Детонации: Детонация в двигателе — причины и следствия — журнал За рулем

Содержание

Почему возникает детонация?


Детонация




Природа явления детонации

Детонация двигателя — это процесс самопроизвольного воспламенения горючей смеси в цилиндрах, носящий характер взрывной волны. Чаще детонации подвержены бензиновые двигатели, в которых рабочая смесь воспламеняется принудительно, но иногда явления детонации проявляются и у дизелей.

Попробуем разобраться в физической природе детонации и причинах, вызывающих ее, пристальнее рассмотрев процесс сгорания топлива в цилиндрах двигателя.
Попавшая в цилиндр двигателя во время такта впуска горючая смесь перемешивается с остатками отработавших газов, образуя рабочую смесь, и начинает быстро сжиматься в процессе такта сжатия. На подходе поршня к верхней мертвой точке рабочая смесь сильно разогревается за счет сжатия и контакта с горячими деталями кривошипно-шатунного механизма, после чего в требуемый момент цикла воспламеняется искрой зажигания.
Горение распространяется по объему камеры сгорания лавинообразно, увеличивая давление в цилиндре, толкая поршень и совершая, таким образом, полезную работу.

Таков механизм протекания нормального процесса горения. Но иногда он может нарушаться.

Ничего в природе не происходит в единый миг, и рабочая смесь тоже воспламеняется не одновременно по всему объему камеры сгорания, — горение начинается у места запала смеси искрой, в центральной части камеры, а затем быстро распространяется к периферии. По мере роста очага возгорания создается так называемый фронт горения (или фронт пламени), на границе которого образуется зона повышенного давления и температуры.

Часть рабочей смеси, до которой фронт пламени доходит в последнюю очередь, нагревается дополнительно в результате прироста давления со стороны фронта пламени. Тем не менее, при достижении температуры самовоспламенения очаги горения в этих зонах, чаще всего, не возникают из-за местного недостатка кислорода и относительно большого времени протекания первой стадии сгорания, что характерно для периферийных зон.

Однако несгоревшая смесь в этих зонах чрезвычайно активизируется и оказывается на границе теплового взрыва. Из-за высокого давления и больших температур несгоревшая горючая смесь образует очень активные химические соединения — альдегиды, спирты, перекиси и т. д. При достижении критических значений температуры и давления между соединениями возникают цепные окислительные реакции, приводящие к самопроизвольному воспламенению смеси, и сопровождающиеся мощным выбросом энергии взрывного характера. В эпицентре такого мини-взрыва образуется взрывная волна, которой распространяется по цилиндру с невероятной скоростью.

Ударные волны со стороны таких очагов самовоспламенения вызывают, в свою очередь, самовоспламенение хорошо подготовленной к этому смеси. Это вызывает еще большее повышение давления, под действием которого фронт пламени принудительно ускоряется. Скорость его может превысить скорость звука и достичь 1500…2300 м/с, что характерно для взрывного горения. Для примера — при нормальном горении скорость фронта пламени составляет всего 20…30 м/с. От разрыва поршень и стенки цилиндра спасает лишь то, что детонация вызывается микровзрывами, которые выбрасывают недостаточную для глобальных разрушений энергию.

Сгорание в цилиндрах двигателя с искровым зажиганием последних порций заряда после его объемного самовоспламенения, сопровождающееся возникновением ударных волн, называется детонационным.
При отражении ударных волн от стенок камеры сгорания возникает звонкий металлический стук, который является внешним проявлением детонации.

***

Последствия детонации

Заблуждением является мнение, будто прирост давления за счет увеличения скорости распространения фронта пламени позитивно влияет на динамику двигателя и обеспечивает прибавку его мощности. Это не так, поскольку взрывная волна распространяется очень быстро (иногда – более

2 км/с), вызывая настолько сильный прирост давления (до 700 Н/см2), что поршень, головка блока и другие детали КШМ испытывают настоящий удар, словно по ним ударяют увесистой кувалдой.
Очевидно, что положительно повлиять на мощность двигателя за такой короткий промежуток времени взрывная волна просто не успевает.

Поэтому микровзрывы в цилиндре приносят только вред — ударяя с невероятной скоростью в стенки цилиндров, взрывная волна разрушает масляную пленку, вызывая интенсивный износ деталей поршневой группы из-за сухого трения, а дополнительный прирост температуры на фронте волны приводит к перегреву стенок цилиндров, поршней, клапанов и головки блока.

Высокая температура разрушает детали двигателя, приводя к обгоранию кромок поршней и клапанов, электродов свечей зажигания, прокладки головки блока цилиндров. Кроме этого нередко имеют место механические разрушения деталей кривошипно-шатунного механизма и даже выкрашивание антифрикционного состава в подшипниках коленчатого вала.
Попробуйте узнать в приведенном на рисунке бесформенном куске металла поршень. Он разрушен последствиями детонационного сгорания топлива.

Заметно снижается динамика двигателя — при сильной детонации его мощность падает, растет расход топлива, в отработавших газах появляется черный дым.

Таким образом, детонационное сгорание отрицательно влияет на рабочий процесс и долговечность деталей КШМ.

***



Причины возникновения детонации

Возникновению детонации способствуют следующие факторы:

Сорт топлива

Сорта топлива характеризуются октановым числом, которым оценивается антидетонационная стойкость бензина. Чем выше октановое число, тем выше антидетонационные свойства топлива. Октановое число легких фракций бензина меньше, чем у средних и тяжелых фракций. При быстром открытии дроссельной заслонки (например, при интенсивном разгоне) тяжелые фракции поступают в цилиндр с некоторой задержкой, что стимулирует детонацию в начале разгона из-за временного снижения октанового числа топлива, поступившего в цилиндр.

Октановое число автомобильных бензинов в соответствии с ГОСТ 2084-77 составляет от 76 до 98 единиц.

Частота вращения коленчатого вала

Увеличение частоты вращения коленчатого вала приводит к росту турбулизации заряда, что влечет за собой увеличение скорости распространения пламени. В результате времени на развитие предпламеных процессов в последних частях заряда становится недостаточно, и детонация снижается.
Кроме того, с увеличением частоты вращения коленчатого вала увеличивается содержание остаточных газов в рабочей смеси, что также снижает интенсивность предпламенных процессов и приводит к снижению детонации.

Нагрузка

Уменьшение нагрузки сопровождается прикрытием дроссельной заслонки карбюратора, вследствие чего давление и температура заряда в конце процесса сжатия снижается, а коэффициент остаточных газов γr увеличивается.
Кроме того, уменьшается количество поступающей в цилиндр горючей смеси, а значит и выделяемая в результате ее сгорания теплота, вследствие чего снижается давление в камере сгорания. По этим причинам уменьшение нагрузки приводит к снижению детонации и наоборот.

Угол опережения зажигания

Увеличение угла опережения зажигания приводит к более раннему тепловыделению относительно прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ). В результате резко повышается давление, что способствует возрастанию степени сжатия рабочей смеси перед фронтом пламени и вызывает появление очагов самовоспламенения.

Поэтому с увеличением угла опережения склонность к детонации возрастает и наоборот.

Тепловое состояние двигателя

С ростом температуры деталей камеры сгорания увеличивается вероятность возникновения очагов самовоспламенения и детонации.

Температура и давление воздуха на впуске в цилиндр

Увеличение температуры и давления окружающей среды усиливает вероятность детонации. Поэтому применение наддува в двигателях с принудительным воспламенением затруднено.

Степень сжатия

Увеличение степени сжатия приводит к увеличению температуры и давления в конце процесса сжатия. Следовательно, увеличение степени сжатия ограничивается, и ее максимально допустимое значение выбирается в зависимости от сорта топлива, формы камеры сгорания, материала поршня, головки блока цилиндров, быстроходности двигателя и способа его охлаждения.

Форма и размеры камеры сгорания

Двигатели с формой камеры сгорания, обеспечивающей наибольшую турбулизацию смеси, более защищены от детонации. С этой точки зрения наиболее рациональными являются камеры сгорания в поршне или клиновые и плоскоовальные камеры с вытеснителями. Уменьшение пути пламени от свечи до периферийных зон камеры сгорания сокращает время его распространения и тем самым снижает вероятность возникновения детонации.
Следовательно, детонацию ограничивает применение двух свечей зажигания вместо одной и уменьшение диаметра цилиндра.

Материал поршня и головки блока цилиндров

Материал этих деталей во многом определяет теплоотвод от рабочего тела. Применение алюминиевых сплавов, обладающих высокой теплопроводностью, позволяет снизить требования к октановому числу бензина на 5…7 единиц.

***

Способы борьбы с детонацией

Для того чтобы устранить данное явление, необходимо обратить внимание на причины его возникновения и помнить, что детонация происходит при включенном зажигании, ненормальные явления, возникающие при глушении мотора, имеют иное название и требует иных мер.

Если двигатель стал работать с детонацией сразу после заправки — значит, в бак попало некачественное горючее. Если двигатель бензиновый, можно добавить в топливный бак немного ацетона, — он повысит октановое число. Либо придется некачественное топливо из бака слить и заправиться более качественным.

Детонация дизельного двигателя иногда сопровождается черным или зеленоватым выхлопом. Это означает, что разрушились поршни, и выхлопные газы содержат частицы алюминия. В такой ситуации необходима замена поршневой группы.

Из-за неисправных свечей зажигания может возникать детонация при запуске двигателя. В этом случае свечи необходимо заменить.
У дизельного двигателя такая проблема может возникнуть после западания иглы форсунки.

Если автомобиль постоянно эксплуатируется с минимальной нагрузкой или же его двигатель часто и подолгу работает на холостом ходу, в камерах сгорания откладывается слой нагара, из-за чего повышается степень сжатия и увеличивается риск появления детонации.
В данном случае полезна своеобразная профилактика — двигателю необходимо периодически давать работать с большой нагрузкой. Хороший метод такой профилактики — периодические динамичные разгоны и движение на пониженной передаче с высокими оборотами.
Разумеется, такая профилактика не должна противоречить правилам дорожного движения.

Современные автомобильные двигатели, оснащенные компьютерным управлением системами питания и зажигания, предохраняют от детонации при помощи датчика, который так и называется — датчик детонации. Он чутко реагирует на посторонние стуки, появляющиеся в двигателе и подает сигнал компьютеру (ЭБУ), а тот, в свою очередь, корректирует зажигание, пытаясь устранить детонацию.

***

Калильное зажигание и дизилинг

Не следует путать детонационное сгорание с преждевременным самовоспламенением, которое может произойти во время процесса сжатия еще до момента появления искры — в результате поджига горючей смеси от раскаленной поверхности центрального электрода свечи зажигания, головки выпускного клапана или нагара. Такое воспламенение носит название калильного зажигания.

