Все науки. №8, 2024
Международный научный журнал

Авторы: Алиев Ибратжон Хатамович, Холматов Эркинжон Солиевич, Рузибаев Навруз Бунёдович, Исломов Дониёрбек, Абдурахмонов Султонали Мукарамович, Эргашев С. Ф, Рустамов У. C., Сайитов Шавкат Самиддинович, Баратов Миродилжон Хомуджонович, Хакимов Равшан Тулкунович, Акрамхoджаев Бори Тохтаходжаевич, Ergasheva Mavluda Zulqandar qizi, Ergashev Humoyun Samad o’g’li, Ахророва Рузихон Умоновна, Умарова Гульноза Масхариддиновна

Главный редактор Ибратжон Хатамович Алиев

Редактор Миродилжон Хомуджонович Баратов

Иллюстратор Султонали Мукарамович Абдурахмонов

Иллюстратор Фарходжон Анваржонович Иброхимов

Дизайнер обложки Раънохон Мукарамовна Алиева

Дизайнер обложки Ибратжон Хатамович Алиев

Дизайнер обложки Фарходжон Анваржонович Иброхимов

И.О.Научного руководителя Султонали Мукарамович Абдурамонов

Экономический руководитель Ботирали Рустамович Жалолов

Корректор Гулноза Мухтаровна Собирова

Корректор Дилноза Орзикуловна Норбоева

Модератор Фарходжон Анваржонович Иброхимов

© Ибратжон Хатамович Алиев, 2024

© Эркинжон Солиевич Холматов, 2024

© Навруз Бунёдович Рузибаев, 2024

© Дониёрбек Исломов, 2024

© Султонали Мукарамович Абдурахмонов, 2024

© С. Ф Эргашев, 2024

© У. C. Рустамов, 2024

© Шавкат Самиддинович Сайитов, 2024

© Миродилжон Хомуджонович Баратов, 2024

© Равшан Тулкунович Хакимов, 2024

© Бори Тохтаходжаевич Акрамхoджаев, 2024

© Mavluda Zulqandar qizi Ergasheva, 2024

© Humoyun Samad o’g’li Ergashev, 2024

© Рузихон Умоновна Ахророва, 2024

© Гульноза Масхариддиновна Умарова, 2024

© Султонали Мукарамович Абдурахмонов, иллюстрации, 2024

© Фарходжон Анваржонович Иброхимов, иллюстрации, 2024

© Раънохон Мукарамовна Алиева, дизайн обложки, 2024

© Ибратжон Хатамович Алиев, дизайн обложки, 2024

© Фарходжон Анваржонович Иброхимов, дизайн обложки, 2024

ISBN 978-5-0065-1953-4 (т. 8)

ISBN 978-5-0065-0531-5

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

МЕТОДЫ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЦЕПИ

УДК: 51—77

Алиев Ибратжон Хатамович¹, Холматов Эркинжон Солиевич²

¹НИИ «ФРЯР», ElectronLaboratoryLLC, 151100, Республика Узбекистан, Ферганская обл., г. Маргилан

²Ферганский Политехнический Институт, 150100, Республика Узбекистан, Ферганская обл., г. Фергана

Аннотация: Современные результаты статистических исследований в области индустриализации наглядно демонстрируют активно увеличивающиеся показатели потребностей для создания электромагнитов высокой мощности, что подразумевает под собой создание теоретической и практической базы, анализирующая поставленный вопрос.

Ключевые слова: магнитное поле, электромагнетизм, электрическое поле, волновая оптика, диэлектрик

На данный момент уже создано большое количество электромагнитов, их разновидностей, при том, что принцип действия и все явления, связанные с ними, активно объясняют имеющиеся законы по физике электромагнетизма и модели Максвелла. Но при этом направления применений не перестают увеличиваться в своём количестве, что влечёт за собой необходимость создания из имеющихся законов в форме дифференциальных уравнений (1—4), новых моделей непосредственного формирования.

Однако, предварительно, важно описать сам процесс действия электромагнита, стадию генерацию с его стороны электромагнитного поля, с учётом, что электромагнит имеет проводящую обмотку и определённые сердечник из диэлектрика, магнетика, проводника или любого иного вещества, возможного к изучению [1—2; 4]. На момент, когда по проводу начинает течь ток, в силу образования на концах обмотки разности потенциалов, которые создают общее электрическое поле, заставляющее двигаться заряды в проводящей обмотке, каждый из зарядов в силу своего движения изменяет электрическое поле, по причине наличия у каждого из зарядов собственного поля, генерирующий вихревое магнитное поле.

Поскольку, численность зарядов достаточно велика, то линии магнитного поля накладываются друг на друга, переходя в масштаб проводника, благодаря чему общее наложение приводит к созданию вихревого магнитного поля вокруг каждого витка обмотки [3]. Оно в свою очередь накладывается в целом, формируя целенаправленное магнитное поле внутри сердечника – самое сильное.

