RU2333423C2 - Method of initiation of detonation in inflammable mixtures and device for its realisation - Google Patents
Method of initiation of detonation in inflammable mixtures and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2333423C2 RU2333423C2 RU2006129729/06A RU2006129729A RU2333423C2 RU 2333423 C2 RU2333423 C2 RU 2333423C2 RU 2006129729/06 A RU2006129729/06 A RU 2006129729/06A RU 2006129729 A RU2006129729 A RU 2006129729A RU 2333423 C2 RU2333423 C2 RU 2333423C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- detonation
- oxidizing agent
- combustion chamber
- mixtures
- Prior art date
Links
- 238000005474 detonation Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 68
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims abstract description 33
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003570 air Substances 0.000 claims description 3
- -1 for example Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010892 electric spark Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008246 gaseous mixture Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к энергетике, а именно к способам и устройствам для сжигания топлива, в частности, к способам инициирования детонации в горючих смесях и устройствам для их реализации. Оно может быть использовано в энергетике, транспортной и химической отраслях промышленности для инициирования детонации горючей смеси и дальнейшего детонационного или турбулентного сжигания различных топлив (смеси горючего и окислителя) и в других отраслях.The invention relates to energy, and in particular to methods and devices for burning fuel, in particular, to methods for initiating detonation in combustible mixtures and devices for their implementation. It can be used in the energy, transport and chemical industries to initiate detonation of a combustible mixture and further detonation or turbulent combustion of various fuels (a mixture of fuel and oxidizer) and in other industries.
Известны способы инициирования детонации в горючих смесях, например: Vasil'ev A.A. Optimization of DDT Accelerators // Advances in Confined Detonations / [Edited by G.Rou, S.Frolov, J.Shepherd]. - Moscow: TORUS PRESS Ltd., 2002, p.p.31-35 [1]; Левин В.А., Марков В.В., Журавская Т.А., Осинкин С.Ф. Инициирование детонации в газообразной смеси воздуха с углеводородным топливом электрическим разрядом. // Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике, тезисы докладов. Новосибирск, Россия, 27-31 мая 2005 г., с.154 [2]; Frolov S.M., Basevich V.Ya. and Aksenov V.S. Combustion chamber with intermittent generation and amplification of propagating reactive shocks // Application of Detonation to Propulsion / [Edited by G.D.Rou, S.M.Frolov, J.Shepherd]. - Moscow: TORUS PRESS Ltd., 2004, p.p.240-249 [3] и другие.Known methods of initiating detonation in combustible mixtures, for example: Vasil'ev A.A. Optimization of DDT Accelerators // Advances in Confined Detonations / [Edited by G. Rou, S. Frolov, J. Shepherd]. - Moscow: TORUS PRESS Ltd., 2002, p.p.31-35 [1]; Levin V.A., Markov V.V., Zhuravskaya T.A., Osinkin S.F. Initiation of detonation in a gaseous mixture of air with hydrocarbon fuel by electric discharge. // Laurentian readings in mathematics, mechanics, and physics, abstracts. Novosibirsk, Russia, May 27-31, 2005, p. 154 [2]; Frolov S.M., Basevich V.Ya. and Aksenov V.S. Combustion chamber with intermittent generation and amplification of propagating reactive shocks // Application of Detonation to Propulsion / [Edited by G. D. Rou, S. M. Frolov, J. Shepherd]. - Moscow: TORUS PRESS Ltd., 2004, p.p.240-249 [3] and others.
Однако с их помощью реализовать быстрый переход от горения в детонацию весьма затруднительно.However, with their help, it is very difficult to realize a rapid transition from combustion to detonation.
Известны устройства для инициирования детонации в горючих смесях, например: [1], [3], а также патент RU №2209418 (2003 г.) [4], патент RU №2066778 (1996 г.) [5], патент RU №2059852 (1996 г.) [6], патент RU №2106509 (1998 г.) [7], патент SU №1706282 (1995 г.) [8] и другие. Однако они сложны и недостаточно технологичны.Known devices for initiating detonation in combustible mixtures, for example: [1], [3], as well as RU patent No. 2209418 (2003) [4], RU patent No. 2066778 (1996) [5], RU patent No. 2059852 (1996) [6], patent RU No. 2106509 (1998) [7], patent SU No. 1706282 (1995) [8] and others. However, they are complex and not technologically advanced.
