АКШнын Аскер -деңиз флоту келечекте кадимки Брайтон циклдүү кыймылдаткычтарын детонациялык айлануучу кыймылдаткычтарга алмаштырып, учурда учактары менен кемелерине орнотулган газ турбиналуу электр станцияларын жаңыртууну пландап жатат. Ушундан улам, күйүүчү майды үнөмдөө жыл сайын болжол менен 400 миллион долларды түзөт. Бирок, адистердин айтымында, жаңы технологияларды сериялык колдонуу он жылдан эрте эмес.
Америкада айлануучу же айлануучу кыймылдаткычтарды иштеп чыгууну АКШнын деңиз флотунун изилдөө лабораториясы ишке ашырат. Баштапкы эсептөөлөр боюнча, жаңы кыймылдаткычтар кадимки кыймылдаткычтарга караганда алда канча кубаттуу жана болжол менен төрттөн бир кыйла үнөмдүү болот. Ошол эле учурда электр станциясынын иштешинин негизги принциптери ошол бойдон калат - күйгөн отундан чыккан газдар газ турбинасына кирип, пышактарын айландырат. АКШнын деңиз флотунун лабораториясынын маалыматы боюнча, салыштырмалуу алыскы келечекте дагы, америкалык флоттун баары электр энергиясы менен иштей баштаганда, газ турбиналары дагы деле кандайдыр бир деңгээлде өзгөртүлгөн энергияны өндүрүү үчүн жооп берет.
Эске салсак, пульсирлөөчү реактивдүү кыймылдаткычтын ойлоп табылышы XIX кылымдын аягына туура келет. Ойлоп табуучу швед инженери Мартин Виберг болгон. Жаңы электростанциялар Экинчи Дүйнөлүк Согуш учурунда кеңири таралган, бирок алар ошол кездеги учак кыймылдаткычтарынан техникалык мүнөздөмөлөрүнөн кыйла төмөн болгон.
Белгилей кетсек, учурда Америка флотунда 129 кеме бар, алар 430 газ турбиналуу кыймылдаткычты колдонушат. Жыл сайын аларды күйүүчү май менен камсыздоонун баасы болжол менен 2 млрд. Келечекте заманбап кыймылдаткычтар жаңы моторлорго алмаштырылганда, күйүүчү майга кеткен чыгымдын өлчөмү өзгөрөт.
Учурда колдонулуп жаткан ички күйүүчү кыймылдаткычтар Брайтон циклинде иштейт. Эгерде сиз бул түшүнүктүн маңызын бир нече сөз менен аныктай турган болсоңуз, анда бардыгы кычкылдандыргыч менен күйүүчү майдын ырааттуу аралашуусуна, андан чыккан аралашманы андан ары кысууга, андан кийин - өрттөө жана күйүү продуктыларынын кеңейиши менен күйүүгө байланыштуу болот. Бул кеңейтүү жөн эле айдоо, поршендерди жылдыруу, турбинаны айлантуу, башкача айтканда, механикалык аракеттерди аткаруу үчүн колдонулат, бул дайыма басымды камсыз кылат. Отун аралашмасынын күйүү процесси субсоникалык ылдамдыкта жүрөт - бул процесс дуффлаграция деп аталат.
Жаңы кыймылдаткычтарга келсек, илимпоздор аларда жарылуучу күйүүнү, башкача айтканда, күйүүдөн ылдамдыкта ылдамдыкта жүрүүчү детонацияны колдонууну көздөшүүдө. Жана азыркы учурда детонация кубулушу толук изилдене элек болсо да, күйүүнүн бул түрү менен күйүүчү май менен абанын аралашмасы аркылуу тараган сокку толкуну пайда болору белгилүү, натыйжада химиялык реакция пайда болот. кыйла чоң көлөмдөгү жылуулук энергиясын чыгаруу. Шок толкуну аралашмадан өткөндө, ал ысып кетет, бул детонацияга алып келет.
Жаңы кыймылдаткычты иштеп чыгууда детонациялык пульсирлөөчү кыймылдаткычты иштеп чыгуу процессинде алынган кээ бир иштеп чыгууларды колдонуу пландаштырылууда. Анын иштөө принциби-алдын ала кысылган күйүүчү аралашма күйүү камерасына берилип, ал күйүп, жарылат. Күйүү продуктулары механикалык аракеттерди аткарып, мордо кеңейет. Андан кийин бүт цикл башынан бери кайталанат. Бирок пульсирлөөчү моторлордун кемчилиги - циклдердин кайталануу ылдамдыгы өтө төмөн. Мындан тышкары, бул моторлордун конструкциясы пульсациялардын саны көбөйгөн учурда татаалдашат. Бул күйүүчү аралашманы камсыз кылуу үчүн жооптуу болгон клапандардын ишин синхрондоштуруу зарылчылыгынан, ошондой эле түздөн -түз детонациялык циклдердин өзүнөн келип чыгат. Пульсирлөөчү кыймылдаткычтар да абдан ызы -чуу, алар иштеши үчүн көп өлчөмдөгү күйүүчү май талап кылынат жана күйүүчү майды дайыма ченелген сайынуу менен гана мүмкүн болот.
Эгерде биз детонациялык айлануучу кыймылдаткычтарды пульсирлөөчү моторлор менен салыштырсак, анда алардын иштөө принциби бир аз башкача. Ошентип, атап айтканда, жаңы кыймылдаткычтар күйүү камерасындагы отундун үзгүлтүксүз үзгүлтүксүз детонациясын камсыз кылат. Бул көрүнүш спин, же айлануучу детонация деп аталат. Ал биринчи жолу 1956 -жылы советтик окумуштуу Богдан Войтсеховский тарабынан сүрөттөлгөн. Жана бул көрүнүш алда канча эрте, 1926 -жылы ачылган. Пионерлер британиялыктар болушкан, алар кээ бир системаларда жалпак детонациялык толкундун ордуна, спиралда кыймылдаган жаркыраган "башы" пайда болгонун байкашкан.
Войтсеховский өзү ойлоп тапкан фото жазгычты колдонуп, күйүүчү камерада тегерек күйүүчү камерада жылып бараткан толкун фронтун сүрөткө тарткан. Spin -детонациянын учактык детонациядан айырмасы - анда бир гана сокку кайчылаш толкун пайда болот, андан кийин реакцияга кирбеген ысытылган газ пайда болот жана бул катмардын артында химиялык реакция зонасы бар. Дал ушул толкун Марлен Топчиян "тегизделген пончик" деп атаган камеранын күйүшүнө тоскоолдук кылат.
Белгилей кетсек, буга чейин детонациялык кыймылдаткычтар колдонулган. Тактап айтканда, биз Экинчи дүйнөлүк согуштун аягында немистер V-1 канаттуу ракеталарында колдонгон пульсирленген аба-реактивдүү кыймылдаткыч жөнүндө сөз кылабыз. Анын өндүрүшү абдан жөнөкөй болгон, аны колдонуу жетишерлик жеңил болгон, бирок ошол эле учурда бул кыймылдаткыч маанилүү маселелерди чечүү үчүн анча ишенимдүү болгон эмес.
Андан ары, 2008-жылы, Rutang Long-EZ, пульсирленген детонациялык кыймылдаткыч менен жабдылган эксперименталдык учак абага көтөрүлгөн. Учуу отуз метр бийиктикте болгону он секундга созулду. Бул убакыттын ичинде электр станциясы 890 Ньютондун ордун ээледи.
АКШнын Аскер-деңиз флотунун америкалык лабораториясы тарабынан сунушталган кыймылдаткычтын эксперименталдык прототиби-бул конустун формасындагы күйүүчү камера, күйүүчү май менен камсыздоо жагында 14 сантиметр жана сопло тарабында 16 сантиметр. Камеранын дубалдарынын аралыгы 1 сантиметр, ал эми «түтүкчөнүн» узундугу 17,7 сантиметр.
Отун аралашмасы катары аба менен суутектин аралашмасы колдонулат, ал күйүү камерасына 10 атмосфера басымында берилет. Аралашманын температурасы 27,9 градус. Белгилей кетсек, бул аралашма спин детонациясы кубулушун изилдөө үчүн эң ыңгайлуу деп табылган. Бирок, илимпоздордун айтымында, жаңы кыймылдаткычтарда суутектен гана эмес, башка күйүүчү компоненттерден жана абадан турган күйүүчү аралашманы колдонуу мүмкүн болот.
Ротордук кыймылдаткычтын эксперименталдык изилдөөлөрү ички күйүүчү кыймылдаткычтарга салыштырмалуу анын эффективдүүлүгүн жана күчүн көрсөттү. Дагы бир артыкчылыгы - олуттуу отун үнөмдүүлүгү. Ошол эле учурда, эксперименттин жүрүшүндө айлануучу "сыноо" кыймылдаткычында күйүүчү аралашманын күйүшү бир калыпта эместиги аныкталган, ошондуктан мотордун конструкциясын оптималдаштыруу зарыл.
Мурдунда кеңейүүчү күйүүчү продуктуларды конустун жардамы менен бир газ агымында чогултса болот (бул Coanda эффекти деп аталат), анан бул реактив турбинага жөнөтүлүшү мүмкүн. Турбина бул газдардын таасири астында айланат. Ошентип, турбинанын ишинин бир бөлүгү кемелерди жылдыруу үчүн, жарым -жартылай кеме жабдуулары жана ар кандай системалар үчүн керектүү болгон энергияны өндүрүү үчүн колдонулушу мүмкүн.
Кыймылдаткычтарды өздөрү кыймылдатуучу бөлүктөрсүз эле чыгарса болот, бул алардын конструкциясын абдан жөнөкөйлөтөт, бул болсо өз кезегинде электр станциясынын наркын төмөндөтөт. Бирок бул келечекте гана. Жаңы кыймылдаткычтарды сериялык өндүрүшкө чыгарардан мурун көптөгөн татаал маселелерди чечүү керек, алардын бири бышык ысыкка чыдамдуу материалдарды тандоо.
Белгилей кетсек, учурда айлануучу детонациялык кыймылдаткычтар келечектүү кыймылдаткычтардын бири болуп эсептелет. Алар ошондой эле Арлингтон шаарындагы Техас университетинин окумуштуулары тарабынан иштелип чыккан. Алар түзгөн электр станциясы "үзгүлтүксүз жардыруучу кыймылдаткыч" деп аталып калган. Ошол эле университетте ар кандай пропорциядагы суутек менен абаны же кычкылтекти камтыган айланма камералардын жана ар кандай отун аралашмаларынын ар кандай диаметрлерин тандоо боюнча изилдөө жүргүзүлүүдө.
Бул багытта өнүктүрүү Россияда да жүрүп жатат. Ошентип, 2011 -жылы Сатурн илимий -өндүрүштүк бирикмесинин башкаруучу директору И. Федоровдун айтымында, Люлка илимий -техникалык борборунун окумуштуулары пульсирлөөчү аба реактивдүү кыймылдаткычын иштеп чыгууда. Иш Т-50 үчүн "Продукт 129" деп аталган келечектүү кыймылдаткычты иштеп чыгуу менен параллелдүү түрдө жүргүзүлүүдө. Мындан тышкары, Федоров ошондой эле ассоциация кийинки этаптын перспективдүү учактарын түзүү боюнча изилдөө жүргүзүп жатканын, алар учкучсуз болушу керектигин айтты.
Ошол эле учурда жетекчи кандай пульсирлөөчү кыймылдаткыч жөнүндө сөз болгонун так айткан жок. Учурда мындай кыймылдаткычтардын үч түрү белгилүү - клапансыз, клапан жана детонация. Бул учурда, импульстуу моторлордун эң жөнөкөй жана арзан өндүрүлүшү жалпы кабыл алынат.
Бүгүнкү күндө бир нече ири коргонуу фирмалары жогорку өндүрүмдүү пульсирлөөчү реактивдүү кыймылдаткычтарды изилдеп жатышат. Бул фирмалардын арасында америкалык Pratt & Whitney жана General Electric жана француз SNECMA бар.
Ошентип, белгилүү бир тыянактарды чыгарууга болот: жаңы келечектүү кыймылдаткычтын түзүлүшү белгилүү кыйынчылыктарга дуушар болот. Азыркы учурда негизги көйгөй теорияда: детонациялык сокку толкуну тегеректе жылганда эмне болот, бул жалпысынан белгилүү жана бул долбоорлорду оптималдаштыруу процессин абдан татаалдаштырат. Ошондуктан, жаңы технология, абдан жагымдуу болгону менен, өнөр жай өндүрүшүнүн масштабында дээрлик ишке ашпайт.
Бирок, эгерде изилдөөчүлөр теориялык маселелерди иретке келтире алса, анда чыныгы ачылыш жөнүндө сөз кылууга болот. Анткени, турбиналар транспортто эле эмес, энергетикалык сектордо да колдонулат, мында эффективдүүлүктүн жогорулашы андан да күчтүү таасир этиши мүмкүн.
