爆炸产生的电:中华人民共和国科学院力学研究所实验项目

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爆炸产生的电:中华人民共和国科学院力学研究所实验项目
试验工厂。 标明了主要元件和组件。 中华人民共和国科学院摄影力学研究所


中国科学机构继续在能源领域进行研究,并提出各种新概念。 因此,最近人们知道能够从爆炸和压缩气体的能量中接收电脉冲的实验发电机组的开发和成功测试。 在实验室测试过程中,确认了该设备的可操作性并显示出足够高的特性。 不排除会发展这个方向,因此会有适合在各个领域全面运作的设施。



成功的实验


新型发电机组的研制工作由中科院北京力学研究所的科学家以张晓远为首进行。 迄今为止,他们已经形成了一个原始概念并确定了这种设备的外观。 还制造了用于测试的实验设备。 XNUMX 月中旬发表在《中国理论与应用力学杂志》上的一篇文章揭示了这些活动的结果。

实验装置是在以往研究经验的基础上创建的。 它使用一些现成的组件以及专门设计的组件。 该产品是固定的,仅在实验室条件下使用。

作为测试的一部分,可以确认安装的基本可操作性。 此外,随着项目的继续,确定了产品的特性和改进它们的可能性。 据报道,在最近的测试中,该装置产生的能量是实验开始时的 10 倍。

该项目的作者计划继续研究和开发实施它的概念和方法。 将来,他们希望创建适合实际实施的类似发电机组。 假设此类系统可用于需要大功率短电脉冲的各种领域。


中国研制的牵引式战斗激光器,2021 年。这种设备也可以使用紧凑型“爆炸式”发电机。 t / k CCTV7报道文学的一帧

这种装置适用于各种科学实验,例如核聚变。 小型电源可用于发出求救信号。 提请注意实验报告的外国媒体也指出了新发展军事应用的根本可能性。 特别是,这种发电机可以为战斗激光提供能量。

原型


力学研究所发布了一张实验装置的图像,并揭示了其运行的基本原理。 在最成功的测试中获得的参数也被命名。 操作原理非常简单,但它们的实现需要具有特殊强度特性和特定功能的组件。

官方照片显示了安装过程,其中包括几个组件。 一个圆柱形管状室被放置在一条线上,用于实施爆炸和后续过程(在照片中表示为“激波管”),即所谓的。 磁流体发电机(magnet)和真空室(vacuum tank)。 测量设备连接到设备。 发电机连接到测试负载。 出于显而易见的原因,该装置具有特定的外观,表明其实验性质。

惰性氩气形式的工作流体被泵入“激波管”室。 能源也被放置在管道中 - 在实验中,氢气和氧气的爆炸性混合物,所谓的。 爆炸性气体。 相反,在真空室中会产生真空,因此设备回路中的压力差会增加。

为了产生电脉冲,该装置点燃了爆炸性气体混合物。 起爆气体的燃烧产物在腔室中产生高压,将热能传递给氩气并迫使其流入装置的其他体积。 在温度、压力和管道内部通道配置的影响下,惰性气体发展为高超音速,同时也被加热到等离子体状态。


战斗激光,顶视图。 t / k CCTV7报道文学的一帧

氩等离子体进入磁流体发电机,从中去除多余的能量。 接收到的能量被转换成电流并提供给测量仪器和测试负载。 已经恢复到正常气态的氩气在其中一个安装室中结束了它的旅程。

该项目的主要任务之一是寻找内部容积、能源、工作流体等的最佳配置。 所有组件和解决方案的正确组合使得增加从等离子体接收的能量输出成为可能。 据报道,这些任务已基本解决。

最后一种配置中的实验装置为氩气提供了 14 M 量级的速度。在这样的流速下,1 升气体能够产生功率为 212 kW 的电脉冲。 然而,电力的产生只持续几分之一秒——而等离子体通过发电机并为其提供能量。

针对不同的任务


中科院力学所的项目很有意思,至少从科技角度来说是这样。 已经提出并成功实施了一种获得强大电脉冲的奇特原理——尽管是在实验室条件下。 测试并获得显着的性能提升表明这种开发具有一定的潜力。 此外,已经可以寻找其应用领域,即使是在理论层面。

