Управление образования города Юбилейного Московской области,
Муниципальное общеобразовательное учреждение (МОУ)
«Гимназия №5»
РАСПЫЛЕНИЕ ТОПЛИВА В ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЯХ И НАГРЕВАТЕЛЯХ ДВОЙНЫМ РЕЗОНАНСОМ УЛЬТРАЗВУКА
Автор
,
ученица 10А класса, МОУ «Гимназия №5»
города Юбилейного Московской области;
; *****@***ru
МОУ «Гимназия №5»,
город Юбилейный Московской области,
учебный год
СОДЕРЖАНИЕ
Стр. | ||
| РЕФЕРАТ
| 3 |
| ВВЕДЕНИЕ
| 4 |
1. | ДОРАБОТКА МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ
| 6 |
2. | ОПЫТЫ СО ШКОЛЬНЫМ ГЕНЕРАТОРОМ ГЗШ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
| 9 |
3. | ИЗГОТОВЛЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ГЕНЕРАТОРА НА ТРАНЗИСТОРАХ
| 13 |
4. | РАСПЫЛЕНИЕ ЖИДКОСТИ УЛЬТРАЗВУКОМ
| 20 |
5. | ДВОЙНОЙ РЕЗОНАНС РАСПЫЛИТЕЛЯ
| 22 |
6. | НАПРАВЛЕНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
| 26 |
7.
| ЗАДАЮЩИЙ ГЕНЕРАТОР НА МИКРОСХЕМЕ | 28 |
8. | ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
| 29 |
| ВЫВОДЫ
| 30 |
| СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
| 30 |
| ПРИЛОЖЕНИЕ | 31 |
|
|
Большое спасибо доктору педагогических наук, профессору Валерию Вильгельмовичу Майеру, без книг которого эта работа не могла быть начата.
РЕФЕРАТ
Темой энергетики автор занимается с 8-го класса [8]. Однако в 10-м классе появились новые результаты исследований в этой области. При изучении звуковых колебаний в школьном курсе физики на уроке была проведена демонстрация опыта распыления капли воды ультразвуком. Автором этого опыта является Валерий Вильгельмович Майер из Глазовского педагогического университета. Суть демонстрационного опыта заключалась в подключении подмагниченного соленоида к генератору сигналов низкой частоты ГЗШ, который был найден в кабинете физики. Если в этот соленоид определённым образом, строго по инструкции вставить ферритовый стержень, а потом установить очень точно заданную частоту около 20кГц, то получится магнитострикционный излучатель ультразвука. Капля воды на конце ферритового стержня будет практически мгновенно распыляться вверх в виде мельчайших брызг, даже тумана. Прибор простой, опыт получился сразу, особенности ультразвука были продемонстрированы классу. Однако сразу появился практический вопрос: зачем надо распылять каплю воды? Неожиданно и сразу появилось предложение распылять не воду, а топливо в двигателе внутреннего сгорания. Эта идея тоже не новая, потому что проводил демонстрации с распылением горючих жидкостей с последующим поджиганием полученного облака. Опыт очень эффектный, но и в нём отсутствует практическое приложение.
Целью работы является изучение возможности практического применения ультразвука для распыления топлива в тепловых двигателях.
С позиции интеллектуальной собственности работа относится к категории «Новое применение известных устройств, способов, материалов».
Новизна работы заключается в применении двойного резонанса при распылении жидкостей для получения нового положительного эффекта – более полного сгорания топлива с целью экономии расхода горючего в различных тепловых двигателях.
Практическая значимость работы – уменьшение расхода топлива тепловыми двигателями, то есть энергосбережение.
Для достижения поставленной цели сначала были проведены опыты на школьном генераторе сигналов низкой частоты типа ГЗШ. По рекомендации был собран транзисторный генератор и магнитострикционный излучатель ультразвука. Такой генератор позволил получить магнитострикционный резонанс ферритового стержня. Майер работал в основном с открытым пространством. В отличие от его опытов проведено изучение распыления жидкости в замкнутом пространстве. Оказалось, что отражение ультразвуковых волн от стенок значительно усиливает эффект распыления жидкости. Этому вопросу уделено основное внимание в работе.
