الكهرباء من انفجار: مشروع تجريبي لمعهد الميكانيكا التابع لأكاديمية العلوم بجمهورية الصين الشعبية
مصنع تجريبي. يشار إلى العناصر والتجمعات الرئيسية. صور معهد الميكانيكا التابع لأكاديمية العلوم بجمهورية الصين الشعبية
تواصل المنظمات العلمية الصينية البحث في مجال الطاقة وتقدم مفاهيم جديدة من مختلف الأنواع. لذلك ، أصبح معروفًا مؤخرًا عن التطوير والاختبار الناجح لمجموعة المولدات التجريبية القادرة على تلقي دفعة كهربائية من طاقة الانفجار والغاز المضغوط. في سياق الاختبارات المعملية ، تم تأكيد قابلية تشغيل هذا الجهاز وأظهرت خصائص عالية بما فيه الكفاية. ليس من المستبعد أن يتم تطوير هذا الاتجاه ، ونتيجة لذلك ستكون هناك منشآت مناسبة للتشغيل الكامل في مختلف المجالات.
تجارب ناجحة
يتم تطوير مجموعة المولدات الجديدة بواسطة علماء من معهد بكين للميكانيكا التابع لأكاديمية العلوم الصينية ، برئاسة Zhang Xiaoyuan. حتى الآن ، شكلوا مفهومًا أصليًا وحددوا مظهر هذا الجهاز. كما يتم تصنيع المعدات التجريبية المستخدمة في الاختبارات. تم الكشف عن نتائج الأنشطة في مقال للمجلة الصينية للميكانيكا النظرية والتطبيقية ، نشر في منتصف يناير.
تم إنشاء الإعداد التجريبي على أساس خبرة الدراسات السابقة. تستخدم بعض المكونات الجاهزة بالإضافة إلى التجميعات المصممة خصيصًا. المنتج ثابت ولا يستخدم إلا في ظروف المختبر.
كجزء من الاختبارات ، كان من الممكن تأكيد قابلية التشغيل الأساسية للتثبيت. بالإضافة إلى ذلك ، مع استمرار المشروع ، تم تحديد خصائص المنتج وإمكانية تحسينها. يُذكر أنه في الاختبارات الأخيرة ، أنتج التركيب طاقة أكثر بعشر مرات مما كان عليه في بداية التجارب.
يخطط واضعو المشروع لمواصلة البحث وتطوير المفهوم وطرق تنفيذه. في المستقبل ، يريدون إنشاء مجموعات مولدات مماثلة مناسبة للتنفيذ العملي. من المفترض أن مثل هذه الأنظمة يمكن استخدامها في مجموعة متنوعة من المجالات التي تتطلب دفعة كهربائية قصيرة ذات طاقة عالية.
طور الليزر القتالي للسحب بواسطة الصين ، 2021. ويمكن أيضًا استخدام مولد "متفجر" مضغوط في مثل هذه المعدات. إطار من ريبورتاج تي / ك CCTV7
المنشآت من هذا النوع مناسبة للاستخدام في مختلف التجارب العلمية ، على سبيل المثال ، في الاندماج النووي. يمكن استخدام مصدر طاقة صغير الحجم لإشارات الاستغاثة. كما أشارت الصحافة الأجنبية ، التي لفتت الانتباه إلى التقرير الخاص بالتجارب ، إلى الإمكانية الأساسية للتطبيق العسكري للتطور الجديد. على وجه الخصوص ، يمكن لمثل هذا المولد توفير الطاقة لأشعة الليزر القتالية.
النموذج المبدئي
نشر معهد الميكانيكا صورة من الإعداد التجريبي وكشف المبادئ الأساسية لتشغيله. يتم أيضًا تسمية المعلمات التي تم الحصول عليها في أكثر الاختبارات نجاحًا. مبادئ التشغيل بسيطة للغاية ، لكن تنفيذها يتطلب مكونات ذات خصائص قوة خاصة ووظائف محددة.
