едостатки. Желобки наклонных пластин быстро
забиваются мелкой пылью, и расход металла на их изготовление великоват. Есть
другой, не менее эффективный, но более простой способ предотвратить оседание на
крыше пыли, ударяющейся о зонт выбросной трубы. Никаких особенных изменений в
конструкцию трубы для этого вносить не нужно. Надо лишь прикрепить к ее устью
полый усеченный конус, который закроет зонт по высоте, а между внутренними
стенками основания конуса и зонтом оставить зазор для того, чтобы
вентиляционные выбросы шли вверх. Атмосферные осадки сливаются наружу через
отверстия в нижней части усеченного конца.



КЛАПАН ДЛЯ ТРУБЫ



Каких только
флюгеров не бывает на свете. "Старый Томас" стал даже "визитной карточкой"
Таллина. Есть флюгера и в виде поворачивающегося колена, через которое поток
ветра эжектирует воздух, собравшийся в помещении. Изобретатель В. Я. Виноградов
в этом направлении сделал шаг вперед. Его дефлектор по совместительству
является еще и шибером. Рычагом со штоком его можно поднимать вверх и опускать,
закрывая трубу. Иногда трубу нужно закрывать, но не в переносном, а в прямом
смысле.

Кончилась
смена, рабочие разошлись, а трубы, как это ни печально, продолжают действовать.
Из тех, что повыше, теплый воздух самотягой выходит в атмосферу, а через низкие
засасывается с улицы холодный. Ржавеет от холода оборудование, выстуживается
помещение. На одну трубу среднего диаметра расходуется до 50 кг угля в неделю!
Выход один -- для того чтобы сэкономить тепло, нужен очень легкий и надежный
клапан, который бы автоматически закрывал трубы. Условия задачи следующие: в
открытом положении клапан не должен создавать сопротивление для прохода
воздуха, быть недорогим, а монтаж его нетрудоемким.

Инженеры   Московского   пусконаладочного управления Минлегпрома СССР решили этот вопрос
следующим образом: между зонтом и срезом трубы установили полистироловый диск с
четырьмя проушинами, охватывающими стойки зонта. Когда включается вентилятор,
диск под действием напора воздуха поднимается вверх и прижимается к зонту. Там
он и удерживается все время, пока работает вентилятор. Как только он перестает
работать, диск падает и надежно перекрывает воздуховод, не давая холодному воздуху
проникать в помещение. Для удобства монтажа проушины сделаны разрезными. Один
слесарь за день может смонтировать более десяти таких клапанов и сберечь машину
угля в год. Цена же полистироловому диску -- копеечная.



ТРУБА  ПРОТИВ МУСОРА



Бич
окружающей среды --мусор, образующийся вокруг жилья. Мусор сжигают, это известно
каждому. А вот как это делается? Горение, прямо скажем,-- неорганизованное.
Просто поджигают одну кучу за другой, ядовитый дым стелется над свалкой,- а
потом на выгоревшее место самосвалами привозят новые сотни тонн мусора.
Конечно, так избавляются от мусора не во всех городах. Там, где защите
окружающей среды уделяется достаточно внимания, сжигание отходов организовано
лучше. Колосниковая решетка, дутьевой вентилятор и дымовая труба обязательно
применяются в процессе сжигания. Без них нормального горения не получишь. Но
возникает вопрос, где расположить все эти сооружения. Постройка эстакады для
подъезда автомобилей, огромной печи с системой золоудаления обходится слишком
дорого.

Проект печи
для сжигания отходов Б. В. Коткина и Ю. И. Терентьева (авторское свидетельство
No 976222) предельно упрощен. По сути дела, вырытая в горном склоне шахта, в
которую сбрасывается мусор, является началом дымовой трубы. Шахта --
одновременно и бункер-накопитель и топка, под ней же, в боковой штольне,
расположен дутьевой вентилятор, подающий необходимый для поддержания горения
воздух. Перед трубой установлены газоочистные устройства, предотвращающие
выброс вредных веществ в воздух. Зола, образующаяся при сжигании мусора,--
прекрасный наполнитель для строительных блоков.



