Опыты Резерфорда и механика Данилова, определяющие поглощение энергии взрыва Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 533.5:614.839.54:620.9:661.9:622.235 © А.П. Данилов, 2019

Опыты Резерфорда и механика Данилова,

*

определяющие поглощение энергии взрыва

— DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-2-53-56

В статье рассматриваются вопросы и говорится об опытах Резерфорда и Данилова о рассеянии (изменение направления движения) a-частиц и рассеянии макрочастиц свинца огнестрельного оружия в области вакуумированного пространства, о новых подходах к решению задач в термодинамике, об увеличении коэффициента полезного действия взрыва скважинного заряда, о поглощении и перенаправлении взрыва скважинного заряда, о гидроразрыве сква-жинным зарядом с гидровакуумным конденсатором, о вакуумной завесе для поглощения взрыва метана, снижения выброса горной массы из скважины. Ключевые слова: поглощение взрыва метана, зондирование атома, а-частицы, рассеяние, скважина, инициализация. ]

ВВЕДЕНИЕ

Новая теория необходима, когда, во-первых, мы сталкиваемся с новыми явлениями, которые старые теории объяснить не могут. Но эта причина, скажем так, навязана извне. Есть и другая причина, не менее важная. Заключается она в стремлении к простоте и унификации предпосылок теории в ее собственных рамках [1].

ОПЫТ ЭРНЕСТА РЕЗЕРФОРДА

Масса электронов в несколько тысяч раз меньше массы атомов. Так как атом в целом нейтрален, то, следовательно, основная масса атома приходится на его положительно заряженную часть. Для экспериментального исследования распределения положительного заряда, а значит, и массы внутри атома Эрнест Резерфорд предложил в 1906 г. применить зондирование атома с помощью а-частиц. (рис. 1).

Эти частицы возникают при распаде радия и некоторых других элементов. Их масса примерно в 8000 раз больше массы электрона, а положительный заряд равен по модулю удвоенному заряду электрона. Это не что иное, как полностью ионизированные атомы гелия. Скорость a-частиц очень велика и составляет 1/15 скорости света.

Скорость света в вакууме - а бсол ютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме (обозначается латинской буквой «с»). Скорость света в вакууме - фундаментальная постоянная, не зависящая от выбора инерциальной системы отсчета. По определению она составляет с = 299 792 458 м/с (около 300 тыс. км/c). Согласно специальной теории относительности, я вляется максимальной скоростью для распространения любых физических взаимодействий, передающих энергию и информацию.

* В порядке обсуждения - Ред.

ДАНИЛОВ

Александр Петрович

Инженер-механик, горный инженер, И.о. профессора Иркутского НИТУ, советник генерального директора ООО «Компания «Восточный уголь», 121059, г. Москва, Россия, e-mail: [email protected]

Э. Резерфорд а-частицами бомбардировал атомы тяжелых элементов. Электроны вследствие своей малой массы не могут заметно изменить траекторию а-частицы. Рассеяние (изменение направления движения) а-частиц может вызвать только положительно заряженная часть атома. Таким образом, по рассеянию а-частиц можно определить характер распределения положительного заряда и массы внутри атома.

Модифицируя экспериментальную установку, Э. Резерфорд попытался обнаружить отклонение а-частиц на большие углы. Для этого он окружил фольгу сцинтилля-ционными экранами и определил число вспышек на каждом экране. Совершенно неожиданно оказалось, что небольшое число а-частиц (примерно одна из двух тысяч) отклонилось на углы, больше чем 90°. Позднее Э. Резерфорд признался, что, предложив своим ученикам провести эксперимент по наблюдению за рассеянием а-частиц на большие углы, он сам не верил в положительный ре-

Рис. 1. Схема опыта Э. Резерфорда по рассеянию а-частиц Fig. 1. Scheme of E. Rutherford's experiment on scattering of a-particles

зультат. «Это почти столь же невероятно, - говорил Э. Ре-зерфорд, - как если бы вы выстрелили 15-дюймовым снарядом в кусок тонкой бумаги, а снаряд возвратился бы к вам и нанес вам удар».