开发人员建议将先进设施及其未来类似物用于科学目的,在尽可能短的时间内需要高能量。 在这个角色中,一个新的类型生成器可以取代普通的类型系统。 在这种情况下,可能会增加尺寸、重量和运行设备的成本。 此外,一个明显的优势是可以最快地为新冲动的产生做好准备,而无需长时间积累能量。

新发电厂的所有优势都可以在军事领域实施。 正如外国媒体指出的那样,它可以用作战斗激光系统或其他基于新原理的武器的一部分。 至少,军事专家很可能已经在研究这种使用新技术的可能性。


据推测,中国登陆舰上经验丰富的轨道炮,2018 年。照片 Arstechnica.net

所展示的实验室样品尺寸有限,不排除未来会进一步缩小尺寸。 这将允许安装安装在移动平台上。 显示的功率超过 200 千瓦,足以为激光器、电磁炮、轨道炮等提供动力。 具有很高的战斗性能。

安装必须有经济效益。 它使用可用的燃料和工作流体,从而降低了可能的运营成本。 同时,事实证明,每一次冲动和以其为代价的“射击”都非常便宜。

考虑到各种要求,可以进一步优化设计及其特性。 因此,现代战斗激光器具有 10-50 kW 的功率,具有良好的战斗性能。 这允许减少发电机所需的功率,同时减少和减轻发电机的重量并降低运行成本。

应该记得,中国正在积极参与基于新原理的战斗激光系统和其他武器的开发。 部分此类产品已经正式对外展示。 这一领域的进一步发展直接关系到新技术的发展,并取决于这一过程的成功与否。 尤其需要新的能源供应系统。 这个问题究竟是如何解决的还不得而知。 但是各种发展都可以在这个领域找到应用,包括。 来自力学研究所的新技术。

双用途技术


据介绍,目前,力学所试验发电机组已完成试验,确定了设计特性。 未来可以通过优化设计或增加主要参数来改进。 此外,还应预期有一个使设计适应实际使用的过程。

据开发商称,科学和民用领域将不得不使用一种不寻常的发电机。 同时,新技术可以而且应该在先进武器领域得到应用。 它很可能已经被改编用于各种类型的战斗系统 - 但此类信息尚未发布。
25 评论
信息
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  1. KCA
    +8
    13二月2023 04:42
    哇,中国人知道爆炸性电磁脉冲发生器,它于 1984 年在苏联首次试验
    1. +1
      13二月2023 05:12
      Quote:KCA
      哇,中国人知道爆炸性电磁脉冲发生器,它于 1984 年在苏联首次试验

      是的,他们大概早就知道,他们只是将EMP转化为电能,或许是第一次。
      顺便说一句,弹丸沿“轨道”的综合加速可以闪耀出新的色彩。
    2. 0
      13二月2023 05:16
      是的,超强磁场,它们会爆炸,泵浦激光,以及......
      ...要获得爆炸性气体,您突然需要能量:-)但是存储它是一个马马虎虎的想法,即使它是爆炸性的
      1. +1
        13二月2023 05:44
        引用:-=SADKO=-
        ..为了获得爆炸性气体,你突然需要能量:-)但储存它是一个马马虎虎的想法,即使它是爆炸性的

        这就像火药一样 - 你不能在膝盖上做,而且你已经厌倦了储存它,但是去哪里呢?
    3. +2
      13二月2023 18:07
      20 世纪初研究了借助 EMR 传播“绝热”。 他们“爆炸”的地方 - 沉默,发射器指向的地方 - 有“砰”的一声。

      根据未经证实的报道,俄罗斯人已经进行了实际实验。 我认为该过程的可逆性没有任何“新颖性”。

      在 20 世纪未开发的技术中 - 我敢猜测 - 可以找到很多这样的“新奇”。
  2. -4
    13二月2023 04:52
    不能低估中国人……窃取了外国技术,他们为了国家的利益而使用它们,消除缺点和缺点,并将其中最好的东西全部投入使用。
    然后在全世界销售他们基于外国技术的产品……这是骗子。
    1. 0
      13二月2023 08:23
      虽然我知道这是一个俄罗斯爱国者网站,但我仍然认为你对中国有很深的成见。 



       我们从不否认我们抄袭了西方技术,我们为此感到自豪。 在中国,一个农民说他会造一辆汽车,但大多数人都看不起他。 他说,汽车不仅仅是铁壳和沙发。 如今,他的汽车品牌在白俄罗斯建厂并销往俄罗斯市场。 你真的认为中国企业没有技术吗? 



