Алгоритмічна складова в комплексних інноваційних проектах на прикладі аналізу розвитку технологій по модифікації паливних сумішей, включаючи і використання для модифікації біопаливних композицій (частина друга)

2012-11-04

Андрій (Гавріель) Лівшиць; Ярослав Ващук

Кваліфікація технічного рівня проекту, - пристрій для динамічного змішування різнорідних компонентів паливних сумішей та їх подальшого активування
Станом на даний час проект знаходиться на стадії готовності, відповідної виготовленню і завершення першої стадії виробничих випробувань індустріального зразка продукту, - пристрої для динамічного змішування різнорідних компонентів паливних сумішей та їх подальшого активування

Результати випробувань задовільні і повністю відповідають розрахунковим

Пройдені і завершені наступні етапи проекту:

Формулювання і опис пропозиції - технічну пропозицію
Розробка попередніх вихідних технічних умов до продукту
Розробка технічних вимог до продукту
Розробка технічного проекту і матеріалів для оформлення заявок на винаходи, покладені в основу продукту і реалізованої за його допомогою технології
Розробка робочого проекту та всього комплекту технічної, конструкторської та технологічної документації для виготовлення дослідного зразка з алюмінію
Виготовлення дослідного зразка з алюмінію і його випробування
Розробка робочого проекту та всього комплекту технічної, конструкторської та технологічної документації для виготовлення прототипу зразка продукту індустріального рівня з конструкційних і композитних матеріалів, застосовуваних на виробах аналогічного призначення
Розробка програм для виготовлення деталей пристрою - прототипу зразка продукту на обладнанні з цифровим програмним управлінням
Виготовлення прототипу зразка продукту індустріального рівня
Розробка програми і методики випробувань прототипу зразка продукту
Попередні випробування прототипу зразка продукту (результати випробувань повністю відповідають технічним вимогам на продукт і технологію)
Розробка програми і методики виробничих випробувань прототипу зразка продукту частково інтегрованого в серійне термічне технологічне обладнання
Випробування прототипу зразка продукту (результати випробувань повністю відповідають технічним вимогам на продукт і технологію)
Підготовка повного технічного звіту за результатами випробувань, у складі:
Звіт про порівняльних випробуваннях прототипу зразка продукту при змішуванні і активуванні легкого дизельного палива з повітрям при форсунці з малим опором
Звіт про порівняльних випробуваннях прототипу зразка продукту при змішуванні і активуванні легкого дизельного палива з повітрям при форсунці із збільшеним опором
Звіт про порівняльних випробуваннях прототипу зразка продукту при змішуванні і активуванні легкого дизельного палива з водою (15% води на 85% дизельного палива) і з повітрям при форсунці із збільшеним опором
Звіт про порівняльних випробуваннях прототипу зразка продукту при змішуванні і активуванні легкого дизельного палива з водою (30% води на 70% дизельного палива) і з повітрям при форсунці із збільшеним опором
Підготовка другого етапу формування матеріалів на заявки на винаходи, створені в рамках виконання проекту
Підготовка аналізу результатів виготовлення та випробувань прототипу зразка продукту
Підготовка прогнозу на подальший розвиток розробленою технологією і областям її застосування
Стратегія і алгоритм формування базових суб'єктів інтелектуальної власності в проектах по створенню ефективних термодинамічних технологій

Послідовність алгоритмічних етапів

Виходячи з обставин, що склалися і загального стану технологічного напрямку, - створення ефективних термодинамічних технологій, в основному для застосування в промисловій та індивідуальної енергетиці, представляється доцільним застосувати наступну схему послідовних дій для формування базових суб'єктів інтелектуальної власності у вищевказаних технологічних областях:

Первинні захисні документи оформляти у вигляді заявки на видачу патенту держави Ізраїль; всі матеріали на відповідну аплікацію повинні бути оформлені відповідно до вимог до оформлення патентних заявок, прийнятих у США, для utility patent application;
В той же день ті ж матеріали повинні бути подані в США як provisional patent application;
У відповідності з домовленістю між урядовими організаціями двох країн, заявка, подана в Ізраїлі, може бути подана через 11 місяців у США з тим же числом пріоритету, як і у заявки, поданої в Ізраїлі;
У разі, якщо протягом 11 місяців, матеріал заявки не вимагав змін, то ця заявка подається як USA utility patent application і не вимагає ніяких додаткових витрат;
В той же час, якщо на протязі 11 місяців, виникла необхідність внести зміни в матеріали заявки, то коректування проводиться в provisional patent application and this corrected application must be apply like PCT application
Після цього наступає період оформлення заявок для додаткових винаходів у вигляді CIP і цей процес може бути ефективним як для utility patent application так і для PCT