В случае, когда сердечник является диэлектриком или газом – воздух, то магнитное поле доходит до своей предельной величины и больше не увеличивается, создавая общие крупные линии магнитного поля. Однако, если имеется определённый сердечник, то магнитное поле входит в него, создавая движение зарядов в проводящем материале сердечника, в силу чего появляется, собственно, перпендикулярное и вихревое линиям магнитного поля электрическое поле. Этот эффект создаёт переменную в пространственном расположении разность потенциалов, вызывающая движение зарядов, следовательно, и появление тока – токов Фуко. По этой причине создание раздельных пластин сердечника более целесообразно, для того чтобы токи Фуко разделялись и не нагревали сердечник [4—5; 7]. Однако, в результате такой манипуляции создаётся магнитопровод, способный не только увеличивать силу магнитного поля, но и направлять его по своей линии, в силу этого, конечно с потерями в пути, магнитное поле может доходить до необходимых областей [6—7].

Заключением системы может быть наличие дополнительного металлического сердечника, либо же раздвоение, удвоение и т.д., вплоть до полной организации магнитной системы, где между элементами может создаваться магнитное поле. При этом каждая из частей цепи может поддаваться общему контакту, увеличивать друг друга и влиять друг на друга, результирующим образом представляясь как один сложный электромагнит, с возможными вариациями сердечника.

Использованная литература

1. Алешкевич, В. А. Университетский курс общей физики. Электромагнетизм / В. А. Алешкевич. – М.: Физматлит, 2014. – 404 c.

2. Алешкевич, В. А. Электромагнетизм. Университетский курс общей физики / В. А. Алешкевич. – М.: Физматлит, 2014. – 404 c.

3. Бондарев, Б. В. Курс общей физики. В 3 кн. Кн. 2. Электромагнетизм. Волновая оптика. Квантовая физика / Б. В. Бондарев. – М.: Высшая школа, 2005. – 438 c.

4. Бондарев, Б. В. Курс общей физики. В 3-х т. Т. 2. Электромагнетизм. Оптика. Квантовая физика: Учебник для бакалавров / Б. В. Бондарев. – М.: Юрайт, 2013. – 441 c.

5. Бондарев, Б. В. Курс общей физики. В 3 кн. Кн. 2: Электромагнетизм, оптика, квантовая физика: Учебник / Б. В. Бондарев, Н. П. Калашников, Г. Г. Спирин. – Люберцы: Юрайт, 2015. – 441 c.

6. Бурмакин, А. Л. Электромагнетизм космических тел и его влияние на движение объектов в пространстве: Экскурс в проблему / А. Л. Бурмакин. – М.: КД Либроком, 2010. – 120 c.

7. Григорьев, В. И. Электромагнетизм космических тел / В. И. Григорьев. – М.: Физматлит, 2004. – 112 c.

ЛИТОСФЕРА И СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ РУД

УДК: 528.288

Рузибаев Навруз Бунёд угли

Студент 4 курса факультета систем компьютерного проектирования Ферганского Политехнического Института

Аннотация: Технологии развиваются геологических и познания планеты, где и появилась человеческая цивилизация развивается и совершенствуется с каждым днём, давая возможности на пути ещё более глубокого погружения на большие глубины.

Ключевые слова: Мезосфера, гранитный слой, астеносфера, генераци, гацбургит

Разумеется, самыми большими общеизвестными исследованиями на этом пути были работы по созданию Кольской сверхглубокой скважины, которая достигала глубины порядка 12 266 метров, при этом даже не проходя всю мантию насквозь. Сегодня исследования в теоретическом и физико-математическом плане продолжаются, о чём говорят нынешние результаты в этом ключе.

Давай определение понятию литосферы, предполагается, что это твёрдая оболочка планеты земной группы, либо спутника в широком ключе, но чаще всего под этим понятием следует определение именно коры земной поверхности планеты Земля. Она состоит из верхней коры и верхней части мантии, проходя до астеносферы, где скорости сейсмических волн начинают уменьшаться, говоря о том, что пластинчатые породы переходят в иное состояние. Здесь стоит сделать оговорку о структуре планеты. Так, по своей структуре, она разделяется по общим гравитационным и физико-химическим свойствам, откуда и получается состояние современной классификационной системы на следующие части:

1. Литосферу – твёрдую оболочку планеты;

2. Астеносферу – слой в верхней мантии планеты, которая более пластична, нежели средние слои и также даёт возможность блокам литосферы в принципе двигаться по ней, наряду с обеспечением изостатического равновесия каждого из блоков;

3. Мезосферу – часть мантии, которая находиться под астеносферой, откуда и получает также наименование нижней мантии;

4. Внешнего ядра – специальный жидкий стой толщиной порядка 2 266 километров, состоя в основном из железа и никеля, при этом рас расположенное выше внутренней части ядра, верхняя граница коего начинается на глубине 2 890 км под поверхности Земли;

5. Внутреннего ядра – самую глубокую геосферу Земли, которая имеет радиус около 1 220 км, что практически составляет 70% от радиуса Луны, кроме того, давая возможности для предположений о том, что она состоит в основном из жидких расплавленных металлов, при этом определяя свою температуру на поверхности равной 5400 градусов Цельсия или 5 700 Кельвинов.

