Een motor die voor een schip is ontworpen, past niet in een auto ... maar autotypes zijn meestal geïntrigeerd door de nieuwste technologie op het gebied van knallen en gieken. Een motor is tenslotte een motor met een enorm vermogen (en wie weet wanneer dergelijke innovaties doorsijpelen naar de civiele sector).
Laten we met dat in gedachten eens kijken naar de roterende detonatiemotor -- een type gasturbine dat is ontworpen voor efficiëntie, met zijn zorgvuldig geconstrueerde, consistente cyclus van injecties en explosies. Het is niet bepaald nieuw -- het patent werd ongeveer 20 jaar geleden toegekend -- maar vanaf eind 2012 komt het pas aan de oppervlakte van zijn potentieel om stroom op te wekken voor grote vervoerswijzen.
Onderzoekers zeggen dat de roterende detonatiemotor ook kan worden aangepast om elektrische energie op te wekken voor volledig elektrische schepen en vliegtuigen ... als we eenmaal geavanceerd genoeg zijn om betrouwbare boten en vliegtuigen te hebben die voornamelijk door elektriciteit worden aangedreven.
Het Amerikaanse leger heeft ervoor gekozen om te investeren in het onderzoek en de ontwikkeling van de roterende detonatiemotor, deels omdat de technologie gemakkelijk schaalbaar is - de grootte van de motor kan worden vergroot en de stroomproductie zal ook worden verhoogd. (Geloof het of niet, het werkt niet altijd op die manier.) Dus we weten het nooit -- misschien kan de roterende detonatiemotor op een dag worden verkleind en kan zijn soepele stroomopwekking alle soorten rollend materieel voortstuwen.
We hebben de neiging om de druk die in een motor wordt gecreëerd te zien als meer gecontroleerde in plaats van ongeorganiseerde "ontploffing" - we willen dat het voorspelbaar is, niet chaotisch. Maar als een motor een typische cyclus met voldoende precisie kan besturen om constant vermogen te produceren, kan hij ook detonaties beheersen. En de uitbarsting van druk die een ontploffing produceert, kan resulteren in een efficiëntere motor, als deze correct wordt gebruikt. Gewoonlijk mengt een motor lucht met brandstof om hem voor te bereiden op detonatie, dat is wanneer de brandstof zijn energie vrijgeeft. De efficiëntie van de energieafgifte van de brandstof is echter sterk afhankelijk van het type motor.
Dit is waar de roterende detonatiemotor verschilt van de meer gebruikelijke typen gasturbinemotoren. De lucht en brandstof worden gemengd (zoals gewoonlijk) voordat ze in een lange, cirkelvormige verbrandingskamer worden geïnjecteerd, op wat 'Physics Today' heeft beschreven als 'een sequentiële, circulaire manier'. De eerste ontploffing zet een cyclus in gang waarin de druk van de ontsteking rond de kamer voortduurt, waarbij elke injectie achtereenvolgens wordt ontstoken. De druk van elke ontsteking houdt de cyclus in beweging. De druk dwingt vervolgens het uitlaatgas uit de verbrandingskamer via een uitlaatmondstuk, wat eigenlijk de stuwkracht is die door de motor wordt gegenereerd, en gaat verder om het type voertuig waarin de motor is geïnstalleerd aan te drijven (in dit geval typisch een schip of een vliegtuig).
De roterende detonatiemotor is eigenlijk een variatie op een ander motorontwerp:de pulsdetonatiegolfmotor. Hoewel pulsdetonatiemotoren energiebesparingen opleveren ten opzichte van veel andere typen motoren, hebben ze nog steeds hun eigen inefficiënties. Een reden is de verbrandingskamer die na elke puls moet worden ontlucht. De roterende detonatiemotor is een verbetering ten opzichte van het pulserende ontwerp, omdat de detonatiegolf constant door de kamer circuleert, waardoor er geen tijd en energie meer verspild hoeft te worden aan het spoelen.
Omdat detonaties extreme drukken veroorzaken, kan een detonatiemotor worden ontworpen zonder de extra compressor die normaal gesproken nodig is. Niet alleen zijn compressoren typisch complex, maar hun werking zuigt over het algemeen ook veel energie op. Het toevoegen van een compressor aan een detonatiemotor maakt het echter nog efficiënter. Deze compatibiliteit maakt het gemakkelijker om voertuigen met gasturbinemotoren achteraf uit te rusten voor gebruik met detonatiemotortechnologie [bron:Green Car Congress].