ВВЕДЕНИЕ
Вопросы энергосбережения становятся актуальными, когда возникает проблема добычи и поставки энергоресурсов. Энергосбережение позволяет снизить стоимость эксплуатации техники. Направлений энергосбережения несколько. Одно из таких направлений связано с полнотой сгорания топлива. В школьном курсе физики изучаются основы второго закона термодинамики. Этот закон утверждает, что никакая тепловая машина не может работать без холодильника. В холодильник происходит сброс тепла, полученного от нагревателя, которое не было преобразовано в полезную работу. При сгорании топлива в тепловом двигателе, например, в двигателе внутреннего сгорания, часть горючего не сгорает. Не сгоревшее горючее можно видеть также на тепловых станциях в виде чёрного дыма (углерода), выходящего из высоких труб. Не сгоревшее в тепловом двигателе топливо уменьшает коэффициент полезного действия теплового двигателя по двум причинам. Во-первых, часть энергии нагревателя не используется, а просто выбрасывается в окружающую среду, тогда как увеличение тепла нагревателя приводит к увеличению коэффициента полезного действия теплового двигателя. Во-вторых, выброшенное топливо уносит в окружающую среду, часть тепла, тогда как увеличение тепла, отданного холодильнику, уменьшает коэффициент полезного действия теплового двигателя.
Способы увеличения полноты сгорания топлива надо искать в основных физических явлениях, которые начинают изучать в школьном курсе физики, но, к сожалению, не уделяют много внимания их практическому применению.
При изучении звуковых колебаний в школьном курсе физики на уроке была проведена демонстрация опыта распыления капли воды ультразвуком. Автором этого опыта является Валерий Вильгельмович Майер из Глазовского педагогического университета. Суть демонстрационного опыта заключалась в подключении подмагниченного соленоида к генератору сигналов низкой частоты ГЗШ, который был найден в кабинете физики. Если в этот соленоид определённым образом, строго по инструкции вставить ферритовый стержень, а потом установить очень точно заданную частоту около 20кГц, то получится магнитострикционный излучатель ультразвука. Капля воды на конце ферритового стержня будет практически мгновенно распыляться вверх в виде мельчайших брызг, даже тумана. Прибор простой, опыт получился сразу, особенности ультразвука были продемонстрированы классу. Однако сразу появился практический вопрос: зачем надо распылять каплю воды? Неожиданно и сразу появилось предложение распылять не воду, а топливо в двигателе внутреннего сгорания. Эта идея тоже не новая, потому что проводил демонстрации с распылением горючих жидкостей с последующим поджиганием полученного облака. Опыт очень эффектный, но и в нём отсутствует практическое приложение. Этот опыт преследует методическую цель – запоминание действия ультразвука, но не практическую.
Целью работы является изучение возможности практического применения ультразвука для распыления топлива в тепловых двигателях.
С позиции интеллектуальной собственности работа относится к категории «Новое применение известных устройств, способов, материалов».
Новизна работы заключается в применении двойного резонанса при распылении жидкостей для получения нового положительного эффекта – более полного сгорания топлива с целью экономии расхода горючего в различных тепловых двигателях.
Практическая значимость работы – уменьшение расхода топлива тепловыми двигателями, то есть энергосбережение.
Для достижения поставленной цели сначала были проведены опыты на школьном генераторе сигналов низкой частоты типа ГЗШ. Однако этот генератор не предназначен для получения сигналов большой мощности. По рекомендации был собран транзисторный генератор и магнитострикционный излучатель ультразвука. Такой генератор позволил получить магнитострикционный резонанс ферритового стержня. Майер работал в основном с открытым пространством. В отличие от его опытов проведено изучение распыления жидкости в замкнутом пространстве. Оказалось, что отражение ультразвуковых волн от стенок значительно усиливает эффект распыления жидкости. Этому вопросу уделено основное внимание в работе.
Простейшим опытом более сильного распыления жидкости является помещение магнитострикционного излучателя в стеклянную сферическую колбу из кабинета химии. Если диаметр колбы подобрать так, что излучаемый ультразвук в ней будет резонировать, то получится сразу два резонанса. Первый резонанс – это колебания магнитострикционного излучателя в соленоиде. Этот резонанс известен, изучен, демонстрируется. Однако изучить этот резонанс придётся отдельно, потому что он должен полностью совпадать со вторым резонансом. Второй резонанс – это ультразвуковые колебания воздуха или топливной смеси в замкнутом объёме. Если оба резонанса имеют одинаковую частоту, то жидкость будет распыляться не только излучателем ультразвука, но и стоячей волной в замкнутом пространстве, например, в цилиндре двигателя внутреннего сгорания.
