельности академика Капицы не отмечается значение его работы о маятнике в развитии и становлении нового эффективного метода и нового раздела теории нелинейных колебаний. Воистину справедливо известное изречение о том, что талант точно поражает намеченную цель, а гений одновременно поражает и многие другие цели!
Когда кпд машины “больше” единицы,
а килограмм ваты “тяжелее” килограмма стали
Все описанные выше эффекты могут быть объяснены как результат появления в уравнении вибрационной механики вибрационной силы (или момента) V.
Снова рассмотрим те же весы с уравновешенным гирькой грузом, но теперь заставим вибрировать в вертикальном направлении основание, на котором они стоят (рис.4,б). Равновесие может измениться по тем же причинам, что в предыдущем случае. Автору известен эпизод, когда наблюдение за подобной системой привело экспериментатора к мысли, что вибрация изменяет вес тела.
В литературе встречаются и сомнения в возможности получения направленного движения путем колебательных (в том числе случайных) воздействий. Это, якобы, противоречит второму началу термодинамики. Такие сомнения безосновательны. В общей форме ответ состоит в следующем: для получения вибрационного перемещения необходима та или иная асимметрия системы. Можно различать шесть основных видов асимметрии: силовую, кинематическую, структурную (конструктивную), градиентную, волновую и начальную (т.е. связанную с начальными условиями движения). Характер каждого вида асимметрии частично ясен из его названия; развернутые определения можно найти в книгах [1, 2]. Разумеется, возможно сочетание сразу нескольких, например, двух видов асимметрии.
Вибрационное перемещение (транспортирование) во всех перечисленных случаях можно трактовать в рамках вибрационной механики: наблюдателю V представляется, что оно происходит под действием некоторой вибрационной силы V.
На рис.6 дана схема вибрационного устройства для заполнения порошком тонкой металлической трубки, что необходимо при изготовлении электродной проволоки. Устройство обеспечивает равномерное и плотное заполнение порошком трубки диаметром 3-7 мм и длиной до 500 м. Это пример технологической задачи, которая вряд ли могла быть эффективно решена без использования вибрации. В описываемом устройстве трубка наматывается на вертикальный цилиндрический барабан и закрывается снизу. Барабану сообщаются винтовые колебания. Подаваемый сверху порошок заполняет трубку. Как и по отношению к ряду других вибротранспортирующих устройств, было бы совершенно недостаточно сказать, что порошок становится под действием вибрации текучим, подобно жидкости, т.е. имеет место эффект псевдоожижения. Не менее важно, что на каждом участке создается вибрационная сила, обеспечивающая “напор” в нужном направлении.
| Рис. 6. Схема устройства для заполнения порошком тонкой металлической трубки. |
То же самое относится в процессу виброразгрузки сыпучих грузов из железнодорожных вагонов (рис.7). Характер вибраций, сообщаемых вагону, таков, что они не только “разжижают” материал, но и подают его к месту разгрузки.
Рис. 7. Вибрационная разгрузка железнодорожных вагонов с сыпучими грузами.
Приведенными примерами далеко не ограничивается практическое использование эффектов вибрационного перемещения. Машины, основанные на этих эффектах, широко применяются при переработке полезных ископаемых, на предприятиях строительной, химической и пищевой промышленности.
Можно ли плыть на лодке без весел?
Естественно, что взаимодействие самого устройства (организма) или указанных тел с внешней средой или наличие внешнего поля совершенно необходимо для изменения средней скорости движения центра инерции подобного экипажа, ибо иначе нарушался бы известный закон сохранения импульса. Уже отмечалось, что о наличии внешних сил или полей иногда забывают, и тогда это служит поводом для недоразумений, вплоть до выражения сомнений в справедливости законов механики.
Не останавливаясь подробно на проблеме передвижения живых организмов, которой посвящена обширная литература, рассмотрим преимущественно некоторые технические вибрационные экипажи, в том числе несколько экзотические.
Схема рис.8, г соответствует механизму плавания жгутиковых. Подобные организмы передвигаются в жидкости, придавая своему удлиненному телу или его частям поперечные колебания в виде бегущей волны (волновая асимметрия).
И во всех случаях наблюдатель V объяснит направленное движение экипажей возникновением вибрационной силы V (рис.8, д ).