ДИРИЖАБЛЬ  ПЛЮС ТРУБА



Отсасывать из
трубы выбросные газы -- дорогое удовольствие. Для удаления больших объемов такие
вентиляторы не годятся. А ведь вентиляционникам зачастую приходится иметь дело
с сотнями тысяч кубометров воздуха, который нужно протянуть через трубу...
Особенно большие объемы воздуха нужно удалять из горных выработок.

Подсчитано и
доказано,   что полезные   ископаемые выгоднее всего добывать открытым
способом, из карьеров. Копай и копай себе на здоровье, в шахту лезть не нужно и
крепи не требуются... Однако и здесь есть свои отрицательные стороны. Работа
"на свежем воздухе" на самом деле оборачивается своей полной
противоположностью. Пыль и выхлопные газы от автомобилей, которые вывозят
полезные ископаемые из карьера, скапливаются
внизу.  Строить   обеспыливающие   установки  в карьере
неудобно. Ведь длина аспирационных воздуховодов будет составлять многие сотни
метров. Построить огромную трубу, которая вытянет газ из карьера и выбросит его
в верхние слои атмосферы? Идея вроде бы и неплохая, но... Карьер на месте не
стоит, а по мере вырабатывания пластов движется, увлекая за собой и все
основные источники пылегазовыделений. А ведь можно построить передвижную трубу,
высота которой практически будет неограниченной Подвесить   к дирижаблю воздуховод из эластичного
материала, и дело с концом. Моторы такому дирижаблю   не потребуются,
удерживаться на месте он будет при помощи четырех расчалок. Тракторы,
прикрепленные к тросам, отбуксируют трубу куда надо. Госкомитет по делам
изобретений и открытий выдал по этой заявке авторское свидетельство No819357.



ВИХРЬ В ТРУБЕ



Для удаления
газов и одновременной их очистки от пыли необходимо очень простое и эффективное
устройство, не требующее больших затрат электроэнергии. А если применить
эжектирующее устройство дымовой трубы для того, чтобы с его помощью улавливать
несгоревшие частицы? Оказывается, это возможно! Нужно только повернуть насадок
трубы вниз. Частицы, идущие по трубе с большой скоростью, обладают инерцией,

которой достаточно
для того, чтобы при повороте газового потока на 180° они продолжали двигаться
по прямой. Изобретение под названием "Устройство для очистки потока газа и
пыли" использует именно этот эффект. Сразу за срезом опускного участка трубы
установлен конус с отверстием, в которое и пролетают по инерции твердые
частицы, а для того чтобы очистку сделать эффективной, вокруг пылевого потока
создается еще завеса из чистого воздуха. Как и в эжектирующем устройстве, здесь
образуется прозрачный кольцевой канал, препятствуюший проникновению пылинок из
грязного потока в атмосферу.

Щель, через
которую в корпус пылеуловителя проникает чистый воздух, долгие годы специалисты
считали вредной.    Ведь    воздух,
примешиваясь   к   очищаемому газу,  балластирует его -- увеличивает
объем,   следовательно, и
увеличивается расход электроэнергии на транспортировку. Но если так рассуждать,
то и вода вредна в системе газоочистки! А ведь скоро 100 лет, как запыленный
поток очищают путем  орошения водой.
Метод эффективный, но... связанный с решением другого вопроса: куда девать
отработавшую в пылеуловителе воду. В этом отношении воздух, подаваемый в корпус
пылеуловителя, намного удобней. В отличие от воды он ничего не стоит, и его
сброс можно осуществить прямо в атмосферу. Главное, чтобы он был чист.

В последние
годы появились новые устройства для улавливания пыли -- вихревые. В их корпуса
через кольцевые щели с направляющими лопастями подается воздух, создающий
вихрь, который собирает пылинки в общий концентрированный поток. В природе
такие вихри можно наблюдать в жаркий день на пыльной дороге. Они возникают в
восходящем токе воздуха, живут несколько секунд и исчезают. В вихревом
пылеуловителе вращающийся поток существует за счет вторичного воздуха, создающего
"подкрутку", пыли. Пылевой вихрь, которого еще не так давно боялись как
порождения нечистой силы, стал служить охране природы. И теперь если сказать
про какой-нибудь завод, что у него "дым пожиже, а труба пониже", чем у
соседей,-- это значит похвалить его. Но разговор о вихревом эффекте на этом не
кончается, мы еще не раз вернемся к нему.



