В перспективе такие устройства можно будет устанавливать в выхлопных системах мощных двигательных установок железнодорожных локомотивов, крупных морских судов или поршневых компрессоров, передает «Интерфакс».
Уточняется, что смысл идеи – использование энергии звуковых волн, которые распространяются в выхлопных системах различных энергетических установок – двигателей и компрессоров. Так, вместо поглощения ученые предполагают ее преобразование в дополнительную энергию.
В настоящее время собран прототип установки, на котором проводятся экспериментальные исследования. «Прототип представляет собой волновод - полипропиленовую трубу длиной около трех метров, внутри которой находится пульсационная турбина с электрогенератором. К одному из концов трубы присоединен источник шума – сабвуфер мощностью порядка 80 Вт от обычной бытовой акустической системы. Внутри трубы также размещены различные датчики, к волноводу присоединен осциллограф», – цитирует пресс-служба старшего преподавателя кафедры теплотехники Самарского университета Артема Шиманова.
«Поступающие в трубу звуковые колебания раскручивают турбину. Ученые измеряют давление в различных точках волновода и смотрят, как выстраиваются звуковые волны в зависимости от месторасположения турбины в трубе. Задача – найти оптимальную точку с наибольшей степенью утилизации звука и выработки электроэнергии», – поясняет Шиманов.
Первые эксперименты показали, что звук мощностью примерно 20 Вт раскручивает турбину до 13 тыс. оборотов в минуту, что дает около 2 Вт электроэнергии.
По данным пресс-службы, разработка может сделать двигатели менее шумными и более безопасными для здоровья людей, а также снизит нагрузку на выхлопную систему двигателя, что позволит уменьшить размеры и вес двигателей. Так, двигатель от тепловоза или морского судна при уменьшении выхлопной системы на 10% даст снижение общего веса на десятки килограммов.
«Сейчас мы ставим во время экспериментов турбину непосредственно в трубу и при этом как бы немного перекрываем выходной поток предполагаемой выхлопной системы. На реальной выхлопной системе можно будет сделать перпендикулярную врезку в трубу и разместить турбину в этом перпендикулярном отводе. То есть, выхлопные газы будут свободно выходить, а акустическая волна будет заставлять турбину крутиться. В процессе работы пульсационная турбина частично поглощает энергию звуковой волны и уменьшает пиковое давление, что приводит к снижению уровня шума, который, как известно, вредит здоровью человека и повреждает технику», – говорит Шиманов.
Исследования планируется завершить в 2022 году, после чего будет изготовлен демонстрационный образец установки с волноводом из металла и начнется работа по внедрению этой разработки на практике.
Ранее самарские студенты начали разработку ракеты нового поколения.
Согласно целям национального проекта «Наука» Россия должна войти в первую пятерку стран, ведущих разработки в приоритетных областях.
2021 год объявлен в России Годом науки и технологий. Это позволит узнать больше о научных достижениях в нашей стране и сделать работу ученого более привлекательной для молодежи.