Задача исследования заключается в определении условий, при которых появляется двойной ультразвуковой резонанс, усиливающий распыление топлива для более полного его сгорания.
1. ДОРАБОТКА МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО ИЗЛУЧАТЕЛЯ
Валерий Вильгельмович Майер в 1978 году предложил [1] конструкцию ультразвукового магнитострикционного излучателя. Принцип действия этого излучателя основан на явлении магнитострикции. Магнитострикция – это явление изменения размеров тела в магнитном поле [2]. Это явление было открыто Джоулем в 1842 году. Явление магнитострикции в основном рассматривается для ферромагнетиков и для ферримагнетиков. При появлении магнитного поля в этих вещества домены поворачиваются, в результате чего изменяются размеры тела. Относительное магнитострикционное удлинение тела очень мало, в основном находится в пределах . В ферримагнетиках относительное магнитострикционное удлинение тела значительно больше, достигает величины .
В повседневной жизни явно выраженным магнитострикционным материалом является ферримагнетик в виде ферритового стержня. Такие стержни можно найти в старых радиоприёмниках. В магазине старых радиодеталей было закуплено несколько различных ферритовых стержней. в книге [1] рекомендуем применять ферритовые стержни диаметром 8мм марки М400-НН. Удалось приобрести несколько таких стержней. Вот точная их маркировка: М400-ННЩО-45К. Эта маркировка сохранилась только на трёх стержнях, на других её нет. Цена одного стержня колеблется от 70 рублей до 100 рублей в зависимости от размера. Ниже приводится фотография приобретённых ферритовых стержней.
Ферритовые стержни для магнитострикционных излучателей
Ферритовый стержень помещается в соленоид. Соленоид был изготовлен самостоятельно. рекомендует применять провод типа ПЭЛ-0,51, количество витков 100 при длине намотки приблизительно 75 мм. Однако сначала такого провода в лаборатории не было, поэтому указанные 100 витков были намотаны проводом диаметром 0,5 мм в поливинилхроридной изоляции. Длина соленоида увеличилась до 110 мм, при этом обмотку пришлось выполнять в два слоя. Однако наличие изоляции исключило необходимость каких-либо дополнительных изоляций между слоями.
Другой новой особенностью конструкции магнитострикционного излучателя является система подмагничивания ферритового стержня. Эта система принципиально отличается от предложенной и является авторской доработкой устройства. В 1978 году ещё не были открыты неодимовые магниты, представленные ниже на рисунке.
Это очень сильные магниты. Теоретический предел величины магнитной индукции в них равен 1,8 Тл, а практическая намагниченность составляет приблизительно 1 Тл. Сильные неодимовые магниты позволили исключить из конструкции самую тяжёлую деталь – кольцевые магниты. Оказалось достаточно одного неодимого магнита диаметром 10 мм и длиной 20 мм для обеспечения требуемого подмагничивания ферритового стержня. Неодимовый магнит располагается в нижней части катушки соленоида непосредственно в её отверстии и закрепляется клеем. Место закрепления магнита выбирается таким, чтобы ферритовый стержень нижним концом не касался его, оставляя зазор 2-5 мм. При различных длинах стержней удобно выполнить крепление неодимивого магнита подвижным, но с очень тугой посадкой во внутренней части трубки. Это позволит регулировать зазор между магнитом и ферритовым стержнем для различных излучателей. Из конструктивных и технологических новых особенностей следует отметить следующие.
1. Намотка соленоида на полиэтиленовой водопроводной трубе диаметром 20 мм.
2. Применение стандартных верхнего и нижнего ограничителей намотки в катушке от сантехнического оборудования бачка унитаза.
3. Изготовление подставки из пустой баночки от косметического средства. В крышке баночки просверлено отверстие диаметром 20 мм, в которое вставлена водопроводная полиэтиленовая труба.
4. Изготовление клемм с возможностью быстрой замены согласующего конденсатора.
5. Свободная вертикальная опора ферритового стержня на резиновом кольце. Стержень висит на этом кольце в вертикальном положении, опираясь на верхнюю часть водопроводной трубы.