ОПЫТЫ МЕХАНИКА АЛЕКСАНДРА ДАНИЛОВА

Предложенная Э. Резерфордом модель атома сыграла решающую роль в развитии квантовой механики, так как описание движения электронов в атоме в рамках классической физики приводило к известному противоречию. Электроны, двигаясь вокруг ядра с ускорением, должны излучать электромагнитные волны и, как следствие терять энергию. В течение промежутка времени электроны в планетарной модели атома должны упасть на ядро. То, что этого не происходит подтверждает, что внутренние процессы в атоме не подчиняются классическим законам (рис. 2).

Всякая энергия поглощена в материи. Сила энергии зависит от состояния материи. Вакуум, созданный материей, есть источник поглощения энергии [2]. При дисгравитационной обстановке галактики, имеющие разную степень разряжения, поглощают друг друга, создавая Черные дыры.

Был проведен ряд опытов в полевых условиях, доказывающих, что пуля, выпущенная из боевого оружия в вакуу-

мированный сосуд, пройдя через него, возвращается на 180°, не повредив папиросную бумагу, прикрепленную к деревянному отражающему экрану (рис. 3).

Так как материал пули имеет свинцовую оболочку, то атомы свинца, прошедшие с высокой скоростью, в оболочке теряют электроны, переводя атомарную оболочку в другой атомный состав, свидетельством стала пожелтевшая металлизированная оболочка после возвращения пули.

При изменении условий стрельбы, т.е. при стрельбе с более короткого расстояния по сосуду с высокой степенью разряжения свинцовая пуля, пройдя всасываемый вакуумом сосуд, отскочила и рассыпалась на микрочасти (рис. 4) [3].

В результате этого требуется проведение вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС). В Теории относительности: Е = тс2 [1]. В Теории поглощения энергии: € = ти2 [3], где и = сД; Д - коэффициент разряжения от 0 до 1. При Д = 1, Е = € [4].

НОВЫЕ СПОСОБЫ ВЕДЕНИЯ БВР С ИНИЦИАЛИЗАЦИЕЙ ВАКУУМИРОВАННОЙ ЕМКОТЬЮ

На рис. 5 п редста влены различные схемы зарядки взрывных скважин промышленного ВВ [5] и последствия от вакуумной инициализации.

Согласно схеме А, при инициализации ВВ (см. рис. 5, поз. 1) происходит

Отражающий деревянный экран

Вакуумный сосуд с разряжением 0,7 атм

Рис. 3. Возврат пули в разряженную область jm деревянного экрана, покрытого папиросной бумагой Fig. 3. Return bullet to discharged area from wooden screen covered with tissue paper

Отражающий экран

Сосуд с разряжением 10~б Па

Трасса пули со скоростью 550 м/с Возврат рассеянной свинцовой пули

АКМ

У*

J

18-30 м

п

Рубеж стрельбы

Рассеянный пучек пули

Рис. 4. Прохождение пули через разгерметизированный сосуд с известным разряжением 10Па и возврат ее с рассеиванием на микро части, атомарный состав которых меняет физические свойства

Fig. 4. Passage of a bullet through a depressurized vessel with a known discharge of 10-6 PA and its return with dispersion into microparticles, atomic composition of which changes physical properties

А Б В ГДЕ

Рис. 5. Схемы зарядки взрывных скважин промышленными ВВ и последствия от вакуумной инициализации:

А - вакуумная инициализация под забойкой; Б - инициализация сплошного ВВ у подошвы скважины и под забойкой; В - забойка

вакуумными сосудами рассредоточенного ВВ; Г, Д - применяемые забойки сплошного и рассредоточенного ВВ; Е - форма

скважины и выброс при вакуумной инициализации сверху и снизу; 1 - промышленное ВВ; 2 - рассредоточение ВВ; 3 - забойка;

4 - вакуумированный сосуд; 5 - выброс при вакуумированной инициализации

Fig. 5. Scheme of charging blastholes explosives and the consequences of vacuum initialize:

A - vacuum under the tamping initialization; B - initialization of solid explosives at the foot wells and under the tamping; C - tamping vacuum vessel VV dispersed; D, E - used tamping of the continuous and dispersed explosives; F - well and ejection in vacuum is initialized at the top and bottom; 1 - explosives; 2 - dispersal of explosives; 3 - stopper; 4 - vacuumed vessel; 5 - a vacuum release at initialization

разрушение вакуумированного сосуда 4, вакуумная волна отражает ударную волну промышленного ВВ, тем самым общий взрыв начинает распространяться по «телу» забоя в равновеликие стороны, в том числе и прорабатывается нижняя часть скважины, не требующая перебура. При этом минимизируется выброс из устья скважины, что немаловажно для сохранения окружающей среды [3].

