এক শতাব্দীরও বেশি সময় ধরে, স্পার্ক প্লাগ জ্বালানি-বাতাসের মিশ্রণকে জ্বালানোর একটি সহজ এবং নির্ভরযোগ্য উপায় প্রদান করেছে৷ কিন্তু দহন সিস্টেমের দিকে অগ্রসর হয়চর্বিযুক্ত মিশ্রণ, উচ্চ চাপ, বিকল্প জ্বালানী এবং আরও চাহিদাপূর্ণ অপারেটিং অবস্থা, ইঞ্জিনিয়াররা আরও ঘনিষ্ঠভাবে দেখছেন যে কীভাবে ইগনিশন নিজেই জ্বলন কার্যক্ষমতাকে প্রভাবিত করতে পারে।
এই যেখানে লেজার ইগনিশনআকর্ষণীয় হয়ে ওঠে।
স্থির ইলেক্ট্রোডের মধ্যে বৈদ্যুতিক স্রাব তৈরি করার পরিবর্তে, লেজার ইগনিশন একটি ফোকাসড লেজার পালস ব্যবহার করে সরাসরি একটি দাহ্য মিশ্রণে শক্তি জমা করে। পদ্ধতির মধ্যে বৃহত্তর নমনীয়তা প্রদান করতে পারেইগনিশন অবস্থান, সময় এবং শক্তি বিতরণ, এটি উন্নত গ্যাস ইঞ্জিন, গ্যাস টারবাইন, প্রপালশন সিস্টেম এবং দহন গবেষণার জন্য আকর্ষণীয় করে তুলেছে।
কেন ইঞ্জিনিয়াররা স্পার্ক প্লাগের বাইরে খুঁজছেন?
প্রচলিত স্পার্ক প্লাগগুলি অত্যন্ত পরিপক্ক, কিন্তু তাদের ইলেক্ট্রোড{0}}ভিত্তিক নকশা দাহ্য দহন পরিস্থিতিতে ব্যবহারিক সীমাবদ্ধতা তৈরি করে।
একটি বৈদ্যুতিক স্পার্ক অবশ্যই একটি নির্দিষ্ট ইলেক্ট্রোড ফাঁক পূরণ করতে হবে। দহন চাপ বাড়ার সাথে সাথে বা মিশ্রণগুলি ক্রমবর্ধমানভাবে চর্বিহীন বা পাতলা হয়ে যায়, সামঞ্জস্যপূর্ণ ইগনিশন অর্জন করা আরও চ্যালেঞ্জিং হয়ে উঠতে পারে। ইলেক্ট্রোডগুলি সময়ের সাথে সাথে পরিধান করে এবং শারীরিকভাবে সীমাবদ্ধ করে যেখানে ইগনিশন উত্সটি স্থাপন করা যেতে পারে।
লেজার ইগনিশন সমস্যাটি ভিন্নভাবে ব্যবহার করে।
লেজারে-প্ররোচিত স্পার্ক ইগনিশনে, একটি ছোট, উচ্চ-তীব্রতার স্পন্দন দাহ্য মিশ্রণে ফোকাস করা হয়। পর্যাপ্ত অপটিক্যাল তীব্রতায়, স্থানীয় ভাঙ্গন একটি প্লাজমা অঞ্চল তৈরি করতে পারে যা দ্রুত আশেপাশের গ্যাসকে উত্তপ্ত করে এবং একটি শিখা কার্নেল শুরু করে।
গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য শুধুমাত্র লেজার অন্য ধরনের স্পার্ক তৈরি করে না। এটি পরিবর্তিত হয়কোথায় এবং কিভাবে ইগনিশন শক্তি বিতরণ করা যেতে পারে.