Ниже на рисунке представлены схема доработанного магнитострикционного излучателя и его фотография.
Схема доработанного магнитострикционного излучателя и его фотография
Изготовленный магнитострикционный излучатель не является оптимальным. Его конструкция, параметры и технологические особенности, несомненно, требуют доработки, усовершенствования, возможно, полной переработки. Однако в первых опытах по распылению жидкости он доказал свою работоспособность как со школьными генераторами сигналов низкой частоты типа ГЗШ и ГЗ-63М, так и с самодельным транзисторным ультразвуковым генератором. Этот излучатель очень надёжный. Даже если стеклянная баночка разобьётся, она легко заменяется на другую, потому что применяется для хранения целого ряда косметических средств. На всякий случай сделан запас из четырёх таких баночек.
2. ОПЫТЫ СО ШКОЛЬНЫМ ГЕНЕРАТОРОМ ГЗШ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Генератор сигналов низкой частоты ( Гц) типа ГЗШ-63 – это настоящий раритет. Он сохранился во многих школьных кабинетах физики, однако далеко не во всех. В Интернете не удалось найти принципиальную схему генератора. Однако из опыта работы с ним ясно, что амплитуда выдаваемого сигнала может достигать более 200 вольт. Генератор имеет три выхода в зависимости от нагрузки. В некоторых моделях есть отдельный выход для школьного усилителя низкой частоты. Надёжность этого прибора доказана тем, что на лабораторных работах его часто применяют в качестве источника напряжения указанной частоты, к нему непосредственно можно подключать динамик, на нём можно демонстрировать выпрямительные схемы, снимать вольтамперные характеристики, изучать резонанс и т. д. Генератор выдаёт сигналы по паспорту до 20 кГц, а реально до 26 кГц, что вполне достаточно для первых опытов с ультразвуком. О возможности первичных опытов с ультразвуком с помощью такого генератора пишет [1]. Эти опыты были повторены в соответствии с его рекомендациями.
Первые опыты по распылению капли воды ультразвуком
Для проведения опыта изготовленный магнитострикционный излучатель был присоединён к выходу звукового генератора на внешнюю нагрузку 6 Ом, в отличие от рекомендации 600 Ом. Выбор клемм нагрузки был проведён опытным способом, просто перебрали три варианта подключения – 5000 Ом, 600 Ом и 6 Ом. При каждом способе подключения слушали, когда появится высокочастотный сигнал тоньше писка комара. Снижение сопротивления нагрузки является следствием увеличения размеров соленоида.
После подключения магнитострикционного излучателя к звуковому генератору и установки максимальной частоты 20 кГц на верхний торец ферритового стержня была нанесена капля воды. Амплитуда звукового генератора была поставлена на максимум. Частоту сигнала стали постепенно уменьшать. Приблизительно при 16 кГц капля воды превратилась в фонтан мельчайших брызг. Именно этот опят позволил выдвинуть гипотезу о возможности распыления топлива в рабочей области теплового двигателя.
Распыление жидкости происходит от значительного возрастания амплитуды магнитострикционных колебаний ферритового стержня. Возрастание амплитуды колебаний возможно только при резонансе стержня, когда в нём образуется стоячая ультразвуковая волна в результате сложения бегущей и отражённой волн от торцов стержня.
Стоячая волна – это устойчивое чередование узлов и пучностей колебаний, которое образуется в результате сложения бегущей и отражённой волн.
Звуковые стоячие волны образуются в замкнутых пространствах. Часто рассматривают стоячие звуковые волны в трубах. В ферритовом стержне звуковая волна такая же по механизму образования, как в музыкальной трубе. Стержень звучит особенно сильно, если внутри него укладывается целое число полуволн. В нижней части стержня возникает пучность колебаний от внешнего воздействия переменного магнитного поля соленоида. Волна стержню-волноводу передаётся в верхнюю часть стержня. Если вдоль длины стержня укладывается точно целое число полуволн, то у верхнего свободного среза стержня тоже возникает пучность колебаний, которая передаётся в окружающее пространство как сильное звучание определённой частоты. Для ультразвуковых колебаний в области 15-18 кГц слышимость возможна детьми с хорошим музыкальным слухом. Вдоль длины стержня может уложиться любое целое число полуволн 
. Если в стержне уложилась одна полуволна, то образуется главный тон звучания стержня (К=1), который часто называют главным обертоном. Если в стержне уложилось ровно две полуволны (К=2), то образуется первый обертон. Аналогично образуются второй, третий, четвёртый и последующие обертоны. При этом длина волны главного обертона уменьшается в К раз, где (К-1) – номер обертона. Схема образования обертонов в ферритовом стержне представлена ниже на рисунке.