Структура литосферы подразделяется на определённые подвижные части – складчатые пояса, а также на относительно прочих стабильные платформы, не подверженные частым движением. Каждый из таких блоков имея название литосферных плит оказывают движение по относительно пластинчатой астеносфере, о которой было сказано выше. Изучение этих движений литосферных плит посвящена целое разделение геологической науки – тектоника плит.

Но если говорить о большей структуре непосредственно самого грунта, то здесь нужно указать различность грунта и типа коры под континентами и под океанами различается. Чаще всего это осадочные, гранитные и базальтовые слои, имеющие общую «мощность» (в геологическом исследовании и понимании, протяжённость выражается через мощность) до 80 километров в максимуме.

Всё дело в том, что земная кора под океанами претерпевала на протяжении своего формирования большое количества этапов плавления, откуда и образовывались океанические коры, обедневшие легкоплавкими редкими элементами, состоя в преимуществе из дунитов и гацбургитов. При этом вся толща в разы более меньше – 5—10 км, но при этом сам гранитный слой попросту отсутствует.

Таким образом, изучая общую структуру, а также разделение на отдельные составляющие земной коры, можно обратить внимание на частичное увеличение посредством использования и активации большого количества индустрий, созданные человеком генерацию новых типов руд, в том числе радиоактивного типа, которые также обратно отправляются в земную поверхность. Как известно, большое количество природных физико-химических процессов в макро-масштабе позволяют существовать биологической жизни, обеспечивая стабильные условия для проживания, но к большому сожалению, человек не учитывает эту проблематику, создавая огромное количество новых физико-химических процессов, приводящие к самым настоящим экологическим катастрофам не только в атмосфере, гидросфере и прочих делениях природной составляющей планеты, но также в грунте Земли, в её литосфере.

Благо, человек ещё пока не обрёл возможности нагружать внутренние слои, однако, стоит надеяться, что когда такая возможность будет организована, все используемые технологии будут учитывать в себе способы обеспечения полноценной экологической безопасности, к рассмотрению моделей коих и направлено настоящее исследование.

Использованная литература

1. Алисон А., Палмер Д. Геология / Пер. с англ. языка. – М.: Мир, 1984. – 568 с.

2. Гаврилов В. П. Общая и историческая геология и геология СССР. – М.: Недра, 1989. – 485 с.

3. Горшков Г. П., Якушова А. Ф. Общая геология. – М.:Изд. МГУ, 1962, 1974. – 592 с.

4. Гудымович С. С. Геоморфология и четвертичная геология. – Томск: Изд-во ТПУ, 2001. – 202 с.

5. Добровольский В. В. Геология. – М.:Гуманит. изд. центр Владос, 2001. – 320 с.: ил.

О ВОЗМОЖНОСТИ ИНТЕРПРЕТИРОВАНИЯ ЭФФЕКТА ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМА С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЭФФЕКТОВ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

UDK: 51—35

¹Алиев Ибратжон Хатамович, ²Холматов Эркинжон Солиевич

¹НИИ «ФРЯР», ElectronLaboratoryLLC, 151100, Республика Узбекистан, Ферганская обл., г. Маргилан

²Ферганский политехнический институт, 150100, Республика Узбекистан, Ферганская обл., г. Фергана

Явление электромагнитной индукции, открытый Фарадеем при помощи эмпирического метода, в последующем нашедший объяснение посредством уравнений Максвелла являлся одним из важных для понимания явлений с различных точек зрения. Однако, уместно заметить, что теория электромагнетизма была основана в XIX веке при активном применении в роли центральной теории классической физики – теорий Ньютона, которые позже для скоростей приближенных к скорости света были объяснены посредством теории относительности. Образование новой теории привело к открытию новых возможностей объяснения различных явлений, эмпирически определяемые, но при этом невозможные к объяснению со стороны теории Ньютона, к числу которых относиться явление электромагнетизма.

Для понимания необходимо представить следующую систему. Пусть имеется некоторый проводник, находящийся в вакууме, по которому течёт электрический ток. Поскольку проводник находиться в вакууме, а величина тока и напряжения не велики, невозможно наблюдение термоэлектронной и автоэлектронной эмиссии. В результате этого можно констатировать, что проводник является нейтральным – число электронов, в том числе передвигающихся свободных электронов при направлении постоянного тока и их колебании в случае использования переменного тока остаётся неизменным относительно числа ионов. Также, согласно теории Ньютона, расстояние между зарядами остаётся неизменным, поскольку каждый из них обладает сравнительно постоянной скоростью.

Если в систему ввести извне заряд вне проводника, то при протекании тока и статичном положении заряда никакого совместного взаимодействия наблюдаться не будет. Однако, в случае начала движения заряда, в одном направлении с зарядами в проводнике, заряд и проводник будут отталкиваться друг от друга. Теория электромагнетизма, объясняет это явление посредством образования однонаправленных токов, отталкивающиеся между собой, но как объясняет это явление теория Ньютона?

Примечательным является факт возможности описания подобного явления посредством теории относительности [1, 2]. По той причине, что при увеличении скорости объекта его длина уменьшается (1), а ионы относительно движущихся свободных электронов при постоянном токе и таких же скоростных колебаниях в случае переменного тока изменяются, то на единицу расстояния проводника приходиться различное число ионов и электронов, что создаёт разность зарядов.