De Amerikaanse marine krijgt alle eer voor haar recente investering in de technologie (en het opfleuren van de nieuwscyclus), maar de roterende detonatiemotor is op dit moment al een paar decennia in de maak. Het patent voor de motor werd in 1982 ingediend en in 1988 verleend aan een uitvinder uit Rockville, Maryland, genaamd Shmuel Eidelman. (Het patent wordt eigenlijk de "roterende detonatiemotor" genoemd in plaats van "roterend" -- het is onduidelijk wanneer de naam is veranderd.)
Shmuel Eidelman is een druk bezet man geweest. Hij heeft sinds 1982 14 patenten gekregen, gericht op luchtvaart, voortstuwing en chemicaliën door zijn werk met wetenschappelijke bedrijven en militaire organisaties [bron:PatentBuddy]. Dus toen het patent werd ingediend, leek het alsof de marine de gasturbine zo ver mogelijk had geduwd, en het was tijd om fris te gaan denken.
De Amerikaanse marine was aanvankelijk geïnteresseerd in pulsdetonatiemotoren (zoals eerder beschreven) en investeerde in onderzoek om deze brandstofbesparende systemen te ontwikkelen. De onderzoekers van de marine zeggen dat het maximaliseren van het potentieel van dit type motor afhankelijk is van het begrijpen van de complexe fysica [bron:U.S. Naval Research Laboratory]. De roterende detonatiemotor is nog steeds een gasturbinemotor, zoals de motoren die momenteel de vloot van schepen en vliegtuigen van de marine aandrijven, maar het aanpassen en verfijnen van de cyclus ontgrendelt veel extra vermogen. Marineonderzoekers zijn van mening dat roterende detonatiemotoren het potentieel hebben om het brandstofverbruik in nieuwe apparatuur met 25 procent te verminderen, wat een jaarlijkse besparing van ongeveer $ 300 tot $ 400 miljoen zou zijn [bron:Quick]. Een ander voordeel van het systeem is dat het kan worden geconfigureerd om een elektromotor van stroom te voorzien, waardoor militaire vloten in theorie kunnen overstappen op (potentieel) schonere, goedkopere en efficiëntere elektrische aandrijflijnen.
Roterende detonatiemotoren zijn nog niet klaar voor gebruik, dus simulaties zijn de beste voorspeller van hun efficiëntie - maar ze zijn nog steeds veelbelovend genoeg dat de marine vooruitgang boekt met de ontwikkeling. Er is geen algemeen bekende ETA voor voltooiing of implementatie, maar de roterende detonatiemotor zal waarschijnlijk - op een dag in ieder geval - aankomen op een marinebasis bij jou in de buurt.
Het lijkt erop dat niemand heeft gesuggereerd (nog niet, in ieder geval) dat de roterende detonatiemotor echt potentieel zou kunnen hebben om in auto's of vrachtwagens te worden gebruikt. Het is uitgevonden door een man die gespecialiseerd is in militaire technologie en wordt in ontwikkeling geduwd door de Amerikaanse marine. De werkelijke grootte van het motormodel in ontwikkeling is nergens genoemd, dus dit is allemaal speculatie. Maar we weten dit wel:het is duidelijk groot genoeg om schepen en vliegtuigen aan te drijven, en dat is veel meer vermogen dan een auto nodig heeft. Waar zou de efficiëntie daarin zitten?
Maar jarenlang schrijven over auto's en transporttechnologie heeft me geleerd dat veel van de dingen die we elke dag gebruiken oorspronkelijk voor totaal verschillende doeleinden zijn ontwikkeld -- en raceauto's en militaire voertuigen zijn twee veelvoorkomende bronnen. Hoewel zuinige auto's momenteel een andere richting uitgaan (hybriden, elektriciteit en biobrandstoffen), is het niet onbegrijpelijk om te zeggen dat ooit iemand een manier zou kunnen vinden om een superefficiënte gasturbinemotor te verkleinen en onder de motorkap te proppen. motorkap van een auto.