Воспламенившаяся от накаленных поверхностей рабочая смесь затем сгорает с нормальной скоростью, однако, момент самовоспламенения неуправляем, и со временем наступает все раньше и раньше. При этом давление и температура достигают своего максимума задолго до прихода поршня в ВМТ, что приводит к уменьшению мощности двигателя и его перегреву. Устранить это явление выключением зажигания нельзя — двигатель будет продолжать работать. Поэтому в случае появления калильного зажигания необходимо просто прекратить подачу горючей смеси.
Иногда водитель пытается остановить двигатель, работающий от калильного зажигания, попыткой трогаться с места на высшей передаче. Двигатель в этом случае глохнет от недостатка тягового усилия на коленчатом валу, но детали КШМ, а также элементы трансмиссии могут повредиться из-за ударных нагрузок.

В некоторых случаях аналогично калильному зажиганию возникает самовоспламенение топлива от чрезмерного сжатия – явление дизилинга.
Такое воспламенение наблюдается при выключении зажигания, когда прогретый карбюраторный двигатель не останавливается и продолжает работать с пониженной частотой вращения коленчатого вала. При этом его работа нестабильна и сопровождается вибрациями.
Дизилинг нередко имеет место при степени сжатия более 8,5. Для его устранения применяют специальные устройства, автоматически перекрывающие в карбюраторе канал холостого хода при выключении зажигания.

***

Свойства автомобильных бензинов


Главная страница


Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Взрыву вопреки — Авторевю

Что позволяет современным бензиновым двигателям работать без особых проблем на топливе с разным октановым числом? Откуда такая всеядность — и почему нынешние двигатели почти равнодушны к детонации?

Детонация стала самым страшным врагом инженеров сразу после изобретения двигателя внут­реннего сгорания в XIX веке. Для большей отдачи увеличивали степень сжатия, вслед за которой росли давление и температура смеси в цилиндре в конце такта сжатия, — и после подачи искры топливовоздушная смесь детонировала. То есть воспламенялась практически мгновенно по всему объему камеры сгорания: этакий мини-взрыв, разрушающий детали двигателя.

Проблему усугубило появление наддува: сперва на авиационных моторах (в годы Первой мировой войны), а затем и на автомобильных. Чем выше давление в цилиндре, тем больше мощность — но и склонность к детонации тоже возрастает. Конструкторам пришлось уменьшать степень сжатия и применять высокооктановый бензин, но этого было недостаточно.

Oldsmobile F-85 Jetfire 1962 года — первый серийный легковой автомобиль с турбомотором: степень сжатия у двигателя V8 объемом 3,5 л уменьшать не стали, но применили систему впрыска воды (схема справа). Мощность по сравнению с атмосферником увеличилась со 188 до 218 л.с., крутящий момент — с 312 до 408 Нм

Oldsmobile F-85 Jetfire 1962 года — первый серийный легковой автомобиль с турбомотором: степень сжатия у двигателя V8 объемом 3,5 л уменьшать не стали, но применили систему впрыска воды (схема справа). Мощность по сравнению с атмосферником увеличилась со 188 до 218 л.с., крутящий момент — с 312 до 408 Нм

Оставалось регулировать угол опережения зажигания. Ведь чем позже проскакивает искра, тем медленнее растет давление в цилиндре, да и его пик меньше — а значит, снижается вероятность детонации.

Но вот незадача: мощность двигателя при этом тоже уменьшается. Так что в предельных режимах — например, на взлете, когда необходима максимальная отдача, — с детонацией боролись… с помощью обычной воды! Ее впрыскивали во впускной коллектор, она испарялась в камере сгорания, снижая температуру топливовоздушной смеси, — и предотвращала детонацию.

Тем временем химики тоже не сидели без дела. В 1921 году сотрудники компании General Motors Чарльз Кеттеринг и Томас Мидгли обнаружили, что добавление химического соединения под названием тетраэтилсвинец в бензин существенно повышает его антидетонационную стойкость — иными словами, увеличивает октановое число. Через пару лет в GM вместе с компанией DuPont наладили промышленное производство этой добавки к бензину под маркой Этил — намеренно не упоминая слова «свинец». Ведь этот тяжелый металл вызывает опасные отравления.

Экологи начали бить тревогу с конца 60-х годов, а в 1973 году в американском Агентстве по защите окружающей среды (EPA) подготовили первый акт о запрете этилированного топлива. Но его дешевизна и усилия лоббистов химичес­кой и автомобильной промышленнос­ти были настолько велики, что заметно уменьшить использование тетраэтил­свинца в Штатах удалось только к началу 90-х. Помогло то, что тетраэтилсвинец «отравлял» каталитическое покрытие сот нейтрализаторов и препятствовал их внедрению в качестве систем очистки отработавших газов.

Toyota Crown Turbo 1980 года с системой контроля детонации при помощи резонансного пьезодатчика. Рядная двухлитровая «шестерка» M-TEU с турбонаддувом и впрыском топлива развивала 147 л.с. и 211 Нм

В конце концов тетраэтилсвинец запретили. В США — с 1996 года, в Евросоюзе — с 2000. У нас этилированный бензин нельзя производить и распространять с 2003 года. К сожалению, в слаборазвитых государствах, таких, как Алжир, Ирак, Северная Корея и Афганистан, это ядовитое топливо все еще в ходу.

Да и не был этилированный бензин панацеей — двигателисты не оставляли попыток придумать иное средство для борьбы с детонацией. Например, на купе Oldsmobile F-85 Jetfire 1962 года турбомотор (!) V8 3.5 мощностью 218 л.с. с высокой даже по нынешним меркам степенью сжатия 10,25:1 был оснащен сис­темой впрыска смеси воды и метанола! Спирт был нужен, для того чтобы защитить систему от замерзания в холодное время года. В 1978 году аналогичный впрыск воды применила и шведская компания Saab, выпустившая ограниченной серией трехдверку 99 Turbo S.

Но эти модели были настоящим эксклюзивом, а большинство автолюбителей в 60-е и 70-е годы боролись с детонацией самостоятельно.

Как? Прислушиваясь. Зазвучал знакомый «металлический» детонационный звон — значит, либо на улице стало очень жарко (высокая температура окружающего воздуха — верный союзник детонации), либо бензин в баке ненадлежащего качества. Нужно было открыть капот и подкрутить специальное регулировочное колесико на трамблере — так называемый октан-корректор — в сторону уменьшения угла опережения зажигания. Если водитель все делал правильно, то детонация исчезала. А заводская настройка угла опережения зажигания, разумеется, была очень мягкой: чтобы даже в тяжелых условиях, например, в жарком климате и при полной загрузке автомобиля, исключить риск детонации.

Полная версия доступна только подписчикамПодпишитесь прямо сейчас

я уже подписан

Детонация двигателя, причины детонации двигателя, как устранить детонацию. Основные причины детонации мотора. Причины детонации мотора и методы ее устранения

Детонация мотора — одна из наиболее тревожных проблем автомобиля. Однако, большинство автолюбителей даже не представляет, что это за процесс и почему возникает. По сути, возникает детонация при неправильном распределении смеси «воздух-горючее» внутри цилиндра, что делает неравномерным горение. В оптимальных условиях горючее сгорает в цилиндре при смешивании с необходимой энергией и воздухом. Когда внутри цилиндра возникает взрыв, оно горит неровно, что способно повредить сам поршень и стенки цилиндра. 

Детонация, что это такое

Детонацией мотора называют процесс самопроизвольного возгорания топливной смеси в цилиндрах, что носит характер взрывной волны.

Появилась она одновременно с мотором внутреннего сгорания и описывают ее в качестве автоматического зажигания газа в камере сгорания. Изначально проверить действие детонации было невозможно и считалось, что вся проблема в зажигании. Однако уже в 1940-х годах теория ее возникновения была проверена.

Датчик детонации, где находится и о чем сигналит

На современных аппаратах вмонтирован датчик детонации, что способен осуществлять контроль над уровнем опасности.

Данный прибор воспринимает, после чего преобразовывает в электрический импульс механическую энергию колебаний цилиндров. В действительности, датчик все время посылает сигналы в электронный блок управления мотором, когда сам блок контролирует изменения угла опережения зажигания и состава смеси. Кроме того, благодаря ему можно достигать максимально экономичной работы при большой мощности мотора.

Признаки детонации, на что должен обратить внимание водитель

Когда мотор переходит в детонацию, слышен сильный шум. Так как ее последствия довольно печальны, необходимо диагностировать причину данного взрывного горения топливной смеси. Для устранения проблемы, возможно, необходимо изменить работу мотора, иначе она способна его разрушить на протяжении короткого промежутка времени.

Специфический звук от мотора в процессе такого явления вызван давлением волны от вибрации стенок цилиндра в случае сгорания. Высоту звуковой волны определяют форма и газ, толщина и размеры камеры сгорания, а также стенки цилиндра.

Детонация мотора на холостом ходу способна произойти после прохождения автомобилем условий, что способствуют повышению нагрева элементов силового агрегата. Если даже зажигание выключить, коленчатый вал под влиянием энергии продолжает движение, которое приводит к попаданию горючего в цилиндр двигателя, где оно успевает нагреться до высоких температур и воспламеняется само по себе.

Причины детонации двигателя

Детонация мотора имеет один из наиболее разрушительных эффектов в каком-угодно агрегате.

Именно по этому необходимо срочно узнать способы устранения проблемы, после обнаружения следующих причин взрывного горения:

  1. Проблемы управления мотором.
  2. Проблемы охлаждения двигателя.
  3. Свечи зажигания неправильно подобраны.
  4. Датчик О2 плохой.
  5. Топливный насос неправильно функционирует.
  6. Топливные инжекторы ограничены.
  7. Неисправные форсунки.
  8. Забитый или грязный топливный фильтр.
  9. Октановое число топлива низкое.
  10. Качество горючего низкое.

Стоит знать, что данные причины являются относительными.

Не существует абсолютного времени, опережения зажигания или смещения силы, которые гарантируют появление детонации. Однако и нет совершенно никаких абсолютных параметров, какие гарантируют, что данное явление не произойдет.

Существует масса причин появления детонации двигателя, мы рассмотрим наиболее распространенные.

Низкое качество топлива, одна из причин детонации

Одной из самых популярных причин детонации мотора является низкое октановое число и низкое качество горючего, которое способно вызвать множество проблем, таких как чрезмерно высокое давление в цилиндрах и повышенная температура в камере сгорания.