       那我问你为什么中美要打贸易战? 特斯拉还在中国上海投资。 



       西方公司对他们的技术保密。 比如莫斯科地铁的中国盾构机,我们中国人第一次花大价钱买德国的,德国人修理设备要住很贵的酒店,而我们中国工程师在修理期间必须远离现场。维修。 后来,我们感到屈辱,就请来了全国很多科研机构,研制出了我们自己的盾构机,今天全世界都在使用。 



       当然,我上面说的你不会相信,也可能你在英语媒体界找不到,我们在媒体上没有发言权。 



       你已经成为西方媒体的受害者。 中国人不喜欢和西方人争吵。 你真以为美国不想自己开采稀土? 没钱怕环境污染,他们的稀土提取技术完全不完善。 70% 的美国稀土矿石被送到我们的中国工厂进行开采。 中国禁止出口技术,包括提取稀土元素的技术。 
  3. +2
    13二月2023 06:01
    因此,最近人们知道能够从爆炸和压缩气体的能量中接收电脉冲的实验发电机组的开发和成功测试。 在实验室测试过程中,确认了该设备的可操作性并显示出足够高的特性。 不排除会发展这个方向,因此会有适合各个领域全面运作的设施。

    给作者的注释。 爆炸性磁力发电机的理论是由 ac 在苏联开发的。 公元 50 世纪 1969 年代初的萨哈罗夫。 3 年,Terra-XNUMX 计划开始制造由爆炸性 MHD 发生器提供动力的超强激光。
    1. +1
      13二月2023 08:35
      给作者的注释。 爆炸性磁力发电机的理论是由 ac 在苏联开发的。 公元 50 世纪 XNUMX 年代初的萨哈罗夫。
      50 年代的经典爆炸发生器与此装置无关,特别是因为它们没有被 A.D. 处理过。 萨哈罗夫和 P.L. 甲必察。 另一个原理是螺线管的压缩。
  4. +5
    13二月2023 08:58
    难道真的不可能在网站的“创意团队”中找到至少有一点技术知识的人,能够清楚地描述这样的主题,以至于将这样的描述呈现在信息空间中不会是一种耻辱吗? 好吧,至少作者可以阅读MHD发生器的工作原理,以免向群众胡说八道? MHD 发生器不“接受”来自等离子体的能量!
    磁力将热能转化为电能的原理是在 XNUMX 世纪发现的。 利用这个想法,磁流体发电机(MHD 发电机)直接将热能(移动工作体的带电粒子的动能)转化为电能。
    也就是说,与传统的机器发电机一样,它是基于电磁感应现象——基于穿过磁力线的导体中电流的出现。 与机器发电机不同,MHD 发电机中的导体是工作流体本身。
    在这种情况下,中国人设计了一种封闭循环的短期(爆炸性)MHD 发生器,其中使用惰性气体(氩气)作为工作流体。
    如果不深究,那么生成过程如下:
    - 燃料、氧化剂和添加剂被送入燃烧室;
    - 燃料燃烧和燃烧产物形成 - 气体;
    - 气体通过喷嘴,膨胀并将其速度提高到超音速,或者在所考虑的情况下,超音速;
    - 气体进入腔室,磁场通过该腔室,并在腔室壁上安装电极;
    -来自电离气体的带电粒子,在磁场的作用下,在洛伦兹力的作用下偏离原来的轨迹,向电极运动;
    - 电极之间产生电流。
    由于 MHD 发生器的功率与工作流体的电导率成正比, 他速度的平方 和磁场强度的平方,则工作流体的速度越大,功率越大。
    第一个将爆炸能量直接转化为电能的实验始于 1958 年。 所以中国人的发展没有什么轰动的。
    如果有人对这个问题的历史和细节感兴趣,在 1982 年第 XNUMX 期“燃烧与爆炸物理学”杂志上有一篇精彩的文章“通过磁流体动力学方法转换炸药的化学能”。
    1. -2
      13二月2023 09:26
      这里带电粒子流的热能是等离子体的内能。 等离子是一种电离气体……那么为什么发生器不接受等离子能量呢? 你能读到 GD 发生器为等离子体提供能量吗? 你先在脑子里整理一下,然后批评作者。
      1. +2
        13二月2023 09:48
        我理解你,你的能力水平与作者的水平相同,你被冒犯了。
        他不“接受”所有发电机,它们将非电能形式(热能、机械能、化学能)“转换”为电能。 现在还在学校发生。
        你能读到 GD 发生器为等离子体提供能量吗?