Относительно протонов, которые покоятся, электроны сжимаются, как и расстояния между ними, благодаря чему формируется количественная разность при наличии постоянной величины заряда у каждой из частиц, кратная элементарному заряду. При наблюдении с точки зрения электронов, таким же образом представляется уже всё окружающее пространство и поэтому взаимодействие со стационарным внешним зарядом не происходит [2—3].

На момент, когда внешний заряд начинает движение, где активно наблюдается разность зарядов на единицу длины проводника, заряды начинают взаимодействовать в силу того, что он также уменьшает своё расстояние. Описанный наблюдаемый эффект, представленный в форме отталкивающихся зарядов и однонаправленных токов, где посредством уменьшения зарядов также объясняется совместное взаимодействие между ионами и движущимися электронами, может представляется посредством теории относительности, что вводит новую лепту в современные тенденции описательных способностей теорий [1; 4].

Важно констатировать тот момент, что демонстрация взаимодействия двух токов, в том числе в лице электромагнитной индукции, посредством теории относительности становиться достаточно заметным из-за высокой концентрации частиц на единицу объёма проводника. А также, с точки зрения применения возможность использования постулатов и выводов теории относительности в том числе в рамках теории электромагнетизма делают её более универсальной, позволяющей оперировать с различными параметрами, также в макромире и в случае явлений, где производиться исследование объектов со скоростями более приближенными к скорости света.

Развитие описательных способностей различных теорий, исходя из сказанного вновь подтверждается актуальностью исследований в области настоящего исследования, с поиском иных возможностей развития различного рода теорий, в том числе теории относительности, преобразовывая её и при возможности формируя детали Теории Всего.

Использованная литература

1. Ацюковский, В. А. Критический анализ основ теории относительности / В. А. Ацюковский. – М.: Петит, 1996. – 839 c.

2. Вильф, Ф.Ж Логическая структура частной теории относительности / Ф.Ж Вильф. – Москва: СИНТЕГ, 2001. – 327 c.

3. Горбацевич, А. К. Квантовая механика в общей теории относительности / А. К. Горбацевич. – М.: Едиториал УРСС, 2003. – 160 c.

4. Гоффман, Б. Корни теории относительности / Б. Гоффман. – М.: Знание, 1987. – 256 c.

АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НЕУПРУГОГО РАССЕЯНИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ КОСМИЧЕСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ОТНОСИТЕЛЬНО ПОТОКА АЛЬФА-ЧАСТИЦ НА СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ С КРИСТАЛЛИЧЕСКИМ КРЕМНИЕМ

UDK: 531/534

Дониёрбек Д. Исломов¹, Ибратжон Х. Алиев², Султонали М. Абдурахмонов³

¹Докторант, Andijan Machine-Building Institute, 170019, Uzbekistan, Andijan ²General Director Electron Laboratory LLC, Director SRI «PRNR», 151100, Margilan, 150100, Uzbekistan; alievibratzon12@gmail.com https://orcid.org/0009-0000-4094-6704 ³PhD, associate prof., Fergana Politechnic Institute, Fergana, 150100, Uzbekistan, https://orcid.org/0000-0003-1234-8218

Annotatsiya. Maqolada Rezerfordning tarqalish simulyatsiyasini hisobga olgan holda elastik bo’lmagan tarqalish hodisasi, kristalli kremniy bilan quyosh plastinkasining ustun alfa zarralari bilan kosmik nurlanish ta’sirining reaktsiyasi tahlil qilindi. Tahlil jarayoni davomida energiya momenti uchuvchi nurning empirik aniqlangan energiya qiymatlarini hisobga olgan holda ko’rib chiqiladi. Tadqiqot yakunida natijalar sarhisob qilinadi va amalga oshirilgan ish natijalari shaklida taqdim etiladi.

Kalit so’zlar: Ruterford tarqalishi, elastik bo’lmagan tarqalish, nur, kosmik nurlanish, alfa zarrasi.

Актуальность. В статье проанализировано явление неупругого рассеяния с учётом моделирования рассеяния Резерфорда, реакции облучения космическим излучением с преобладающими альфа-частицами солнечной пластины с кристаллическим кремнием. На протяжении процесса осуществления анализа рассмотрен момент энергетического характера с учётом эмпирически определённых величин энергий налетающего пучка. По завершению исследования подведены итоги и представлены в виде результатов реализованной работы.

Ключевые слова: рассеяние Резерфорда, неупругое рассеяние, пучок, космическое излучение, альфа-частица.

Abstract. The article analyzes the phenomenon of inelastic scattering, taking into account the simulation of Rutherford scattering, the reaction of cosmic radiation irradiation with predominant alpha particles of a solar plate with crystalline silicon. During the analysis process, an energy moment is considered, taking into account empirically determined values of the energies of the incoming beam. At the end of the study, the results are summarized and presented in the form of the results of the implemented work.

Keywords: Rutherford scattering, inelastic scattering, beam, cosmic radiation, alpha particle.