Октановое число отображает, какую степень сжатия сможет перенести бензин — чем рейтинг выше, тем горючее устойчивее к возгоранию. Именно по этому более сложным моторам высокого давления необходимо более дорогое горючее. Иногда октановое число горючего называют антидетонационным индексом. Изготовители советуют определенный вид смеси, что бы достигнуть в своих автомобилях максимальной производительности.

Такие проблемы способны привести к предварительному зажиганию, что, в свою очередь, влечет за собой преждевременное сгорание топлива в моторе. В камере сгорания бензин способен воспламениться в результате неправильной степени сжатия или от свеч зажигания. Любой фактор и такое хрупкое равновесие способно испортить весь процесс. Слишком низкое сжатие мотора приводит к тому, что горючее не сгорает полностью и оставшиеся элементы прилипают к внутренним отделам камеры. Такое накопление оказывает на цилиндры отрицательное влияние, что является частой причиной взрывного горения.

Нагар в цилиндрах, вторая причина детонации

Все виды горючего имеют определенный уровень очистки, но этого бывает недостаточно для остановки отложения нагара. Когда отложения образуются, эффективно уменьшается объем цилиндра, сжатие увеличивается и способно вызвать детонацию. Для решения проблемы необходимо купить в автомагазине моющие присадки, после чего изменить горючее.

Свечи зажигания, как свечи зажигания влияют на возникновение детонации

Еще одна причина детонации мотора — применение неправильных свечей зажигания. Довольно часто автолюбители покупают неправильные устройства, как правило, с целью экономии, тем самым, не придерживаясь рекомендаций изготовителя. Так как свечи зажигания дают возможность осуществлять контроль над внутренней средой мотора и работают в достаточно точных условиях, неверно подобранные свечи способны создать условия для неправильного сгорания горючего. Они способны привести к повышению температуры ходовых частей и к наращиванию сгорания в камере, которые являются основными причинами возникновения детонации.

Выше описанные причины являются самыми распространенными и достаточно недорогими в плане исправления проблемы. Однако если в вашем транспортном средстве после устранения данных причин детонация в моторе все же присутствует, необходимо отправиться в автосервис, где ваша проблема будет решена быстро и эффективно.

Детонация двигателя, как предотвратить и устранить детонацию

Высокая скорость движения дает возможность снизить вероятность появления детонации, так как она уменьшает время сжигания. Следовательно, уменьшается максимальное давление и высокие температуры не будут оказывать свое воздействие на смесь воздух-топливо. Например, если вы ведете свое транспортное средство с холма по ровной прямой дороге. Когда вы опять будете ехать в гору, то начнете терять скорость и иногда можно услышать, как мотор автомобиля детонирует. Для получения ускорения, вы переключаете передачу ниже на одну или две позиции и ускоряетесь вновь, убирая данное явление.

На самом деле повышение влажности также сокращает риск детонации. Снижению температуры горения способствует высокое содержимое воды в воздухе.

Что бы получить максимальную производительность без детонации автомобилисты используют следующие трюки:

  1. Используют более высокооктановое горючее.
  2. Тормозят на опережение зажигания.
  3. Снижают температуру в камере сгорания — это возможно при помощи интеркулера или посредством нагнетания воды. Входящий нагнетенный воздух принимает охладитель и передает его путем серии воздушных охладителей, уменьшая температуру.

Советы профессионалов

Детонация мотора является не новой проблемой, на протяжении многих лет производители пытались устранить ее возникновение. Хотя процесс детонации довольно сложный и потенциально опасный для мотора, поняв причины детонации, ею можно легко управлять. Посторонние стуки и шумы, исходящие от вашего двигателя могут указывать на детонацию, по этому необходимо своевременно обратить на них внимание и немедленно убрать их.

Сигнальный процессор обнаружения детонации в двигателе внутреннего сгорания HIP9010AB

Описание

HIP9010 предназначена для обнаружения момента, предшествующего моменту детонации в автомобильном двигателе, и выработки сигнала для системы управления.

Блок-схема этой ИМС представлена на рис. 1. Процессор поочередно опрашивает каждый из двух датчиков, установленных на блоке цилиндров. Сигнал с выбранного датчика подается на входы двух программируемых полосовых фильтров, разделяющих сигнал по двум каналам. В состав каждого из них входит также программируемый усилитель и активный детектор. Коэффициенты усиления каналов устанавливаются таким образом, что когда двигатель не детонирует, оба они вырабатывают на выходе одинаковые сигналы (режим калибровки), что позволяет адаптировать систему к уровню собственных шумов любого конкретного двигателя.

Предельно допустимые значения характеристик

Напряжение питания Vdd от -0,5 В до +7,0 В
Выходное напряжение, Vout от -0,5 В до +7,0 В
Входное напряжение, Vin не более +7,0 В
Температурный диапазон от -40°С до +125°С

Основные характеристики ИМС

Потребляемый ток при Vdd=5,25 В 7,5 мА
Ток утечки по входу, вывод 14, при Vdd=5,0 В 3 мкА
Максимальное входное напряжение, выводы 7, 8, 12 и 13 70% от Vdd
Выходной уровень, вывод 10 TTL
Стабильность усилителя 1%

Когда двигатель начинает детонировать, сигнал от датчиков, детектирующийся раздельно по каждому каналу, поступает на интегратор, в котором происходит вычитание меньшего сигнала из большего. Результат представляет собой некоторое напряжение, уровень которого пропорционален степени детонации.

Кристалл управляется центральным микропроцессором системы через SPI-интерфейс.

Подробно с электрическими характеристиками можно ознакомиться на
www.intersil.com.

Отличительные особенности

  • Два входа для подключения датчика детонации
  • Программирование процессором через SPI
  • Точность и стабильность фильтрации
  • Программируемый коэффициент усиления
  • Программируемые постоянные времени
  • Программируемые характеристики фильтра
  • Встроенный тактовый генератор
  • Диапазон рабочих температур от –40 до +125° C

Работы HIP9010

Микросхема представляет собой универсальный цифровой контроллер, стоящий между аналоговой частью системы (звуковыми датчиками или акселерометрами) и вычислительным ядром системы управления двигателем внутреннего сгорания.

Наличие двух широкополосных входных усилителей позволяет использовать пьезоэлектрические датчики, которые могут быть установлены в оптимальных местах на любом типе двигателя, линейном или V-образном.

Сигналы датчиков усиливаются входными усилителями и поступают на управляемые полосовые фильтры, снабженные усилителем и детектором. Полоса пропускания каждого фильтра и коэффицент усиления усилителя устанавливаются внешним процессором. После фильтрации и усиления сигналы обоих каналов поступают в программируемый интегратор. С его выхода сигнал преобразовывается в однополярный, усиливается и подается на вывод 4.

Широкополосные пьезоэлектрические измерительные датчики, используемые в данной системе, имеют емкость порядка 1100 пФ и вырабатывают напряжения в пределах от 5 мВ до 8 В (среднеквадратичное значение). При отсутствии детонации только один канал фильтра обрабатывает сигнал и устанавливает текущее значение в качестве нулевого. Второй используется для мониторинга двигателя. Изменение сигнала второго канала сравнивается с нулевым значением для оценки собственных шумов двигателя и шумов в преддетонационном режиме. Это позволяет ввести критерий различия между шумами сгорания и преддетонации, а также настроить весь усилительный тракт. Сравнение происходит в течение заданного времени. Если преддетонационный шум обнаруживается, то время калибровки и наблюдения уменьшается.

Такой подход позволяет снизить требования к селективности и точности используемых датчиков, что удешевляет систему.

Описание блоков ИМС

Входные усилители

Эти усилители имеют коэффициент усиления порядка 100 dB и полосу пропускания 2,6 MГц. Диапазон входного напряжения находится в пределах ±0,5 В относительно Vmid. Напряжение на выходе усилителей имеет тот же предел.

Достаточный коэффициент усиления, ширина диапазона и возможность формировать на выходе напряжение больше или меньше Vmid позволяет усилителям уменьшать коэффициент усиления от 20 до 1 или до –26 dB. Это необходимо, когда на вход усилителя поступает сигнал порядка 8 В. При уровне сигнала около 5 мВ усилитель работает без ослабления.

В реальных условиях частота входного сигнала может изменяться от постоянного тока до 20 кГц. Внешние конденсаторы C1 и C2 используются для развязки датчиков и ИМС по постоянному току. Типичная величина этих конденсаторов — 3300 пФ. Последовательные резисторы R1 и R2 используются для соединения инверсных входов усилителей (выводы 20 и 17). Резисторы обратной связи, R3 и R4, вместе с R1 и R2 используются для установки коэффициента усиления усилителей.

На второй вход ОУ подается напряжение Vmid, которое равно Vdd/2. Напряжение Vmid формируется внутренним делителем микросхемы. Оно используется в качестве опорного и для других блоков микросхемы. При операции тестирования выходы усилителия переводятся в высокоимпедансное состояние, и тестовый сигнал через R1–R3 имеет возможность без искажений поступать в схему, минуя входные усилители.

Сглаживающий фильтр

Сглаживающий фильтр представляет собой фильтр Баттерворта третьего порядка со спадом (по уровню –3dB) на частоте 70 кГц. Для регулировки полосы пропускания фильтра используются двойные поликремниевые конденсаторы и твердотельные внутренние резисторы. Фильтр имеет ослабление на частоте 20 кГц (самая высокая частота процесса) не более чем 1 dB и не менее 10 dB на 180 кГц. Он предшествует фильтрам на переключаемых конденсаторах, которые работают на частоте 200 кГц.

Программируемые фильтры на управляемых конденсаторах

Два идентичных программируемых фильтра, используемые для обнаружения двух частот, представляющих особый интерес. Один из фильтров (так называемый фильтр детонации) программируется таким образом, чтобы он пропускал детонационные частоты двигателя. Второй фильтр (так называемый фильтр опорной частоты) используется для обнаружения шума в опорном канале. Частоты фильтров устанавливаются в соответствии с характеристиками конкретной модели двигателя и датчика. Благодаря разнесению полос пропускания фильтров разных каналов при идентичности датчиков можно получить различающиеся сигналы. По их разнице определяется момент детонации.

Фильтры имеют номинальное дифференциальное усиление, равное 4. Их частота задается программным путем. Частота центра полосы пропускания устанавливается в пределах от 1,22 кГц до 19,98 кГц, ступенчато, с 64 градациями. Добротность фильтра — обычно 2,4.

Регулировка баланса/коэффициента усиления

Усиление фильтра детонации и фильтра опорной частоты может регулироваться независимо, так чтобы разностный сигнал был скомпенсирован. Это достигается тем, что усиление одного из фильтров не ослабляется, а усиление другого изменяется до момента выравнивания сигналов. Регулирование осуществляется ступенчато с 64 градациями в интервале между 1 и 0,133. Сигналы могут изменяться в пределах 20–80 % от Vdd.

