|
Представим контейнер высокого давления с цилиндрическим каналом. С одной стороны канал заглушен вставкой с отверстием (форсункой), с другой стороны – в канале скользит (цилиндрический) стержень. Канал контейнера заполнен некоторым твердым веществом. К стержню приложено усилие, сдавливающее вещество в контейнере.
При увеличении давления на стержень вблизи отверстия возникнет область повышенной деформации и, следовательно, диссипации энергии – потенциальная энергия, заключенная в стержне, стенках контейнера и т.д. преобразуется в тепловую энергию. Если свойства вещества и ряд конструктивных параметров подобраны определенным образом, то произойдет фазовый переход и резкое снижение трения. Это вызовет быстрый выброс некоторого количества вещества через отверстие, т.е., фактически, взрыв. Процесс носит автоколебательный (самоподдерживающийся) характер. Период колебаний определяется несколькими величинами, в том числе, мощностью накачки.
Такой процесс можно характеризовать плотностью энергии, примерно равной энергии накачки, деленной на массу выброшенного вещества. С увеличением давления плотность энергии возрастает. При использовании широко распространенных материалов, легко получить плотность порядка единиц МДж/кг. Качественный скачок, т.е. значительное превышение над теплотворной способностью, обусловленной химическими реакциями, связано со значительным увеличением давления.
Интересно оценить потенциал этого эффекта для создания реактивных двигателей нового поколения. Так называемые «супер» или поликристаллические алмазы выдерживают давление около 100 ГПа. Такое давление позволяет значительно увеличить скорость струи по сравнению с современными стартовыми реактивными двигателями. В отличие от ионных двигателей, массовый расход рабочего тела сохраняется достаточно большим.
Конечно, разработка двигателя является крайне сложной задачей. Он будет мало напоминать химический. Вероятно, размер ускорительной ячейки будет меньше квадратного сантиметра, а число ячеек – десятки, даже, сотни тысяч.
В эксперименте использовались специальные сплавы, но для его работы, возможно, удастся использовать обычную воду (лед).
|