НЕМНОГО О
ВИХРЯХ



ВИХРЕВЫЕ  "ДЕМОНЫ МАКСВЕЛЛА"



В 1858 г. Г. Гельмгольц разработал теорию круговых
потоков в идеальной жидкости и пришел к выводу, что в центре ядра существует
некий цилиндрический столбик, который вращается подобно твердому телу. Это
открытие дополнил Ж. Ранк. Он установил, что в высокоскоростном вращающемся
потоке происходит "самопроизвольный отсос тепла" от воздеосевых слоев вихря к
периферийным. При этом температура первых понижается, а вторых повышается по
сравнению с первоначальным уровнем.

Автор
открытия  не  сумел  дать ему
теоретического обоснования. Он изобрел вихревой холодильник и эжектор для
отсоса газов, но добиться сколько-нибудь приемлемого  коэффициента  полезного
действия не смог. Его современники проводили аналогию между вихревым
разделением энергии и работой "демона Максвелла", полагая, что в вихревой трубке
происходит сортировка горячих (быстрых) и холодных (медленных) молекул. Действительно,
в вихревом потоке одна его часть нагревается, а другая охлаждается, но
убедительных данных в пользу гипотезы
о  сепарации на  молекулярном уровне до сих пор нет.
Некоторые современные ученые придерживаются мнения о взаимодействии вихрей, в соответствии
с которым действие механизма вихревого энергоразделения выявляется в
макроскопических масштабах -- при турбулентных пульсациях в поле центробежных
сил последовательные многократные сжатия и расширения воздуха в вихре приводят
к появлению радиального перетока тепла от оси к периферии. Однако и эта
гипотеза до сих пор не имеет достаточно веских научных обоснований. Как бы в
напоминание об этом председатель координационного совета по вихревой технике
профессор А. П. Меркулов перед началом заседаний спрашивает собравшихся, не
привез ли с собой кто-нибудь теоретическое обоснование вихревого холодильника.
Но... Пока что имеются чисто практические достижения.

Как это часто
бывает, отсутствие четкой теоретической базы на долгие годы задерживает
применение изобретений на практике. "Техника преследует пользу, а наука --
истину", но значит ли это, что нужно воздерживаться от замечательных
изобретений, созданных на основе вихревого эффекта? Многие советские и
иностранные инженеры ведут разработки в этом направлении. Заведующий
лабораторией вихревой техники заслуженный изобретатель Латвийской ССР кандидат
технических наук А. И. Азаров разработал вихревой холодильник, коэффициент
полезного действия которого приближается к коэффициенту полезного действия
компрессорного, хотя его вес .в несколько раз меньше. Сейчас аппараты уже
выпускаются серийно для использования в транспортной технике: в кабинах
тепловозов, электровозов и автомобилей. Вихревые холодильники хороши для
предотвращения перегрева резцов, обрабатывающих особо твердые сплавы, а также
для кондиционирования воздуха в кабинах крановщиков.

60% всех
патентов, выданных на усовершенствование вихревых трубок во всем мире,
принадлежит изобретателям из СССР. Здесь не только холодильные машины и
эжекторы.

У ряда славянских
народов бытовало поверье, что в вихре обитает нечистая сила и стоит бросить в
него серп, вихрь распадется, и только капли росы останутся на серпе. Это и есть
кровь дьявола. В балладе "Кубок" поэт В. Жуковский пишет о том, что юноша паж
нырнул в море за кубком и попал в водоворот:



И вдруг мне навстречу поток;

Из трещины камня лилася вода;

И вихорь ужасный повлек

Меня в глубину с непонятною силой...

И страшно меня там кружило и било.



С точки
зрения гидроаэродинамики, обе ситуации вполне достоверны. Попав в .центр вихря,
серп мгновенно охлаждается и после разрушения смерча тут же запотевает,
капельки росы -- это конденсат из воздуха. Вихревой же поток, увлекший пажа, как
песчинку, вниз, также не идет в разрез с наблюдениями ученых. В воде действуют
такие же процессы, как и в воздухе. Далее Жуковский пишет, как паж сначала
зацепился за подводную скалу, а потом оттолкнулся и попал в центр вихря: "То
было спасеньем: я схвачен приливом и выброшен в верх водомета порывом".
Действительно, в эпицентре вихрь имеет восходящий поток.