Современные технологии солнечной энергетики играют ключевую роль в переходе к устойчивым источникам энергии. Однако, несмотря на их широкое применение, существует важный аспект, который требует более глубокого изучения – взаимодействие космического излучения с солнечными батареями [1]. Космическое излучение включает в себя поток высокоэнергетических частиц, таких как протоны и тяжелые ядра, которые могут негативно воздействовать на материалы солнечных панелей. Это взаимодействие, в том числе с кластером неупругого рассеяния, где усилен вариант ионизационного характера может приводить к деградации их характеристик, снижению эффективности преобразования солнечной энергии и сокращению срока службы.

Среди актуальных сторон настоящего исследование важно отметить, что проведение исследований поможет разработать более устойчивые солнечные батареи, которые смогут эффективно работать в условиях воздействия космического излучения. Это особенно важно для спутников и других космических объектов, где надежность источника энергии критична. Также, наряду с вышеуказанным, исследования позволят выявить материалы, которые менее подвержены воздействию космического излучения [2—3; 5]. Понимание взаимодействий космического излучения с солнечными батареями поможет в создании точных моделей, что, в свою очередь, улучшит проектирование и тестирование новых технологий.

При рассмотрении в глобальном плане, совершенствование солнечных технологий не только повысит эффективность работы в космосе, но и может найти применение на Земле, особенно в регионах с высоким уровнем радиации. Исследования в области взаимодействия космического излучения и солнечных батарей имеют большое значение не только для космической индустрии, но и для устойчивого развития энергетических технологий на Земле [4—6]. Инвестиции в эти исследования могут привести к значительным достижениям в области возобновляемой энергии и повысить надежность солнечных систем в различных условиях эксплуатации. Исходя из чего можно констатировать, что настоящий вопрос является актуальным.

Исследование осуществляется с учётом рассмотрения ситуации неупругого взаимодействия с атомами кристаллического кремния альфа-частиц, имеющиеся в составе космического излучения, как это показывает экспериментальное наблюдение [7—8]. Для изучения взаимодействия, использована модель анализа при помощи рассеяния Резерфорда [5—6; 7]. При этом используются эмпирически определённые энергии более 10 МэВ в масштабе галактических космических лучей, но не более 100 МэВ.

Исходя из определённых значений энергий вычисляется значение для критической скорости (1—2).

Модель Резерфорда предполагает действия на определённое процентное соотношение частиц в пучке. А также соответствующим образом представляется в качестве дифференциального сечения рассеяния (3—4) [8] с учётом в 0,9 стерадиан эффективность детектирующего рассеяние датчика в камере бомбардировки при экспериментальном моделировании и с дальнейшим переходом в полный масштаб.

Перед преобразование полученного значения в процентное соотношение частиц по рассеянию Резерфорда, необходимо констатировать факт степени приближения альфа-частицы к ядру. Для этого вычисляется расстояние приближения (8—9), коего предварительно вычисляется константа приближения (6—7) в системе СГС.

Результат наглядным образом демонстрирует достаточно большую по сравнению с радиусом действия ядерных сил 10—15 м величину, благодаря чему наглядно демонстрируется момент действия рассеяния Резерфорда. Возвращаясь к задаче о переводе значения дифференциального сечения рассеяния в процентное соотношение, для этого определяется материал мишени – кристаллический кремний с известной плотностью, массой ядра, а следовательно, и плотностью ядер (10), толщиной (11) и процентным соотношением (11—12).

Таким образом констатируется получаемый факт.

В результате, было определено, что из всего направленного пучка от 0,003106694% до 0,3101921% будут подвержены упругому рассеянию под воздействием рассеяния Резерфорда. Исходя из осуществлённых расчётов наглядно видно, что на момент действия системы космического излучения, имеющая в своей структуре заряженные частицы различной природы будет действовать эффект рассеяния Резерфорда, граничащий с системой ионизации.

Исходя из определений можно констатировать факт уменьшения процентного соотношения количества частиц, участвующие в настоящем явлении с ростом их энергии, что наглядно просматривается из типов частиц, участвующие в структуре пучков космического излучения. При том, что именно в структуре пучков космического излучения имеются высокоэнергетические частицы, констатируемые фактом, что также доказывает верность проведенных в ходе исследования расчётов.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Simon Knapen, and Steven Lowette. A Guide to Hunting Long-Lived Particles at the LHC. ANNUAL REVIEW OF NUCLEAR AND PARTICLE SCIENCE Volume 73, 2023. Vol. 73:421—449 (Volume publication date September 2023) https://doi.org/10.1146/annurev-nucl-101920-013011

2. Roberto Franceschini. Physics Beyond the Standard Model Associated with the Top Quark. ANNUAL REVIEW OF NUCLEAR AND PARTICLE SCIENCE Volume 73, 2023 Vol. 73:397—420 (Volume publication date September 2023) https://doi.org/10.1146/annurev-nucl-102020-011427

3. Brian D. Fields and Anton Wallner. Deep-Sea and Lunar Radioisotopes from Nearby Astrophysical Explosions. ANNUAL REVIEW OF NUCLEAR AND PARTICLE SCIENCE Volume 73, 2023 Vol. 73:365—395 (Volume publication date September 2023) https://doi.org/10.1146/annurev-nucl-011823-045541

4. Zhen Cao, Songzhan Chen, Ruoyu Liu, and Ruizhi Yang. Ultra-High-Energy Gamma-Ray Astronomy. ANNUAL REVIEW OF NUCLEAR AND PARTICLE SCIENCE Volume 73, 2023. Vol. 73:341—363 (Volume publication date September 2023) https://doi.org/10.1146/annurev-nucl-112822-025357

5. Aliyev I. X., Abdurakhmonov S. M. The algorithm of complex analysis of resonant nuclear reactions. Materials of the I International Scientific Conference «Modern problems of science, technology and production». SRI «PRNR». Electron Laboratory LLC. Ridero. pp. 193—217 p.