تظهر الصورة الرسمية التثبيت الذي يتضمن عدة مكونات. يتم وضع حجرة أسطوانية أسطوانية في سطر واحد لتنفيذ الانفجار والعمليات اللاحقة (المشار إليها في الصورة باسم "أنبوب الصدمة") ، ما يسمى. مولد مغناطيسي هيدروديناميكي (مغناطيس) وغرفة تفريغ (خزان فراغ). أجهزة القياس متصلة بالأجهزة. المولد متصل بحمل الاختبار. لأسباب واضحة ، يكون للتثبيت مظهر محدد يشير إلى طبيعته التجريبية.
يتم ضخ السائل العامل على شكل غاز أرجون خامل في غرفة "أنبوب الصدمة". يتم أيضًا وضع مصدر للطاقة في الأنبوب - في التجارب ، خليط متفجر من الهيدروجين والأكسجين ، ما يسمى. غاز متفجر. في غرفة التفريغ ، على العكس من ذلك ، يتم إنشاء فراغ ، مما يؤدي إلى زيادة فرق الضغط في دوائر التثبيت.
لتوليد نبضة كهربائية ، يشعل التركيب خليط غاز متفجر. تخلق نواتج الاحتراق لغاز التفجير ضغطًا مرتفعًا في الغرفة ، وتحول الطاقة الحرارية إلى الأرجون وتجبرها على التدفق إلى أحجام أخرى من المنشأة. تحت تأثير درجة الحرارة والضغط وتكوين القنوات الداخلية للأنابيب ، يطور الغاز الخامل سرعة تفوق سرعة الصوت ، ويتم تسخينه أيضًا إلى حالة البلازما.
ليزر قتالي ، منظر علوي. إطار من ريبورتاج تي / ك CCTV7
تدخل بلازما الأرجون إلى المولد المغنطيسي الهيدروديناميكي ، الذي يزيل الطاقة الزائدة منه. يتم تحويل الطاقة المستلمة إلى تيار كهربائي وتزويدها بأجهزة القياس وحمل الاختبار. الأرجون ، الذي عاد إلى حالته الغازية الطبيعية ، ينهي رحلته في إحدى غرف التركيب.
كانت إحدى المهام الرئيسية للمشروع هي البحث عن التكوينات المثلى للأحجام الداخلية ، ومصادر الطاقة ، وسوائل العمل ، إلخ. أتاح الجمع الصحيح لجميع المكونات والحلول زيادة إنتاج الطاقة المتلقاة من البلازما. كما ورد ، تم حل هذه المهام بشكل عام.
يعطي الإعداد التجريبي في التكوين الأخير للأرجون سرعة تصل إلى 14 مترًا. وبمعدل التدفق هذا ، فإن لترًا واحدًا من الغاز قادر على توليد نبضة كهربائية بقوة 1 كيلو واط. ومع ذلك ، فإن توليد الكهرباء لا يدوم سوى جزء من الثانية - بينما تمر البلازما عبر المولد وتعطيه طاقتها.
لمهام مختلفة
يحظى مشروع معهد الميكانيكا التابع للأكاديمية الصينية للعلوم باهتمام كبير ، على الأقل من وجهة نظر العلوم والتكنولوجيا. تم اقتراح مبدأ غريب للحصول على دفعة كهربائية قوية وتم تنفيذه بنجاح - وإن كان ذلك في ظل ظروف معملية. يشير الاختبار والحصول على زيادة كبيرة في الأداء إلى وجود إمكانية معينة لهذا التطور. بالإضافة إلى ذلك ، من الممكن بالفعل البحث عن مجالات تطبيقه ، حتى على المستوى النظري.