В настоящее время существует проблема инициирования детонации топливно-воздушных смесей в связи с задачами использования детонационного сжигания топлива в камерах сгорания двигателей и энергетических установок. Использование детонаторов или кислорода для прямого инициирования детонации при непрерывной циклической работе камеры недопустимо по многим причинам, в том числе по условиям безопасности и прочности конструкций. Имеются расчеты, показывающие возможность уменьшения энергии инициирования электрической искрой покоящейся и движущейся топливно-воздушной смеси путем повторного инициирования [2]. В эксперименте с помощью препятствий в проходном сечении трубы [1] или применения спирали Щелкина и специальной конструкции детонационных труб, а также повторного инициирования горящей смеси электрической искрой удается значительно снизить преддетонационные расстояния топливно-воздушной смеси и суммарную энергию инициирования [3].Currently, there is the problem of initiating the detonation of air-fuel mixtures in connection with the tasks of using detonation fuel combustion in the combustion chambers of engines and power plants. The use of detonators or oxygen for direct initiation of detonation during continuous cyclic operation of the chamber is unacceptable for many reasons, including safety conditions and structural strength. There are calculations showing the possibility of reducing the initiation energy by an electric spark of a resting and moving air-fuel mixture by re-initiation [2]. In an experiment, using obstacles in the pipe cross section [1] or using the Shchelkin spiral and the special design of detonation pipes, as well as re-initiating the burning mixture with an electric spark, it is possible to significantly reduce the pre-detonation distances of the fuel-air mixture and the total initiation energy [3].
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ, описанный в патенте RU №2209418 (2003 г.) [4], выбранный заявителем в качестве прототипа.The closest in technical essence to the claimed method is the method described in patent RU No. 2209418 (2003) [4], selected by the applicant as a prototype.
Известный способ включает подготовку среды в виде горючего газа и окислителя, сжигание вспомогательного объема среды, подачу горячих продуктов горения в холодный основной объем среды. Подачу горячих продуктов горения осуществляют множеством струй по всему основному объему среды. После этого в нем возбуждают детонацию полученной смеси.The known method includes preparing the medium in the form of a combustible gas and an oxidizing agent, burning an auxiliary volume of the medium, supplying hot combustion products to the cold bulk of the medium. The supply of hot combustion products is carried out by multiple jets throughout the main volume of the medium. After that, it detonates the resulting mixture.
Однако известный способ сложен и недостаточно технологичен, что обусловлено использованием дополнительной камеры для получения горячих продуктов горения или детонации, средств инициирования как во вспомогательной, так и основной камерах, в том числе и зарядов взрывчатого вещества, а также необходимостью предварительного приготовления топливной смеси.However, the known method is complicated and not technologically advanced, which is due to the use of an additional chamber for producing hot products of combustion or detonation, means of initiation in both the auxiliary and main chambers, including explosive charges, as well as the need for preliminary preparation of the fuel mixture.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, по мнению заявителя, является устройство, описанное в патенте SU №1818149 (1993 г.) [9].The closest in technical essence to the claimed device, according to the applicant, is the device described in patent SU No. 1818149 (1993) [9].
Известное устройство содержит устройство для поджига смеси, детонационную камеру и устройство ускорения перехода горения в детонацию. Устройство для перехода горения в детонацию выполнено в виде набора дисков с отверстиями, которые ориентированы таким образом, что отверстия каждого предыдущего диска лежат напротив перемычек между отверстиями последующего диска. В процессе работы перед инициированием детонации устройство для инициирования и детонационная камера заполняются взрывчатой смесью. В отверстии первого диска с помощью искры инициируется горение и за счет турбулизации пламени и исходной смеси в системе отверстий интенсифицируется горение, переходящее на выходе инициирующего устройства в детонацию.The known device comprises a device for igniting a mixture, a detonation chamber and a device for accelerating the transition of combustion to detonation. The device for transferring combustion to detonation is made in the form of a set of disks with holes that are oriented so that the holes of each previous disk lie opposite the jumpers between the holes of the subsequent disk. In the process, before initiating detonation, the initiating device and the detonation chamber are filled with explosive mixture. Burning is initiated in the opening of the first disk with the aid of a spark and, due to turbulence of the flame and the initial mixture, combustion is intensified in the hole system, which passes into the detonation at the output of the initiating device.