Притяжение ритмов (самосинхронизация)
Толчком к обнаружению явления самосинхронизации неуравновешенных роторов как раз и послужило случайное наблюдение описанного эффекта в ленинградском институте “Механобр” в 1948 г. При длительных испытаниях вибрационной машины с двумя механическими вибровозбудителями (неуравновешенными роторами, которые приводились во вращение от асинхронных электродвигателей) оборвался провод, подающий напряжение к одному из двигателей. Наличие обрыва, однако, выяснилось лишь спустя несколько часов, ибо установка продолжала нормально работать.
В том же институте было выполнено и большинство теоретических исследований и экспериментально-конструкторских разработок устройств с самосинхронизирующимися вибровозбудителями. Его сотрудникам выдано свидетельство на научное открытие явления синхронизации вращающихся тел (роторов) [1-3, 7].
По-видимому, первое наблюдение и описание явления синхронизации колеблющихся объектов принадлежит Х.Гюйгенсу, который еще в начале второй половины XVII в. обнаружил, что пара маятниковых часов, ходивших по-разному, самосинхронизовалась, когда их прикрепляли к легкой балке вместо стены.
Самосинхронизация всюду и везде?
Значительный интерес исследователей ныне привлекают проблемы синхронизации в живых системах. Известны эффекты самосинхронизации излучения жучков-светлячков на одной поляне, скандированные аплодисменты большой аудитории, синхронизация менструальных циклов у женщин, проживающих в общежитии. В настоящее время начались многочисленные исследования синхронизации в сообществах клеток и нейронов, в том числе в связи с попытками понять механизмы памяти эмоций. Еще Н.Винер выдвинул гипотезу о синхронизационном механизме роста раковых клеток; эта гипотеза до сих пор не подтверждена и не опровергнута.
Несомненна роль синхронизации в микромире. Изучение таких процессов лишь начинается.
Как вибрация превращает песок в “жидкость”,
а веревку в “стержень”
Под виброреологией понимается раздел механики, в том числе вибрационной, и реологии, анализирующий изменение под влиянием вибрации реологических реакций тел на медленные силы, а также соответствующие медленные движения тел 2. Иными словами, виброреологию можно определить как реологию для наблюдателя V.
Особый интерес представляют виброреологические эффекты, состоящие в изменении жесткостных характеристик упругих систем под действием вибрации. По-видимому, первым обратил внимание на такие эффекты академик В.Н.Челомей, указавший на их связь с поведением маятника, имеющего вибрирующую ось (рис.2). Поразительный эффект подобного рода был, однако, известен давно. Речь идет об индийской магической веревке (рис.12). Под влиянием вибрации нижнего конца ее верхнее вертикальное положение становится устойчивым. Веревка “пружинит”, принимая это положение, как бы значительно ее ни отклоняли.
| Рис. 12. Эффект индийской магической веревки. Вибрация нижнего конца делает ее верхнее вертикальное положение устойчивым. Встречаются публикации, в которых рассказывается, будто индийским факирам удавалось добиваться устойчивости довольно длинной веревки, по которой взбиралась обезьянка. |
Тот же эффект имеет место в случае струны, натяжение которой быстро периодически изменяется. В результате струна приобретает дополнительную “вибрационную” жесткость, превращаясь, как и веревка, в упругий “стержень”.
Приведенные примеры могут рассматриваться как предельные частные случаи так называемых динамических материалов, идея создания которых недавно была высказана К.А.Лурье и автором [1]. Под динамическими материалами понимаются среды, физические параметры которых (плотность, жесткость, электромагнитные свойства и т.п.) изменяются как в пространстве, так и во времени. Это нечто вроде “живых” материалов, в отличие от обычных (те в этом отношении являются “мертвыми”).
Другими примерами могут служить две или более различных сред, взаимно проникающие одна в другую и совершающие относительно друг друга некоторые движения, в частности, колебания (в последнем случае можно говорить о вибрационных динамических материалах).
Динамические материалы должны обладать необычными свойствами, существенно отличающимися от свойств исходных веществ. В частности, можно создать объекты, в которых сравнительно длинные волны распространяются только в одном направлении, так что определенная часть среды окажется изолированной от длинноволновых воздействий. Можно организовать среды так, что они будут быстро гасить или, наоборот, формировать ударные импульсы. Разумеется, определенные трудности представляют конкретные технические способы создания динамических материалов. Такие способы уже начали разрабатываться.
Вышесказанным важные для приложений виброреологические эффекты далеко не исчерпываются. Еще не завершено создание теорий вибропластичности, виброползучести, виброрелаксации, эффекта усталости материалов, имеющих немалое практическое значение.