        想象一下,所有发电机,包括磁流体动力发电机,都具有可逆性! 在这种情况下,它被称为 MHD 泵,其中,当向电极施加电压时,导电介质(在这种情况下为等离子体)将作为力作用在载流导体上在磁场中。 该力可用于泵送导电液体和气体。
        所以我建议你先照顾好自己的头脑,可以说填补了真空。
        1. -1
          13二月2023 21:34
          感谢作者分享话题,让“智者”们见识一下,他们比作者爽多了,虽然他们写不出文章。
    2. +3
      13二月2023 10:19
      一个或多或少有技术能力的人会将这种创新粉碎成碎片,这从评论中已经很清楚,人们知道技术的历史......
      你说的 MHD 是对的,但你忘了说它不是永动机,而是一种非常可逆的电机。 除了等离子体的化学和动力学活动的极端温度外,强大的安培力开始作用于电极、导体和磁系统 :-) 建设性的一切立即变得非常有趣。 中国人可能在他们的设计中解决了很大一部分问题,甚至可能以一种新的方式解决了一些问题,尽管爆炸性 MHD 发生器从来都不是什么新鲜事物。
      其他解决方案的前景非常明朗。 毕竟,在大炮的炮管中炸毁了相同的炸药,我们将比轨道炮射得更远、更强,轨道炮会在各种变形上花费大量能量,既有用又不是很有用。 举个简单的例子,用激光一切都更有趣,爆炸产生的 EMF 通常是一种美丽和效率的杰作。
      任何额外的转换都会使系统变得更糟。
      1. +1
        13二月2023 13:26
        你说的 MHD 是对的,但你忘了说这不是永动机,而是一个非常可逆的电机。

        不,我没有忘记,我在下一条评论中提到,对于 Vanya 来说是二十二。
  5. +1
    13二月2023 09:34
    引用:Vladimir_2U

    这就像火药一样 - 你不能在膝盖上做,而且你已经厌倦了储存它,但是去哪里呢?

    事实上,无论如何,火药和其他流行的炸药都可以储存,GG 的引爆原因多种多样,包括高能基本粒子的飞行,甚至不适合用于破坏活动。 在实践中,GG 的交易量越大,暴涨的概率就越高。 因此,在使用它的地方,也会收到它,并且他们尽量不要在管道中积累大量...

    ...该怎么做,一切都是在我们面前发明的
    1. 0
      13二月2023 18:01
      引用:-=SADKO=-
      事实上,无论如何,火药和其他流行的炸药都可以储存,GG 的引爆原因多种多样,包括高能基本粒子的飞行,甚至不适合用于破坏活动。

      好吧,它引爆了,那又怎样? 首先,这种混合物可以在爆炸前立即产生,其次,这是一个实验设施,第三,这种混合物不是工作流体,而是氩气。 因此,我们将氢氧混合物换成相同的火药或 LMW,并得到完全安全的一对。
  6. 0
    13二月2023 11:26
    在这样的流速下,1 升气体能够产生功率为 212 千瓦的电脉冲。 然而,电力的产生只持续几分之一秒——而等离子体通过发电机并为其提供能量。