К недостаткам известного устройства относятся сложность и недостаточная технологичность. Известное устройство характеризуется цикличностью работы и необходимостью использования устройств для предварительного приготовления смеси, а также имеет большое время срабатывания (перехода горения в детонацию). Наличие узлов соединений между основной и вспомогательной камерами, а также цикличность действия с использованием рвущихся диафрагм между основной и вспомогательной камерами усложняет устройство и отрицательно сказывается на технологичности его использования. В проточном варианте использования камеры сгорания система дисков с отверстиями обладает большим гидродинамическим сопротивлением, поэтому неизбежны значительные потери полного давления поступающей в камеру смеси, а также нагрев инициирующего устройства.The disadvantages of the known devices include complexity and lack of manufacturability. The known device is characterized by a cyclical operation and the need to use devices for preliminary preparation of the mixture, and also has a long response time (transition of combustion to detonation). The presence of connection nodes between the main and auxiliary cameras, as well as the cyclical nature of the action using tearing diaphragms between the main and auxiliary cameras complicates the device and adversely affects the manufacturability of its use. In the flow-through variant of using the combustion chamber, the system of disks with holes has a high hydrodynamic resistance, therefore, significant losses of the total pressure of the mixture entering the chamber, as well as heating of the initiating device, are inevitable.
Таким образом, недостатками известных способа и устройства являются сложность и недостаточная технологичность.Thus, the disadvantages of the known method and device are the complexity and lack of manufacturability.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение способа и устройства и повышение технологичности.The problem to which the invention is directed, is to simplify the method and device and improve manufacturability.
Для решения поставленной задачи сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в отличие от известного способа инициирования детонации в горючих смесях, включающего подачу топлива (горючего и окислителя) и инициирование топлива в камере сгорания, согласно изобретению осуществляют (организуют) вихревое течение топлива (топливной смеси, состоящей из горючего и окислителя) таким образом, что помимо основного вихря образуют систему мелкомасштабных вихрей, оси которых перпендикулярны плоскости потока, при этом подачу горючего и окислителя производят раздельно, а смешение их производят непосредственно в камере.To solve the problem, the essence of the claimed invention consists in the fact that, in contrast to the known method of initiating detonation in combustible mixtures, including supplying fuel (fuel and an oxidizing agent) and initiating fuel in a combustion chamber, according to the invention, a vortex flow of fuel (fuel mixture) is carried out (organized) consisting of fuel and an oxidizing agent) in such a way that, in addition to the main vortex, they form a system of small-scale vortices, the axes of which are perpendicular to the flow plane, while the fuel supply and oxides The bodies are produced separately, and they are mixed directly in the chamber.
При этом горючее подают (в камеру) раньше окислителя.In this case, fuel is supplied (to the chamber) before the oxidizing agent.
Кроме того, используют горючее в газообразном, жидком или твердом (мелкодисперсном) состоянии, а окислитель в газообразном состоянии.In addition, they use fuel in a gaseous, liquid or solid (finely divided) state, and the oxidizing agent in a gaseous state.
В качестве окислителя могут быть использованы, например, кислород, воздух, их смеси, а также другие окислители.As the oxidizing agent, for example, oxygen, air, mixtures thereof, as well as other oxidizing agents can be used.
При этом используют горючее и окислитель в соотношении, близком к стехиометрическому.In this case, fuel and an oxidizing agent are used in a ratio close to stoichiometric.
Также для решения поставленной задачи заявляемый способ осуществляют в устройстве для инициирования детонации в горючих смесях, которое, в отличие от известного устройства, содержит камеру сгорания, систему подачи топлива (горючего и окислителя) и источник зажигания, согласно изобретению камера сгорания выполнена в виде замкнутого плоского кольцевого канала, ограниченного цилиндрической поверхностью и двумя плоскими стенками с равномерно расположенными отверстиями (форсунками) вдоль цилиндрической поверхности; причем, отверстия для подачи одного из топливных компонентов (обычно окислителя) направлены тангенциально или под небольшим углом к цилиндрической поверхности, а расстояние между плоскими стенками камеры существенно меньше диаметра боковой цилиндрической поверхности в соотношении, обеспечивающем реализацию заявляемого специфического вихревого течения и выбираемом в зависимости от конкретных условий осуществления работы устройства.Also, to solve the problem, the claimed method is carried out in a device for initiating detonation in combustible mixtures, which, unlike the known device, contains a combustion chamber, a fuel (fuel and oxidizer) supply system and an ignition source, according to the invention, the combustion chamber is made in the form of a closed flat an annular channel bounded by a cylindrical surface and two flat walls with evenly spaced holes (nozzles) along the cylindrical surface; moreover, the holes for supplying one of the fuel components (usually an oxidizer) are directed tangentially or at a small angle to the cylindrical surface, and the distance between the flat walls of the chamber is significantly less than the diameter of the side cylindrical surface in a ratio that ensures the implementation of the claimed specific vortex flow and is selected depending on the specific operating conditions of the device.