6. Aliev I. X. Aluminum resonant nuclear reaction. The international scientific journal «All Sciences». Electron Scientific School, Ridero. No. 3, 2022. 24—44 p.

7. Maria Lugaro, Marco Pignatari, René Reifarth, and Michael Wiescher. The s Process and Beyond. ANNUAL REVIEW OF NUCLEAR AND PARTICLE SCIENCE Volume 73, 2023. Vol. 73:315—340 (Volume publication date September 2023) https://doi.org/10.1146/annurev-nucl-102422-080857

8. Marc Kamionkowski, and Adam G. Riess. The Hubble Tension and Early Dark Energy. ANNUAL REVIEW OF NUCLEAR AND PARTICLE SCIENCE Volume 73, 2023. Vol. 73:153—180 (Volume publication date September 2023) https://doi.org/10.1146/annurev-nucl-111422-024107

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВОЙСТВА ИДЕАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ В МАЛОЙ ГИДРОЭНЕРГЕТИКЕ

UDK: 536.12

Ибратжон Хатамович Алиев, Султонали Мукарамович Абдурахмонов

Ферганский политехнический институт

Аннотация. Большие гидроэнергетические установки чаще всего используют изначальную конструкцию создания платины для увеличения напора входящей жидкости, что приводит к увеличению общего выхода энергии. В статье рассмотрено теоретическое предположение об использовании подобного метода увеличения скорости самого потока при помощи свойства идеальной жидкости из закона Бернулли и формулы Торричелли.

Ключевые слова: водный поток, напор, ускорение, скорость свободного падения.

Для больших гидроэнергетических установок часто преобладающими являются технологии создания плотин, где вода приводиться в близкое к статичному по отношению к общему объёму состоянию, после чего вода пропускается в канал, расположенный максимально низко под уровнем воды. Наличие такого ввода жидкости позволяет придавать массе дополнительную скорость благодаря потенциальной энергии, которая превращается в кинетическую.

Доказательством этого утверждения следует соотношение (1), из которого можно вывести как потенциальную энергию (2), так и кинетическую (3), далее при их равенстве (4), можно сделать вывод для скорости (5)

Но, чтобы указать на отношение этого вывода не только к обычным телам с высокой плотностью, то есть к твёрдым, но и к жидкостям, достаточно привести формулу Бернулли (6), вполне справедливую для жидкостей и вывод из неё этой же формулы (7—8).

Из этого видна возможность получения вторичного дополнительного вектора, который чаще всего преобладает и заставляет двигаться именно под давлением самой воды, а вектор скорости притока в само водохранилище чаще всего гасится. Но когда же дело обстоит с обычными малыми гидроэнергетическими установками, здесь ситуация обстоит по-другому, поскольку тормозная способность имеющегося малого объёма в «плотине» не так высока и определяется по коэффициенту трения воды о воду, если так можно выразиться. То есть каждый отрезок, уменьшение происходит именно на указанный коэффициент энергии (9).

Данный вектор скорости суммируется с образующимся вектором скорости из-за давления (8) под прямым углом образуя результирующий вектор (10).

Выводимый результирующий вектор логично будет больше изначального вектора скорости (11), благодаря чему можно сделать вывод того, что использование плотин в конструировании малых гидроэнергетических установок вполне целесообразная технология.

То есть какой бы ни была малой высота плотины и её разность между отверстием вывода потока и уровнем воды, действие, хоть и незначительное будет оказываться. Интересно здесь также и определение зависимости самой изначальной скорости и результирующего вектора (12).

Эта зависимость была выведена, поскольку даже сама начальная скорость не совсем проста и за счёт того, что нижняя полость оврага для «водохранилища» должна быть выполнена в форме склона. Наряду с уменьшением по коэффициенту в зависимости от длины этого пути по (9), начальная скорость будет увеличиваться, поскольку к первоначальной скорости до входа в «водохранилище», при котором поток имел потенциальную энергию, кинетическая энергия, в которую превращается эта потенциальная, то есть действует тот же принцип (1—5), но при этом действует угловой коэффициент.

И если поскольку опять же этот потенциальный вектор направляющий вниз также находится под углом 90 градусов к основному первоначальному вектору, их суммированных вектор будет определяться по (13), создавая зависимость для начальной скорости от первоначальной в следующем расположении

И важно учесть, что (13) вместе с (14) действует только при плоском склоне самого оврага, не считая коэффициент трения, в случае его расчёта в (14) включается дополнительный коэффициент, ровно, как и в иных случаях, для реализации, но этот коэффициент определяется эмпирически.

При действии же (13) и (14), ранее описанная (12) изменяется как (15).