При программировании можно произвольно выбирать канал, усиление которого будет изменяться.

Активный детектор

Выходной сигнал фильтров поступает на вход активного детектора. Каждая из двух цепей детектора работает в двухполярном режиме.

Интегратор

Сигналы от двух детекторов поступают на интегратор и суммируются. Для уменьшения шума используются дифференциальные входы. Один канал интегрирует положительную составляющую сигнала детонационного выхода относительно калибровочного сигнала. Второй канал интегрирует отрицательные составляющие обоих сигналов. Сигналы двух каналов интегратора складываются, что позволяет устранить собственные шумы системы.

Постоянная времени интегратора задается программно и может изменяться от 40 мс до 600 мс. Диапазон изменения разбит на 32 шага. Время интеграции определяет промежуток, в течение которого сигнал на выходе изменится на величину, определяемую разницей в сигналах каналов.

Тестовый мультиплексор

Тестовый мультиплексор согласует части ИМС между собой и осуществляет переключения, заданные программно словом состояния.

Несимметричный преобразователь сигнала

Каскад преобразовывает двухполярные сигналы от двух интеграторов в однополярный, который является их суммой. Это используется для того, чтобы улучшить помехоустойчивость системы.

Выходной усилитель

Выходной усилитель аналогичен входному, принимающему сигнал с датчиков. В режиме тестирования выходной усилитель отключен.

Протокол связи

Для доступа к ИМС используется SPI-шина (MOSI). При подаче на вывод выбора кристалла (CS) низкого уровня ИМС переводится в режим программирования и в соответствии с импульсами SPI-синхронизации (SCK) принимает восемь бит слова программирования. Пять последовательных слов определяют режимы работы регулировки усиления, частотную характеристику, константы интегратора, тестовый режим, выбор канала и режим тестирования соответственно.

Рис. 2. Блок-схема HIP9010 для обнаружения детонации

Когда на выводе выбор кристалла (CS) удерживается низкий уровень, данные записываются в ИМС по первому нарастающему фронту сигнала (SCK). Слово начинается со старшего значащего бита. Каждое слово разделено на две части: сначала должен быть передан адрес, потом значение. В зависимости от управляемой функци адрес состоит из 2 или 3 бит, значение составляет 5 или 6 бит. В течение процесса программирования в ИМС могут быть записаны все пять управляющих слов. При изменении параметров интегратора принятые значения вступают в силу после установки на выводе INT/HOLD низкого уровня.

Испытательный мультиплексор

Этот блок получает положительные и отрицательные сигналы от двух интеграторов разных каналов.

Состояние мультиплексора зависит от пятого слова программирования.

Дифференциальный преобразователь двухполярного сигнала

Сигнал используется для улучшения помехоустойчивости системы.

Управление работой схемы осуществляется по стандартному SPI-интерфейсу, основные временные диаграммы работы которого приведены на рис. 3.

Рис. 3. Временные диаграммы SPI-интерфейса

Информация об исполнении

Обозначение HIP9010AB
Диапазон рабочих температур –40 +125° С
Корпус 20-выв. SOIC (W)
Номер чертежа M20.3

Таблица 1. Описание выводов ИМС

Номер Символ Описание
1 Vdd Питание 5 В
2 GND Земля питания
3 Vmid Вывод соединен со средней точкой генератора накачки и через емкость 0,022 мкФ соединен с землей
4 INTOUT Буферизированный выход интегратора
5, 6 NC НЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ
7 INT/HOLD Выбор кристалла. Интегрирующее состояние (1) или ожидание (0)
8 CS Низкий лог. уровень на этом выводе разрешает обмен по SPI-шине
9 OSCIN Вывод для подключения 4 MГц кристаллического резонатора с сопротивлением 1 МОм — 10 МОм
10 OSCOUT Второй вывод для подключения резонатора. См. рис. 2
11 MISO Выход шины SPI. Выход с открытым стоком. Когда CS =1, вывод не используется
12 MOSI Вход шины SPI. Длина данных — восемь битов
13 SCK Вход SPI синхро. Обычно находится в 1. Данные принимаются по переднему фронту синхроимпульса
14 TEST Низкий уровень на этом выводе переводит микросхему в тестовый режим. Для нормальной работы этот вывод должен быть привязан к питанию или оставлен неподсоединенным
15, 16 NC НЕ ИСПОЛЬЗОВАТЬ
17 S1IN Инвертированный вход к датчику номер 1 от усилителя номер 1. Вывод соединен с датчиком через резистор R2. Резистор R3 установлен между этим выводом и выводом 18 (S1FB) и определяет коэффициент усиления усилителя номер 1
18 S1FB Выход датчика номер 1. Соединен со входом усилителя номер 1. Этот вывод используется для обратной связи
19 S0FB Выход датчика номер 0. Соединен с входом усилителя номер 0. Этот вывод используется для обратной связи
20 S0IN Вывод аналогичен выводу 17, но для усилителя номер 0

Таблица 2. Временные соотношения SPI-интерфейса

Описания Значение, нс
T1 мин время от спада CS до спада SCK 10
T2 мин время от спада CS до фронта SCK 80
T3 мин время для низкого состояния SCK 60
T4 мин время для высокого состояния SCK 60
T5 мин время от фронта SCK после 8 битов до фронта CS 80
T6 мин время для действительности данных от фронта SCK 60
T7 мин время для действительности данных после фронта SCK 10
T8 мин время после фронта CS до единичного состояния INT/HOLD 8 мкс

Литература

  1. Data Sheets. Engine Knock Signal Processor HIP9010. File Number 3601.3.
    http://www. intersil.com/data/FN/FN3/FN3601/FN3601.pdf.

Детонация в двигателе. Причины и пути решения — Полезные статьи

 

Беспричинное воспламенение и быстро сгорание топлива в цилиндре, называется детонацией двигателя. Это явление еще можно описать как взрывное горение. Причина, из-за которой происходит детонация топлива – это физика горения топливной смеси. В то время, когда нагрузка увеличивается, либо машина движется в гору, повышается и подача топлива, в результате этого получается обогащенная смесь, которая попадает в цилиндр, где высокая температура и давление.

Сгорание смеси происходит неоднородно, что приводит к образованию зоны не сгоревшей смеси, в которой происходят химические реакции. Когда давление и температура достигают критического значения, происходит самовоспламенение.

 

 

На проявление и характер детонации двигателя влияют следующие факторы:

  • угол сжигания
  • количество топлива
  • структура топливной смеси
  • конструкционные недостатки двигателя
  • соотношение объема цилиндра и камеры сгорания

Состав смеси влияет на образование источников детонации, если он будет обогащенным, то это обязательно приведет к появлению в камере сгорания зон, где будут проходить окислительные процессы несгоревшего топлива. Увеличение угла зажигания приводит к перемещению давления в верхнюю мертвую точку, оно начинает расти, что приводит к детонации.

Октановое число бензина говорит о стойкости к взрывному горению, чем ниже число, тем активнее будут проходить окисления и повышается вероятность детонации. Кроме этого, причиной появления детонации двигателя могут стать дефекты конструкции, например камера сгорания имеет неправильную форму, либо цилиндр слишком большой.

Металлический стук, который появляется из-за взрывных ударов о внутренние стенки цилиндра, говорит о детонации двигателя. Нарушается масляный слой, что приводит к работе кривошипно-шатунного механизма всухую, двигатель начинает перегреваться и портятся детали. Соответственно падает мощность двигателя, а расход топлива наоборот увеличивается.

Чтобы побороть детонацию двигателя, применяется ускорение сгорания смеси и в тоже время, замедление всех реакций окисления. Добиться такого эффекта можно с помощью увеличения оборотов коленчатого вала, это поможет сократить время на процесс окисления несгоревших участков топливной смеси. Соответственно вероятность самовозгорания уменьшится.

Увеличение степени турбулентности в камере сгорания – еще один способ борьбы с детонацией в двигателе. Это достигается при максимальном завихрении потока смеси, что сокращает количество времени на прохождение пламени от источника к периферии. Добиться такого результата можно при использовании поршня со специальной формой верхней части.

Данные способы позволяют избавится от детонации в двигателе, что положительно отразится на моторесурсе. Наш автосервис в Твери предлагает услуги по диагностике и ремонту двигателя Вашего автомобиля.

Рено Дастер. Снятие датчика детонации двигателя

Рено Дастер. Снятие датчика детонации двигателя

 

Снимаем датчик детонации для замены, а также при ремонте двигателя.
Снимаем защиту топливной рампы (см. Снятие защиты топливной рампы).

 На двигателе 2,0

 

Потянув на себя, вынимаем держатель жгута проводов генератора из отверстия кронштейна двигателя.

Нажав на фиксатор колодки жгута проводов системы управления двигателем, отсоединяем колодку от разъема датчика.

Головкой «на 10» отворачиваем гайку крепления датчика…

…и снимаем датчик детонации со шпильки блока цилиндров.

 

 

Датчик детонации.

Перед установкой датчика очищаем его место установки на блоке цилиндров.
Устанавливаем датчик детонации в обратной последовательности.

  

На двигателе 1,6

  

Снимаем топливную рампу с форсунками (см. Снятие топливной рампы и форсунок).
Вынимаем указатель уровня масла из направляющей трубки (см. Проверка уровня масла в двигателе).

Головкой «на 8» отворачиваем болт крепления направляющей трубки указателя уровня масла…

…и вынимаем направляющую трубку из отверстия в блоке цилиндров.

Нажав на проволочный фиксатор колодки жгута проводов системы управления двигателем, отсоединяем колодку от разъема датчика.
Трубчатым ключом или высокой головкой «на 24» выворачиваем датчик из отверстия блока цилиндров.

Датчик детонации

Перед установкой датчика очищаем его место установки на блоке цилиндров.
Устанавливаем датчик детонации в обратной последовательности.
Перед монтажом направляющей трубки указателя уровня масла проверяем состояние ее резинового уплотнительного кольца.
При повреждении кольца или потере им эластичных свойств резины заменяем кольцо.

 


Категории товаров, которые вам могут быть интересны на основании статьи «Рено Дастер. Снятие датчика детонации двигателя»:








  • Товары, из ассортимента Дастершоп77, которые могут быть вам интересны:

    Добавить комментарий



    Детонация в двигателе автомобиля — ее признаки и причины


    Что такое детонация в двигателе автомобиля?
    Детонация – это аномальный процесс сгорания топлива в двигателе. Происходит в виде серии взрывов самовоспламенившегося топлива в камерах сгорания двигателя. Сопровождается металлическими стуками, перегревом, потерей мощности.