Отверстия для горючего направлены под углом к отверстиям для окислителя.The fuel holes are directed at an angle to the holes for the oxidizer.
При этом одна или обе плоские стенки могут иметь в центре отверстие для выхода детонационной волны и продуктов детонации.In this case, one or both flat walls may have a hole in the center for the exit of the detonation wave and detonation products.
Камера сгорания может быть снабжена средством (например, вставка), позволяющим частично или полностью перекрывать выходные отверстия.The combustion chamber may be provided with means (for example, an insert) that allows partially or completely block the outlet openings.
Именно заявляемые конструктивные отличия, признаки устройства для инициирования детонации в горючих смесях позволяют реализовать заявляемый способ, тем самым, обеспечивая достижение поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.It is the claimed design differences, the characteristics of the device for initiating detonation in combustible mixtures, which make it possible to implement the claimed method, thereby ensuring the achievement of the task, which allows us to conclude that the claimed invention are interconnected by a single inventive concept.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в упрощении способа и устройства и повышении их технологичности. Становится возможным осуществление инициирования детонации топливных смесей (в том числе и топливно-воздушных) при малых энергиях инициирования (вплоть до самовоспламенения) при быстром (в течение нескольких десятых долей миллисекунды) переходе горения в детонацию. При этом устройство может работать как в циклическом, так и непрерывном режиме и не требует дополнительных устройств для ускорения перехода горения в детонацию.The technical result that can be obtained by using the invention is to simplify the method and device and increase their manufacturability. It becomes possible to initiate the detonation of fuel mixtures (including fuel-air) at low initiation energies (up to self-ignition) with a rapid (within a few tenths of a millisecond) transition of combustion to detonation. In this case, the device can operate both in cyclic and continuous mode and does not require additional devices to accelerate the transition of combustion to detonation.
Кроме того, повышается производительность камеры сгорания и надежность ее работы, а также улучшаются условия труда и техники безопасности.In addition, the productivity of the combustion chamber and the reliability of its operation are increased, and working conditions and safety precautions are also improved.
На чертеже приведена схема заявляемого устройства.The drawing shows a diagram of the inventive device.
Устройство включает корпус камеры сгорания 1, образованный стенками одной цилиндрической диаметром d1 и двумя плоскими радиальными, расположенными одна от другой на расстоянии Н. При этом отношение d1/H выбирается в зависимости от конкретных условий. Для выхода сформированной детонационной волны и выхлопа продуктов сгорания одна из плоских стенок (возможно и обе) имеет отверстие(я) 2 диаметром d2. Возможна установка в упомянутое отверстие вставки 3 диаметром d3 или его полное перекрытие. В корпус камеры вмонтированы коллекторы окислителя 4 и горючего 5. Коллекторы соединены с полостью камеры отверстиями (форсунками), равномерно расположенными вдоль цилиндрической поверхности. При этом отверстия 6 под окислитель направлены тангенциально или с небольшим углом к цилиндрической поверхности камеры, а отверстия 7 под горючее направлены под углом к отверстиям под окислитель для обеспечения необходимой степени перемешивания топливных компонентов. Имеется также ввод 8 для инициирования воспламенения (свеча).The device includes a housing of the combustion chamber 1, formed by the walls of one cylindrical diameter d 1 and two flat radial, located one from the other at a distance N. The ratio d 1 / H is selected depending on specific conditions. To exit the generated detonation wave and exhaust the combustion products, one of the flat walls (possibly both) has a hole (s) 2 with a diameter of d 2 . You can install in the aforementioned hole insert 3 with a diameter of d 3 or its complete overlap. The collectors of the oxidizer 4 and fuel 5 are mounted in the chamber body. The collectors are connected to the chamber cavity by openings (nozzles) uniformly located along the cylindrical surface. In this case, the holes 6 for the oxidizer are directed tangentially or with a small angle to the cylindrical surface of the chamber, and the holes 7 for the fuel are directed at an angle to the holes for the oxidizer to provide the necessary degree of mixing of the fuel components. There is also an input 8 for initiating ignition (candle).