Таким образом (15) можно считать полноценной формулой при действии прямого склона на дне оврага. При наличии же нескольких векторов, целесообразно использование (16), по той простой причине, что несколько векторов не будут приходить из одного направления, ибо тогда их можно будет объединить в один. А разными вектора могут быть из-за наличия дополнительных поворотов, больших неровностей и подобных не существенных причин.

Заключительным штрихом служит лишь введение коэффициентов, о которых говорилось ранее, а именно о коэффициентах своего рода вязкости (18), зависящий от коэффициента сопротивления движения в потоке (17).

Такой вид (17) формулы (8) был доказан и описан итальянским учёным Эванджелиста Торричелли в 1643 году, а позже уже было показано, что эта формула, как уже упоминалось следствие закона Бернулли.

В заключении можно отметить, что развитие гидроэнергетики несёт в себе весьма прогрессирующий характер, что радует. И данное развитие требует всё новых и новых технологий, среди которых одним из лучших может стать технология использования «малого водохранилища» или искусственного рва с наклонным дном для увеличения эффективности всей гидроэнергетической установки.

Использованная литература

1. Evangelista Torricelli. De motu aquarium // Opera Geometrica. – 1644. C. 191. «Aquas violenter erumpentes in ipso eruptionis puncto eundem impetum habere, quem haberet grave aliquod, sive opsius aquae gutta una, si ex suprema eiusdem aquae superficie usque ad orificium eruptions naturaliter cecidisset».

2. Зиновьев В. А. Краткий технический справочник. Том 1. – М., Госиздат, 1949. – с. 362.

3. Савельев И. В. Курс общей физики. Том 1. Механика, молекулярная физика

О ТЕОРЕТИЧЕСКОМ ОПРЕДЕЛЕНИИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ПОТЕНЦИАЛА ВЕТРА В СФЕРИЧЕСКИХ КООРДИНАТАХ ЗЕМЛИ

UDK: 531.51

Алиев Ибратжон Хатамович¹, Абдурахмонов Султонали Мукарамович²

¹НИИ «ФРЯР», ElectronLaboratoryLLC, 150100, Республика Узбекистан, Ферганская обл., г. Маргилан

²Ферганский политехнический институт, 151100, Республика Узбекистан, Ферганская обл., г. Фергана

Аннотация. В работе рассмотрена теоретическая модель образования ветра в сферических координатах Земли с учётом расчёта образуемых мощностей и скоростей ветра. Для моделирования использованы функции в сферической системе координат по определению точек выбора расчёта и величины смещения. Расчёт проводился на основе данных плотности атмосферы, расчётной точки и высоты размещения ветряных генераторов. На основе полученной модели построены графики расчётно-образуемых мощностей и скоростей ветра по Земляным координатам. Указываются совпадения теоретических результатов с экспериментальными данными.

Ключевые слова: сферические координаты, земляные координаты, образуемая мощность, периодичность, направленность.

Введение. В настоящее время на Земле истощаются традиционные источники энергии нефть, газ и уголь, поэтому основным направлением научных и инженерных исследований направлено на поиск альтернативных, возобновляемых источников энергии [1—2; 4]. Одним из них является ветряная энергетика. Для получения энергии ветра разработаны и сконструированы различные установки. Эффективность этих установок в настоящее время достигло до 40% от энергии ветра. Построение ветряных энергетических установок требует учёт возможностей существующих энергетических потенциалов атмосферы [2; 3—5].

Энергия ветра измеряется с использованием энергетического метрологического оборудования и на основе этих данных определяется траектория установки ветряных генераторов [6; 9—11]. В данное время не существует теоретическая модель, способная определить скорость и мощность ветра в координатах Земли. Теоретическое моделирование по земляным координатам скорости ветра дали бы возможность предварительного прогнозирования точек экспериментального измерения на земле. Кроме этого, в метрологических измерениях ветра наблюдается пико-образные данные скорости ветра, требующие теоретического объяснения возникновения. Поэтому проведение статистической и теоретической разработки модели формирования потоков ветра является актуальным.

Исследование. Для проектирования генерируемых мощностей, со стороны ветра, при учёте, что в системе будут использованы ветряные генераторы флюгерного типа, позволяющие изменять положение по направлению ветра, определяясь в стороны максимальной скорости ветра [7—8; 12]. Следовательно, устанавливается зависимость между скоростью ветра и генерируемой мощностью, где получаемая общая мощность равняется произведению кинетической энергии всего потока ветра и скорости ветра (1), с преобразованиями.

В выражении используется плотность атмосферы, высота получаемой энергетической точки и скорость ветра. В данном случае высота атмосферного слоя и плотность воздуха может приниматься за константу, площадь же может быть вычислена из запрашиваемых параметров, однако скорость ветра определяется исходя из температурной зависимости. Для этого следуя из условия постоянства объёма воздуха на планете Земля, система может рассматриваться в качестве изохорной, благодаря этому, действительно равенство по соотношениям:

В данном случае первая величина давления равняется атмосферной, а температурные величины могут быть определены исходя из разности температур в двух задаваемых точках. Также вместе с этим появляется зависимость по времени.