    При нормальной работе бензинового двигателя автомобиля процесс сгорания топлива в камерах сгорания происходит плавно: до прихода поршня в верхнюю мертвую точку (ВМТ) проскакивает искра между электродами свечи зажигания, воспламеняя топливную смесь. Фронт пламени со скоростью 50-80 м/с распространяется по всему объему камеры сгорания. Давление газов на поршень при этом оптимальное. Соотношение нарастания давления к углу поворота коленчатого вала 1,5-2 бар/градус. Детали поршневой группы не испытывают перегрузки.

    При самовоспламенении топлива «плавность» распространения фронта пламени нарушается. Происходит взрыв с последующей ударной волной до 2500 м/с. От нее начинаются взрывы по всей камере сгорания, порождая череду ударных волн. Скачком поднимается температура и давление в камере сгорания. Скорость детонационного сгорания очень высокая. При этом слышны удары этих волн – металлический стук при работе двигателя. Последствия такого механического и температурного воздействия на двигатель резко отрицательные, зачастую приводят к его капитальному ремонту.

    Признаки детонации в двигателе автомобиля

    — Дробный металлический стук высокого тона в двигателе при нажатии на педаль «газа»

    Допускается кратковременная детонация при нажатии на педаль газа при движении автомобиля со скоростью 40-60 км/ч на прямом отрезке дороги. Возникновение стука на иных скоростях или при движении в гору свидетельствует о проблемах в работе системы зажигания двигателя или применении некачественного бензина.

    — Перегрев двигателя

    Так как при наличии детонации температура в камерах сгорания резко возрастает, двигатель постоянно перегревается.

    — Снижение мощности и приемистости двигателя

    Сопротивление движению поршней резко возрастает, так как давление в цилиндрах становится огромным.

    Причины детонации в двигателе автомобиля

    — Применение топлива с октановым числом не соответствующим данному двигателю

    Оно может начать взрываться еще до момента воспламенения от свечи зажигания. Это происходит при так называемой низкой детонационной стойкости топлива (применение низкооктанового топлива на двигателях с высокой степенью сжатия). Например, если заливать 80-й вместо 92-го в двигатель 21083 имеющий степень сжатия 9,8-10,5.

    — Нарушение угла опережения зажигания (слишком ранний)

    «Раннее зажигание»

    — Нагар на стенках камер сгорания и клапанах

    Топливо самовоспламеняется вызывая детонацию, от раскаленного нагара. «Нагар на клапанах».

    Нагар на клапанах
    — Применение свечей зажигания не соответствующих по калильному числу для данного двигателя

    Топливо самовоспламеняется от раскалившегося изолятора свечи зажигания (холодные свечи).

    Последствия детонации

    Механические и тепловые нагрузки при детонации в двигателе огромны, как следствие страдает цилиндро-поршневая группа, кривошипно-шатунный и клапанный механизмы.

    — Разрушаются перегородки поршней, сами поршни могут оплавиться.

    — Разрушаются кромки тарелок клапанов.

    — Выходят из строя шатунные вкладыши и пальцы поршней.

    Как бороться с детонацией?

    — Применять качественный бензин по октановому числу соответствующий своему двигателю.

    — Применять свечи зажигания соответствующие по калильному числу данному двигателю.

    — Точно выставить требуемый угол опережения зажигания, требуемый для конкретного двигателя.

    Угол опережения выставляется на карбюраторных двигателях, на инжекторных это функция блока управления ЭСУД.

    — Следить за исправностью элементов системы зажигания.

    Неправильно работающие или вообще вышедшие из строя датчики вакуумного и центробежного опережения зажигания в трамблере карбюраторного двигателя сведут на нет все попытки правильно установить момент зажигания.

    — Проверить правильность расположения установочных меток привода ГРМ двигателя.

    В случае их смещения нарушаются фазы газораспределения и выставить правильный угол опережения зажигания будет невозможно.

    — Применять моторные масла соответствующего качества.

    Чтобы не образовывался нагар на стенках камер сгорания и днищах поршней двигателя.

    Примечания и дополнения

    — Иногда постоянную детонацию принимают за стук клапанов (при увеличенных тепловых зазорах). Поэтому прежде чем пытаться отрегулировать клапана стоит поменять бензин и отрегулировать момент зажигания.

    — Так же детонация в народе имеет другое название: «пальцы поршней стучат». На самом деле к стуку поршневых пальцев это явление не имеет ни какого отношения.

    — Еще варианты неправильной работы двигателя автомобиля это калильное зажигание и дизелинг.

    Еще статьи по неисправностям двигателей ВАЗ

    — Признаки износа маслосъемных колпачков

    — Признаки износа или залегания поршневых колец

    — Прогорел клапан, признаки, причины

    — Прогорела прокладка головки блока цилиндров, признаки, причины

    — Безразборная диагностика клапанного механизма двигателя

    — Просел двигатель, почему?

    — Клапана зажаты — признаки маленьких тепловых зазоров клапанов


    Что происходит, когда взрывается ядерная бомба?

    Вторжение России в Украину повысило риск ядерного конфликта. Как выглядел бы взрыв ядерной бомбы для тех, кто находился на земле, и что произошло бы после этого?

    Ответ, конечно же, зависит от того, сколько оружия выпало. Россия и США обладают 90% мирового ядерного оружия, по данным Федерации американских ученых . Россия имеет 1588 вооружений, развернутых на межконтинентальных ракетах с дальностью действия не менее 3417 миль (5500 километров), а также базы тяжелых бомбардировщиков, на которых размещаются самолеты, способные нести и сбрасывать ядерную боеголовку, и США.С. имеет 1644 единицы оружия, расположенные таким же образом. (У двух стран также есть еще около 5000 действующих бомб, которые находятся в рабочем состоянии и просто ожидают запуска.) Полномасштабная ядерная война может легко привести к вымиранию человечества — не только из-за первоначальных смертей, но и из-за глобального похолодание, так называемая ядерная зима, которая последует.

    Возможно, более вероятный сценарий, по мнению некоторых экспертов по внешней политике, предполагает ядерный конфликт ограниченного масштаба с использованием так называемого тактического атомного оружия .По данным Центра исследований в области нераспространения им. Джеймса Мартина , от 30% до 40% арсеналов США и России состоят из этих меньших бомб, дальность действия которых составляет менее 310 миль (500 километров) по суше и менее 372 миль. (600 км) по морю или по воздуху. Это оружие по-прежнему будет иметь разрушительные последствия вблизи зоны взрыва, но не приведет к наихудшему глобальному ядерному апокалипсису.

    Когда взрывается ядерная бомба

    Термоядерная боеголовка зависит как от деления, так и от синтеза для создания взрыва.(Изображение предоставлено Encyclopaedia Britannica/UIG Via Getty Images)

    Существуют различные типы и размеры ядерного оружия, но современные бомбы начинают с реакции деления. Деление — это расщепление ядер тяжелых атомов на более легкие атомы — процесс, при котором высвобождаются нейтроны. Эти нейтроны, в свою очередь, могут проникать в ядра ближайших атомов, расщепляя их и вызывая неконтролируемую цепную реакцию.

    Произошел разрушительный взрыв деления: бомбы деления, иногда называемые атомными бомбами или атомными бомбами, разрушили Хиросиму и Нагасаки, Япония, с силой от 15 килотонн до 20 килотонн в тротиловом эквиваленте .Однако многие виды современного оружия могут нанести еще больший урон. Термоядерные, или водородные, бомбы используют силу начальной реакции деления для синтеза атомов водорода в оружии. Эта реакция синтеза запускает еще больше нейтронов, которые создают больше деления, которые создают больше синтеза, и так далее и так далее. В результате, по данным Союза обеспокоенных ученых , образуется огненный шар с температурой, соответствующей температуре центра Солнца. Термоядерные бомбы были испытаны, но никогда не применялись в бою.

    Излишне говорить, что оказаться в эпицентре такого взрыва означает мгновенную смерть. Например, согласно отчету 2007 года, 10-килотонная ядерная бомба, эквивалентная размерам бомб Хиросимы и Нагасаки, немедленно убьет около 50% людей в радиусе 2 миль (3,2 км) от наземного взрыва. из мастерской проекта превентивной защиты . (По данным организации по нераспространению ICAN , взрыв в воздухе будет иметь более широкий радиус взрыва.) Эти смерти будут вызваны пожарами, интенсивным радиационным облучением и другими смертельными травмами. Некоторые из этих людей будут ранены в результате давления взрыва, в то время как большинство получит травмы от обрушившихся зданий или от летящих осколков; большинство зданий в радиусе 0,5 мили (0,8 км) от взрыва будут снесены или сильно повреждены.

    Веб-сайт правительства США Ready.gov советует всем, кто получил предварительное предупреждение — либо из официальных сообщений, либо из-за того, что увидел вспышку от близлежащего взрыва — переместиться в подвал или центр большого здания и оставаться там не менее 24 часов. часов, чтобы избежать худших радиоактивных осадков.

    Помощь выжившим вблизи места взрыва будет незначительной, однако, по данным Международного комитета Красного Креста (МККК). С разрушенными дорогами и железнодорожными путями, сровненными с землей больницами, а также с погибшими или ранеными врачами, медсестрами и лицами, оказывающими первую помощь в зоне взрыва, будет мало вариантов доставки припасов или людей для помощи, особенно с учетом высокого уровня радиации после взрыва. Выжившие будут нести радиоактивную пыль и должны быть обеззаражены.Согласно книге « Ядерный выбор для двадцать первого века: Путеводитель для граждан » (MIT Press, 2021), большинство из них, скорее всего, получат термические ожоги от первого термального взрыва. В книге говорится, что смерть также может наступить от огненной бури; в зависимости от рельефа зоны взрыва пожары, вызванные первоначальным взрывом, могут объединяться и создавать свой собственный самоподпитывающийся ветер. Такая огненная буря произошла в Хиросиме, по данным Министерства энергетики США , охватившая 4,4 квадратных мили (11.4 квадратных километра).

    Радиоактивные осадки 

    В результате подводного ядерного взрыва в Бейкере 25 июля 1946 года образовалось огромное грибовидное облако, распространившее радиацию повсюду. Изображение сделано с башни на острове Бикини. (Изображение предоставлено: Pictures from History/Universal Images Group через Getty Images)

    Радиация является вторичным и гораздо более коварным последствием ядерного взрыва. Бомбы деления, сброшенные на Японию, вызвали локальные радиоактивные осадки, согласно «Ядерному выбору для двадцать первого века», но современное термоядерное оружие выбрасывает радиоактивный материал высоко в стратосферу (средний слой земной атмосферы), вызывая глобальные осадки.Уровень радиоактивных осадков зависит от того, взрывается ли бомба над землей в результате воздушного взрыва, что усугубляет глобальное выпадение осадков, но ослабляет непосредственный эффект в эпицентре, или на земле, что ограничивает глобальное воздействие, но разрушительно для непосредственной области.