Роберт Вуд
для иллюстрации лекций подогревал на газовых горелках противни с тонким
просеянным песком. При этом имитировались смерчи, возникающие в пустынях.
Горячий поток воздуха образует вихревую трубу и затягивает в нее пыль, как "твердое
тело", которое Гельмгольц в своих трудах назвал вихревым шнуром. Расположив в
придорожной пыли несколько тангенциально направленных сопел, можно подключить
их к компрессору и искусственно создать смерч, который, возникнув, какое-то
время продержится над соплами, вберет в себя некоторое количество пыли и
рассыплется.

Для
поддержания "работы" смерча необходимо огромное количество энергии. В марте
1984 г. над штатом Иллинойс (США) прошел вихрь, именуемый торнадо. Его жертвами
стали 24 человека. Камиль Фламмарион в своей работе "Атмосфера" рассказывал о
смерче так: "В числе крупных метеоров, нарушающих видимый порядок и гармонию
природы, в числе явлений, приносящих ужас и отчаяние всюду, где они
показываются, одно из них замечательно своими странными гигантскими формами...
оно, по-видимому, повинуется... неизвестным и как бы противоречивым законам,
которые управляют им самим и, наконец, бедствиями, причиняемыми им. Эти
бедствия сами по себе сопровождаются особыми обстоятельствами, столь странными,
что причины их нельзя смешать с другими воздушными явлениями, губительными для
человечества. Этот столь грозный и необычайный метеор, к счастью редкий в наших
странах, обозначается в наше время общим названием смерча".

В то время
метеором называлась не только короткая вспышка влетающего в земную атмосферу
небесного тела, как трактуют современные словари, но, вообще, всякие воздушные
явления: дождь, туман, бури и даже северное сияние и радуга. Отсюда и
метеорология.

Не было почти
ни одного ученого, который бы не обращался к этой науке в своих исследованиях.
Благодаря метеорологии были накоплены первые знания об электричестве. Опираясь
на знания, почерпнутые из наблюдений за воздушными явлениями, М. В. Ломоносов
написал диссертацию "О вольном движении воздуха, в рудниках примеченном". Эти
знания лежат в основе теоретических обоснований служения атмосферных явлений
естественной вентиляции в промышленности.

Фламмарион,
размышляя над смерчами, высказал в той же "Атмосфере" и такое предположение: "В
настоящее время мы можем обозначить с точностью природу и характер его, говоря,
что смерч есть столб воздуха, обыкновенно быстро вращающийся около самого себя
и перемещающийся сравнительно медленно, так как можно следить за его
перемещением. Причиною и двигательною силою этого вращающегося столба воздуха
является, по-видимому, электричество". В этом осторожном "по-видимому"--
добросовестность исследователя, который воздержался от умозаключений до тех
пор, пока сам не убедился в природе явления на опыте. Впоследствии были и иные суждения.

Вот
сохранившиеся благодаря стараниям другого французского ученого Жана Пельтье
описания Двух смерчей, наблюдавшихся к югу от Парижа днем 16 мая 1806г. Первый
-- начался около часа и имел не менее 4 м ширины у основания близ облака.
Вершина этого конуса, доходящая до уровня земли, пульсировала, то увеличиваясь,
то, по мере вытягивания в сторону, сужаясь до толщины руки. Этот смерч
чрезвычайно медленно продвигался к югу, затем к западу и юго-западу и показался
над последними домами предместья Сен-Жак, а затем над долиной Монружа, Монсури
и Глясьер. Он был серовато-белого цвета обыкновенных облаков и отчетливо
выделялся на фоне темных туч. Он представлял собой длинную полупрозрачную
трубу, в которой были видны поднимающиеся пары.