Может ли вибрация закупорить отверстие в вибрирующем сосуде?
На основе “вибрационного” уравнения Бернулли удалось решить ряд интересных прикладных задач, в частности теории вибрационных насосов. Оно может быть использовано для объяснения и описания двух следующих, весьма своеобразных, процессов.
Сравнительно давно известен виброструйный эффект. Он состоит в том, что при вибрации в жидкости пластины с коническими отверстиями возникают медленные потоки жидкости в направлении сужения отверстий. Этот эффект успешно используется в ряде технических устройств. Вместе с тем есть информация, что он был причиной некоторых авиационных катастроф: вследствие вибрации топливо переставало поступать из баков (имел место эффект вибрационного запирания отверстий). В этом случае давление, способствующее истечению топлива, уравновешивается противодавлением, возникающим из-за вибрации.
Рис. 14. Вибрационная инжекция. При вибрации сосуда в жидкость внутри него инжектируется газ ( а ) или другая жидкость ( б ).
Ряд изложенных здесь идей и разработок выполнен инженерами и учеными, имена которых не удалось, к сожалению, упомянуть в тексте статьи. Читатель может найти эти имена в приводимом ниже списке литературы по проблеме.
Работа по проблеме в течение ряда лет поддерживалась Российским фондом фундаментальных исследований,
в частности, по проектам 94-01-01322, 99-01-00721 и 01-01-00227.
2. Блехман И.И. Что может вибрация? О “вибрационной механике” и вибрационной технике. М., 1988.
3. Вибрации в технике: Справочник в 6 т. М., 1978-1981.
4. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. М., 1964.
7. Блехман И.И. Синхронизация в природе и технике. М., 1981; англ. пер.: Blekhman I.I. Synchronization in Science and Technology. N.Y., 1988.
8. Белецкий В.В. Резонансные явления во вращательных движениях искусственных и естественных небесных тел // Динамика косм. аппаратов и исслед. косм. пространства. М., 1986.
9. Ганиев Р.Ф., Украинский Л.Е. Динамика частиц при воздействии вибрации. Киев, 1975.
10. Блехман И.И., Блехман Л.И., Вайсберг Л.А., Васильков В.Б., Якимова К.С. // ДАН. 2003. Т.391. №2. С.185-188.
Что может вибрация блехман
Вибрация “изменяет законы механики”
Илья Израилевич Блехман, д.ф.-м.н., зав. лаб. вибрационной механики
Института проблем машиноведения РАН и ОАО “Механобр-Техника” (СПб).
Автор не собирается утверждать, будто вибрирующие тела следуют иным законам, нежели законы механики, сформулированные великим Ньютоном. Речь пойдет об удобном физическом истолковании и математическом описании ряда удивительных, зачастую парадоксальных явлений, которые сопровождают действие вибрации на нелинейные механические системы.
Можно ли оставаться равнодушным, видя, как в результате едва заметной вибрации верхнее положение маятника делается устойчивым, тяжелый металлический шар “всплывает” в слое песка, свая легко погружается в грунт под действием собственного веса, массивное тело или слой сыпучего материала движется вверх по наклонной плоскости, вращение ротора устойчиво поддерживается при выключенном электродвигателе и т.п.? Часто (и, как мы увидим, не без оснований) создается впечатление, будто сила тяжести изменила свое направление, известное положение о невозможности ускорить или замедлить движение центра масс системы только за счет внутренних сил перестало действовать, закон механики о равенстве действия и противодействия нарушился, существенно неконсервативная система ведет себя как консервативная и т.д.
Колебания вокруг нас
О вибрационной механике
Учитывая сказанное, будем называть механику, которой должен руководствоваться наблюдатель, не замечающий быстрых сил и быстрых движений (наблюдатель V), вибрационной механикой [1, 2].
Одна из основных задач в вибрационной механике – о нахождении выражений для вибрационных сил. Эта задача достаточно эффективно решается в рамках разработанной теории.
Рис. 2. Маятник, точка подвеса которого совершает колебания по закону A sinwt. Здесь и далее цветные стрелки показывают направление вибрации. Верхнее положение маятника может стать устойчивым вследствие вибрации его оси ( а ). Наблюдатель V считает это результатом того, что маятник подпирается в обоих положениях равновесия незримыми пружинами ( б ). Наличием пружин объясняется тот факт, что маятниковые часы на вибрирующем основании всегда спешат (тогда как песочные часы в этом случае всегда отстают).