    Риск радиоактивных осадков наиболее высок в течение 48 часов после взрыва. Согласно справочнику «Навыки выживания в ядерной войне» (Oak Риджская национальная лаборатория, 1987 г.).

    Через 48 часов после взрыва область, первоначально подвергшаяся воздействию 1000 рентген (единица ионизирующего излучения) в час, будет подвергаться облучению только 10 рентген в час, согласно «Навыкам выживания в ядерной войне». Согласно справочнику, около половины людей, получивших общую дозу облучения около 350 рентген в течение нескольких дней, скорее всего, умрут от острого радиационного отравления. (Для сравнения, типичная КТ брюшной полости может подвергнуть людей воздействию менее 1 рентгена.)

    Выжившие, подвергшиеся радиоактивным осадкам, подвержены высокому риску рака на протяжении всей оставшейся жизни. Согласно ICRC , специализированные больницы в Хиросиме и Нагасаки оказали помощь более чем 10 000 официально признанных выживших после взрывов 1945 года, причем большинство смертей в этой группе связано с раком. По данным Красного Креста, уровень заболеваемости лейкемией среди пострадавших от радиации в четыре-пять раз превышал обычный уровень в первые 10-15 лет после взрыва.

    Экологическая катастрофа

    Радиоактивность и радиоактивные осадки могут иметь серьезные последствия для окружающей среды и здоровья. В зависимости от размера ядерного конфликта взрывы могут даже повлиять на климат.

    В таком месте, как Украина, где производится 10% мировой пшеницы, радиоактивные осадки могут попасть на пахотные земли. Если радиоактивные осадки поглощаются продуктами питания, это может вызвать более долгосрочные проблемы, такие как рак, Майкл Мэй, почетный содиректор Центра международной безопасности и сотрудничества Стэнфордского университета и почетный директор Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса, сказал Live Science в 2017 году .По его словам, в частности, проблемой может быть радиоактивный йод .

    «Коровы концентрируют йод в молоке, а дети концентрируют йод в молоке в щитовидной железе», что приводит к раку щитовидной железы , сказал Мэй.

     Пепел и сажа, выброшенные в атмосферу во время ядерной войны, могут оказать серьезное охлаждающее воздействие на климат, если будет сброшено достаточное количество бомб. Хотя один или два ядерных взрыва не будут иметь глобальных последствий, детонация всего 100 боеприпасов размером с тот, что был сброшен на Хиросиму в 1945 году, понизит глобальные температуры до уровня ниже, чем в Малый ледниковый период, который происходил примерно с 1300 по 1850 год. анализ 2012 года, опубликованный в Бюллетене ученых-атомщиков .Сегодняшнее воздействие будет резким и внезапным изменением климата: температура во время Малого ледникового периода упала на целых 3,6 градуса по Фаренгейту (2 градуса по Цельсию), что больше, чем увеличение потепления, наблюдаемое с начала промышленной революции (приблизительно 1,8 градуса по Фаренгейту или 1 градус по Цельсию). Внезапное похолодание, подобное сегодняшнему, может повлиять на сельское хозяйство и снабжение продовольствием. Малый ледниковый период стал причиной неурожаев и голода в то время, когда население Земли составляло менее одной седьмой части современного населения.

    Чтобы увеличить ваши шансы выжить при ядерной атаке, Ready.gov рекомендует держать под рукой аварийный комплект в безопасном убежище. (Этот же комплект можно использовать во время других стихийных бедствий, таких как ураганы или длительные отключения электроэнергии.)

    Первоначально опубликовано на Live Science.

    9 самых мощных взрывов ядерного оружия

    Соединенные Штаты и Россия теперь имеют тысячи единиц ядерного оружия, а Китай, Франция, Великобритания, Индия, Пакистан, Северная Корея и Израиль также имеют ядерное оружие.Продолжающееся вторжение России в Украину вызвало опасения, что такое ядерное оружие может быть использовано.

    Здесь Live Science рассказывает о самом мощном ядерном оружии, которое когда-либо взорвалось, особенно о взрывах мощностью более 10 мегатонн. Для сравнения, мощность бомбы, сброшенной на Хиросиму, составляет около 15 килотонн. Документы Министерства энергетики США и Министерства обороны Российской Федерации выявили множество мощных взрывов. Тем не менее, существует ряд взрывов ядерного оружия, мощность которых неизвестна, поэтому сюда включены только те взрывы, мощность которых известна с уверенностью.Все эти гигантские взрывы во много раз мощнее тех, что были использованы в Хиросиме и Нагасаки в конце Второй мировой войны .

    Царь-бомба

    Царь-бомба взорвалась над российской Арктикой. (Изображение предоставлено Государственной корпорацией по атомной энергии «Росатом»)

    30 октября 1961 года Советский Союз сбросил самое мощное ядерное оружие из когда-либо взорванных на архипелаге Новая Земля, к северу от полярного круга. Произведя взрыв в 50 мегатонн, «Царь-бомба», как ее иногда называют, была примерно в 3300 раз мощнее, чем 15-килотонная ядерная бомба, сброшенная на Хиросиму.Водородную бомбу, получившую обозначение советской РДС-220, также называли «Большой Иван» и «Ваня», хотя наиболее популярным ее прозвищем является «Царь-бомба» (в переводе «Король бомб»).

    Как ни странно, бомба могла быть намного мощнее. Он был рассчитан на взрывную мощность до 100 мегатонн, но был взорван при мощности 50 мегатонн, написал Алекс Веллерштейн, директор программы исследований науки и технологий в Технологическом институте Стивенса, в статье , опубликованной в 2021 году. веб-сайт Бюллетеня ученых-атомщиков.Огненный шар от взрыва был почти 6 миль (9,7 км) в диаметре, что «достаточно велико, чтобы охватить все городское ядро ​​​​Вашингтона или Сан-Франциско, или весь центр города и центр Манхэттена», — писал Веллерштейн.

    Тест 219

    Здесь показана часть архипелага Новая Земля. (Изображение предоставлено Shutterstock)

    24 декабря 1962 года Советский Союз сбросил довольно неприятный рождественский подарок на полигон на архипелаге Новая Земля, где находится второй по величине ледниковый комплекс в Арктике, согласно статье, опубликованной в 2021 в журнале Nature .Эта ядерная бомба мощностью 24,2 мегатонны была менее чем в два раза мощнее бомбы «Царь-бомба», но по-прежнему оставалась вторым по мощности ядерным оружием, когда-либо взорванным. Это также примерно в 1600 раз сильнее, чем бомба, сброшенная на Хиросиму.

    Поскольку это было второе по мощности ядерное оружие, оно не получило броского прозвища, как «Царь-бомба»; его просто называют «тест 219». Испытание 219 станет одной из последних ядерных бомб, сброшенных с воздуха Советским Союзом, поскольку договор о запрещении испытаний 1963 года запрещал наземные испытания, а будущие испытания проводились под землей.

    Тест 147

    Два белых медведя на архипелаге Новая Земля. (Изображение предоставлено Shutterstock)

    5 августа 1962 года Советский Союз сбросил 21,1 мегатонну над архипелагом Новая Земля (который является частью российской Арктики). Третий по мощности ядерный взрыв в истории, он известен просто как «испытание 147», опять же не получив такого прозвища, как «Царь-бомба».

    Эта бомба примерно в 1400 раз мощнее той, что была сброшена на Хиросиму.Несмотря на свою огромную силу, этот ядерный взрыв не так известен, как другие в этом списке.

    Согласно сайту Nukemap , такое ядерное оружие, которое было взорвано над Центральным парком в Нью-Йорке, произвело бы огненный шар, который покрыл бы весь парк, и создал бы интенсивную волну теплового излучения, которая охватила бы все города и добраться до Стэмфорда, штат Нью-Йорк. Nukemap был создан Алексом Веллерштейном.

    Тест 173

    Аэрофотоснимок базы на Кубе, сделанный во время кубинского ракетного кризиса, который начался всего через несколько недель после сброса этого ядерного оружия.(Изображение предоставлено Shutterstock)

    25 сентября 1962 года Советский Союз сбросил ядерную бомбу мощностью 19,1 мегатонны над архипелагом Новая Земля. Четвертое по мощности ядерное оружие, когда-либо взорванное, примерно в 1270 раз мощнее, чем бомба, сброшенная на Хиросиму. Эта бомба, известная просто как «испытание 173», так и не получила прозвища.

    Интересное замечание — через несколько недель после того, как была сброшена эта бомба, начался Карибский кризис — кризис, который поставил Советский Союз и США на грань ядерной войны.Во время кризиса Советский Союз разместил на Кубе ядерные ракеты. Президент Кеннеди рассматривал возможность нападения на эти объекты и в конечном итоге приказал ввести военно-морскую блокаду, чтобы предотвратить попадание на Кубу новых ядерных вооружений. В конце концов Советский Союз согласился сбить ракеты в обмен на то, что Соединенные Штаты уберут свои ядерные ракеты из Турции.

    Замок Браво

    Ядерный взрыв в замке Браво является пятым по мощности взрывом ядерного оружия в истории. (Изображение предоставлено Shutterstock)

    1 марта 1954 года Соединенные Штаты взорвали 15-мегатонную ядерную бомбу на атолле Бикини на Маршалловых островах в ходе испытания под кодовым названием «Замок Браво».» Он был взорван на поверхности, а не сброшен с воздуха, и это пятый самый мощный взрыв ядерного оружия в истории. 18 130 квадратных километров) через Тихий океан, в результате чего жители Маршалловых островов, военнослужащие США и экипаж японского рыболовного траулера подвергаются высокому уровню радиации, согласно статье , опубликованной в 2017 году Фондом атомного наследия.Некоторых жителей пришлось эвакуировать, а жители Маршалловых островов страдали повышенным уровнем заболеваемости раком.

    Испытание Castle Bravo и ущерб, причиненный жителям, вызвали глобальные протесты против испытаний ядерных бомб. В последующие десятилетия правительство США выплатило компенсацию жителям острова; в 1984 году отставной военный персонал США возбудил дело против правительства, утверждая, что американское правительство преуменьшает радиационную опасность.

    Castle Yankee

    До ядерных испытаний на атолле Бикини жили люди.(Изображение предоставлено: Copernicus Sentinel Data 2017/Orbital Horizon/Gallo Images/Getty)

    5 мая 1954 года на барже рядом с атоллом Бикини было взорвано еще одно ядерное оружие. Испытание «Castle Yankee» дало мощность 13,5 мегатонн. Это шестое по мощности ядерное оружие, когда-либо взорванное в истории, оно примерно в 900 раз мощнее, чем то, что было сброшено на Хиросиму. В последующие годы глобальное давление будет нарастать, требуя введения запрета на ядерные испытания.

    Атолл Бикини — коралловый риф, окружающий лагуну.До ядерных испытаний люди жили на атолле. Население было удалено до испытаний и никогда не могло вернуться, потому что атолл все еще загрязнен остатками радиоактивных осадков.

    Тест 123

    (Изображение предоставлено Shutterstock)

    23 октября 1961 года Советский Союз сбросил на архипелаг Новая Земля бомбу мощностью 12,5 мегатонн, что примерно в 830 раз мощнее бомбы, сброшенной на Хиросиму. Это седьмое по мощности ядерное оружие, взорванное в истории.Известный как «испытание 123», он был прелюдией к «Царь-бомбе», которая была сброшена в том же районе всего через неделю.

    Согласно статье , опубликованной в 1996 году в журнале «Полярная география», на этом архипелаге до ядерных испытаний проживало небольшое количество людей. Эти люди занимались охотой и ловлей.

    Замок Ромео

    Этот старый бункер, построенный для наблюдения за ядерным оружием, использовался на атолле Бикини в Тихом океане.(Изображение предоставлено Рейнхардом Диршерлом/Getty Images)

    26 марта 1954 года на барже у атолла Бикини был взорван ядерный заряд. Произошел ядерный взрыв мощностью 11 мегатонн, что примерно в 730 раз мощнее бомбы, сброшенной на Хиросиму. Испытание под кодовым названием «Замок Ромео» было проведено всего через несколько недель после испытания «Замок Браво», в результате которого радиоактивные осадки распространились по Маршалловым островам.

    Согласно Nukemap, ядерный взрыв такой силы в воздухе над Центральным парком Нью-Йорка создаст огненный шар, который накроет парк, и волну интенсивного теплового излучения, которая распространится до Порт-Честера.

    Айви Майк

    (Изображение предоставлено CORBIS/Corbis через Getty Images)

    1 ноября 1952 года «Айви Майк» или «Майк» станет первым полностью взорвавшимся термоядерным оружием (водородной бомбой) — произвел взрыв мощностью 10,4 мегатонны, что примерно в 690 раз превышает мощность бомбы, сброшенной на Хиросиму. Он был взорван на поверхности атолла Эниветок на Маршалловых островах. В то время, когда он был взорван, бушевала война в Корее и развернулась гонка ядерных вооружений между Соединенными Штатами и Советским Союзом.

    Вопрос о разработке водородной бомбы был предметом дебатов в администрации Трумэна, причем одни официальные лица выступали против этого, а другие настаивали на этом, в статье на веб-сайте Фонда атомного наследия отмечено , и президент Трумэн в конечном итоге решил построить ее. .

    Первоначально опубликовано на Live Science .

    Отчет: Предупреждения сапёра полиции Лос-Анджелеса были проигнорированы перед взрывом фейерверкаА., взорвав тайник с незаконными фейерверками прошлым летом, они неоднократно игнорировали предупреждения одного из своих самых опытных техников о том, что план небезопасен, согласно новому отчету генерального инспектора полиции Лос-Анджелеса.

    Участник, выразивший озабоченность, идентифицированный только как «Подрывник C», сообщил следователям из Бюро по алкоголю, табаку, огнестрельному оружию и взрывчатым веществам США, что он отметил как объем, так и вес фейерверков, помещаемых в «полную изоляцию» полиции Лос-Анджелеса. судно», или «TCV», как чрезмерное и слишком мощное, чтобы судно могло контролировать все сразу.

    «Исходя из своего опыта и всего остального, я сказал, э-э, это слишком много для одного выстрела, мы их разобьем, верно?» — вспоминал техник, говоря коллеге.

    Он сказал, что его коллеги и его начальник сказали ему, что он был не прав и что он должен «расслабиться», и фейерверки все равно были загружены в судно сразу, как обнаружил генеральный инспектор.

    «Они в основном сказали мне, что они уже сделали расчеты, что они значительно меньше чистого веса взрывчатого вещества, с которым может справиться TCV», — сказал следователям техник C.

    Контейнер саперного отделения полиции Лос-Анджелеса уничтожен после взрыва фейерверка, повредившего большую часть 700-го квартала 27-й Восточной улицы.

    (Ирфан Хан / Los Angeles Times)

    Позже, как он сказал, он сказал коллеге, отмеряющему встречный заряд: «У меня плохое предчувствие… это нехорошо… это слишком много», и снова его проигнорировали. .

    Последовавший за этим взрыв 30 июня разорвал сдерживающий сосуд и разрушил большую часть окрестностей, повредив около 40 автомобилей и 35 объектов недвижимости, ранив 17 человек и вытеснив десятки жителей, многие из которых так и не вернулись.

    Позже ATF обнаружила, что команда саперов действительно ошиблась в расчете взрывной мощности фейерверков, размещенных в контейнере, перегрузив его, как и предупреждал техник С.

    Отчет генерального инспектора Марка Смита, в котором впервые изложены пропущенные предупреждения, был опубликован в Интернете в пятницу вместе с повесткой дня следующего заседания полицейской комиссии во вторник. Затем комиссия обсудит отчет с представителями полиции.

    В пятницу Смит отказался от комментариев перед встречей.Департамент полиции Лос-Анджелеса не сразу ответил на запрос о комментариях.

    В дополнение к изложению предупреждений, в отчете Смита сделан вывод о том, что «отсутствие надзора и неиспользование передового опыта на месте вызовов саперов стали в некоторой степени общепринятой практикой», и что руководитель саперного отделения назвал только как «Детектив А», «не смог распознать многочисленные признаки того, что этот инцидент требует более высокого уровня надзора, чем тот, который был обеспечен.”

    Детектив А сообщил следователям, что однажды слышал, как техник С высказывал опасения, но предоставил своей команде разобраться с этими опасениями и думал, что они были решены до взрыва.

    В отчете приводится длинный список рекомендаций для отдела и саперного отряда, в том числе улучшения связи, документации, цепочки подчинения и протоколов расчета мощности взрывчатых веществ, а также дополнительное обучение членов сапёрного отряда.

    Он призвал выделить безопасное место в городе, куда можно было бы перевозить опасные взрывчатые вещества для детонации вдали от жилых районов, а также разработать протоколы для учета усталости техников саперов, которые работали на месте происшествия в течение нескольких часов. — как это было до июньского взрыва.

    Он также призвал отдел «предпринимать активные и согласованные усилия по привитию культуры» в отряде саперов, которая «гарантирует, что специалисты по взрывчатым веществам получат форум для полного обмена несогласными мнениями о тактике в полевых условиях»; что «поощряет руководителей играть активную роль в планировании и принятии решений и призывает их тщательно учитывать и анализировать мнения своих подчиненных»; и это «подчеркивает и усиливает точность и технические знания со стороны всего персонала саперного отряда.

    В результате взрыва фейерверка на 27-й улице были выбиты окна офиса на Сан-Педро-стрит.

    (Ирфан Хан / Los Angeles Times)

    Ущерб от взрыва в 700-м квартале на Восточной 27-й улице оценивается в миллионы, и город выделил 5 миллионов долларов на восстановление, чтобы помочь предприятиям и домовладельцам вернуться к нормальной жизни. их ноги.

    Активисты осудили действия полиции Лос-Анджелеса, предполагая, что такой неосторожный взрыв никогда не произошел бы в более богатом районе.Они также предположили, что смерть двух пожилых жителей квартала в последующие дни была вызвана взрывом и нарушением их жизни, хотя официальные лица отрицали такие связи.

    Рон Гочес из Unión del Barrio, который помог организовать членов сообщества, пострадавших от взрыва, сказал, что результаты последнего отчета подтвердили степень халатности, проявленную полицией Лос-Анджелеса в преддверии взрыва.

    Он также повторил требования сообщества, чтобы департамент определил членов саперной группы, участвовавших в подготовке фейерверков к взрыву.

    «Мы хотим знать, кто эти люди, которые явно проявили небрежность, не послушав одного из самых опытных агентов, который был там», — сказал Гочес. «Эти люди должны нести ответственность».

    Полиция Лос-Анджелеса отказалась назвать причастных к этому офицеров.

    В отчете генерального инспектора их имена также не указаны, но говорится, что они находились в оплачиваемом административном отпуске или дежурили по станции после взрыва и останутся в таком положении до тех пор, пока не будет завершено расследование жалоб персонала на их действия.

    Детонация — обзор | ScienceDirect Topics

    3.07.4.3 Достижения в области детонационной деагломерации и фракционирования наноалмазов

    ДНА, полученные от коммерческих поставщиков, часто требуют дополнительной обработки и модификации, поскольку содержание негорючих примесей и неалмазного углерода может быть слишком высоким, а средний размер агрегатов слишком большим. и с химическим составом поверхности, который не подходит для конкретного применения. Плохая коллоидная стабильность коммерчески доступных порошков ДНА после жидкого диспергирования является общей проблемой.Кроме того, не существует универсального материала под названием «детонационный наноалмаз», так как свойства материала специфичны для методов синтеза и постсинтезной очистки, адаптированных производителем. В качестве средства улучшения качества продукта ДНА ниже обсуждаются методы фракционирования и дезагрегации. Функционализация поверхности ND подробно обсуждается Крюгером в главе 3.16 этой книги.

    При размере первичных частиц ДНА 4-5 нм первичные частицы образуют прочно и рыхло связанные агрегаты.Типичные коммерческие полидисперсные суспензии НА, которые подвергаются мощной ультразвуковой обработке, обычно имеют средний размер агрегатов 200-400 нм, которые не разрушаются при ультразвуковой обработке. Подходом к эффективному разделению частиц и достижению узкого распределения по размерам является центробежное фракционирование (Чухаева, Детков, Ткаченко и Торопов, 1998; Ларионова и др., 2006; Шендерова, Петров, Уолш и др., 2006). Важно отметить, что суспензии ДНА должны обладать высокой коллоидной стабильностью для центробежного фракционирования.Трудно, если вообще возможно, фракционировать нестабильную суспензию.