يقترح المطورون استخدام المنشأة المتقدمة ونظائرها المستقبلية للأغراض العلمية ، حيث تتطلب الطاقة العالية في أقصر وقت ممكن. في هذا الدور ، يمكن لمولد من النوع الجديد أن يحل محل أنظمة النوع الشائع. في هذه الحالة ، من الممكن زيادة الحجم والوزن وتكلفة تشغيل التركيبات. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الميزة الواضحة هي أسرع إعداد ممكن لتوليد دفعة جديدة دون الحاجة إلى تراكم طويل للطاقة.
يمكن تنفيذ جميع نقاط القوة لمحطة الطاقة الجديدة في المجال العسكري. كما تلاحظ الصحافة الأجنبية ، يمكن استخدامه كجزء من أنظمة الليزر القتالية أو أسلحة أخرى بناءً على مبادئ جديدة. من المحتمل جدًا أن تكون هذه الإمكانية لاستخدام التكنولوجيا الجديدة قيد الدراسة بالفعل ، على الأقل ، من قبل متخصصين عسكريين.
يفترض ، مدفع سكك حديدية ذو خبرة على متن سفينة إنزال صينية ، 2018. Photo Arstechnica.net
العينة المختبرية الموضحة لها أبعاد محدودة ، ولا يمكن استبعاد أنه سيتم تصغيرها أكثر في المستقبل. سيسمح ذلك بتثبيت التثبيت على منصات متنقلة. تعد القوة المعروضة التي تزيد عن 200 كيلو واط أكثر من كافية لتشغيل أجهزة الليزر والمدافع الكهرومغناطيسية والمدافع الكهرومغناطيسية وما إلى ذلك. مع أداء قتالي عالي.
يجب أن يكون للتركيب فوائد اقتصادية. يستخدم الوقود وسوائل العمل المتاحة ، مما يقلل من التكلفة المحتملة للتشغيل. في الوقت نفسه ، يتبين أن كل نبضة و "طلقة" على حسابها رخيصة جدًا.
من الممكن زيادة تحسين التصميم وخصائصه ، مع مراعاة المتطلبات المختلفة. لذا ، فإن الليزر القتالي الحديث ، الذي يظهر صفات قتالية جيدة ، لديه قوة 10-50 كيلو واط. هذا يسمح بتقليل الطاقة المطلوبة للمولد ، وفي نفس الوقت تقليلها وتفتيحها وتقليل تكلفة التشغيل.
وتجدر الإشارة إلى أن الصين تشارك بنشاط في تطوير أنظمة الليزر القتالية والأسلحة الأخرى على أساس مبادئ جديدة. تم بالفعل عرض بعض المنتجات من هذا النوع رسميًا للجمهور. يرتبط التطوير الإضافي لهذا المجال ارتباطًا مباشرًا بتطوير تقنيات جديدة ويعتمد على نجاح هذه العملية. على وجه الخصوص ، مطلوب أنظمة جديدة لإمدادات الطاقة. كيف يتم حل هذه المشكلة بالضبط غير معروف. ولكن يمكن أن تجد مجموعة متنوعة من التطورات تطبيقًا في هذا المجال ، بما في ذلك. تكنولوجيا جديدة من معهد الميكانيكا.
تقنيات ثنائية الغرض
كما ورد ، حتى الآن ، وصلت مجموعة المولدات التجريبية التابعة لمعهد الميكانيكا إلى اختبار وتأكيد خصائص التصميم. في المستقبل ، يمكن تحسينه عن طريق تحسين التصميم أو زيادة المعلمات الرئيسية. بالإضافة إلى ذلك ، ينبغي توقع عملية تكييف التصميم للاستخدام العملي.
وفقًا للمطورين ، سيتعين استخدام مولد غير عادي في المجالات العلمية والمدنية. في الوقت نفسه ، يمكن للتكنولوجيا الجديدة أن تجد تطبيقات في مجال الأسلحة المتقدمة ويجب أن تجدها. من المحتمل جدًا أنه قد تم بالفعل تكييفه للاستخدام في أنواع مختلفة من أنظمة القتال - لكن المعلومات من هذا النوع لم يتم نشرها بعد.
معلومات