К сожалению, практически во всех обзорах блестящей деятельности академика Капицы не отмечается значение его работы о маятнике в развитии и становлении нового эффективного метода и нового раздела теории нелинейных колебаний. Воистину справедливо известное изречение о том, что талант точно поражает намеченную цель, а гений одновременно поражает и многие другие цели!
Когда кпд машины “больше” единицы,
а килограмм ваты “тяжелее” килограмма стали
А вот два примера вибрационного торможения из практики. В первом случае судовая машина упорно не выходила на номинальные обороты. После долгих расследований выяснилось, что причиной “отсоса” энергии были интенсивные резонансные колебания троса, лежавшего на палубе. Во втором случае тормозился локомотив, ведущий состав с жидким грузом: здесь энергия тратилась на возбуждение колебаний жидкости, частично заполняющей цистерны.
Все описанные выше эффекты могут быть объяснены как результат появления в уравнении вибрационной механики вибрационной силы (или момента) V.
Снова рассмотрим те же весы с уравновешенным гирькой грузом, но теперь заставим вибрировать в вертикальном направлении основание, на котором они стоят (рис.4,б). Равновесие может измениться по тем же причинам, что в предыдущем случае. Автору известен эпизод, когда наблюдение за подобной системой привело экспериментатора к мысли, что вибрация изменяет вес тела.
В литературе встречаются и сомнения в возможности получения направленного движения путем колебательных (в том числе случайных) воздействий. Это, якобы, противоречит второму началу термодинамики. Такие сомнения безосновательны. В общей форме ответ состоит в следующем: для получения вибрационного перемещения необходима та или иная асимметрия системы. Можно различать шесть основных видов асимметрии: силовую, кинематическую, структурную (конструктивную), градиентную, волновую и начальную (т.е. связанную с начальными условиями движения). Характер каждого вида асимметрии частично ясен из его названия; развернутые определения можно найти в книгах [1, 2]. Разумеется, возможно сочетание сразу нескольких, например, двух видов асимметрии.
Вибрационное перемещение (транспортирование) во всех перечисленных случаях можно трактовать в рамках вибрационной механики: наблюдателю V представляется, что оно происходит под действием некоторой вибрационной силы V.
На рис.6 дана схема вибрационного устройства для заполнения порошком тонкой металлической трубки, что необходимо при изготовлении электродной проволоки. Устройство обеспечивает равномерное и плотное заполнение порошком трубки диаметром 3-7 мм и длиной до 500 м. Это пример технологической задачи, которая вряд ли могла быть эффективно решена без использования вибрации. В описываемом устройстве трубка наматывается на вертикальный цилиндрический барабан и закрывается снизу. Барабану сообщаются винтовые колебания. Подаваемый сверху порошок заполняет трубку. Как и по отношению к ряду других вибротранспортирующих устройств, было бы совершенно недостаточно сказать, что порошок становится под действием вибрации текучим, подобно жидкости, т.е. имеет место эффект псевдоожижения. Не менее важно, что на каждом участке создается вибрационная сила, обеспечивающая “напор” в нужном направлении.
Рис. 6. Схема устройства для заполнения порошком тонкой металлической трубки.
То же самое относится в процессу виброразгрузки сыпучих грузов из железнодорожных вагонов (рис.7). Характер вибраций, сообщаемых вагону, таков, что они не только “разжижают” материал, но и подают его к месту разгрузки.
Рис. 7. Вибрационная разгрузка железнодорожных вагонов с сыпучими грузами.
Приведенными примерами далеко не ограничивается практическое использование эффектов вибрационного перемещения. Машины, основанные на этих эффектах, широко применяются при переработке полезных ископаемых, на предприятиях строительной, химической и пищевой промышленности.
Можно ли плыть на лодке без весел?
Естественно, что взаимодействие самого устройства (организма) или указанных тел с внешней средой или наличие внешнего поля совершенно необходимо для изменения средней скорости движения центра инерции подобного экипажа, ибо иначе нарушался бы известный закон сохранения импульса. Уже отмечалось, что о наличии внешних сил или полей иногда забывают, и тогда это служит поводом для недоразумений, вплоть до выражения сомнений в справедливости законов механики.