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Топливные компоненты из соответствующих ресиверов (не показаны) поступают в коллекторы 4 и 5 и далее раздельно в камеру 1 через отверстия 6 и 7. Образующуюся в камере смесь поджигают тепловым импульсом от свечи 8, вырабатываемым источником для инициирования (не показано). В смеси за время нескольких десятков или сотен микросекунд, в зависимости от химической активности смеси, формируется детонационная волна. При этом частичное или полное перекрытие отверстия 2 с помощью вставки 3 дает возможность управлять процессом инициирования.Fuel components from the respective receivers (not shown) enter the collectors 4 and 5 and then separately into the chamber 1 through the openings 6 and 7. The mixture formed in the chamber is ignited with a heat pulse from a candle 8 generated by a source for initiation (not shown). A detonation wave is formed in a mixture over the course of several tens or hundreds of microseconds, depending on the chemical activity of the mixture. In this case, partial or complete overlapping of the hole 2 with the help of insert 3 makes it possible to control the initiation process.
При определенных геометрических соотношениях конструкции камеры и системы подачи топливных компонентов, а также в достаточно химически активной топливной смеси развивается самовоспламенение с быстрым переходом в детонацию. Сформированная детонационная волна после нескольких отражений от цилиндрической стенки камеры формирует спиновую детонационную волну, вращающуюся непрерывно по мере подачи топливных компонентов, или затухает, оставляя после себя турбулентное горение смеси. При необходимости первичная детонационная волна через отверстие в камере может быть выведена наружу и использована для прямого инициирования детонации других малоактивных смесей.With certain geometric relationships between the design of the chamber and the fuel component supply system, as well as in a sufficiently chemically active fuel mixture, self-ignition develops with a quick transition to detonation. The formed detonation wave after several reflections from the cylindrical wall of the chamber forms a spin detonation wave, rotating continuously as the fuel components are fed, or decays, leaving behind a turbulent combustion of the mixture. If necessary, the primary detonation wave through the hole in the chamber can be brought out and used to directly initiate detonation of other inactive mixtures.
Изобретение иллюстрируется примерами.The invention is illustrated by examples.
Пример 1. d1=204 мм, d2=100 мм, Н=15 мм, топливо керосин - (кислород [50%] + азот [50%]), коэффициент избытка горючего Φ=1,3 - самовоспламенение через 0,01 с после подачи в камеру воздуха при достижении давления в камере Рс=6 атм.Example 1. d 1 = 204 mm, d 2 = 100 mm, H = 15 mm, kerosene fuel - (oxygen [50%] + nitrogen [50%]), fuel excess ratio Φ = 1.3 - self-ignition through 0, 01 s after air is supplied to the chamber when the pressure in the chamber is reached P s = 6 atm.
Пример 2. d1=204 мм, d2=40 мм, Н=15 мм, топливо водород-воздух, Φ=1,27 - самовоспламенение через 0,018 с после подачи в камеру воздуха при достижении давления в камере Рс=28 атм.Example 2. d 1 = 204 mm, d 2 = 40 mm, H = 15 mm, hydrogen-air fuel, Φ = 1.27 — self-ignition after 0.018 s after air was supplied to the chamber when the pressure in the chamber reached Р с = 28 atm .
Пример 3. d1=204 мм, d2=50 мм, d3=30 мм, Н=15 мм, топливо водород-воздух, Φ=1,22 - инициирование детонации энергией 0,29 Дж через 0,018 с после подачи в камеру воздуха при достижении давления в камере Рс=26 атм.Example 3. d 1 = 204 mm, d 2 = 50 mm, d 3 = 30 mm, H = 15 mm, hydrogen-air fuel, Φ = 1.22 — initiation of detonation with an energy of 0.29 J after 0.018 s after feeding the air chamber when the pressure in the chamber P c = 26 atm.
Пример 4. d1=204 мм, d2=70 мм, Н=5 мм, топливо водород-воздух - инициирование детонации энергией 0,18 Дж в начале подачи в камеру воздуха при достижении давления в камере Рс=3 атм.Example 4. d 1 = 204 mm, d 2 = 70 mm, H = 5 mm, hydrogen-air fuel — initiation of detonation with an energy of 0.18 J at the beginning of the air supply to the chamber when the pressure in the chamber reaches P s = 3 atm.
