Electricitate dintr-o explozie: un proiect experimental al Institutului de Mecanică al Academiei de Științe a Republicii Populare Chineze
Uzina pilot. Sunt indicate principalele elemente și unități. Foto: Institutul de Mecanică, Academia de Științe a Republicii Populare Chineze
Organizațiile științifice chineze continuă cercetările în domeniul energiei și propun noi concepte de diferite tipuri. Astfel, recent s-a cunoscut despre dezvoltarea și testarea cu succes a unei unități de generare experimentală capabilă să primească un impuls electric din energia unei explozii și gaz comprimat. Testele de laborator au confirmat performanța acestui dispozitiv și au arătat performanțe destul de ridicate. Este posibil ca această direcție să fie dezvoltată, rezultând instalații potrivite pentru funcționarea completă în diverse domenii.
Experimente de succes
Dezvoltarea unui nou grup electrogen este realizată de oamenii de știință de la Institutul de Mecanică din Beijing al Academiei Chineze de Științe, condus de Zhang Xiaoyuan. Până acum, au format un concept original și au determinat aspectul unui astfel de dispozitiv. De asemenea, au fost fabricate echipamente experimentale utilizate în testare. Rezultatele activităților au fost dezvăluite într-un articol pentru Jurnalul Chinez de Mecanică Teoretică și Aplicată, publicat la jumătatea lunii ianuarie.
Configurația experimentală a fost creată pe baza experienței studiilor anterioare. Folosește unele componente disponibile și conține, de asemenea, componente special concepute. Produsul este staționar și este utilizat numai în condiții de laborator.
În cadrul testelor, a fost posibil să se confirme operabilitatea fundamentală a instalației. În plus, pe măsură ce proiectul a continuat, au fost determinate caracteristicile produsului și posibilitatea de a le îmbunătăți. Se raportează că în cele mai recente teste instalația a produs de 10 ori mai multă energie decât la începutul experimentelor.
Autorii proiectului plănuiesc să continue cercetarea și să dezvolte conceptul și metodele de implementare a acestuia. În viitor, vor să creeze seturi de generatoare similare, potrivite pentru implementare în practică. Se presupune că astfel de sisteme pot găsi aplicații într-o varietate de domenii în care este necesar un impuls electric scurt de mare putere.
Laser de luptă remorcat dezvoltat de Republica Populară Chineză, 2021. Generatorul compact „exploziv” poate fi folosit și pe astfel de echipamente. Încă din reportajul TV CCTV7
Instalațiile de acest fel sunt potrivite pentru utilizare în diferite experimente științifice, de exemplu, fuziunea nucleară. Sursa de alimentare de dimensiuni mici poate fi utilizată pentru a genera semnale de primejdie. Presa străină, care a acordat atenție raportului despre experimentele efectuate, arată și posibilitatea fundamentală de utilizare militară a noii dezvoltări. În special, un astfel de generator poate furniza energie pentru laserele de luptă.
Prototip
Institutul de Mecanică a publicat o imagine a configurației experimentale și a dezvăluit principiile de bază ale funcționării acestuia. Sunt denumiți și parametrii obținuți în cele mai reușite teste. Principiile de funcționare sunt destul de simple, dar implementarea lor a necesitat componente cu caracteristici speciale de rezistență și funcții specifice.
Fotografia oficială arată instalația, care include mai multe componente. O cameră tubulară cilindrică este plasată într-o linie pentru a efectua explozia și procesele ulterioare (indicate în fotografie ca „tub de șoc”), așa-numita. generator magnetohidrodinamic (magnet) și cameră de vid (rezervor de vid). Instrumentele de măsurare sunt conectate la dispozitive. Generatorul este conectat la sarcina de testare. Din motive evidente, instalația are un aspect specific, indicând caracterul experimental al acesteia.
Fluidul de lucru sub formă de gaz argon inert este pompat în camera „tubului de șoc”. În conductă este plasată și o sursă de energie - în experimente, a fost folosit un amestec exploziv de hidrogen și oxigen, așa-numitul, pentru aceasta. gaz exploziv În camera de vid, dimpotrivă, se creează un vid, datorită căruia diferența de presiune în circuitele de instalare crește.
Pentru a genera un impuls electric, instalația aprinde un amestec de gaz exploziv. Produșii de ardere ai gazului detonant creează o presiune ridicată în cameră, transferă energie termică argonului și îl forțează să curgă în alte volume ale instalației. Sub influența temperaturii, presiunii și configurației canalelor interne ale conductelor, gazul inert dezvoltă viteză hipersonică și este, de asemenea, încălzit până la starea de plasmă.
Laser de luptă, vedere de sus. Încă din reportajul TV CCTV7
Plasma de argon intră într-un generator magnetohidrodinamic, care elimină excesul de energie din acesta. Energia rezultată este convertită în curent electric și furnizată instrumentelor de măsură și sarcinilor de testare. Argonul, după ce a revenit la starea sa gazoasă normală, își încheie călătoria într-una dintre camerele instalației.
Una dintre sarcinile principale ale proiectului a fost căutarea configurațiilor optime ale volumelor interne, surselor de energie, fluidului de lucru etc. Combinația corectă a tuturor componentelor și soluțiilor a făcut posibilă creșterea producției de energie primită de la plasmă. Se raportează că aceste probleme au fost în general rezolvate.
Configurația experimentală în cea mai recentă configurație oferă argonului o viteză de aproximativ 14 M. La acest debit, 1 litru de gaz este capabil să creeze un impuls de electricitate cu o putere de 212 kW. Cu toate acestea, generarea de electricitate durează doar o fracțiune de secundă - în timp ce plasma trece prin generator și îi dă energia.
Pentru diferite sarcini
Proiectul Institutului de Mecanică al Academiei Chineze de Științe este de mare interes, cel puțin din punct de vedere al științei și tehnologiei. Un principiu interesant pentru producerea unui impuls electric puternic a fost propus și implementat cu succes - deși în condiții de laborator. Testarea și obținerea unei creșteri semnificative a performanței indică un anumit potențial pentru această dezvoltare. În plus, este deja posibil să se caute domenii de aplicare a acestuia, chiar și la nivel teoretic.
Dezvoltatorii propun să utilizeze instalația avansată și viitorii ei analogi în scopuri științifice - unde sunt necesare cantități mari de energie într-un timp minim. În acest rol, un nou tip de generator poate înlocui tipuri comune de sisteme. În acest caz, este posibil să se câștige în dimensiune, greutate și cost de exploatare al instalațiilor. În plus, un avantaj clar este cea mai rapidă pregătire posibilă pentru dezvoltarea unui nou impuls fără a fi nevoie de acumularea de energie pe termen lung.
Toate punctele forte ale noii centrale electrice pot fi implementate în sfera militară. După cum notează presa străină, poate fi folosit ca parte a sistemelor laser de luptă sau a altor arme bazate pe noi principii. Este foarte posibil ca această posibilitate de utilizare a noii tehnologii să fie deja, cel puțin, studiată de specialiști militari.
Probabil, un tun experimental pe o navă de debarcare chineză, 2018. Fotografie de Arstechnica.net
Eșantionul de laborator prezentat are dimensiuni limitate și nu poate fi exclus ca acestea să fie reduse și mai mult în viitor. Acest lucru va permite instalarea să fie montată pe platforme mobile. Puterea indicată de peste 200 kW este mai mult decât suficientă pentru a alimenta lasere, pistoale electromagnetice, pistoale cu șine etc. cu obţinerea unor înalte caracteristici de luptă.
Instalația trebuie să aibă avantaje economice. Utilizează combustibilul disponibil și fluidul de lucru, ceea ce reduce costul posibil de funcționare. În același timp, fiecare impuls și „împușcătură” datorată se dovedește a fi destul de ieftină.
O optimizare suplimentară a designului și a caracteristicilor acestuia este posibilă ținând cont de diferite cerințe. Astfel, laserele moderne de luptă care prezintă calități bune de luptă au o putere de 10-50 kW. Acest lucru vă permite să reduceți puterea necesară a generatorului și, în același timp, să îl faceți mai mic și mai ușor și să reduceți costul de funcționare.
Trebuie amintit că China dezvoltă în mod activ sisteme laser de luptă și alte arme bazate pe noi principii. Unele produse de acest fel au fost deja demonstrate oficial publicului. Dezvoltarea ulterioară a acestui domeniu este direct legată de dezvoltarea de noi tehnologii și depinde de succesul acestui proces. În special, sunt necesare noi sisteme de alimentare cu energie. Nu se știe exact cum este rezolvată această problemă. Dar o varietate de dezvoltări pot găsi aplicații în acest domeniu, inclusiv. noua tehnologie de la Institutul de Mecanica.
Tehnologii cu dublă utilizare
Se pare că, până în prezent, grupul electrogen experimental al Institutului de Mecanică a ajuns la testare și confirmă caracteristicile de proiectare. În viitor, poate fi îmbunătățit prin optimizarea designului sau creșterea parametrilor de bază. În plus, ar trebui de așteptat un proces de adaptare a designului la utilizarea practică.
Potrivit dezvoltatorilor, generatorul neobișnuit va trebui să fie folosit în domeniile științifice și civile. În același timp, noua tehnologie poate și ar trebui să găsească aplicație în domeniul armelor avansate. Este foarte posibil ca acesta să fie deja adaptat pentru utilizare în diferite tipuri de sisteme de luptă - dar informațiile de acest fel nu sunt încă supuse publicării.
informații