На схемах Б и В (см. рис. 5) показаны места установки вакуумированных сосудов 4 для управления методами взрывания по ведению БВР согласно тем или иным горногеологическим условиям [6].

На рис. 6 представлена динамика взрывов с вакуумной и штатной инициализацией взрывных скважин во время проведения постановочного опыта в забое разреза «Че-ремховский» (ООО «Компания «Востсибуголь»).

Проведенный постановочный опыт без увеличения заряда промышленного ВВ одновременно с делением забоя взрыва пополам доказывает увеличение КПД взрыва более чем на 15%, снижение распространения облака пыли и возможность погашения ударной волны вакуумирован-ной завесой, в том числе при взрыве метано-воздушной среды в забое шахты [7].

Заслуживает внимания метод взрывания с использованием вакуумного гидроконденсатора (стеклянный сосуд, заполненный на 2/3 объема и подвергнутый вакуумиза-ции). При взрыве такой конструкции скважины (рис. 7) происходит гидроразрыв по клеважу угольного пласта, увеличивающий метаноотдачу [8]. Этот метод актуален при добыче попутного газа при разработке метаноносных пластов в шахте и безопасности ведения горных работ подземным способом.

m Л I

00:00:14

00:00:13

Выброс при штатной инициализации

Рис. 6. Динамика взрывов с вакуумной инициализацией (слева) и штатной (справа)

Fig. 6. Dynamics of explosions with vacuum initialization (left) and regular (right)

ВЫВОДЫ

Резонансный механизм извлечения энергии из вакуума является наиболее эффективным из всех существующих. Любое колебание характеризуется очень высокой степенью неравномерности. В этом случае постоянно меняется как численное значение скорости движения колеблющегося тела, так и направление вектора скорости. А чем больше неравномерность, тем выше результат.

Вакуум - это восполняемый источник энергии, соизмеримый с термоядерным синтезом, в зависимости от коэффициента разряжения.

Список литературы:

1. Эйнштейн А. Теория относительности // Annalen der Physik, 1905.

2. Деулин Е.А. Физика вакуумной механики. Горячая линия ТЕЛЕКОМ, 2018. 286 с.

3. Данилов А.П. Некоторые аспекты взрыва, относительно теории поглощения энергии // Уголь. 2014. № 4. С. 32. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/042014.pdf (дата обращения: 15.01.2019).

4. Данилов А.П. Энергия вакуума, относительно теории поглощения энергии // Уголь. 2016. № 2. С. 93-95. URL: http://www.ugolinfo.ru/Free/022016.pdf (дата обращения: 15.01.2019).

Рис. 7. Схема зарядки скважины промышленными ВВ с вакуумной инициализацией и вакуумным гидроконденсатором: 1 - грунтовая забойка; 2 - вакуумированный сосуд; 3 - заряд ВВ; 4 - вакуумный гидроконденсатор Fig. 7. Charging pattern of industrial explosives borehole with vacuum initialize and vacuum hydrocondensation: 1 - soil tamping; 2 - vacuumed vessel; 3 - explosive charge; 4 - vacuum hydrocondensation

5. Методы ведения взрывных работ / М.И. Ганопольский, В.Л. Барон, В.В. Пупков, В.И. Сивенков. Специальные взрывные работы: учебное пособие / под ред. проф. В.А. Бели-на. М.: МГГУ, 2007.

6. Адушкин В.В., Спивак A.A. Геомеханика крупномасштабных взрывов. М.: Наука, 1993.

7. Зельдович Я.Б. Теория ударных волн и введение в газодинамику. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1946. 187 с.