যেহেতু ইগনিশন পয়েন্টটি ইলেক্ট্রোড গ্যাপের অবস্থানের পরিবর্তে অপটিক্যালি নির্ধারণ করা হয়, ইঞ্জিনিয়াররা চেম্বারের ভিতরে বা স্থানীয় জ্বালানী ঘনত্ব, প্রবাহ ক্ষেত্র এবং জ্বলন কৌশল অনুসারে নির্বাচিত স্থানে ইগনিশনটি গভীরভাবে তদন্ত করতে পারেন।
লেজার-ভিত্তিক সিস্টেমগুলি একাধিক ইগনিশন পয়েন্টের চারপাশেও ডিজাইন করা যেতে পারে, সম্ভাব্যভাবে একটি একক শিখার সামনে নির্ভর না করে একাধিক শিখা কার্নেল তৈরি করে।
লীন দহন একটি মূল সুযোগ
চর্বিহীন দহন আকর্ষণীয় কারণ জ্বালানীর সাপেক্ষে বেশি বাতাসের সাথে কাজ করলে উপযুক্ত পরিস্থিতিতে উচ্চ দক্ষতা এবং কম দহন তাপমাত্রা সমর্থন করতে পারে।
চ্যালেঞ্জটি হল স্থিতিশীল ইগনিশন বজায় রাখা কারণ মিশ্রণটি পাতলা হয়ে যায়।
ধীর শিখা বিকাশ, চক্র-থেকে-চক্রের বৈচিত্র্য এবং মিসফায়ার লীন অপারেটিং সীমার কাছাকাছি ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠতে পারে। এই কারণে, উন্নত ইগনিশন সিস্টেমগুলি দরকারী জ্বলন খামের প্রসারিত করার উপায় হিসাবে তদন্ত করা হচ্ছে।
ইউএস ডিপার্টমেন্ট অফ এনার্জি এবং আর্গোন ন্যাশনাল ল্যাবরেটরি প্রোগ্রাম একটি ছয়-সিলিন্ডার প্রাকৃতিক-গ্যাস ইঞ্জিনে লেজার ইগনিটার প্রদর্শন করেছে। রিপোর্ট করা পরীক্ষার শর্তের অধীনে, প্রকল্পটি একটি অর্জন করেছেস্পার্ক ইগনিশনের তুলনায় 2.6-শতাংশ-পয়েন্ট দক্ষতা লাভ. একই প্রোগ্রাম গুরুত্বপূর্ণ ইঞ্জিনিয়ারিং চ্যালেঞ্জ হিসাবে ইগনিটার স্থায়িত্ব এবং অপটিক্যাল ফাউলিংয়ের মতো সমস্যাগুলিকেও চিহ্নিত করেছে। ()
ফলাফলটিকে প্রতিটি ইঞ্জিনের জন্য গ্যারান্টিযুক্ত দক্ষতা উন্নতি হিসাবে ব্যাখ্যা করা উচিত নয়। আরও গুরুত্বপূর্ণ, এটি দেখায় যে ইগনিশন প্রযুক্তি দহন শুরু করার জন্য প্রয়োজনীয় উপাদানের পরিবর্তে দহন-সিস্টেম অপ্টিমাইজেশানের একটি সক্রিয় অংশ হয়ে উঠতে পারে।
ইগনিশন অবস্থান একটি ডিজাইন পরিবর্তনশীল হয়ে ওঠে
একটি দহনকারীর ভিতরে, জ্বালানীর ঘনত্ব, অশান্তি, তাপমাত্রা, চাপ এবং প্রবাহের বেগ এক স্থান থেকে অন্য স্থানে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হতে পারে।