Практически обнаружить пучность в стоячей волне можно на слух или косвенно, по вибрациям капли воды на торце стержня. Изменяя частоту звука, изменяем длину звуковой волны. Как только длина звуковой волны станет такой, что на верхнем конце ферритового стержня будет пучность колебаний, сигнал-писк будет максимальным. Максимальное звучание-писк стержня позволяет говорить, что в нём уложилось целое число звуковых полуволн. Более точное определение частоты звука выполняется с помощью лабораторного частотомера. Визуальная регистрация звуковых колебаний производится электронным осциллографом. Если опытным способом определить резонансную частоту ультразвука в стержне, то можно вычислить скорость распространения звуковых колебаний в феррите, что очень важно для дальнейших исследований. Справочная литература позволяет очень приближённо оценить скорость звука в керамических ферритах [2, стр.384] величиной м/с. Поэтому первой задачей стало определение скорости звука в конкретных образцах феррита.
Определение скорости звука в феррите выполнялось по методике школьной лабораторной работы для специализированного класса [3]. Для определения скорости звука надо провести два измерения, соответствующие пучностям на выходе из ферритового стержня.
Пусть при первом измерении пучность на выходе образовалась при линейной частоте 
, что соответствует длине 
звуковой волны. При этом в стержне образовалась стоячая волна с 
полуволнами, то есть 
.
Пусть при втором измерении пучность на выходе стержня образовалась при линейной частоте 
, что соответствует длине 
звуковой волны. При этом в стержне образовалась стоячая волна с 
полуволнами, то есть 
. Целое число 
добавленных полуволн легко определяется практически:
если максимум выходного сигнала на осциллографе был получен следующим за первым измерением (с полуволнами), то 
;
если максимум выходного осциллографического сигнала был получен следующим через один максимум за первым измерением (с полуволнами), то 
;
если максимум выходного осциллографического сигнала был получен следующим через два максимума за первым измерением (с полуволнами), то 
и т. д.
Составляем и решаем систему из двух уравнений с двумя неизвестными ( и 
):
Решаем второе уравнение системы
; 
; 
;
.
Получена основная расчётная формула для определения скорости звука в ферритовом стержне.
Длина стержня 
- это не его геометрическая длина 
, а так называемая эквивалентная длина, которая учитывает диаметр 
стержня:
.
Если известно, что в ферритовом стержне возбуждён главный тон резонанса, то есть известен номер гармоники, то формулы значительно упрощаются.
; 
; 
;
.
Геометрическую длину и диаметр стержня измеряем как можно точнее штангенциркулем или микрометром, а резонансную частоту 
фиксируем на частотомере Ч3-36А в момент максимальной амплитуды выходного сигнала на подключённом к излучателю осциллографе С1-82 или лучше на милливольтметре В3-38. Резонансную частоту можно также определить с помощью прибора радиолюбителя – 2, который работает и в режиме генерации, и в режиме частотомера.
Пример расчёта скорости звука в ферритовом стержне.
Заданы (измерены):
геометрическая длина ферритового стержня 
;
диаметр ферритового стержня 
;
резонансная частота главного тона 
.
Вычисляем скорость звука в феррите:
.
Получение исходных данных для расчёта скорости звука в феррите
Таким образом, даже простейшее оборудование школьного кабинета (генератор ГЗШ-63 и самодельный магнитострикционный излучатель) с дополнительным оборудованием, предоставленным институтом (осциллограф С1-82, частотомер Ч3-36А, милливольтметр В3-38), позволили уточнить скорость звука в ферритовом стержне. Скорость звука в феррите – очень важный показатель для исследования явления двойного резонанса ультразвукового излучателя. В конкретном ферритовом стержне скорость распространения ультразвуковых колебаний оказалась равной 5714 м/с, что очень хорошо согласуется со справочными данными [2, с.384], где приведён диапазон этой величины м/с.
3. ИЗГОТОВЛЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ГЕНЕРАТОРА НА ТРАНЗИСТОРАХ
Школьный генератор ГЗШ-63 не приспособлен специально для получения ультразвуковых колебаний. Этот генератор не является источником питания, однако применяется в таком качестве из-за достаточной выходной мощности сигнала регулируемой частоты. Следующая задача исследования – изготовление специального генератора сигналов ультразвуковой частоты. Новый генератор должен быть достаточно мощным, с потребляемой электрической мощностью не менее 10 Вт, лёгким, удобным, настраиваемым на частоты 15-30 кГц. Таким требованиям удовлетворяет конструкция, предложенная в книге [1]. В этой книге приведена принципиальная схема генератора и рекомендации для изготовления практически всех деталей. Особенно важными являются геометрические характеристики высокочастотного и выходного трансформаторов. При повторении процесса сборки транзисторного генератора ультразвука удобнее применять современный источник информации [4], в котором принципиальная схема и чертежи деталей более чёткие. Ниже на рисунке приведены соответствующие выдержки из [4].
Принципиальная схема генератора (выдержка из книги )
Чертежи каркасов трансформаторов (выдержка из книги )
Генератор ультразвука был изготовлен. Практически он заработал сразу. Однако к предложенной принципиальной схеме есть несколько замечаний. При первом же испытании конструкции выяснилось, что транзистор VT1 очень сильно нагревается в процессе работы. Практически он разогревается сразу же, через 10-15 секунд работы генератора. Стали искать причину разогрева транзистора. В книге [1] и на сайте [4] транзисторы VT1 различные. В книге [1] – это транзистор типа МП42, а на сайте [4] – это транзистор типа МП41. Обратились к справочной литературе по транзисторам [5, с.133].
Характеристики транзистора МП42, МП42А, МП42Б:
номинальное напряжение между коллектором и эмиттером 
;
максимальное напряжение между коллектором и эмиттером 
;
максимальный ток коллектора 
;
максимальная рассеиваемая тепловая мощность 
.
Характеристики транзистора МП41, МП41А:
номинальное напряжение между коллектором и эмиттером ;
максимальное напряжение между коллектором и эмиттером 
;
максимальный ток коллектора 
;
максимальная рассеиваемая тепловая мощность 
.
Вообще говоря, удобнее найти эти характеристики в Интернете на множестве справочных сайтов по соответствующему поисковому запросу. Анализ характеристик применённых транзисторов показывает, что они не удовлетворяют условиям эксплуатации. Докажем это.
1. Резистор R3 имеет сопротивление 64 Ом в цепи эмиттера транзистора VT1. В коллекторной цепи транзистора VT1 содержится только обмотка 1-2 высокочастотного трансформатора Tr1. Следовательно, напряжение питания практически полностью передаётся на транзистор VT1 как напряжение между коллектором и эмиттером. Даже напряжение питания 10 В является большим для транзистором типа МП42 и МП41. Форсированный режим работы с напряжением питания 20 В выходит за пределы допустимого. Конечно, сразу транзистор VT1 не выйдет из строя, однако будет сильно нагреваться, а потом, рано или поздно, его придётся заменить.
2. При напряжении питания 
ток в коллекторе транзистора VT1 равен 
. Если же включить форсированный режим питания генератора 
, то коллекторный ток транзистора VT1 превысит 300 мА. Это означает, что даже предельная характеристика будет превышена более чем в 2 раза!
3. При напряжении питания и токе коллектора 
рассеиваемая на транзисторе VT1 тепловая мощность равна 
. И это при допустимом максимальном значении 200 мВт! При форсированном режиме питания значение этой мощности превысит 6 Вт! Естественно, что при таких тепловых мощностях транзистор превратится в обогреватель. На практике испытали только режим питания и убедились в сильном нагреве транзистора VT1 через 10 секунд после работы генератора. Режим питания даже не стали включать, чтобы не «спалить» транзистор VT1.
Вывод. Либо транзисторы типов МП42, МП41 не могут быть применены в качестве транзистора VT1, либо надо изменить режим работы транзистора VT1.
Выполнили первую доработку генератора.