8. Семенов Н.Н. Тепловая теория горения и взрыва, Ленинград, 1936

RESOURCES

UDC 533.5:614.839.54:620.9:661.9:622.235 © A.P. Danilov, 2019

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Ugol' - Russian Coal Journal, 2019, № 2, pp. 53-56 Title

THE ExPERIMENTS OF RUTHERFORD AND MECHANIC DANILOV DETERMINING ABSORPTION OF ENERGY OF ExPLOSION DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2019-2-53-56

Author

Danilov A.P.1 2

1 Federal State Budget Education Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University", Irkutsk, 664074, Russian Federation

2 "Company "East Coal" LLC, Moscow, 121059, Russian Federation

Authors' Information

Danilov A.P., Mining Engineer, Mechanical Engineer, Acting Professor, Advisor to General Director, e-mail: [email protected]

Abstract

The paper deals with the experiments of Rutherford and Danilov on scattering (change of direction) of a-particles and scattering of macroparticles of lead of firearms in the field of vacuum space, on new approaches in solving problems in thermodynamics, on increasing the efficiency of the explosion of the borehole charge, on the absorption and redirection of the explosion of the borehole charge, on the hydraulic fracturing of the borehole charge, on the vacuum curtain for the absorption of methane explosion, reduction of rock mass from the well. Figures:

Fig. 1. Scheme of E. Rutherford's experiment on scattering of a-particles Fig. 2. Model of atom E. Rutherford

Fig. 3. Return bullet to discharged area from wooden screen covered with tissue paper

Fig. 4. Passage of a bullet through a depressurized vessel with a known discharge of 10-6 PA and its return with dispersion into microparticles, atomic composition of which changes physical properties

Fig. 5. Scheme of charging blastholes explosives and the consequences of vacuum initialize:

A - vacuum under the tamping initialization; - initialization of solid explosives at the foot wells and under the tamping - tamping vacuum vessel VVdispersed; D, e - used tamping of the continuous and dispersed explosives; E - well and ejection in vacuum is initialized at the top and bottom; 1 - explosives; 2 - dispersal of explosives; 3 - stopper; 4 - vacuumed vessel; 5 - a vacuum release at initialization Fig. 6. Dynamics of explosions with vacuum initialization (left) and regular (right)

Fig. 7. Charging pattern of industrial explosives borehole with vacuum initialize and vacuum hydrocondensation: 1 - soil tamping; 2 - vacuumed vessel; 3 - explosive charge; 4 - vacuum hydrocondensation

Keywords

Absorption explosion of methane, Sensing of the atom, a-Particles, Scattering of, Well, Initialization.

References

1. Einstein A. Theory of relativity. Annalen der Physik, 1905.

2. Deulin E.A. Fizika vakuumnojmekhaniki [Mechanics of Physics of the vacuum]. Hot-line TELECOM, 2018, 286 p.

3. Danilov A.P. Nekotorye aspekty vzryva, otnositelno teorii pogloscheniya energhii [Some aspects of explosion, concerning energy absorption theory]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2014, No. 4, pp. 32. Available at: http://www. ugolinfo.ru/Free/042014.pdf (accessed 15.01.2019).

4. Danilov A.P. Ehnergiya vakuuma, otnositel'no teorii pogloshcheniya ehn-ergii [Energy of vacuum, in reference to the theory of energy absorption]. Ugol' - Russian Coal Journal, 2016, № 2, pp. 93-95. Available at: http://www. ugolinfo.ru/Free/022016.pdf (accessed 15.01.2019).

5 Ganopolskiy M.I., Baron V.L., Pupkov V.V. & Sivenkov V.I. Metody vedeniya vzryvnykh rabot. Spetsialnie vzryvnye raboty. Uchebnoe posobie [Methods of blasting operations. Special blasting operations. Teaching aid]. Edited by professor Belin V.A. Moscow, MGGU Publ., 2007.

6. Adushkin V.V. & Spivak A.A. Geomekhanika krupnomashtabnykh vzryvov [Geomechanics of large-scale explosions]. Moscow, Science Publ., 1993.

7. Zeldovich Ya.B. Teoriya udarnykh voln i vvedenie vgazodinamiku [Theory of shock waves and introduction to gas dynamics]. Moscow-Leningrad, Publishing house of the USSR Academy of Sciences, 1946, 187 p.

8. Semenov N.N. Teplovaya teoriya goreniya i vzryva [Thermal theory of combustion and explosion]. Leningrad, 1936.