একটি প্রচলিত স্পার্ক প্লাগ ইগনিশনের উত্স রাখে যেখানে হার্ডওয়্যারটি শারীরিকভাবে ইনস্টল করা যেতে পারে। লেজার ইগনিশন ইগনিশন আসলে কোথায় ঘটতে হবে তা তদন্ত করার জন্য ইঞ্জিনিয়ারদের আরও স্বাধীনতা দেয়।
NASA-সমর্থিত গ্যাস-টারবাইনের কাজ একটি দরকারী উদাহরণ প্রদান করে৷ টেস্ট তুলনা কএকটি প্রচলিত ইলেক্ট্রোড ইগনিটার সহ লেজার অপটিক্যাল ইগনিটারএবং দহনকারীর অভ্যন্তরে বিভিন্ন অক্ষীয়, রেডিয়াল এবং পরিধির অবস্থানে লেজার ইগনিশন মূল্যায়ন করা হয়েছে। প্রোগ্রাম চলাকালীন 200 টিরও বেশি লেজার লাইট-অফ ইভেন্ট রিপোর্ট করা হয়েছিল৷ ()
দহন প্রকৌশলীদের জন্য, এর অর্থ হল জ্বালানী ইনজেকশন, বায়ুপ্রবাহ এবং চেম্বারের জ্যামিতির পাশাপাশি ইগনিশন অবস্থান আরেকটি ডিজাইন প্যারামিটার হয়ে উঠতে পারে।
ইঞ্জিনের বাইরে: প্রপালশন সিস্টেমে লেজার ইগনিশন
রকেট এবং মহাকাশযান চালনার জন্য লেজার ইগনিশনও তদন্ত করা হচ্ছে।
একটি বিশেষ আকর্ষণীয় দিক হলদূরবর্তী অপটিক্যাল ডেলিভারি. প্রতিটি দহন চেম্বারের পাশে সরাসরি একটি সম্পূর্ণ লেজার উত্স ইনস্টল করার পরিবর্তে, অপটিক্যাল ফাইবারগুলি সম্ভাব্যভাবে একটি কেন্দ্রীয় উত্স থেকে বিভিন্ন ইগনিশন অবস্থানে লেজার শক্তি বিতরণ করতে পারে।
DLR-এর নেতৃত্বে একটি ESA-সমর্থিত প্রকল্প অপটিক্যাল ফাইবার-লঞ্চার প্রতিক্রিয়ার জন্য ভিত্তিক ইগনিশন-নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থার তদন্ত করেছে৷ একটি উদ্দেশ্য ছিল একটি একক কোর লেজার অপটিক্যাল ফাইবারের মাধ্যমে একাধিক থ্রাস্টারে মাল্টিপ্লেক্স করা যায় কিনা তা মূল্যায়ন করা, সম্ভাব্য অতিরিক্ত ইগনিশন-সিস্টেম ভর কমিয়ে এবং লঞ্চার ইন্টিগ্রেশনে বৃহত্তর নমনীয়তা প্রদান করে। ()
DLR এছাড়াও একটি উন্নয়ন করা হয়েছেমাল্টিপ্লেক্সড লেজার ইগনিশন সিস্টেম (MLIS)পুনঃব্যবহারযোগ্য রকেট-ইঞ্জিন ধারণার জন্য, গবেষণার লক্ষ্যে শেষ পর্যন্ত একটি ইগনিশন সিস্টেম ব্যবহার করে বেশ কয়েকটি দহন চেম্বার জ্বালানো। ()
এই উন্নয়নগুলি ব্যাখ্যা করে কেন লেজার ইগনিশন বিশেষভাবে আকর্ষণীয় কোথায়বারবার শুরু, বিতরণ করা ইগনিশন বা দূরবর্তী শক্তি বিতরণসিস্টেম-স্তরের সুবিধা প্রদান করুন।
ইগনিশনের জন্য লেজারের পরামিতিগুলি কী গুরুত্বপূর্ণ?
