Nesvarios liepsnos: kaip dega ugnis

Kuro lašeliai dega vienu-G

Degalų lašelis dega viename G (Žemės gravitacija), Kalifornijos universiteto San Diego laboratorijoje, kur bakalauras Semas Avery ir jo komanda tiria mikrogravitacijos poveikį ugniai. (Vaizdo kreditas: Sam Avery)



SAN DIEGO - Kaip užgesinti gaisrą kosminėje stotyje? Jei paklaustumėte ugniagesio prie žemės, kaip užgesinti ugnį, jis gali pasakyti, kad reikia siekti liepsnos pagrindo. Bet kas, jei nėra pagrindo? Ką daryti, jei liepsna yra didelis, pulsuojantis intensyvios ugnies kamuolys?



Šiuos ir kitus klausimus tiria grupė bakalauro studijų studentų, esančių Kalifornijos universiteto mikrogravitacijos laboratorijoje, San Diego inžinerijos mokykloje, kur mokslininkai nori suprasti gaisro pobūdį be gravitacijos.

Eksperimento studentų projektų vadovas Sam Avery vadovauja inžinerijos bakalaurui Samui Avery, šiuo darbu siekiama geriau apibrėžti, kaip degūs skysčiai dega erdvėje, ypač biodegalai. [ Vaizdo įrašas: Ugnis erdvėje - tai ne tai, ką žinai ]



„Aš nuėjau pas profesorių, kuris, mano manymu, atliko keletą įdomių mikrogravitacijos deginimo tyrimų, ir paklausiau, ar galėčiau remtis jo tyrimais, kad galėčiau patekti į NASA mikrogravitacijos universiteto programą“, - neseniai sakė Avery savo laboratorijoje. Programa siūlo bakalauro studentams galimybes atlikti eksperimentus mikrogravitacijoje paraboliniais takais skraidantys lėktuvai kurie sukuria trumpus nesvarumo laikotarpius.

Profesorius Formanas Williamsas sutiko su Avery pasiūlymu ir pasiūlė eksperimente naudoti biokurą, nes NASA pabrėžė tokio kuro naudojimą daugelyje programų. Avery pateikė pasiūlymą 2012 m. Spalio mėn., Ir jam pritarė kosmoso agentūra.

Kompiuterinis UCSD mikrogravitacinio gaisro eksperimento atvaizdavimas po degalų lašelių nusėdimo.



Kompiuterinis UCSD mikrogravitacinio gaisro eksperimento atvaizdavimas po degalų lašelių nusėdimo.(Vaizdo kreditas: Sam Avery)

Kai Avery kalbėjo, už nugaros pasigirdo nustebęs klyksmas ir dūmų pūtimas. Jo kolega inžinierius Seeman Farah ką tik bandė įjungti grandinę, kad uždegtų liepsną, ir, ištyręs ištirpusias pastangų liekanas, nusprendė, kad panaudojo per daug galios ir per plonos vielos. „Manau, kad mums gali prireikti storesnės vielos“, - nerimtai pasakė jis.

Eksperimente naudojami du komerciniai medicininiai švirkštai, kad įpuršktų lašą degaus kuro ant mažo vielos skersinio, pakabinto tarp jų. Kryžminė viela padeda išlaikyti lašelį tokioje vietoje, kaip uždegimo kibirkštis. „Mes išbandėme daugybę skirtingų būdų uždegti skystį ir galiausiai nusėdome ant komercinio kepsninės uždegimo elemento“, - sakė Farah.



Užsidegus liepsnai, tyrėjai nori stebėti, kaip ji vystosi mikrogravitacijos aplinkoje.

„Vizualinius duomenis įrašysime naudodami dvi kameras: vienoje - lašelių skersmuo, antroje - liepsnos skersmuo“, - sakė Avery. „Tai leidžia jums palyginti du skersmenis, kad gautumėte degalų degimo greitį“.