Не останавливаясь подробно на проблеме передвижения живых организмов, которой посвящена обширная литература, рассмотрим преимущественно некоторые технические вибрационные экипажи, в том числе несколько экзотические.
Схема рис.8, г соответствует механизму плавания жгутиковых. Подобные организмы передвигаются в жидкости, придавая своему удлиненному телу или его частям поперечные колебания в виде бегущей волны (волновая асимметрия).
И во всех случаях наблюдатель V объяснит направленное движение экипажей возникновением вибрационной силы V (рис.8, д ).
Притяжение ритмов (самосинхронизация)
Рис. 9. Самосинхронизация механических вибровозбудителей. Два или более неуравновешенных ротора, приводимых в движение асинхронными двигателями, на неподвижном основании имеют разные скорости вращения w 1 и w 2 ( а ). Установленные же на общем подвижном основании, они вращаются с одинаковой средней скоростью w (б). Синхронность вращения может сохраняться даже при выключении одного из двигателей (w 1 =0 или w 2 =0). У наблюдателя V создается иллюзия, будто роторы соединены пружиной ( в ).
Толчком к обнаружению явления самосинхронизации неуравновешенных роторов как раз и послужило случайное наблюдение описанного эффекта в ленинградском институте “Механобр” в 1948 г. При длительных испытаниях вибрационной машины с двумя механическими вибровозбудителями (неуравновешенными роторами, которые приводились во вращение от асинхронных электродвигателей) оборвался провод, подающий напряжение к одному из двигателей. Наличие обрыва, однако, выяснилось лишь спустя несколько часов, ибо установка продолжала нормально работать.
В том же институте было выполнено и большинство теоретических исследований и экспериментально-конструкторских разработок устройств с самосинхронизирующимися вибровозбудителями. Его сотрудникам выдано свидетельство на научное открытие явления синхронизации вращающихся тел (роторов) [1-3, 7].
Рис. 10. Возможности использования самосинхронизации роторов: старый способ согласования вращения роторов вибровозбудителей для получения направленных колебаний ( а ); новый способ достижения той же цели (зубчатое зацепление излишне) ( б ).
По-видимому, первое наблюдение и описание явления синхронизации колеблющихся объектов принадлежит Х.Гюйгенсу, который еще в начале второй половины XVII в. обнаружил, что пара маятниковых часов, ходивших по-разному, самосинхронизовалась, когда их прикрепляли к легкой балке вместо стены.
Самосинхронизация всюду и везде?
Значительный интерес исследователей ныне привлекают проблемы синхронизации в живых системах. Известны эффекты самосинхронизации излучения жучков-светлячков на одной поляне, скандированные аплодисменты большой аудитории, синхронизация менструальных циклов у женщин, проживающих в общежитии. В настоящее время начались многочисленные исследования синхронизации в сообществах клеток и нейронов, в том числе в связи с попытками понять механизмы памяти эмоций. Еще Н.Винер выдвинул гипотезу о синхронизационном механизме роста раковых клеток; эта гипотеза до сих пор не подтверждена и не опровергнута.
Несомненна роль синхронизации в микромире. Изучение таких процессов лишь начинается.
Как вибрация превращает песок в “жидкость”, а веревку в “стержень”
Под виброреологией понимается раздел механики, в том числе вибрационной, и реологии, анализирующий изменение под влиянием вибрации реологических реакций тел на медленные силы, а также соответствующие медленные движения тел 3. Иными словами, виброреологию можно определить как реологию для наблюдателя V.
Рис. 11. В сообщающихся вибрирующих сосудах сыпучая среда устанавливается на разных уровнях, если асимметричен сосуд ( а ) или асимметричны колебания ( б ).
Особый интерес представляют виброреологические эффекты, состоящие в изменении жесткостных характеристик упругих систем под действием вибрации. По-видимому, первым обратил внимание на такие эффекты академик В.Н.Челомей, указавший на их связь с поведением маятника, имеющего вибрирующую ось (рис.2). Поразительный эффект подобного рода был, однако, известен давно. Речь идет об индийской магической веревке (рис.12). Под влиянием вибрации нижнего конца ее верхнее вертикальное положение становится устойчивым. Веревка “пружинит”, принимая это положение, как бы значительно ее ни отклоняли.
Подход вибрационной механики позволяет дать простое и отчетливое физическое объяснение этого эффекта: в результате вибрации веревка приобретает дополнительную изгибную жесткость, зависящую от частоты и амплитуды вибрации W и A. Веревка словно превращается в балку. Можно сказать, что, изменяя A и W, мы получаем новый материал (рис.13).