Такий варіант стратегії дозволяє звести до мінімуму витрати на виконання робіт та при цьому максимально захистити технічне рішення, яке покладено в основу винаходу
Алгоритм інтеграції локальних технічних рішень, кожне з яких має рівень винаходу в об'єднане інтегративне технічне рішення з комплексним ефектом:
Структурний аналіз групи технічних рішень, покладених в основу конструкції пристрою для динамічного змішування та активування компонентів паливних сумішей, що складаються з основного рідкого компонента, додаткових рідких компонентів і активуючого газоподібного компонента, показав, що це комплексне технічне рішення містить у конструктивному варіанті, представленому на кваліфікаційних випробуваннях , наступні локальні технічні рішення:

Систему з методу та пристрою для підвищення рівня турбулентності в потоці рідини, при геометричному структурному перетворенні поперечного перерізу потоку і збільшення його лінійної швидкості;
Метод і пристрій для формування кільцевої зони зниженого тиску в гідравлічному трубопроводі;
Метод змішування в потоці двох рідин, як мінімум одна з яких має органічне походження;
Метод підсумовування кінетичної енергії потоків рідких та газоподібних робочих середовищ при їх динамічному змішуванні в герметично закритому об'ємі;
Систему з методу та пристрою для підвищення рівня турбулентності в потоці газоподібного робочого агента, при геометричному структурному перетворенні поперечного перерізу потоку і збільшенні його лінійної швидкості;
Метод і пристрій для формування кільцевої зони зниженого тиску в пневматичному трубопроводі;
Метод і пристрій для перетворення направленого потоку рідини в спрямований потік аерозолі;
Пристрій для розділення потоків рідини і газу перед змішуванням та їх об'єднання після змішування;
Пристрій для розділення потоків рідини і газу перед змішуванням та їх об'єднання після змішування в вихровий потік;
Метод і пристрій для формування подвійної зони зниженого тиску в гідравлічному трубопроводі, при з'єднанні його з пневматичним трубопроводом;
Метод і пристрій для з'єднання гідравлічного і пневматичного потоків при їх динамічному змішуванні;
Метод і пристрій для зміни напряму руху потоку робочого агента в трубопроводі;

Всі перераховані рішення дозволяють у сукупності сформувати ряд загальних технологічних рішень, які в свою чергу є частиною об'єднаних інтегральних рішень у зазначеній технології і варіантах її застосування;
До таких рішень відносяться:

Метод і пристрій для попереднього змішування компонентів рідкого палива в паливному трубопроводі;

