Спиновый детонационный источник энергии дисковой формы с механической высокоскоростной системой клапанов является дальнейшим продолжением развития много трубных источников детонационного горения.
Предположим, что множество трубчатых источников детонационного горения размещено на одной плоскости радиально с направлением детонационного горения в общий центр.
А теперь заменим систему таких трубчатых источников детонационного горения с соблюдением всех геометрических величин на дисковый цилиндр с центральным соплом вывода детонационной энергии.
Геометрия такого источника меняется на противоположную классическим трубчатым источникам детонационной энергии.
Пример:
Были множество трубчатых источников детонационной энергии длинной 500 мм и диаметром 50 мм. Стал один широкий узкий дисковый цилиндр диаметром 1 метр и высотой 50 мм. По периметру диска размещены 500 диафрагм (форсунок) формирования бегущей топливовоздушной смеси.
В таком конструктивном решении можно организовать бегущую по кругу волну квази непрерывного детонационного горения от периферии к общему центру по аналогии с процессами, протекающими в классическом спиновом детонационном источнике энергии.
Классический спиновый источника детонационной энергии характеризуется наличием бегущих одной или нескольких волн детонационного горения в кольцевой камере с открытым концом. В конструктивном плане спиновый источник энергии представляет собой две трубы, размещённые коаксиально одна в другой. В закрытой торцевой части установлены последовательно размещённые по кругу небольшое количество форсунок формирования топливовоздушных смесей по типу бегущей дорожки. Каждая форсунка управляется отдельным высокоскоростным электромагнитным клапаном по определённому закону. Система таких высокоскоростных клапанов формирует между цилиндрами постоянно вращающуюся бегущую волну топливовоздушной смеси со скоростью Чепмена-Жуге (примерно 1500 м/сек, зависит от многих факторов).
Условием работы является синхронизация формирования готовой топливовоздушной смеси по типу бегущей дорожки в следующей форсунке перед распространяющейся волной детонационного горения от предыдущей форсунки.
К сожалению классический клапанный электромагнитный способ формирования топливовоздушной смеси для заявленных целей конструктивно исполним, но сложен и достаточно избыточен. Это связано с тем, что нужно управлять синхронной работой одновременно белее чем 500 диафрагм (форсунок) формирования топливовоздушной смеси, которые размещены по всей поверхности внешней цилиндрической части такого источника детонационной энергии.
Решение проблемы видится в применении механической сверхвысокоскоростной системы клапанов. Идея механической сверхвысокоскоростной клапанной системы может быть организована на механических принципах, заявленных ещё в 2008 году в статье: ССЫЛКА
На основании выше изложенного предлагается спиновый детонационный источник энергии дисковой формы с механической высокоскоростной системой клапанов.
В конструктивном плане спиновый детонационный источник энергии дисковой формы с механической высокоскоростной системой клапанов представлен на рис. № 7.10.1.
Основа конструкции — механическая много клапанная сверхвысокоскоростная система формирования топливовоздушной смеси по типу бегущей волны перед бегущей волной детонационного горения. Представляет собой два цилиндра, которые вращаются коаксиально один в другом с минимально возможным расстоянием. На одном и на другом цилиндрах определённым образом по кругу расположены диафрагмы (технологическое окна) заданной формы (круг, квадрат, прямоугольник и т.п.), которые формируют сверхвысокоскоростную бегущую дорожку открытия/закрытия таких диафрагм. Условием работы такой системы является отличие как минимум на единицу количество диафрагм на одном и на другом цилиндрах.
Рис. № 7.10.1. Спиновый детонационный источник энергии дисковой формы с механической высокоскоростной системой клапанов.
При вращении одного цилиндра относительно другого создаётся так называемая сверхвысокоскоростная беговая дорожка, скорость на которой чередования открытия/закрытия полно проходных диафрагм во много раз превышает линейную скорость вращения системы.
В такой конструкции при повороте одного цилиндра относительно другого на один сегмент в любую сторону, все сегменты (окна) одной геометрической фигуры последовательно пробегут полностью по всем сегментам другого цилиндра.
Механическая много клапанная сверхвысокоскоростная система управляет работой открытия закрытия диафрагм, через которые вводится воздух внутрь заявленного детонационного источника энергии.
В свою очередь топливо подводится непрерывно с заданным значением по давлению и расходу к каждой диафрагме через радиальное отверстие согласно рис. № 7.10.2.
Рис. № 7.10.2. Подвод топлива в механическую много клапанную систему формирования сверх высокоскоростного волнового фронта.
Таким образом при полно проходном открытии одной диафрагмы с одновременным радиальным подводом газа и аксиальным подводом воздуха — превращает каждую диафрагму в сопло формирования топливовоздушной смеси внутри заявленного детонационного источника энергии.
В свою очередь механическая много клапанная сверхвысокоскоростная система управляет работой открытия закрытия диафрагм формирует внутри заявленного детонационного источника энергии бегущую волну топливовоздушной смеси непосредственно перед бегущей волной детонационного горения.
Для работы такого детонационного источника энергии необходимо выполнить следующие условия.
1. Первая инициация (запуск) волны детонационного горения должна происходить в той области внутреннего пространства детонационного источника энергии, в которой все диафрагмы механически закрыты.
2. Необходима строгая синхронизация скорости вращения механической клапанной системы со скоростью распространения волны детонационного горения, со скоростью Чепмена-Жуге.
Можно привести следующие технические характеристики механической сверхвысокоскоростной клапанной системы применительно к выше заявленному примеру .
- Диаметр цилиндра – 1 метр.
- Высота цилиндра – 50 мм.
- Периметр цилиндра – 3.14 м.
- Диаметр одной диафрагмы – 5 мм.
- Количество диафрагм по периметру – 300 штук.
- Скорость открытия/закрытия диафрагм при частоте вращения внешнего цилиндра клапанной системы в 1 об/сек составляет 942 м/сек.
Таким образом, вращающаяся система клапанов диаметром 1 м и высотой 50 мм с частотой в 1 об/сек обеспечивает почти сверхзвуковые скорости бегущей дорожки открытия/закрытия диафрагм.
С учётом того, что волна детонационного горения для каждого вида топлива распространяется с скоростями уровня 1500 м/сек, такое конструктивное решение способно достаточно просто формировать бегущую топливовоздушную смесь перед бегущей волной детонационного горения для её подпитывания и квазинепрерывного бега по кругу. А с учётом того, что частота вращения механической клапанной системы диаметром 1 м и высотой 50 мм составляет порядка 2-3 об/сек – обеспечить строгую синхронизацию такого вращения со скоростями детонационного горения достаточно просто существующими технологиями.
ДОСТОИНСТВА.
— Высокая частота вращения волн детонационного горения — 10 кГц.
— Высокий КПД единичного детонационного горения.
— Общий высокий КПД.
— Квазинепрерывная работа, которая приближается к непрерывной работе за счет высокочастотных вращений волн детонационного горения.
НЕДОСТАТКИ.
— Механическая вращающаяся система.
— Необходима строгая синхронизация скорости вращения механической клапанной системы со скоростью распространения волны детонационного горения, со скоростью Чепмена-Жуге.