    我们正在等待“轨道炮机枪”而不是大炮的出现。
  7. +3
    13二月2023 11:58
    将 MHD 发生器与所谓的“爆炸发生器”或类似设备配对是一种尺寸和效率可疑的想法。
    爆炸发生器已经存在了好多年,我大约在 25 年前第一次听说它们,即使在那时,很明显这种产品很昂贵,基本上是脉冲式的,一次性的或循环次数极其有限. 所有这些问题都存在于“爆炸性发电机”的任何变体中——至少是固定的,至少是紧凑的。

    假设我们已经将某种物质分散到高超音速(用 14M 表示)和等离子体状态。 实际上,除了氩气之外,高度电离的氢气和氧气也将不可避免地存在于那里——所有这些都将以极高的速度和温度与初始(和第二)室的壁相互作用。 管子会在几个循环(如果根本不是一个循环)或 cr 中简单地烧坏。 至少失去其预测的强度特性。
    MHD 发生器本身也会受到负面影响,这将影响其资源(尽管程度较小)。
    除了该设备体积庞大(装有压缩氧气、氢气、氩气的罐、至少提供低真空的泵、确保该泵运行的能源、MHD 发生器的活动状态和冷却系统,如果所有这些健康都不是愚蠢的一次性,那肯定是需要的。

    在移动版中,这一切当然都可以实现——但这款游戏值得吗?

    因为在输出端,我们有一个更昂贵和反复无常的替代方案,可以替代具有相同发电机的超级电容器电池。
    氩气的再提纯也会有问题,因为在 MHD 之后,它已经是一种气体混合物(其中,除其他外,需要在某个地方冷却,然后也被压缩),只能在额外单位(和能量。容量)的场,因此该混合物也将被一定量的电离真空管涂层材料污染。
    当然,这都是“即时”的。
    粗略一瞥便能明白,这个装置并非突破,而是朝某个方向寻找的产物。
    1. +1
      13二月2023 18:06
      Quote:内尔·沃登哈特
      粗略一瞥便能明白,这个装置并非突破,而是朝某个方向寻找的产物。

      没错,他们只是拿了现成的消耗品,好吧,也许除了氩气。 现在想象一个弹壳形式的弹丸,装有火药和一个带有压缩工作气体(相同的氩气)的可破坏气缸。
    2. 0
      13二月2023 19:16
      引用: 丧钟守望者之心
      将 MHD 发生器与所谓的“爆炸发生器”或类似设备配对是一种尺寸和效率可疑的想法。
      爆炸发生器已经存在了好多年,我大约在 25 年前第一次听说它们,即使在那时,很明显这种产品很昂贵,基本上是脉冲式的,一次性的或循环次数极其有限. 所有这些问题都存在于“爆炸性发电机”的任何变体中——至少是固定的,至少是紧凑的。



      好吧,您需要用柠檬制作柠檬水 - 应用它,考虑到它的自然特性,而不是试图对抗它们。 例如,可以用一次性发电机焊接公用事业中挖掘出来的管道——将一次性发电机的夹子放在管道上——“咔哒”一下,管道瞬间就焊接好了。 甚至气体软管和减压器也将与传统气焊几乎相同。
  8. +1
    13二月2023 12:06
    70 年代的 MHD 发生器。 作者在发布之前,寻找问题的历史,找出与以前模型的不同之处。 否则,你会钦佩中国人,你会写到俄罗斯只有套鞋。
    我认为中国技术的新颖性与稀土磁铁有关,与 80 年代的样品相比,它可以显着提高安装效率。
  9. +1
    13二月2023 12:46
    中国人蒙蔽了引爆引擎和 MHD 发电机,这就是重点。 氩形式的工作流体被爆炸性气体的爆炸加速、电离(能量损失,但否则它不会工作)并在 MHD 发生器中释放能量。 氩气和起爆气体的比例允许您控制装置中的温度状态和动态力。 好吧,没什么新鲜事。
  10. +2
    13二月2023 18:48
    我读得越多,就越意识到我的曾孙们只会称苏联为一个已经消失的高度发达的文明。
  11. 0
    21 March 2023 20:34
    老想法+新技术=好结果。