н) количество можно превратить в качество. Требуется лишь соответствующая организация и осуществление проектов.
Доклад о предварительных исследованиях геликоидальных труб различной конфигурации, проводившихся Институтом гигиены при Штутгартском технологическом университете, Германия
Руководитель: проф. Франц Поплел
Во время переговоров от 9 февраля 1952 года группой ученых, занимающихся биотехникой, были сконструированы различные модели прямых и спиралевидных геликоидальных труб из различных материалов, доступных Штутгартскому технологическому университету, стем чтобы окончательно разъяснить следующие вопросы:
1. Можно ли заставить воду двигаться по многомерному, заверяющемуся, извилистому, спиралевидному пути, пропуская ее через трубы?
2. Играет ли форма проводящей трубы решающую роль в достижении этого завихряющегося движения?
3. Играет ли материал, из которого сделана труба, решающую роль в достижении этого завихряющегося движения?
4. Происходят ли изменения молекулярной структуры воды благодаря естественному закручиванию потока?
5. Может ли закручивающееся течение препятствовать образованию осадка на стенках труб?
К вопросу 1.
Многомерное закручивающееся спиралевидное течение
Если воду, содержащую крупные взвешенные частицы, сначала взболтать в стеклянной мензурке, а затем оставить ее вращаться самостоятельно, то взвешенные частицы сами по себе сконцентрируются около оси вращающегося цилиндра воды. Это известное естественное явление уже используется на практике в циркулярном пескоуловительном механизме компаниями Geiger, Karlsruhe и в «Гидроциклоне» компании Stami-Carbon для очищения воды от примесей. В обоих случаях содержимое цилиндрических контейнеров вращают, подавая струю воды по касательной к окружности цилиндра, что» как считается, и является причиной концентрации взвешенных частиц по вертикальной оси поворачивающегося цилиндра жидкости. Однако, если воду подавать из большого вместительного контейнера в водозаборную трубу и при этом заставлять ее вращаться то быстрее, то медленнее, сформировывается всасывающая воронка, размер и глубина которой изменяется в зависимости от скорости течения в водовыпуске. Внимательные люди часто наблюдают формирование таких всасывающих воронок в сливах ванн и бассейнов. Закручивание воды в трубе развивается от входного отверстия в направлении водовыпуска, и дальнейшее движение воды непосредственно в трубе водовыпуска становится результатом этих взаимных влияний, течение состоит из одновременно объединенных нескольких трехмерных пространственных кривых, которые можно сделать видимыми нижеизложенным образом.
Вода вытекает из сосуда, в котором постоянно поддерживается уровень воды, в стеклянную трубу 40 мм2 в диаметре и продвигается вперед с помощью резинового брандспойта 19 мм в диаметре к водоотводу. Если, как в случае испытания 1 (чертеж № 1), сосуд и подача воды были организованы таким образом, что могло развиться только очень слабое спиралевидное движение во входном отверстии трубы, то в случае испытания 2 (чертеж № 2) наращиванию спирального движения преднамеренно помогали форма трубы и тангенциальный приток воды. В испытываемую трубу диаметром 40 мм с площадью сечения 0,125 дм2 подавалась вода со скоростью 0,2 и 0,21 л/сек так, чтобы скорость течения в ней была равна около 1,6–1,68 дм/сек. Это уже в пределах скорости бурного потока. Тонкая шелковая нить, привязанная к концу, опускалась прямо вниз, в испытательную трубу, и в состоянии покоя, благодаря потоку воды, текущему через трубку, вовлекалась в медленное вращательное движение и становилась похожей на закрученную трехмерную спираль. В эксперименте № 2 искривление нити было сильнее, чем в первом, благодаря более интенсивному закручиванию на водозаборе. Также, помимо этого, было установлено, что мелкозернистые нерастворимые примеси, равномерно распределенные по воде с помощью мелкого сита, собрались в маленькие скопления на протяжении трехмерного спирального пути, обозначенного нитью. Таким образом, можно сделать вывод, что поток, образовывающийся в трубке, не только имеет тройную спиральную конфигурацию, но и вся конфигурация одновременно вращается вокруг собственной оси. (Доказательство: закручивание и одновременное вращение шелковой нити.) Это, помимо всего прочего, доказывается тем, что воздух, содержащийся в воде, концентрируется на протяжении трехмерной спирали в трубе. В зависимости от размера пузырьков во вращающемся околоспиральном водном потоке воздух либо течет вместе с водой, либо снова поднимается вверх. Чтобы более пристально исследовать это многомерное завихряющееся движение, были подвешены сразу три шелковые нити к углам распорки в виде равностороннего треугольника.
