Явление, которое мы в настоящее время называем электрогидравлический эффект ученые наблюдали еще со второй середины XVIII века.
В 1766 г. Джозеф Пристли (рисунок 1) британский священник, естествоиспытатель, философ, химик и общественный деятель наблюдал выброс воды из сосуда при разряде конденсатора между электродами, находящимися в воде.
Рисунок 1 – Член Лондонского королевского общества (1766), иностранный почётный член Петербургской академии наук (1780), иностранный член Парижской академии наук (1784) Джозеф Пристли
В те времена этот эффект называли «искровой разряд высокого потенциала» (ИРВП) в жидкостях.
Исследованиями явлений, возникающих при ИРВП в жидкостях, занимались многие ученые.
Н. Тесла в 1890 г. изобрел резонансный трансформатор, который позволил получить высоковольтные разряды с крутым фронтом.
В 1907 г. Альтберг В.Я (Альтберг Вильгельм Яковлевич (7.01.1877 – 11.07.1941) – российский (латышский) физик. использует ИРВП для получения коротких акустических волн.
В 1943 г. советские исследователи Покровский и Ямпольский при помощи ИРВП получили кратковременные высокие давления в жидкости. В том же году Фрюнгель измерил механическое действие ударной волны при ИРВП в воде.
Советский ученый Пушкарев и немецкий ученый Фогель с 1954 г. ведут научно-исследовательскую работу по использованию ИРВП в области сейсморазведки.
Сотрудники Академии Наук Мазов и Мейер с 1953 г. разрабатывают методы применения ИРВП в области получения акустических колебаний для геологоразведки.
Инженер Д.А. Юткин (рисунок 2) над вопросом электрогидравлического эффекта работает с 1938 г. Результаты своих работ опубликовал в 1955 г.
Л.А. Юткин много проделал огромную работу для продвижения электрогидравлических технологий в различные отрасли промышленности. В свое время над вопросами применения электрогидравлического эффекта в различных производственных процессах работал ряд научно-исследовательских учреждений, учебных заведений и исследовательских лабораторий. Электрогидравлический эффект по праву и заслуженно носит наименование эффект Юткина.
Рисунок 2 – Юткин Лев Александрович (1911 – 1980 гг)
Наиболее подробно теоретические основы возникновения электрогидравлического эффекта проработаны в книге Л. А. Юткина: «Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986.— 253 с., ил.».
Автор показывает, что основными факторами, определяющими возникновение электрогидравлического эффекта, являются амплитуда, крутизна фронта, форма и длительность электрического импульса тока.
Импульс тока обеспечивается специальной схемой включения накопителя энергии, предусматривающей формирующий промежуток (рисунок 3).
Рисунок 3 – Схема образования электрогидравлического эффекта
При длительности импульса тока измеряемой в микросекундах, его мгновенная мощность может достигать сотен тысяч киловатт.
При подаче напряжения в несколько десятков киловольт на разрядные электроды амплитуда тока в импульсе достигает десятков тысяч ампер.
Все это обусловливает резкое и значительное возрастание давления в жидкости, вызывающее в свою очередь мощное механическое действие разряда.
Основными действующими факторами электрогидравлического эффекта являются:
· высокие и сверхвысокие импульсные гидравлические давления, приводящие к появлению ударных волн со звуковой и сверхзвуковой скоростями;
· значительные импульсные перемещения объемов жидкости, совершающиеся со скоростями, достигающими сотен метров в секунду;
· мощные импульсно возникающие кавитационные процессы, способные охватить относительно большие объемы жидкости;
· инфра- и ультразвуковые излучения; механические резонансные явления с амплитудами, позволяющими осуществлять взаимное отслаивание друг от друга многокомпонентных твердых тел;
· мощные электромагнитные поля (десятки тысяч эрстед);
· интенсивные импульсные световые, тепловые, ультрафиолетовые, а также рентгеновские излучения;
· импульсные гамма- и (при очень больших энергиях импульса) нейтронное излучения;
· многократная ионизация соединений и элементов, содержащихся в жидкости.
Электрогидравлический удар даже в очень больших объемах жидкости вызывает появление давлений в десятки и сотни тысяч атмосфер. При этом давления в жидкости резко снижаются по мере удаления от места разряда. Это обстоятельство исключает разрушение стенок емкости, в которой происходит разряд и снижает металлоемкость электрогидравлических устройств по сравнению с механическими.