Пример 5. d1=204 мм, d2=0 (камера без выходного отверстия), Н=15 мм, топливо водород-воздух, Φ=1,8 - инициирование детонации энергией 0,67 Дж через 0,011 с после подачи в камеру воздуха при достижении давления в камере Рс=15 атм.Example 5. d 1 = 204 mm, d 2 = 0 (a chamber without an outlet), N = 15 mm, hydrogen-air fuel, Φ = 1.8 — initiation of detonation with an energy of 0.67 J after 0.011 s after being fed into the chamber air when the pressure in the chamber P c = 15 atm.
Применение заявляемого способа, основанного на организации особого вида течения горючего, окислителя или горючей смеси, позволит значительно упростить способ инициирования детонации в горючих смесях и устройство для его реализации и повысит их технологичность.The application of the proposed method, based on the organization of a special type of flow of fuel, an oxidizing agent or a combustible mixture, will significantly simplify the method of initiating detonation in combustible mixtures and the device for its implementation and increase their manufacturability.
При этом расширяются функциональные возможности, повышается быстродействие. Возможно применение достаточно широкого класса топлив. Это могут быть газообразные, жидкие и мелкодисперсные твердые горючие, образующие топливо при смешивании с газообразным окислителем. Способ и устройство могут быть реализованы как в разовом, так и непрерывном режиме, что значительно расширяет функциональные возможности. Использование заявляемых способа и устройства позволяет значительно снизить энергию инициирования детонации, вплоть до самовоспламенения, и уменьшить время перехода горения в детонацию для широкого класса топливных смесей.At the same time, functionality is expanded, and performance is increased. It is possible to use a fairly wide class of fuels. These can be gaseous, liquid, and finely divided solid combustibles that form fuel when mixed with a gaseous oxidizing agent. The method and device can be implemented both in a single and continuous mode, which greatly expands the functionality. Using the proposed method and device can significantly reduce the energy of initiation of detonation, up to self-ignition, and reduce the transition time of combustion to detonation for a wide class of fuel mixtures.
Изобретение применимо для камер сгорания различного назначения: двигателей аэрокосмических аппаратов, двигателей на транспорте, стационарных энергетических установок, МГД-генераторов, а также химических реакторов и других устройств.The invention is applicable to combustion chambers for various purposes: engines of aerospace vehicles, engines in transport, stationary power plants, MHD generators, as well as chemical reactors and other devices.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129729/06A RU2333423C2 (en) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | Method of initiation of detonation in inflammable mixtures and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006129729/06A RU2333423C2 (en) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | Method of initiation of detonation in inflammable mixtures and device for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006129729A RU2006129729A (en) | 2008-02-10 |
| RU2333423C2 true RU2333423C2 (en) | 2008-09-10 |
Family
ID=39266040
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006129729/06A RU2333423C2 (en) | 2006-08-04 | 2006-08-04 | Method of initiation of detonation in inflammable mixtures and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2333423C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2459150C2 (en) * | 2009-09-25 | 2012-08-20 | Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Detonation combustion method of flammable mixtures, and device for its implementation |
| RU2468292C2 (en) * | 2010-01-11 | 2012-11-27 | Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Solid fuel combustion method, and device for its implementation |
| RU2495696C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук | Method of control over detonation of mixes of carbon and hydrogen with air |
| WO2014129920A1 (en) * | 2013-02-19 | 2014-08-28 | Некоммерческое Партнерство По Научной, Образовательной И Инновационной Деятельности "Центр Импульсного Детонационного Горения" | Device for fuel combustion in a continuous detonation wave |
| RU2595005C2 (en) * | 2014-08-01 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук | Method of fuel combustion and detonation device for its implementation |
| RU2737322C2 (en) * | 2019-04-26 | 2020-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" | Detonation engine operation method and device for its implementation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5044930A (en) * | 1989-03-31 | 1991-09-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse combustion apparatus |
| SU1716253A1 (en) * | 1990-03-19 | 1992-02-28 | Луганский Машиностроительный Институт | Fuel mixture pulse combustion device |
| US5242294A (en) * | 1990-06-13 | 1993-09-07 | Chato John D | Pulsating combustors |