Наблюдавший
это явление профессор Дебрен сравнил их движение с потоками дыма, движущегося в
стеклянной печной трубе. Особенно поразило профессора, что  пары
поднимались наиболее интенсивно в нижней части смерча на расстоянии
приблизительно 1 км от земли.  По мере
того как облако, составлявшее верхушку смерча, продвигалось, сам смерч
изгибался и вытягивался, в какой-то момент достигнув длины 3 км. Потом он
наклонился так, что его угол составил 20°. Тогда его хвост оказался  над Аркюэлем,  а голова -- над Шатильоном. Все явление наблюдалось в течение 45
мин, после чего смерч исчез в облаке, давшем ему начало. Однако через 20  мин
образовался  новый  смерч. Он имел сероватый цвет, и по всей его
длине наблюдалась светлая трубка, по которой поднимались пары.  Этот смерч прошел на расстоянии 1600--2000
шагов от первого и просуществовал 25 мин. Раздался сильный гром, из облака,
находившегося поблизости от смерчей, упали крупные капли дождя и тут же,  вслед за ними, градины величиной с орех.
Верующие люди, наблюдавшие это явление, восприняли появление смерчей как
знамение божье.

Смерчи
наблюдались много раз.  Некоторые из них
приносили и материальный ущерб. Особенно драматические последствия вызвал смерч
в Монвиле 19 августа 1845 г. Был тихий и очень жаркий день. Вдруг вихрь
страшной силы обрушился на долину, проходящую от Мароммы до Малонэ и Клера.
Жертвой смерча оказались корпуса бумагопрядильной фабрики Монвиля. Они были
скручены и опрокинуты, как карточные домики. Сотни работниц были погребены под
развалинами.

В 1927 г.
смерч появился над озером близ Серпухова. Как гигантский насос, он вобрал в
себя воду вместе с рыбой и выбросил все это за городом. В 1940 г. смерч
преподнес подарок жителям села Мещеры Горьковской области -- колотые дрова и
старые монеты.

Долго не
забудет средняя Россия огромной силы смерч, пронесшийся над Ивановской
областью. Это произошло 9 мая 1984 г. Смерч шел со скоростью 100 м/с с
нагрузкой около 8 т/м 2. В деревне Беляницы, расположенной в 6 км от Иванова,
были разрушены здания, с корнями вырваны вековые деревья. Погибло 1,5 тыс. га
леса.

По сведениям,
распространенным агентством "Ю. Сэньюс энд Уорлд рипорт" из Вашингтона, смерчи,
именуемые в тех местах торнадо, иногда достигают скорости 130 м/с. Наиболее
часто они возникают в Техасе, Оклахоме, Канзасе. В одном только апреле 1984 г.
было зарегистрировано около 450 торнадо, что более чем в 2 раза превышает
обычное их число в это время года. Они стали причиной гибели по меньшей мере
106 человек. В среднем над территорией страны проносится ежегодно около 700
смерчей. В 1983 г. их было 931. По мнению некоторых исследователей атмосферных
явлений, за последние 30--40 лет торнадо зарождались с десятилетними циклами. На
1984 г. пришелся пик очередного такого цикла.

То же
агентство сообщило: "Хотя почти невозможно предсказать, где и когда зародится
следующий смерч за последнее десятилетие учеными немало сделано в этом
направлении. Так, недавно был создан специальный радар, позволяющий
зарегистрировать изменения в скорости и направлении ветра, которые могут
привести к торнадо". И все же до последнего времени из-за неожиданного
появления смерча принять действенные меры для спасения жизни людей невозможно.
По этой же причине не собраны достаточно убедительные данные об основных
параметрах смерчей.

Возникновение
торнадо связано с грозами, во время которых развиваются мощные кучевые облака,
охватывающие небольшую территорию-. При этом, как утверждает английский
метеоролог Дж. Вайсберг, начинают действовать два слоя воздуха, сильно
различающиеся по температуре, влагосодержанию, плотности и характеру ветра. В
результате нарушается равновесие этих слоев. Холодный воздух начинает
опускаться, вытесняя теплый, а теплый поднимается по сложной криволинейной
траектории. При этом возникает восходящий вихрь. Сначала все это происходит над
небольшой площадью земли, затем к вихрю подсасываются граничащие с ним слои
воздуха и вовлекаются в восходящее движение, достигающее вершины вихря. В
диаметре торнадо достигает 400м и может пройти путь до нескольких де