Экранирование части нижней поверхности погруженного тела от архимедовой силы

Вычисление архимедовой силы во втором сложном случае применения закона Архимеда является для подводников ещё большей загадкой, чем предыдущий случай.

При погружении на мягкий грунт может создаться эффект присасывания (экранирования от архимедовой силы). В этом случае всплытия погружаемого аппарата может не произойти. Это один из самых загадочных физических эффектов, поскольку известное изложение закона Архимеда не может объяснить этот эффект.

Экранирование от силы Архимеда происходит в том случае, когда часть нижней поверхности выталкиваемого тела каким – то образом экранируется от давления жидкости. Если мы поместим в стакан с водой, например, куб из парафина, то в нормальных условиях он всплывёт. Однако, если мы плотно прижмём его к плоскому дну сосуда, то он потеряет возможность к всплытию, поскольку вода не сможет проникнуть между дном стакана и парафином. Такой же эффект возникает в случае пробки в ванне. Какой бы лёгкий материал мы не применяли, пробка в ванне не всплывёт, если под ней будет воздух.

Полный закон Архимеда позволяет понять, что происходит в процессе присасывания нижней поверхности погруженного тела. В этом случае на экранированной поверхности не формируется максимально возможная архимедова сила .

Если часть нижней поверхности (или вся поверхность) экранирована от контакта с выталкивающей средой, то максимальная архимедова сила уменьшается на величину экранированной площади, на которой не формируется архимедова сила :

 

, (5)

 

где - максимально возможная архимедова сила в условиях частичного экранирования нижней поверхности,

- максимально возможная архимедова сила без эффекта экранирования.

- архимедова сила, которая не возникла вследствие эффекта экранирования (присасывания).

Уравнение (8) показывает, что максимальная архимедова сила в условиях частичного экранирования нижней поверхности уменьшается на величину экранированной архимедовой силы .

Направление всегда по нормали к поверхности дна, направление - всегда вертикально. В общем случае возможен случай, когда эти направления не совпадают, например, в случае присасывания подводного аппарата к наклонному дну. В этом случае вычитание векторов и происходит по правилам векторной алгебры.

Из полного закона Архимеда известно, что уменьшение возможно только за счёт уменьшения запаса плавучести , поскольку архимедова сила неизменна. Уменьшение запаса плавучести погружаемого аппарата опасно тем, что может стать отрицательным. В этом случае всплытие аппарата станет невозможным.

Между тем, бороться с этим явлением (исходя из уравнения погружения) очень просто. Для этого нужно в днище погружаемого аппарата иметь систему трубок небольшого диаметра, по которым можно нагнетать воду в зону экранирования. Этот приём позволит быстро восстановить давление воды на днище аппарата, ликвидировать зону экранирования и, соответственно, восстановит его способность к всплытию.

Литература

 

2. Дрюков В.М. О чём молчат физики. Тула, 2004.

3. http://sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9433.html/

4. http://Drjukow.narod.ru/.