Pulskompressionsdetonationssystem

Ett pulskompressionsdetonationssystem (PCD-system) är en kombination av pulsdetonation och kompressionssystem .

Historia

En prototyp av PCD-systemet har gjorts vid National Technical University Kharkiv Polytechnic Institute i Ukraina 2017. Mätningarna av prototypen med detonationsrörets diameter på 20 mm och dess längd på 600 mm togs. Enheten drevs med en blandning av atmosfärisk luft och gasol . Under 2019 började enheten fungera på en blandning av atmosfärisk luft och petroleum . Stötvågshastigheten vid den öppna änden av röret nådde 1700 m/s . Frekvensen för enhetens pulsationer var 23-24 Hz . Deflagrations-till-detonationsövergången (DDT) inträffade på grund av blandningens upphettning och komprimeringen av den.

Ett samarbete mellan National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" och University of Warmia and Mazury i Olsztyn började undersöka effektiviteten hos PCD-systemet som en detonationspistol för beläggningsteknik .

Konstruktion

PCD-systemet inkluderar kolvkompressorn 1 med cylindern 2. Vevaxeln 4 ansluten till den externa drivningen används för fram- och återgående rörelse av kolven 3. Inloppsventilen 7 är anordnad inuti cylinderhuvudets inloppsport 6 . Lufttillförselsystemet 8 är anslutet till porten 6. Bränslet kan tillföras både omedelbart in i kompressorns cylinder 2 och in i inloppsporten 6. Detonationsröret 9 är anslutet till cylindern 2 genom avgasporten 10 .

Funktionsprincip

PCD-systemet fungerar på följande sätt: Vevaxeln 4 börjar röra sig i en cirkulär rörelse av den externa drivenheten. Under kolvens 3 rörelse från övre dödpunkten (TDC) till nedre dödpunkten (BDC) öppnas inloppsventilen 7 och den detonerbara gasblandningen pumpas in i cylindern 2 på kompressorn 1 genom inloppsporten 6 med hjälp av försörjningssystemet 8. Så snart BDC nås stängs ventilen 7. På grund av kolvens 3 ytterligare rörelse från BDC till TDC sker kompressionen av brännbar blandning i cylindern 2 och i detonationsröret 9. Detta resulterar i en ökning av densiteten, temperaturen och trycket hos den brännbara blandningen vid en sluten ände av detonationsröret 9 och inuti själva röret. När kolven närmar sig TDC är den brännbara blandningen självantändande på grund av komprimeringen av den. Sedan deflagrationen till detonationsövergången i detonationsröret 9. Utmatningen av detonationsprodukter från röret 9 sker under en kort tidsperiod, när kolven är nära TDC. Därefter upprepas processen.

Ett pulskompressionsdetonationssystem har designats för att lösa problemet med en högfrekvent effektiv initiering av en detonation i bränsle-luftblandningar. Istället för Shchelkin-spiralen , U-böjda rör och en elektrisk behandling av detonerbar blandning, tillämpas en teknik med en ultrasnabb trycksatt fyllning av ett detonationsrör med en förvärmd detonerbar gasblandning för att minska en tid och en längd av DDT i rör.

Potentiella användningsområden

PCD-system tillämpas i tekniker för generering av pulsade höghastighets heta gasflöden och även acceleration av fasta partiklar och dropp-vätskemedium. PCD-systemet kan användas av pulsdetonationsmotorer för att initiera detonationen , för detonationsbeläggningen, för att lösa problemen relaterade till krossning av mineraler, abrasiv eller vattenblästring, för att producera aerosoler , för gasdetonationslasrar och som en vibratormaskin .

Se även

Roterande detonationsmotor

Anteckningar

Den maximala frekvensen kan överstiga 100 Hz per ett detonationsrör.
Den kritiska rördiametern vid vilken övergången deflagration-till-detonation sker är lika med detonationscellstorleken λ. För propan-luftblandningen λ≈50 mm vid normal temperatur och tryck.

^ K. Korytchenko, Yu. Kysternyy, O. Sakun (2017)Propane and Air Mixture –Based Short-Barrel detonation Gun /Konferens: ICDERS 2017/26th ICDERS 30 juli – 4 augusti 2017 Boston, MA, USA

Senderowski C, Bojar Z. (2009) Inverkan av spridningsförhållanden med sprängpistoler på kvaliteten på Fe-Al intermetalliska skyddsbeläggningar i närvaro av NiAl- och NiCr-mellanskikt. Journal of Thermal Spray Technology. 18(3): 435 .
Korytchenko KV. (2014) Högspänningselektrourladdningsteknik som används för generering av stötvågor och uppvärmning av reaktiva gaser. Dr.Sc. avhandling.
Pawlowski A, Czeppe T, Major L, Senderowski C. (2009) Strukturmorfologi av Fe-Al-beläggningsdetonation sprutad på kolstålsubstrat. Arkiv för metallurgi och material. 54(3): 783.
Internationell ansökan nr: PCT/UA2018/000089 [1] .

externa länkar

[1] K. Korytchenko, Yu. Kysternyy, O. Sakun (2017)Propane and Air Mixture –Based Short-Barrel detonation Gun /Konferens: ICDERS 2017/26th ICDERS 30 juli – 4 augusti 2017 Boston, MA, USA