Рис. 13. Изменение эффективной изгибной жесткости стержня под действием вибрации. Жесткость увеличивается при увеличении произведения A W амплитуды A на частоту колебаний W.
Тот же эффект имеет место в случае струны, натяжение которой быстро периодически изменяется. В результате струна приобретает дополнительную “вибрационную” жесткость, превращаясь, как и веревка, в упругий “стержень”.
Приведенные примеры могут рассматриваться как предельные частные случаи так называемых динамических материалов, идея создания которых недавно была высказана К.А.Лурье и автором [1]. Под динамическими материалами понимаются среды, физические параметры которых (плотность, жесткость, электромагнитные свойства и т.п.) изменяются как в пространстве, так и во времени. Это нечто вроде “живых” материалов, в отличие от обычных (те в этом отношении являются “мертвыми”).
Другими примерами могут служить две или более различных сред, взаимно проникающие одна в другую и совершающие относительно друг друга некоторые движения, в частности, колебания (в последнем случае можно говорить о вибрационных динамических материалах).
Динамические материалы должны обладать необычными свойствами, существенно отличающимися от свойств исходных веществ. В частности, можно создать объекты, в которых сравнительно длинные волны распространяются только в одном направлении, так что определенная часть среды окажется изолированной от длинноволновых воздействий. Можно организовать среды так, что они будут быстро гасить или, наоборот, формировать ударные импульсы. Разумеется, определенные трудности представляют конкретные технические способы создания динамических материалов. Такие способы уже начали разрабатываться.
Вышесказанным важные для приложений виброреологические эффекты далеко не исчерпываются. Еще не завершено создание теорий вибропластичности, виброползучести, виброрелаксации, эффекта усталости материалов, имеющих немалое практическое значение.
Может ли вибрация закупорить отверстие в вибрирующем сосуде?
На основе “вибрационного” уравнения Бернулли удалось решить ряд интересных прикладных задач, в частности теории вибрационных насосов. Оно может быть использовано для объяснения и описания двух следующих, весьма своеобразных, процессов.
Сравнительно давно известен виброструйный эффект. Он состоит в том, что при вибрации в жидкости пластины с коническими отверстиями возникают медленные потоки жидкости в направлении сужения отверстий. Этот эффект успешно используется в ряде технических устройств. Вместе с тем есть информация, что он был причиной некоторых авиационных катастроф: вследствие вибрации топливо переставало поступать из баков (имел место эффект вибрационного запирания отверстий). В этом случае давление, способствующее истечению топлива, уравновешивается противодавлением, возникающим из-за вибрации.
Рис. 14. Вибрационная инжекция. При вибрации сосуда в жидкость внутри него инжектируется газ ( а ) или другая жидкость ( б ).
Нашей целью было осветить широкий мир удивительных явлений, сопровождающих действие вибрации на нелинейные механические системы, а также наметить общий подход к изучению этих процессов. Многие из них уже находят важное практическое применение, но возможности здесь еще далеко не исчерпаны. Более того, сам список этих феноменов постоянно пополняется.
Ряд изложенных здесь идей и разработок выполнен инженерами и учеными, имена которых не удалось, к сожалению, упомянуть в тексте статьи. Читатель может найти эти имена в приводимом ниже списке литературы по проблеме.
Работа по проблеме в течение ряда лет поддерживалась Российским фондом фундаментальных исследований, в частности, по проектам 94-01-01322, 99-01-00721 и 01-01-00227.
2. Блехман И.И. Что может вибрация? О “вибрационной механике” и вибрационной технике. М., 1988.
3. Вибрации в технике: Справочник в 6 т. М., 1978-1981.
4. Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. М., 1964.
7. Блехман И.И. Синхронизация в природе и технике. М., 1981; англ. пер.: Blekhman I.I. Synchronization in Science and Technology. N.Y., 1988.
8. Белецкий В.В. Резонансные явления во вращательных движениях искусственных и естественных небесных тел // Динамика косм. аппаратов и исслед. косм. пространства. М., 1986.
9. Ганиев Р.Ф., Украинский Л.Е. Динамика частиц при воздействии вибрации. Киев, 1975.
10. Блехман И.И., Блехман Л.И., Вайсберг Л.А., Васильков В.Б., Якимова К.С. // ДАН. 2003. Т.391. №2. С.185-188.