একটি ইগনিশন প্রকল্পের জন্য একটি লেজার নির্বাচন করা শুধুমাত্র সর্বোচ্চ গড় শক্তি নির্বাচন করার বিষয় নয়।
লেজার ইগনিশন মৌলিকভাবে একটিস্পন্দিত-শক্তি প্রয়োগ, এবং বেশ কয়েকটি পরামিতি একসাথে মূল্যায়ন করা আবশ্যক।
পালস শক্তি
প্রকৃত চাপ, জ্বালানী এবং মিশ্রণের অবস্থার অধীনে প্রয়োজনীয় ইগনিশন প্রক্রিয়াকে সমর্থন করার জন্য লেজার পালসকে ফোকাল অঞ্চলে পর্যাপ্ত শক্তি সরবরাহ করতে হবে।
উচ্চ নাড়ি শক্তি স্বয়ংক্রিয়ভাবে ভাল হয় না. উপযুক্ত মান দহন চাপ, মিশ্রণ রচনা, ফোকাসিং জ্যামিতি এবং প্রয়োজনীয় ইগনিশন নির্ভরযোগ্যতার উপর নির্ভর করে।
পালস সময়কাল
পালস সময়কাল সর্বোচ্চ শক্তি এবং ফোকাল পয়েন্টে উত্পাদিত হতে পারে এমন অপটিক্যাল তীব্রতাকে প্রভাবিত করে।
অনেক লেজার প্ররোচিত ব্রেকডাউন অধ্যয়ন ছোট লেজার ডাল ব্যবহার করে কারণ দক্ষতার সাথে প্লাজমা তৈরি করতে উচ্চ শিখর তীব্রতা প্রয়োজন। সর্বোত্তম পালস সময়কাল, তবে, ইগনিশন প্রক্রিয়া এবং সম্পূর্ণ অপটিক্যাল সিস্টেমের উপর নির্ভর করে।
তরঙ্গদৈর্ঘ্য
তরঙ্গদৈর্ঘ্য অপটিক্যাল-কম্পোনেন্ট নির্বাচন, মরীচি বিতরণ এবং দহন পরিবেশের সাথে মিথস্ক্রিয়াকে প্রভাবিত করে।
সিস্টেমটি সরাসরি বিনামূল্যে-স্পেস ডেলিভারি, অপটিক্যাল উইন্ডো, ফাইবার বা অন্য অপটিক্যাল কনফিগারেশন ব্যবহার করে কিনা তার উপর নির্ভর করে বিভিন্ন লেজার আর্কিটেকচার উপযুক্ত হতে পারে।
মরীচি গুণমান এবং ফোকাসিং
পর্যাপ্ত পালস শক্তি থাকা সফল ইগনিশনের গ্যারান্টি দেয় না যদি সেই শক্তি কার্যকরভাবে কেন্দ্রীভূত করা যায় না।
বিমের গুণমান, ফোকাসিং অপটিক্স এবং ফোকাল-স্পটের বৈশিষ্ট্যইগনিশন পয়েন্টে কতটা অপটিক্যাল তীব্রতা তৈরি করা যেতে পারে তা নির্ধারণ করুন। উইন্ডোর অবস্থা, সারিবদ্ধকরণ এবং অপটিক্যাল ক্ষতি তাই লেজার স্পেসিফিকেশনের সাথে একত্রে বিবেচনা করা উচিত।
পুনরাবৃত্তি হার এবং সময়
লেজারকে অবশ্যই ইঞ্জিন, কম্পাস্টার বা প্রপালশন সিস্টেমের প্রয়োজনীয় ফ্রিকোয়েন্সিতে ডাল সরবরাহ করতে হবে।
ঠিক তেমনই গুরুত্বপূর্ণ, প্রতিটি পালসকে অবশ্যই দহন চক্র বা সূচনা ক্রমের সাথে সিঙ্ক্রোনাইজ করতে হবে। ব্যবহারিক সিস্টেমে, ইলেকট্রনিক কন্ট্রোল আর্কিটেকচারের সাথে একীকরণ তাই লেজারের মতোই গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে।
পালস-থেকে-পালস স্থায়িত্ব
একটি পরীক্ষাগার পরীক্ষা একটি একক সফল ইগনিশন ইভেন্ট প্রদর্শন করতে পারে, কিন্তু একটি অপারেশনাল সিস্টেমকে অবশ্যই সেই ঘটনাটি বারবার পুনরুত্পাদন করতে হবে।