Чтобы помочь читателю, незнакомому с метрической системой мер, избежать трудностей, связанных с употреблением британских или американских единиц измерения, издатель предоставляет следующие соотношения: 1 литр (л) = 0,22 брит, галлонов = 0,26 амер, галлонов; 1 миллиметр (мм) = 0,03937 дюйма; 1 кв. миллиметр (мм2) = 0,00115 кв. дюйма; 1 куб. миллиметр (мм3) — 0,00006102 дюйма3; 1 сантиметр (см) = 0,3937 дюймов, 1 кв. сантиметр (см2) = 0,155 кв. дюйма; 1 куб, сантиметр (см3) = 0,06102 дюйма3; 1 дециметр (дм) = 3,937 дюйма; 1 кв. дециметр (дм2) = 15,5 кв. дюйма; 1 куб. дециметр (см3) = 61,02 дюйма3; 1 метр (м) — 39,37 дюйма (3,28 футов); 1 кв. метр(м2)= 10,764 кв, футов; 1 куб, метр (м3) = 35,315 дюйма3
Чертеж 1
Несмотря на то что каждая из этих трех нитей была закреплена при помощи распорок в середине, а также на нижнем конце, можно было наблюдать образование трех спиралей во время тока воды по трубке. Кроме того, нити в этом новом расположении всегда были вынуждены изгибаться в трехмерные спиральные конфигурации, вне зависимости от их веса и того, что они были привязаны к распоркам. Благодаря более сильной жесткости трех сплетающихся вместе нитей, закреплениям и тройному весу их изгибы были менее похожи на естественные, чем изгибы единственной нити. Потом из середины и дна трубы были изъяты распорки, чтобы полностью удостовериться в том, что сплетение трех нитей не было вызвано только лишь вращением распорок, в свою очередь вращающихся под действием потока воды. Но и после этого три нити закручивались, как и раньше. Это наглядно показывает то, что сплетение трех нитей происходит благодаря естественным многомерным завихрениям воды.
Внутри трубы эти завихрения накладываются на периферические точно такой же спиральной конфигурации. Это явление можно было наблюдать с помощью железных опилок. Было заметно, что во время протекания воды по трубе шаг сильно закручивающейся спирали менялся, он постепенно увеличивался, и по мере его увеличения вокруг спирали увеличивались скопления частиц.
Все эти потоки, которые в трубке накладываются один на другой и которые впервые были определены с помощью описанных выше экспериментов, должны быть тщательно исследованы, в особенности их образование и действие.
Если бы здесь были активны только центробежные силы, то свисающая вниз по центру шелковая нить втягивалась по направлению к стенкам. Также такие силы никогда не спровоцировали бы обвивание трех нитей на протяжении слабо закрученной спирали. Для центробежно активных сил было бы также невозможно закрутить три нити на периферических зонах трубки в одну нить, расположенную по центру, которая затем принимала спиралевидную пространственную конфигурацию. Такое могли сделать только центростремительные силы, чья сила воздействия во много раз превышала центробежные
Чертеж 2
Многомерный завихряющийся поток, таким образом, может называться результатом действия центробежно направленных сил. Они появляются благодаря самой системе движения, их с самого начала можно определить и пронаблюдать.
Кстати, можно сделать вывод, исходя из изменения шага сильно закручивающейся в пространстве спирали и из наблюдений за флокуляцией и миграцией взвешенных частиц по направлению к центру, что действие центробежных сил ослабевает по мере продвижения потока в трубах, а действие центростремительных сил, которые всегда преобладают над центробежными, остается неизменным.
Наблюдаемые процессы флокуляции, однако, не могут объясняться только лишь влиянием механических сил. Согласно большинству предположений, касающихся коагуляции твердых тел, вполне допустимо, что концентрация твердых частиц во время движения потока вызывается электрофизическими силами.
За течением воды в прямых трубах наблюдали различными способами, и стало совершенно очевидно, что в таких трубах, начиная от самого водозаборника, более или менее интенсивно развивается спиралевидное движение, которое, в свою очередь, провоцирует закручивающееся движение на протяжении всей длины спирали, на которое накладывается течение на протяжении наиболее сильно закрученных изгибов спирали.