Injekcinis įrenginys užėmė mažiau nei kiemą stalviršio netvarkingoje universiteto laboratorijoje. Averį ir jo komandą supa daugelio metų eksperimentų likučių kolekcija, įskaitant raketų dalis ir įvairius mažų lėktuvų modelius.

„Daugiausia tai ne mūsų reikalas“, - sakė studentų komandos narys Jackas Goodwinas, išstumdamas iš kelio nulūžusį lėktuvo sparną, atlaisvindamas erdvę mechanizmui išbandyti.

Kitas studentas Andrew Beeleris stovėjo netoliese ir aistringai su Goodwinu diskutavo apie gravitacijos ir konvekcijos įtaką. Vėliau jis apibendrino jų išvadas: „Mes nusprendėme, kad konvekcija turi įtakos tam, kodėl liepsna yra ašaros formos vienos G [Žemės traukos] aplinkoje“,-sakė jis ir pridūrė, kad karštas oras sukuriamas aplink liepsną ir šaltesnis oras skęsta veikiant gravitacijai, liepsna yra netolygios formos - tai neįvyksta mikrogravitacijoje. „Tai turėtų būti tobula sfera nulis-G “, - pridūrė jis.

Netoliese esančiame prieškambaryje trys kiti komandos draugai dirbo prie įspūdingesnės struktūros: trijų sluoksnių storio skaidraus plastiko kubo, kuris bus naudojamas eksperimentui atlikti. Henry Lu, Daneesha Kenyon ir Joshua Siu - dar trys projekto bakalauro laipsnio nariai - kelis mėnesius dirbo prie kompleksinės dėžutės.

UCSD mikrogravitacijos ugnies eksperimentų komanda iš kairės: Henry Lu, Sam Avery, Josh Sui, Seeman Farah.

UCSD mikrogravitacijos ugnies eksperimentų komanda iš kairės: Henry Lu, Sam Avery, Josh Sui, Seeman Farah.(Vaizdo kreditas: Sam Avery)

„NASA primygtinai reikalavo trigubo izoliavimo“, - šyptelėjo Lu, - todėl mes pastatėme tris atskiras dėžes - vieną viduje. Kiekviena polikarbonato dėžutė turėjo savo dangtį ir buvo pritvirtinta keliolika ar daugiau sparnų veržlių. Konstrukcijos buvo įrėmintos iš stipraus aliuminio.

„Turėjome tai išbandyti iki 900 svarų. gniuždymo jėga, taip pat ugniai atsparios savybės “,-sakė Kenyonas. „Tai pavyko ir turėtų užkirsti kelią bet kokiems katastrofiškiems gedimams, jei kuro šaltinis vienu metu sudegs“.

Kadangi NASA sankcionavo eksperimentą, studentams buvo leista naudotis kosminės agentūros nulinio G mokymo lėktuvu, neoficialiai žinomu kaip „Vemimo kometa“. Po to, kai eksperimentas buvo paruoštas Džonsono kosmoso centre Hiustone, komanda ištvers iki 25 laikotarpių nesvarumas lėktuve .

„Mes skrisime dviem atskirais skrydžiais - viename bus du mūsų komandos nariai, o kitame - su likusiais trimis skrajutėmis“, - sakė Avery. 'Jei pasiseks, mechanizmas tinkamai veiks kiekviename lanke.'

Avery eksperimentas siekia ne tik pagerinti priešgaisrinę saugą kosminėje stotyje, nes jis taip pat gali būti naudojamas siekiant padidinti biokurą deginančių automobilių ir sunkvežimių variklių efektyvumą čia, Žemėje.

„Tai yra keletas įprastų naudojimo būdų iš ankstesnės patirties“, - sakė Avery, „ir yra daug kitų įdomių programų, įskaitant biokuro naudojimą reaktyviniuose lėktuvuose“.

Sekite demokratija.eu „Twitter“ @Spacedotcom . Mes taip pat Facebook ir „Google+“ . Originalus straipsnis apie demokratija.eu .