পালস-শক্তির স্থায়িত্ব বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে দীর্ঘ-ইঞ্জিন পরীক্ষা, বারবার স্টার্ট এবং উচ্চ-সাইকেল অপারেশনের সময়। প্রকৌশলীদের তাই শুধুমাত্র নামমাত্র পালস শক্তিই নয় বরং সময়ের সাথে সাথে লেজার কতটা ধারাবাহিকভাবে সেই শক্তি বজায় রাখে তাও মূল্যায়ন করা উচিত।
বিম ডেলিভারি এবং অপারেটিং এনভায়রনমেন্ট
লেজার উত্সটি শেষ পর্যন্ত একটি সম্পূর্ণ ইগনিশন সিস্টেমের অংশ হিসাবে কাজ করে।
অ্যাপ্লিকেশানের উপর নির্ভর করে, ইন্টিগ্রেশনের সমাধানের প্রয়োজন হতে পারে:
- অপটিক্যাল-উইন্ডো দূষণ
- যান্ত্রিক প্রান্তিককরণ এবং কম্পন
- তাপীয় পরিবেশ
- দহন চাপ
- ফাইবার বা বিনামূল্যের-স্পেস বিম ডেলিভারি
- উপলব্ধ ইনস্টলেশন স্থান
- দীর্ঘ-অপটিক্যাল ট্রান্সমিশন
Q-সলিড-স্টেট লেজারগুলি, সহএনডি সিস্টেম, লেজার-ইগনিশন গবেষণায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়েছে; NASA পরীক্ষাগুলি, উদাহরণস্বরূপ, লেজার প্ররোচিত ইগনিশন অধ্যয়নের জন্য স্পন্দিত Nd উত্স ব্যবহার করেছে৷ ()
একটি OEM বা দহন{0}}গবেষণা প্রকল্পের জন্য, মূল প্রশ্নটি তাই নয়:
"লেজার কতটা শক্তিশালী?"
এটি হল:
"লেজার কি বারবার প্রয়োজনীয় পালস সরবরাহ করতে পারে, প্রয়োজনীয় স্থানে, প্রকৃত দহন অবস্থার অধীনে?"
এখনও কি লেজার ইগনিশন পিছনে রাখা?
লেজার ইগনিশন উল্লেখযোগ্য প্রকৌশল নমনীয়তা প্রদান করে, তবে এটি প্রচলিত স্পার্ক ইগনিশনের জন্য সর্বজনীন প্রতিস্থাপন নয়।
ব্যবহারিক চ্যালেঞ্জ এখনও অন্তর্ভুক্তসিস্টেমের খরচ, অপটিক্যাল অ্যালাইনমেন্ট, কম্পন প্রতিরোধ, তাপ ব্যবস্থাপনা, অপটিক্যাল-উইন্ডো দূষণ এবং দীর্ঘ- উপাদানের স্থায়িত্ব.
একটি পরীক্ষাগার প্রদর্শন থেকে একটি ইঞ্জিন{0}}প্রস্তুত ব্যবস্থায় রূপান্তর বিশেষভাবে দাবি করা হয়৷ একটি অপটিক্যাল বিন্যাস যা পরীক্ষা বেঞ্চে কাজ করে তা অবশ্যই কম্পন, তাপমাত্রার পরিবর্তন, চাপ চক্র এবং জ্বলন জমার সংস্পর্শে থাকাকালীন সারিবদ্ধ এবং স্থিতিশীল থাকতে হবে।
এটি ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করে কেন লেজার ইগনিশন বর্তমানে সবচেয়ে বাধ্যতামূলক যেখানে এর অতিরিক্ত ক্ষমতাগুলি একটি নির্দিষ্ট সমস্যার সমাধান করে যা প্রচলিত ইগনিশন সহজে সমাধান করতে পারে না।
একটি ইগনিশন উপাদান থেকে দহন নিয়ন্ত্রণ
লেজার ইগনিশনের দীর্ঘ-মেয়াদী তাৎপর্য স্পার্ক প্লাগের অদৃশ্য হওয়া নাও হতে পারে।
এর বৃহত্তর মূল্য ইঞ্জিনিয়ারদের দেওয়ার সম্ভাবনাইগনিশন ইভেন্ট নিজেই উপর আরো নিয়ন্ত্রণ.
