Пермские ученые получили патент на создание незасоряющегося фильтра для очистки воды

В конце 2016 года ученые пермского педагогического университета представили результаты своей работы по гранту, который в 2014 году им выделил Российский научный фонд. На эти деньги на протяжении нескольких лет команда молодых интеллектуалов во главе с профессором, доктором физико-математических наук Виктором Козловым, изучала модель движения ядра внутри Земли, а также разработала и получила патент на незасоряющийся фильтр для очистки воды. Все исследования были выполнены в рамках проекта «Вибрационная гидромеханика вращающихся систем», на который ученые ежегодно получали по пять миллионов рублей.

Декан физического факультета ПГГПУ Денис Полежаев рассказал 59.ru, что грант получала команда из 15 человек. 13 из них – ученые младше 40 лет, двое – профессора, руководящие исследованием.

– Изначально в нашей работе было больше фундаментальной науки – мы делали упор на теорию. Разбились на небольшие группы по два-три человека и работали каждый над своей темой в области изучения вибраций и колебаний. Перешли к практике. В итоге одной из наших подгрупп удалось создать модель движения ядра внутри планеты, а другой – разработать фильтр для очистки жидкости от твердого мусора, – рассказал 59.ru Денис Полежаев.

На фильтр ученые получили патент. Они придумали, как с помощью вибраций перемещать легкий мусор внутри прибора. Суть разработки заключается в том, что вибрация воздействует на вращающуюся емкость с водой, в которой есть твердые частицы. При этом скорость вращения емкости и частота «встряски» должны быть одинаковыми. На мусор начинает действовать «вибрационная» сила – она и смещает частицы к стенкам сосуда.

– Варьируя амплитуду вибраций, можно изменять силу и, соответственно, расстояние, на которое смещаются твердые частицы. Интересно, что если в фильтр попадут частицы из разных материалов, то расстояние, на которые они сместятся, будет разным. И тогда мы получим возможность разделять материалы. Это может пригодиться при добыче полезных ископаемых, – пояснил Денис Полежаев.

По словам разработчиков, размер фильтра может быть любым, но от этого зависит скорость вращения и объем жидкости, который можно очистить.

В рамках работы с грантом физикам ПГГПУ удалось также создать модель движения ядра внутри Земли.

– Мы сделали сферу из оргстекла, залили в нее специальную жидкость и поместили туда шарообразное тело. Раскрутили сферу и обнаружили ряд закономерностей. На первый взгляд все просто, но особенность в том, что никто из физиков не знает, как на 100 процентов точно смоделировать движение ядра. В нашем эксперименте мы не учитывали, что температура от центра к поверхности планеты меняется, и что на Землю воздействует магнитное поле, – рассказал Денис Полежаев.

На фото изображены вихревые потоки, которые появляются в результате колебания ядра во вращающейся сферической полости с жидкостью. На фото слева в центре видим белый шар – ядро, от него к стенке полости тянутся вихри. Метка в виде линии на шаре нужна для того, чтобы понимать, в каком направлении он поворачивается. Так как жидкость прозрачная, то для визуализации течений, в нее добавляют маленькие частицы. Именно их мы видим, когда наблюдаем за вихрями слева и справа от ядра. Черная вертикальная полоса по центру емкости – место соединения двух полусфер из оргстекла (выточить на станке отверстие в виде целой сферы невозможно, поэтому вытачивают две полусферы, а потом их соединяют). На фотографии справа мы видим те же вихри со стороны «полюса» сферы.

На данном этапе лабораторных исследований пермским ученым удалось доказать теорию о том, что ядро внутри планеты вращается немного быстрее, чем сама планета. Результаты исследований они опубликуют в научном журнале в ближайшее время. А следующие два года физики будут выяснять, как на движение ядра влияет температура и магнитные поля.

– Любая информация об устройстве планета полезна геофизикам. Сейчас очень популярна тема поиска новых планет, пригодных для жизни. Одно из главных условий – наличие на планете воды. Конечно, проще всего прислать луноход. Но благодаря нашим разработкам можно, просто наблюдая за движением планеты, за осью ее вращения, вибрациями и колебаниями, понять, есть на ней жидкость или нет.