| US5366371A (en) * | 1991-11-18 | 1994-11-22 | Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. | Process and apparatus utilizing an improved pulse combustor for atomizing liquids and slurries |
| RU2209418C2 (en) * | 2000-10-24 | 2003-07-27 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И. Забабахина | Method investigating conditions of progress of explosion with inflammation of explosive gas atmosphere and facility for its implementation |
-
2006
- 2006-08-04 RU RU2006129729/06A patent/RU2333423C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5044930A (en) * | 1989-03-31 | 1991-09-03 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pulse combustion apparatus |
| SU1716253A1 (en) * | 1990-03-19 | 1992-02-28 | Луганский Машиностроительный Институт | Fuel mixture pulse combustion device |
| US5242294A (en) * | 1990-06-13 | 1993-09-07 | Chato John D | Pulsating combustors |
| US5366371A (en) * | 1991-11-18 | 1994-11-22 | Manufacturing And Technology Conversion International, Inc. | Process and apparatus utilizing an improved pulse combustor for atomizing liquids and slurries |
| RU2209418C2 (en) * | 2000-10-24 | 2003-07-27 | Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики им. акад. Е.И. Забабахина | Method investigating conditions of progress of explosion with inflammation of explosive gas atmosphere and facility for its implementation |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2459150C2 (en) * | 2009-09-25 | 2012-08-20 | Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Detonation combustion method of flammable mixtures, and device for its implementation |
| RU2468292C2 (en) * | 2010-01-11 | 2012-11-27 | Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук (ИГиЛ СО РАН) | Solid fuel combustion method, and device for its implementation |
| RU2495696C1 (en) * | 2012-04-26 | 2013-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения Российской академии наук | Method of control over detonation of mixes of carbon and hydrogen with air |
| WO2014129920A1 (en) * | 2013-02-19 | 2014-08-28 | Некоммерческое Партнерство По Научной, Образовательной И Инновационной Деятельности "Центр Импульсного Детонационного Горения" | Device for fuel combustion in a continuous detonation wave |
| RU2595005C2 (en) * | 2014-08-01 | 2016-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук | Method of fuel combustion and detonation device for its implementation |
| RU2595005C9 (en) * | 2014-08-01 | 2017-03-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева Сибирского отделения Российской академии наук | Method of fuel combustion and detonation device for its implementation |
| RU2737322C2 (en) * | 2019-04-26 | 2020-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" | Detonation engine operation method and device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2006129729A (en) | 2008-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6062018A (en) | Pulse detonation electrical power generation apparatus with water injection | |
| US5513489A (en) | Rotary valve multiple combustor pulse detonation engine | |
| US8683780B2 (en) | Gas turbine engine and pulse detonation combustion system | |
| Yang et al. | Experimental research on initiation characteristics of a rotating detonation engine | |
| US8650856B2 (en) | Fluidic deflagration-to-detonation initiation obstacles | |
| US7669405B2 (en) | Shaped walls for enhancement of deflagration-to-detonation transition | |
| CN102918325B (en) | Burner system and method for increasing heat exchanger efficiency | |
| CN100549399C (en) | A high-frequency pulse detonation engine and its control method | |
| CN103899435B (en) | A kind of combined type pulse detonation engine detonation chamber | |
| CN110131071B (en) | A kind of pulse detonation engine combustion chamber and detonation method thereof | |
| JP3981743B2 (en) | Steady detonation combustor and steady detonation wave generation method | |
| CN101144442A (en) | A multi-tube pulse detonation combustion chamber and its detonation method | |
| CN111664026B (en) | Disc-shaped annular cavity type high-energy detonator of rotary detonation engine | |
| CN107605603A (en) | A kind of ignition system for pulse-knocking engine | |
| CN107701331A (en) | A kind of solid-liquid hybrid rocket engine and its method of work | |
| RU2333423C2 (en) | Method of initiation of detonation in inflammable mixtures and device for its realisation | |
| US20050138933A1 (en) | Pulse detonation engine and method for initiating detonations | |
| CN108915893B (en) | A multi-tube helical pulse detonation engine | |
| RU2737322C2 (en) | Detonation engine operation method and device for its implementation | |
| US3157029A (en) | Jet engine | |
| US2821838A (en) | Jet propulsion device for operation through fluid medium and method of operating it | |
| CN119491784B (en) | A solid pre-combustion rotating detonation rocket engine | |
| Appalla et al. | Investigations on rotating detonation engines | |
| RU2487256C2 (en) | Method of detonation combustion of hydrogen in steady-state supersonic flow | |
| US2891381A (en) | Jet propulsion device for operation through fluid medium and method of operating it |