    Фракционирование ДНА имеет несколько привлекательных аспектов. Во-первых, это подход без загрязнений по сравнению, например, с измельчением бисера, при котором вносятся примеси из керамических шариков, которые требуют дальнейшей очистки (Осава, 2007). Также удобно иметь возможность фракционировать ДНА на разные, узкие распределения размеров для разных нишевых применений. Например, только ДНА с размерами агрегатов более 100 нм могут образовывать фотонные структуры, преломляющие свет в видимой области (Гричко, 2008).Наконец, после глубокой очистки или обработки озоном/воздухом содержание ДНА с мелкоразмерными агрегатами может быть значительно увеличено и получение суспензий с мелкими фракциями чистых ДНА без добавления загрязняющих веществ становится экономически целесообразным. Фактически суспензии 5 % масс. фракции ДНА размером 25 нм в воде были получены методом фракционирования (Ларионова и др., 2006; Сюй и др., 2005a,b,c). Важно отметить, что центробежным фракционированием, в том числе ультрацентрифугированием, можно выделить только первичные частицы ДНА (Morita, Takimoto, Yamanaka, et al., 2008).

    Деагломерация агрегатов НА в отдельные первичные частицы является важной целью для различных применений. Были разработаны методы механической деагломерации дисперсии ДНА в суспензиях путем измельчения в перемешиваемой среде (Osawa, 2007) или звуковой дезинтеграции с помощью шариков (Ozawa et al., 2007), и были получены суспензии отдельных частиц ДНА размером 4-5 нм.

    Нежелательными побочными эффектами при бисерном измельчении являются загрязнение материалом бисера и образование графитовых слоев на поверхности частиц (Osawa, 2007).Попытки очистки измельченных ДНА жидкими окислителями приводят к агрегации первичных частиц (Osawa, 2007). К счастью, за счет оптимизации процесса бисерного измельчения можно свести к минимуму загрязнение среды для бисерного измельчения ниже 0,2%. Рассмотрена очистка измельченного материала с помощью раствора NaOH в воде (Huang et al., 2008), а также расплавленного NaOH. Кроме того, из образующейся суспензии первичных частиц также необходимо удалять аморфный углерод и металлические примеси, заключенные в агрегатах ДНА и выделяющиеся при бисерном измельчении.Тем не менее, производство в килограммах так называемого «Наноамандо» ND было начато. Nanoamando стал очень популярным материалом ND для биомедицинских исследований и позволил успешно разработать его приложения.

    Недавно был исследован новый метод дезагрегации НА с помощью сухого помола с помощью соли или сахара, в результате которого были получены частицы НА размером 5–20 нм с гораздо меньшим количеством примесей, чем при использовании метода бисерного измельчения (Pentecost, Gour, Mochalin, Knoke, & Gogotsi, 2010; Сюй и др., 2004).

    Было предложено несколько других методов деагломерации ДНА. Сюй и др. разработали двухстадийную процедуру деагломерации, включающую графитацию побочных продуктов детонации в атмосфере N 2 при 1000°С в течение 1 ч с последующим их окислением воздухом при 450°С в течение нескольких часов (Xu, Yu, Zhu, & Ван, 2004). Конечный порошкообразный продукт содержал не менее 50 % ДНА с размером частиц <50 нм. Крюгер сообщил об использовании ДНА, восстановленного в боране (в сочетании с ультразвуковой обработкой), что привело к образованию агрегатов значительно меньшего размера (Krueger, Stegk, Liang, Lu, & Jarre, 2008).Обработка порошка ДНА в плазме атмосферного давления также уменьшала средний размер агрегатов ДНА примерно на 20 % (Gibson, Shenderova, Luo, et al., 2009).

    Проблемой, требующей тщательного изучения, является возможная реагломерация однозначных ДНА или мелких фракций, подвергающихся дальнейшей функционализации поверхности или сушке для хранения. Как правило, при высушивании НА из воды и других растворителей агрегация НА дополнительно усиливается за счет капиллярных сил, стягивающих отдельные частицы.Силы притяжения Ван-дер-Ваальса также играют важную роль в агломерации частиц. Агломерация во время сушки затрудняет функционализацию НА, поскольку для этого часто требуется сухой исходный материал НА. Пузырь и др. разработал модификацию, основанную на обработке НА с помощью ультразвука в растворе NaCl (Бондар и Пузырь, 2004), что приводит к очистке НА и, возможно, включению ионов Na + в поверхность НА. Привлекательной особенностью метода обработки NaCl модификации НА (Бондар, Пузырь, 2004) является возможность сушки НА из гидрозоля в порошкообразную форму с последующим ресуспендированием без агломерации.Этим методом был получен порошок ДНА со средним размером агрегатов ~40 нм после диспергирования в воде.

    Детонация твердых взрывчатых веществ: условия равновесия во фронте детонационной волны и адиабатическое расширение продуктов детонации по форме вириального расширения определена скорость детонации в зависимости от плотности нагрузки.Ввиду отсутствия данных при достаточно высоких давлениях и температурах для продуктов детонации тротила вириальные коэффициенты принимались постоянными и определялись их значения для согласования с измеренными значениями скорости детонации при плотностях нагружения менее чем 1,5 г.см.

    -3 . Затем можно определить соотношение давление-объем-температура во фронте детонационной волны. Давление во фронте детонационной волны оказывается порядка 2·10 11 дин см. -2 для плотности загрузки 1,5 г.см. -3 , по сравнению со значением 9,4 х 10 11 дин см. -2 дано в более ранней работе других авторов с использованием кообъемного метода. С помощью уравнения состояния, принятого в настоящей работе, установлено, что при высокой плотности нагружения во фронте детонационной волны присутствуют лишь пренебрежимо малые количества водорода и монооксида углерода, что облегчает расчет адиабатических соотношений в данном случае. Показано (часть В), что эти газы, однако, быстро развиваются на начальных стадиях адиабатического расширения.Расчет условий равновесия во фронте детонационной волны с принятым уравнением состояния (часть А) определяет начальные условия для расчета адиабатических соотношений при высокой плотности нагружения. Химический состав газов при адиабатическом расширении и совершенная при нем внешняя работа рассчитаны для плотности нагружения 1,5 г·см. -3 (часть Б). Показано, что большое количество химической энергии, выделяющейся на ранних стадиях расширения, должно коррелировать с высоким эффективным значением показателя степени адиабаты в этой области, что обусловлено доминирующей ролью сил отталкивания между молекулы сильно сжатых газов на ранних стадиях расширения.Тот же эффект наблюдается и в случае низкой плотности загрузки (участок С). Различие в количествах водорода и окиси углерода, присутствующих во фронте детонационной волны при малой плотности нагружения, усложняет решение уравнений в этом случае. В части C показано, как это можно сделать для плотности загрузки 1,0 г·см. -3 , а скорость детонации и давление, плотность и температура во фронте волны определялись по тому же уравнению состояния, что и в частях А и Б.Определены также зависимость адиабатического давления от объема при расширении продуктов детонации и химический состав в процессе и до окончания адиабатического расширения. По сравнению с результатами для высокой плотности загрузки, имеется значительно больше окиси углерода и меньше двуокиси углерода, а также существенное увеличение общего количества молей газа, образующихся на моль взрывчатого вещества. Отношение оказывается чувствительным к давлению во фронте детонационной волны, из чего путем сравнения с наблюдаемыми значениями этого отношения получаются независимые данные для давления детонации, рассчитанного в части А.Химическая энергия, выделяемая на грамм взрывчатого вещества, при плотности нагружения 1,0 г·см 90 281 -3 90 282 меньше, чем при плотности нагружения 1,5 г·см 90 281 -3 90 282 , и совершенная внешняя работа также меньше в первом случае. в последнем случае. Определены количества аммиака и синильной кислоты, находящиеся в химическом равновесии с другими газами, и они оказались пренебрежимо малыми. Делается вывод, что эти газы, наблюдаемые в экспериментах, вероятно, образуются в результате каталитического воздействия на осколки бомбы в период охлаждения после завершения адиабатического расширения.Расчеты сопоставлены с имеющимися экспериментальными данными и находятся в разумном согласии с ними. Предлагается объяснение наблюдаемого различия в составе газообразных продуктов детонации тротила, инициируемой при заданной плотности нагружения детонаторами разной мощности.

    Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка браузера на прием файлов cookie

    Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

    Двигатели непрерывной детонации

    Двигатели непрерывной детонации
    Было разработано несколько типов двигателей, использующих детонационные волны, из которых импульсно-детонационный двигатель (ИДД) претерпел наиболее широкое развитие.Другие типы можно отнести к категории двигателей непрерывной детонации (CDE). Одна конкретная концепция CDE известна как двигатель с косой детонацией (ODWE), в котором впускное отверстие и камера сгорания используют фиксированный наклонный удар, который нагревает топливно-воздушную смесь, так что она немедленно детонирует. Этот двигатель может работать на гиперзвуковых скоростях, но не на низких сверхзвуковых скоростях, потому что набегающий поток должен быть достаточно быстрым, чтобы создать косой скачок уплотнения и, кроме того, предотвратить распространение детонационной волны вверх по потоку и за пределы впускной системы двигателя.Другой относительно неисследованной концепцией (до недавнего времени) является двигатель с вращающейся детонационной волной (RDWE). В этом двигателе используется кольцевое пространство, расположенное перпендикулярно системе впуска и сопла, благодаря чему детонационная волна непрерывно распространяется вокруг и детонирует поступающее топливо для создания осевой тяги. Исследование этих концепций с упором на RDWE в настоящее время проводится при финансировании LSAMP. Несколько фотографий с испытаний первого RDWE показаны ниже, а дополнительная информация будет представлена ​​на конференции в 2010 году.При тщательном выборе времени последовательности зажигания двигатель смог создать вращающуюся волну, хотя и всего на несколько оборотов.
    Изображение первого RDWE в начале испытаний, где критична последовательность воспламенения. Изображение первого RDWE ближе к концу испытания, где горение представляет собой дефлаграцию.
     
    Испытываемая в настоящее время версия использует водород и воздух/кислород для инициирования детонационной волны в кольцевой камере. Этот двигатель меньше и легче своего предшественника и использует предварительное смешивание топлива и окислителя с некоторыми новыми подходами к впрыску. Двигатель также может быть легко переоборудован для использования различных видов топлива и окислителей благодаря своей модульной конструкции, и в настоящее время он ожидает стендовых испытаний тяги. Ниже показано видео некоторых начальных испытаний двигателя на разных видах топлива.Мы пробовали несколько топливных комбинаций с различными соотношениями смесей, а также со свободным или слегка заблокированным концом. Некоторые из этих тестов приводят к дефлаграции, хотя некоторые кажутся более многообещающими.
    Обновлен:
    Categories: Разное

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.

    © 2019 Шоу группа Килиманджаро. Все права защищены