ইগনিশন অবস্থান সামঞ্জস্য করা যেতে পারে. একাধিক শিখা কার্নেল অন্বেষণ করা যেতে পারে. অপটিক্যাল শক্তি দূরবর্তীভাবে বিতরণ করা যেতে পারে। স্থির ইলেক্ট্রোড ডিসচার্জের উপর সম্পূর্ণ নির্ভর না করে চর্বিহীন, উচ্চ-চাপ এবং বিশেষায়িত দহন ব্যবস্থাগুলি তদন্ত করা যেতে পারে।
যে কারণে লেজার ইগনিশন জুড়ে আগ্রহ আকর্ষণ করতে থাকেপ্রাকৃতিক-গ্যাস ইঞ্জিন, গ্যাস টারবাইন, উন্নত দহন গবেষণা এবং মহাকাশ চালনা.
দহন ব্যবস্থা যত বেশি চাহিদার হয়ে উঠছে, ইগনিশন ক্রমবর্ধমানভাবে একটি উপাদানের পরিবর্তে একটি প্রকৌশল পরিবর্তনশীল হয়ে উঠছে।
প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী
লেজার ইগনিশন এবং স্পার্ক প্লাগ ইগনিশনের মধ্যে পার্থক্য কী?
একটি স্পার্ক প্লাগ স্থির ইলেক্ট্রোডের মধ্যে বৈদ্যুতিক স্রাবের মাধ্যমে জ্বলন শুরু করে। লেজার ইগনিশন দাহ্য মিশ্রণে একটি অপটিক্যালি নির্বাচিত অবস্থানে শক্তি জমা করতে একটি ফোকাসড লেজার পালস ব্যবহার করে। এটি ইলেক্ট্রোড-মুক্ত ইগনিশন এবং ইগনিশন অবস্থান বেছে নেওয়ার ক্ষেত্রে আরও নমনীয়তা প্রদান করে, যখন উপযুক্ত সিস্টেম আর্কিটেকচারগুলি একাধিক ইগনিশন পয়েন্টকে সমর্থন করতে পারে।
লেজার ইগনিশন প্রধান সীমাবদ্ধতা কি কি?
মূল চ্যালেঞ্জগুলির মধ্যে রয়েছে লেজার-সিস্টেম খরচ, অপটিক্যাল-উইন্ডো দূষণ, প্রান্তিককরণের স্থায়িত্ব, কম্পন, তাপ ব্যবস্থাপনা, উপাদানের স্থায়িত্ব এবং একীকরণ জটিলতা। ল্যাবরেটরি দহন গবেষণা, স্থির ইঞ্জিন, গ্যাস টারবাইন এবং মহাকাশ প্রপালশন সিস্টেমের মধ্যে তাদের গুরুত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়।
লেজার ইগনিশনের জন্য কি ধরনের লেজার ব্যবহার করা হয়?
অনেক পরীক্ষামূলক লেজার-ইগনিশন সিস্টেম ব্যবহার করেছেQ-সুইচড সলিড-স্টেট লেজার যেমন Nd লেজার. যাইহোক, কোন সর্বজনীন লেজার স্পেসিফিকেশন নেই। উপযুক্ত উৎস নির্ভর করে প্রয়োজনীয় পালস শক্তি, নাড়ির সময়কাল, তরঙ্গদৈর্ঘ্য, পুনরাবৃত্তির হার, মরীচির গুণমান, ফোকাস করার অবস্থা, দহন চাপ এবং সিস্টেম আর্কিটেকচারের উপর।
আপনার ইগনিশন প্রকল্পের জন্য একটি লেজার উত্স অন্বেষণ?
একটি লেজার ইগনিশন সিস্টেম উন্নয়নশীল? আমাদের পাঠান আপনারজ্বালানীর ধরন, দহন চাপ, প্রয়োজনীয় পালস শক্তি, নাড়ির সময়কাল, পুনরাবৃত্তি হার, তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং একীকরণের শর্ত.
আমাদের প্রকৌশল দল আপনার প্রয়োজনীয়তা মূল্যায়ন এবং একটি উপযুক্ত আলোচনা করতে পারেনআপনার জ্বলন বা ইগনিশন প্রকল্পের জন্য স্পন্দিত লেজার উত্স.