Cum funcționează motorul cu detonare rotativă

Vă puteți gândi la un motor de detonare rotativ ca un tip de motor de detonare cu impuls - cu o răsucire. Este vorba despre o turbină cu gaz General Electric Frame 7FA. Cu amabilitatea General Electric Company

Un motor proiectat pentru o navă nu se va încadra într-o mașină ... dar tipurile de automobile tind să fie intrigate de cea mai recentă tehnologie în ceea ce privește bretonul și boom-ul. La urma urmei, un motor este un motor, capabil de o putere imensă (și cine știe când astfel de inovații se vor descurca în sectorul civil).

Așa că, având în vedere acest lucru, să ne uităm la motorul de detonare rotativ - un tip de turbină cu gaz care este proiectat pentru eficiență, având un ciclu de injecții și explozii atent construit, consistent. Nu este tocmai nou - brevetul a fost acordat în urmă cu aproximativ 20 de ani - dar la sfârșitul anului 2012, abia acum se zgârie suprafața potențialului său de a genera energie pentru moduri mari de transport..

Cercetătorii spun că motorul de detonare rotativ ar putea fi adaptat și pentru a genera energie electrică pentru toate navele și avioanele electrice ... odată ce suntem suficient de avansați pentru a avea bărci și aeronave de încredere conduse în principal de electricitate, adică.

Armata Statelor Unite a ales să investească în cercetarea și dezvoltarea motorului de detonare rotativă, în parte, deoarece tehnologia este ușor de extins - dimensiunea motorului poate fi crescută, iar producția de energie va fi, de asemenea, crescută. (Credeți sau nu, nu funcționează întotdeauna așa.) Așa că nu știm niciodată - poate că motorul de detonare rotativ poate fi redus într-o zi și generarea sa lină de energie poate propulsa toate tipurile de material rulant.

Avem tendința să ne gândim la presiunile create în interiorul unui motor ca fiind mai controlate și nu „detonare” dezorganizată - vrem să fie previzibil, nu haotic. Dar dacă un motor poate controla un ciclu tipic cu suficientă precizie pentru a produce o putere constantă, poate controla și detonările. Iar explozia de presiune pe care o produce o detonare poate duce la un motor mai eficient, dacă este valorificat corect. De obicei, un motor amestecă aerul cu combustibilul pentru a-l pregăti pentru detonare, care este atunci când combustibilul își eliberează energia. Cu toate acestea, eficiența eliberării energiei este foarte dependentă de tipul de motor.

Aici motorul de detonare rotativ diferă de tipurile mai obișnuite de motoare cu turbină cu gaz. Aerul și combustibilul sunt amestecate (ca de obicei) înainte de a fi injectate într-o cameră lungă, de combustie circulară, în ceea ce „Physics Today” a descris drept „o secvențială, circulară”. Prima detonare declanșează un ciclu în care presiunea de aprindere continuă în jurul camerei, luminând fiecare injecție în secvență. Presiunea de la fiecare aprindere menține ciclul în mișcare. Presiunea forțează apoi gazul de evacuare din camera de ardere printr-o duză de eșapament, care este de fapt tracțiunea generată de motor și trece la putere orice tip de vehicul în care este instalat motorul (în acest caz, de obicei, o navă sau un avion).

Motorul de detonare rotativ este de fapt o variație a unui alt proiect de motor: motorul cu undă de detonare cu impuls. Deși motoarele de detonare a impulsurilor asigură economii de energie față de multe alte tipuri de motoare, acestea au încă propriile ineficiențe. Un motiv este camera de ardere care trebuie purjată după fiecare impuls. Motorul de detonare rotativ este o îmbunătățire față de proiectarea pulsantă, deoarece unda de detonație circulă constant în jurul camerei, eliminând nevoia de a pierde timp și energie prin purjare.

Deoarece detonațiile creează presiuni extreme, un motor de detonare poate fi proiectat fără compresorul suplimentar care este de obicei necesar. Compresoarele nu sunt de obicei complexe, dar funcționează în general, de asemenea, consumă multă energie. Cu toate acestea, adăugarea unui compresor la un motor de detonare îl face chiar mai eficient. Această compatibilitate face mai ușor reamenajarea vehiculelor cu motor cu turbină cu gaz pentru a fi utilizate cu tehnologia motoarelor de detonare [sursa: Green Car Congress].

Reamenajarea navelor marine existente, cum ar fi distrugătorul de rachete ghidat USS Arleigh Burke (DDG 51) prezentat aici, cu tehnologia motoarelor de detonare rotativă poate duce la economii de milioane de dolari în fiecare an. Cu amabilitatea Marinei SUA, fotografie de jurnalistul clasa a II-a Patrick Reilly

Marina Statelor Unite obține tot creditul pentru investiția sa recentă în tehnologie (și periclitând ciclul de știri), dar motorul de detonare rotativ a fost de fapt în funcțiune de câteva decenii, în acest moment. Brevetul pentru motor a fost depus în 1982 și acordat în 1988 unui inventator cu sediul în Rockville, Md., numit Shmuel Eidelman. (Brevetul este de fapt numit „motor de detonare rotativă”, mai degrabă decât „rotativ” - nu este clar când s-a schimbat monikerul.)

Shmuel Eidelman a fost un om ocupat. El a obținut 14 brevete din 1982, concentrându-se pe aeronautică, propulsie și substanțe chimice prin lucrarea sa cu corporații științifice și organizații militare [sursa: PatentBuddy]. Așa că, atunci când a fost depus brevetul, parcă Marina ar fi împins turbina pe gaz cât a putut să meargă și a venit momentul să înceapă să se gândească proaspăt.

Marina americană a fost inițial interesată de motoarele de detonare a impulsurilor (așa cum s-a descris mai devreme) și a investit în cercetare pentru dezvoltarea acestor sisteme de economisire a combustibilului. Cercetătorii Marinei spun că maximizarea potențialului acestui tip de motor se bazează pe înțelegerea fizicii sale complexe [sursa: U.S. Naval Research Laboratory]. Motorul de detonare rotativ este încă un motor cu turbină pe gaz, la fel ca motoarele care alimentează în prezent flota de nave și aeronave ale Marinei, dar modificarea și perfecționarea ciclului deblochează multă putere suplimentară. Cercetătorii Marinei consideră că motoarele de detonare rotative au potențialul de a reduce consumul de combustibil la echipamentele noi cu 25 la sută, ceea ce ar reprezenta o economie anuală de aproximativ 300 - 400 milioane dolari [sursa: Rapid]. Un alt beneficiu al sistemului este că ar putea fi configurat pentru a alimenta un motor electric, ceea ce ar permite, în teorie, flotele militare să înceapă tranziția către tracțiuni electrice (mai puțin) mai curate, mai ieftine și mai eficiente..

Motoarele de detonare rotative nu sunt încă pregătite să funcționeze, astfel încât simulările sunt cel mai bun predictor al eficienței lor - totuși sunt încă destul de promițătoare pentru ca Marina să înainteze dezvoltarea. Nu există un ETA cunoscut public pentru finalizare sau implementare, dar probabil că motorul de detonare rotativ va ajunge - într-o zi, oricum - la o bază navală din apropierea dvs..

Nota autorului: Cum funcționează motorul de detonare rotativă

Se pare că nimeni nu a sugerat (nu este încă), că motorul de detonare rotativ ar putea de fapt să fie utilizat în mașini sau camioane. A fost inventat de un tip care s-a specializat în tehnologie militară și este împins în dezvoltare de către armata americană. Dimensiunea reală a modelului motorului în dezvoltare nu a fost menționată nicăieri, așa că este vorba de toate speculațiile. Dar știm acest lucru: este, în mod evident, suficient de mare pentru a alimenta navele și avioanele, și astfel este nevoie de mai multă putere decât are nevoie de o mașină. Unde ar fi eficiența în asta?

Dar anii în care am scris despre mașini și tehnologia de transport mi-au arătat că multe dintre lucrurile pe care le folosim în fiecare zi au fost inițial dezvoltate în scopuri complet diferite - iar mașinile de curse și vehiculele militare sunt două surse comune. Chiar dacă în prezent mașinile cu consum de combustibil merg într-o direcție diferită (hibrizi, electricități și biocombustibili), nu este de neînțeles să spunem că, într-o zi, cineva ar putea găsi o modalitate de a reduce un motor super-eficient cu turbină pe gaz și de a-l înfăptui sub capota unei mașini.

Articole similare

• Cum funcționează un motor cu ciclu Atkinson
• Cum funcționează motoarele auto
• Cum funcționează motorul sferic Hüttlin
• Cum funcționează motoarele rotative
• Cum funcționează motoarele Stirling
• Cum funcționează turbina Tesla
• Cum funcționează generatorul de disc Wave

surse

• Brevete Google. "Brevet US4741154 - Motor rotativ de detonare." (17 februarie 2013) http://www.google.com/patents/US4741154
• Congresul mașinii ecologice. "Cercetătorii marinei proiectează motoarele cu undă de detonare rotativă ar putea produce un câștig de putere de 10 la sută, o reducere de 25% a arderii de combustibil la turbinele cu gaz." 2 nov. 2012. (13 febr. 2013) http://www.greencarcongress.com/2012/11/rdwe-20121102.html
• PatentBuddy. "Eidelman, Shmuel." 2013. (17 februarie 2013) http://www.patentbuddy.com/Inventor/Eidelman-Shmuel/11310789
• Fizica de azi. "Marina SUA dezvoltă un motor de detonare rotativ." 6 noiembrie 2012. (13 febr. 2013) http://blogs.physicstoday.org/newspicks/2012/11/us-navy-developing-rotating-detonation-engine/
• Rapid, Darren. "Marina SUA investighează utilizarea motoarelor de detonare rotative care economisesc combustibil." Gizmag.com. 4 noiembrie 2012. (13 februarie 2013) http://www.gizmag.com/us-navy-nrl-rotating-detonation-engine/24862/
• Laboratorul de cercetări navale din S.U.A. "Cercetătorii de la Marina se uită la rotirea motoarelor de detonare pentru a alimenta viitorul." 2 noiembrie 2012. (13 februarie 2013) http://www.nrl.navy.mil/media/news-releases/2012/Navy-Researchers-Look-to-Rotating-Detonation-Engines-to-Power -viitorul