Для вычисления температурного формирования используется закономерность неравномерной передачи энергии на планету со стороны Солнца [13] (3).

При использовании указанной функции зависимости от координат в сферической системе координат, а также по дополнительному времени начиная от даты зарождения Солнца, может быть получена величина температуры (4)

В формуле используется площадь криволинейного четырёхугольника на поверхности сферы, которая также учитывается в изначальных формулах. Исходя из всех преобразований, может быть сформирована единая форма для скорости ветра (5).

Для определения площади на поверхности сферы (O, R), необходимо следующее геометрическое моделирование. В формируемой задаче четырёхугольник ABCD имеет на поверхности сферы 4 точки с известными координатами широты, долготы и радиуса, формируя сферическую систему координат. При проекции с поверхности сферы на плоскость образуемого криволинейного четырёхугольника получается прямоугольник ABCD с четырьмя дугами —,, и в каждой из сторон.

Площадь сформированного прямоугольника SABCD вычисляется исходя из разности угловых координат. Так, при рассмотрении с точки зрения сечения и имеющихся координат всех 4 точек -, в силу равности радиусов могут быть преобразованы, как. Ещё одним аспектом рассмотрения с точки зрения сечения, является возможность определения длины отрезка между двумя координатами, при условии угла между двумя радиусами, соединённые дугой, между точками A и B, из свойства косинусов в треугольнике AOB (6).

Для вычисления площади дуг важно обратить внимание на то, что высота дуги прямоугольника на проекции равна высоте дуги на сечении, следовательно, вычисление сегмента окружности в проекции равна площади сегмента проекции прямоугольника на плоскость. Поскольку длина отрезка, на которую опираются линии радиусов, формирующие дугу известна в качестве стороны прямоугольника, для вычисления площади сегмента достаточно использование формулы площади сегмента (8).

Исходя из этого общая формула площади составляет (9).

В результате подстановки полученных выражений площади в выражение скорости в (5), получается полная формула скорости (10).

Последней стадией подстановки получается выведение значения выражения кинетической энергии, генерируемая посредством использования ветряных генераторов (11).

В результате была получена единая функция, зависимая от нескольких переменных, позволяющая моделировать значения образуемых мощностей ветра.

Расчёты. Для создания графика таковой функции необходимо использование несколько стадий ведения подсчёта. Величина детектируемых площадей на единицу дольной части остаётся константой, на основе чего определяется детектируемая площадь, при расчёте относительно всей планеты Земля равна 4 179,005 км², формируя мнимый прямоугольник со стороной в 64,64522 км (эти данные определены исходя из минимальных возможностей расчёта). Следующей величиной являются значения функции энергии первой и второй стадии, отличающиеся разностью вводящихся значений углов при выбранном времени (Рис. 1—2).

Рис. 1. График мощности в трёхмерных координатах в первой точке выбора

Рис. 2. График мощности в трёхмерных координатах во второй точке выбора

Полученные графики указывают на периодические полосы изменения мощности по Земляным координатам. Предполагается, что периодичность линий мощности связаны с изменениями дня и ночи в выбранных точках расчёта. На основе полученных данных по определению мощности, можно образовать график изменения скорости ветра по Земляным координатам для указанных точек расчёта (Рис. 3).

Рис. 3. График скорости ветра в трёхмерном пространстве

Полученные результаты теоретического расчёта коррелируются с реальным графиком скорости ветра (Рис. 4—5).

Рис. 4. Метрологические данные скорости ветра на протяжении 5 лет (2018—2022 гг.) [14—15]

Рис. 5. Усреднённый месячный график значений в промежутке 5 лет [14—15]

Представленные графики были получены метрологическим центром Ферганской долины посредством наблюдений на протяжении 5 лет, детектируя скорость ветра каждые 3 дня, при этом отмечая возможность масштабирования в планетарном масштабе, в силу использования фрактального подобия метрологических явлений.

Заключительной стадией моделирования является вывод графика функции образуемой мощности ветра (Рис. 6).

Рис. 6. Расчётная мощность ветра в трёхмерном пространстве

Заключение

Статистическое и теоретическое исследование показывает, что возникающая мощность ветра планеты зависит от Земляных координат, кроме этого, имеет периодичность. Периодичность изменения мощности может быть связана с наличием определённых каналов (направлений) возникающих потоков ветра на Земле. По проведённым расчётам максимальная пиковая скорость ветра наблюдается между основными океанами и возможно связано с особенностями рельефа Земли.

Использованная литература

1. Weather-sensitive renewable energy sources do not subject power systems to blackouts. Nat Energy 9, 1331—1332 (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01657-w

2. Parker, D.P., Johnston, S., Leonard, B. et al. Economic potential of wind and solar in American Indian communities. Nat Energy 9, 1360—1368 (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01617-4

3. Zhao, J., Li, F. & Zhang, Q. Impacts of renewable energy resources on the weather vulnerability of power systems. Nat Energy 9, 1407—1414 (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01652-1

4. de Kleijne, K., Huijbregts, M.A.J., Knobloch, F. et al. Author Correction: Worldwide greenhouse gas emissions of green hydrogen production and transport. Nat Energy 9, 1449 (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01644-1

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «Литрес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на Литрес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.