Для целей повышения КПД детонационного горения предлагается конструкционным решением дополнительно сжимать фронт детонационного горения ТВС. Таким конструкционным решением будет являться сфера, установленная на выходе детонационной трубы согласно рис. № 7.3.1.
Рис. № 7.3.1. Детонационный источник энергии цилиндрической формы, бесклапанный, с сферическим резонатором на выходе.
Сама сфера в данном случае может выступать в роли резонатора мгновенного действия. Под «мгновенным действием» подразумеваем совершение и усиление одного периода колебания резонатора за время, не большее периода колебания возмущающей силы, т.е. детонационной волны.
Были проведены ОКР с таким типом источника детонационного горения согласно рис. № 7.3.2.
В конструктивном плане идея для проверки реализована в следующем виде. Стальной шар диаметром 60 мм с сопловым отверстием 25 мм на конце детонационной трубы диаметром 32 мм согласно рисунка, заявленного ниже. Готовая воздушно газовая смесь подается в детонационную трубу через стальной патрубок внутренним диаметром 18 мм от газовой горелки с пьезоподжигом. Газ — стандартный картридж пропан + изобутан в соотношении 70:30. Давление в баллоне (картридже) 3,5 Атм. Инициация детонационного горения осуществляется искрой пьезоподжига газовой горелки с максимально достижимой частотой 2 Гц.
Рис. № 7.3.2. Работа детонационного источника энергии цилиндрической формы с сферическим резонатором на выходе.
Экспериментальным путём установлен оптимальный диаметр в 30 мм так называемого сопла для сферы диаметром 60. При этом зафиксированы следующие характеристики (особенности) работы источника детонационной энергии:
- Длинна детонационного сходящегося клина (факела) = 5*D сопла (мм.) = 150 мм.
- Формируются одновременно два вихревых кольца. Первичное распространяется прямолинейно и на расстоянии 1 метр сбивает прямоугольную деревянную тестовую пластину размером 70*70*20 мм, весом 70 грамм.
- Диаметр первичного вихревого кольца на расстоянии 1 метр от сопла – 100 мм. Визуализация кольцевого следа в дыму представлена здесь: https://www.youtube.com/watch?v=tGGMn52PV7A. Угол расширения вихревого кольца – 0,4 градуса.
- Зафиксирован необычный эффект – формирование одновременно с первичным вихревым кольцом — второго вихревого кольца с углом расширения примерно 150 градусов. При этом поперечное сечение расширяющегося вихревого кольца на длине расширения от 0 до 1 метра – не увеличилось и составило 10 мм. Визуализация дымового кольца представлена здесь:
https://www.youtube.com/watch?v=qwdxhVWTT-M .
При зажигании (инициации) топливовоздушной смеси происходит образование фронта детонационной волны. При распространении в сферическом резонаторе, отразившись от внутренней поверхности фронт волны формирует обратную волну сжатия, сходящуюся в фокусе сферы.
Обратная волна сжатия в сфере является тем источником дополнительной энергии, которая позволяет формировать на остром срезе сопла как два сверхвысокоскоростных вихревых кольца, так и сверхзвуковое истечение продуктов детонационного горения со сверхвысокой температурой.
Таким образом, повышается КПД единичного импульса детонационного горения.
ДОСТОИНСТВА:
— Высокая энергетика единичного детонационного горения.
— Простота конструктивного исполнения.
НЕДОСТАТКИ:
— Низкая частота следования волн детонационного горения (1 Гц).
— Общий КПД такой конструкций низкий, несмотря на высокий КПД единичного детонационного импульса.