Алгоритм і логістика процесу розвитку проекту з інтеграції пристрої для динамічного змішування компонентів палива в системах подачі палива термічного обладнання в тому числі і бойлерів всіх видів
Стосовно до бойлером пристрій повинен мати форсунку для більш високого рівня адаптації з системами подачі палива в камеру згоряння або пальник
Розробка форсунки є однією з складових частин проекту
У той же час сам пристрій може бути представлено як самостійний виріб або компактна пальник
Це в рівній мірі відноситься як до бойлером, які використовують в якості палива дизельне паливо, так і до бойлером, які використовують як паливо природний газ
Всі варіанти і робочі версії пристрою і технології його застосування можуть розроблятися в один і той же час, паралельно
Для пристроїв, призначених для динамічного змішування компонентів палива в яких домінантне значення має рідке паливо, має місце ряд парадоксів, які притаманні всім аплікаціям
Перший парадокс характерний тим, що в трубопроводі, при одному і тому ж перерізі, при одному і тому ж вихідному тиску, при одному і тому ж вихідному витраті рідкого не стискується компонента, формується кільцева зона вакууму, без додаткової витрати енергії
Ця зона є своєрідною межею між не стисливою рідиною та стисливої сумішшю цієї рідини з газом, в даному випадку, - повітрям
Другий парадокс полягає в тому, що в межах одного і того ж трубопроводу рідина входить в трубопровід, змінює свої фізичні властивості від не стисливого робочого агента до стисливого робочого агента
Третій парадокс полягає в тому, що в точці зміни потоком своїх фізичних властивостей, потоки рідкого і газоподібного компонентів є коаксіальними, причому потік рідкого компонента охоплює потік газоподібного компонента
Четвертий парадокс полягає в тому, що в зоні, яка є кордоном між не стисливої частиною потоку і стисливої частиною потоку, має місце глибоке розрідження або вакуум, в умовах, коли два коаксіальних потоку створюють кожен кільцеву зону розрідження, з яких одна зона створюється не стисливим потоком рідини, а друга кільцева зона розрідження створюється стисливим потоком повітря
Обидві зазначені зони коаксіальний один до одного і товщина потоку в них не перевищує для рідини 100 мікрометрів, а для газу, - 25 мікрометрів
Лінійна швидкість в кожному з потоків в зоні розрідження перевищує 100 метрів в секунду, при тому, що ніяких додаткових джерел енергії при цьому не використовується
П'ятий парадокс полягає в тому, що потік суміші акумулює в собі кінетичну енергію потоків всіх компонентів і кінетична енергія суміші, що виходить з пристрою перевищує кінетичну енергію рідкого компонента суміші, що входить у пристрій
Шостий парадокс полягає в тому, що в умовах глибокого розрідження й високою лінійною скопрості потоків, у прикордонній зоні, що розділяє область не стисливої рідини та стисливої суміші, утворюється безліч капсул композитного палива, більше 27 мільйонів сферичних капсул діаметром не більше 50 мікрометрів в розрахунку на один літр суміші або паливного композиту
Сьомий парадокс полягає в тому, що при необхідності в прикордонну зону між стисливим і не стисливим частинами потоку, при необхідності може втягуватися рідкий додатковий компонент паливного композиту, наприклад вода;
При цьому для втягування води в потік рідкого паливного компонента і для змішування з ним не потрібно ніякої додаткової енергії, а лише енергія потоку рідкого паливного компонента
Застосування технології динамічного змішування компонентів паливної суміші в двигунах транспортних засобів відповідає оригінальній алгоритмічної моделі
Технологія попереднього змішування і активування компонентів паливних сумішей включає в себе два основних базових варіанти;
Перший варіант являє собою попереднє змішування бензину або дизельного палива з такою кількістю повітря, яке необхідне для оптимальних умов його горіння
Після змішування, суміш повинна бути впорснути в циліндри двигуна в найбільш оптимальний час, для виключення втрат потужності двигуна, яка витрачається на подолання мертвих точок механізму перетворення руху двигуна
В даний час на подолання зазначених проблем в двигуні витрачається понад 62% палива як мінімум і 70% як максимум
Перший варіант модернізації паливної системи двигуна внутрішнього згоряння, дозволяє для отримання еквівалентного крутного моменту двигуна витрачати як мінімум на 55% менше палива ніж у серійних двигунів, що випускаються в даний час
При розгляді відстані, яку транспортний засіб може проїхати, при використанні технології попереднього динамічного змішування, розрахункові показники для двигуна, який витрачає сьогодні на 20 миль 1 галон палива, при використанні технології попереднього динамічного змішування паливних компонентів двигун повинен витрачати 1 галон палива на як мінімум 40 миль
Випробування технології попереднього динамічного змішування в бойлерах, що використовують дизельне паливо, показали високу ефективність у зниженні концентрації токсичних речовин у вихлопних газах
Зниження повинно скласти по відношенню до концентрації, одержуваної на звичайних двигунах, більше 40%
Алгоритм перевірки технології
Для випробувань ефективності запропонованої технології необхідно обладнати двигун внутрішнього згоряння пристроєм для попереднього змішування компонентів паливної суміші, яке має бути розроблено та виготовлено під умови конкретного двигуна
Розмір пристрою повинен бути еквівалентним нормі витрати палива для роботи двигуна в звичайних умовах
Для підключення пристрою необхідно розробити і виготовити форсунки, які повинні враховувати особливості двигуна і можливості пристрою для попереднього динамічного змішування паливних компонентів
Для випробувань повинен бути підготовлений компресор, який в змозі забезпечити необхідну кількість повітря при необхідному тиску і всі необхідні прилади для вимірювання витрати і тиску на всіх 4 лініях подачі стисненого повітря в пристрій, які також повинні бути розроблені і виготовлені
Від пристрою повинні бути проведені трубопроводи до кожного з циліндрів двигуна, на яких повинні бути прилади для вимірювання тиску і витрати, а також запобіжні клапани; ця система повинна бути розроблена і виготовлена

Повинна бути розроблена і виготовлена електронна система послідовності вприскування в кожний з циліндрів, яка дозволить вести уприскування і запалення в момент, коли механізм перетворення руху двигуна не перебуває в одній із мертвих точок; длдя цієї системи має бути розроблений алгоритм і необхідне програмне забезпечення

Повинна бути доопрацьована, виготовлена і змонтована паливна система двигуна з метою отримання можливості контролювати витрату й тиск палива перед пристроєм для попереднього динамічного змішування компонентів палива і повинен бути встановлений паливний насос з регульованим тиском і витратою і необхідної регулюючою апаратурою

Контрольні параметри

При випробуваннях повинні контролюватися наступні основні параметри:

Крутний момент
Час роботи двигуна при певному моменті
Витрата палива на контрольний час роботи двигуна, при певному моменті
Концентрація токсичних речовин у вихлопних газах (згідно з вимогами екологічних стандартів)
Допоміжні контрольні параметри не мають значення при порівнянні результатів випробувань пристрою, змонтованого на двигуні і двигуна в звичайній комплектації

Другий варіант відрізняється від першого тим, що в суміш додається вода в пропорції 15% води до 85% органічного палива
У цьому варіанті економія палива збільшується на 15% і пробіг у розрахунку на 1 галон збільшується до 46 миль

Підготовка випробувань повинна включати в себе додатково проектування і виготовлення системи забезпечення водою, в яку повинні входити компоненти для очищення, зберігання, введення води в пристрій і прилади для контролю тиску, витрат і електричної провідності води

Контрольні параметри повністю відповідають контрольним параметрам в першому варіанті

Організаційна частина при проведенні випробувань включає страхування життя учасників випробувань

корисний матеріал? Натисніть: