Znanstveniki so s pomočjo nevtronskega pospeševalnika preučili delujoč motor z notranjim zgorevanjem

Znanstveniki iz ZDA so pripravili in, kar je najpomembneje, v praksi uporabili način za preučevanje delujočega motorja z notranjim zgorevanjem dobesedno na atomski ravni. Za to so uporabili močan nevtronski vir in posebej pripravljen bencinski motor iz generatorja.

Znan, a še neznan motor z notranjim zgorevanjem

ICE (motorji z notranjim zgorevanjem) se ponašajo s precej bogato zgodovino in so se v njihovi skoraj stoletni zgodovini močno spremenili. A kljub nabranim izkušnjam je razvoj motorjev v 21. stoletju za inženirja celoten glavobol.

Stvar je v tem, da so deli motorja med delovanjem izpostavljeni vsem možnim vrstam obremenitve (stiskanje, napetost, vibracije itd.). Tako lahko temperatura v motorju z notranjim zgorevanjem doseže dokaj velike vrednosti 2200 stopinj Celzija, tlak pa lahko "poskoči" do 25 atmosfer s hitrostjo do 500 atmosfer na sekundo.

Morda je težko najti bolj dostopen primer za izvajanje poskusov v znanosti o materialih in inženirji iz Oak Ridge National Laboratory (ORNL) so se odločili, da ga bodo uporabili.

Inženirji so razvili metodologijo za preučevanje notranjih napetosti notranjih delov neposredno med delovanjem.

Konec koncev pred tem inženirji niso imeli možnosti analizirati delovanja enote v realnem času. V večini primerov je bila uporabljena metoda odčitavanja ključev, nato pa nadaljnje modeliranje procesov na posebnem računalniškem modelu.

Nov poskus in njegovi rezultati

Znanstveniki so se v svojem poskusu odločili za uporabo nevtronskega izvora Spallation Neutron (SNS), ki je eden najmočnejših v ZDA svet nevtronskih virov, ki omogoča dobesedno osvetlitev praktično vseh materialov brez poškodb njihovi.

In z določitvijo odklona nevtronskega žarka neposredno znotraj predmeta, ki ga preučujemo, je mogoče preučiti strukturo materiala na atomski ravni.

Za eksperimente je bil izbran motor iz bencinskega generatorja Honda EU3000, in da bi z enim kamnom ubili dve ptici, je bilo odločeno, da se preveri ne gre za standardni motor v obratovanju, temveč za njegovo posodobljeno različico, pri kateri je glava valja odlitja iz aluminija z dodatkom cerija in magnezija.

Poleg tega so se, da bi motor postavili v posebno komoro, znebili vsega nepotrebnega, in da bi zmanjšali naravne vibracije, Togo so bili pritrjeni na poseben okvir, za obremenitev pa je bil uporabljen električni generator, s pomočjo katerega je bila gladko merjena obremenitev motorja.

A ker so bile vibracije popolnoma odpravljene, se je na samem motorju izkazalo za nemogoče, še posebej natančno merilnik pospeška, namesto da bi fokusiral nevtronski žarek, je natančni laserski senzor usmeril svoj pogled premik.

Po vseh pripravljalnih ukrepih so znanstveniki preučevali, kako se motor obnaša v prostem teku, pri obremenitvi 50%, nato pri 80%, na koncu pa so preučevali delo pri 100% obremenitvi.

Kot rezultat tega eksperimenta so znanstveniki sestavili najbolj podroben zemljevid notranjih vibracij v delujočem motorju.

Znanstveniki so bili zadovoljni z rezultati poskusa in nameravajo ustvariti novo kamero za preučevanje dela v resničnem načinu. že večje motorje, vendar bo to zahtevalo reševanje ogromnega števila tako tehnične kot programske opreme vprašanja.

Znanstveniki so rezultate tega eksperimenta delili na straneh strokovne revije Ameriške nacionalne akademije znanosti (PNAS).

Če vam je bilo gradivo všeč, ocenite članek in se ne pozabite naročiti. Hvala za vašo pozornost!