Так как генератор был уже собран, то заменять транзистор VT1 на новый, тем более на транзистор нового типа с другими характеристиками, вряд ли целесообразно. Схема отлажена, работает, поэтому сначала надо попытаться обеспечить нормальный режим работы транзистора VT1. Для этого резистор R3 заменили на новый с сопротивлением R3=330 Ом. Генератор сразу заработал отлично, транзистор VT1 типа МП42 перестал нагреваться, даже через 10 минут работы генератора его нагрев на ощупь практически не регистрировался. Установившаяся рабочая температура транзистора VT1 оценивается приблизительно на 100С выше температуры окружающей среды. Нормальный режим работы транзистора VT1 после замены резистора на R3=330 Ом обоснован не только экспериментально, но и теоретически.
1. Резистор R3 имеет сопротивление 330 Ом в цепи эмиттера транзистора VT1. В коллекторной цепи транзистора VT1 содержится только обмотка 1-2 высокочастотного трансформатора Tr1. Следовательно, напряжение питания практически полностью передаётся на транзистор VT1 как напряжение между коллектором и эмиттером, но большая часть напряжения упадёт на резисторе R3.
2. При напряжении питания ток в коллекторе транзистора VT1 равен 
. Если же включить форсированный режим питания генератора , то коллекторный ток транзистора VT1 не превысит 63 мА. Это означает, что транзистор VT1 практически всегда будет работать в номинальном режиме.
3. При напряжении питания и токе коллектора 
рассеиваемая на транзисторе VT1 тепловая мощность равна 
. Это многовато, однако вполне допустимо, потому что планировался обдув схемы небольшим вентилятором. При форсированном режиме питания значение этой мощности превысит 1,3 Вт! Форсированный режим можно включать только кратковременно!
Вывод. Удобно применять стандартное напряжение питания 12-15 В, например, от автомобильного аккумулятора или выпрямительного устройства для зарядки автомобильного аккумулятора.
Вторая доработка схемы коснулась размеров катушек высокочастотного и выходного трансформаторов. Решили применить готовые детали, которые были под рукой. Каркасы трансформатором намотали на пустых бумажных катушках из-под ниток, потому что в них вплотную входили ферритовые стержни диаметром 10 мм, а не 8 мм, как в первоисточниках [1,4].
Каркасы для высокочастотного и выходного трансформаторов от бытовых катушек
Внешний диаметр пустой катушки из-под ниток равен 13 мм – это больше, чем в рекомендациях [1,4]. Однако другие параметры, кроме длины намотки, решили не изменять. Ограничители намотки выполнены из древесно-волокнистой плиты (ДВП) толщиной 10 мм. По сути это спрессованная бумага, которая отлично обрабатывается любым режущим инструментом. Отверстия выполнены сверлом диаметром 13 мм так, чтобы бумажная катушка с клеем вплотную входила в них. На ограничителях сразу же установлены винты М4 для крепления и для выводов обмоток. В соответствие с рекомендациями намоточный провод был применён типа ПЭЛ-0,51, количество витков соблюдено строго. Процесс изготовления катушек высокочастотного и выходного трансформаторов представлен ниже на рисунках.
Технология изготовления катушек высокочастотного и выходного трансформаторов
Третья доработка конструкции связана с обеспечением нормального режима работы транзистора П210. Это мощный транзистор [6] с максимальным коллекторным током 12 А и напряжением между эмиттером и коллектором 40-60 В в зависимости от последней буквы обозначения транзистора. Предельная частота 100 кГц. Максимальная мощность на коллекторе 45 Вт при рабочей температуре не более 700С. Испытание работающего ультразвукового генератора показало, что транзистор VT2 типа П210 сильно нагревается через 2-3 минуты работы. Для охлаждения мощного транзистора его установили на ребристый с одной стороны радиатор размерами 70х100 мм от системы электропитания автомобиля.
Радиатор для охлаждения мощного выходного транзистора П210
При установке транзистора на радиатор прокладка из слюды между ним и металлом была удалена, поэтому корпус радиатора является коллектором, то есть соединён с минусом источника питания, как в большинстве автомобилей. Установка транзистора на радиатор увеличила время нагрева транзистора, но не решила проблемы охлаждения. В связи с этим был установлен вентилятор охлаждения от блока питания компьютера, работающий от напряжения 12 В. Реально вентилятор работает при напряжении питания от 6 В до 20 В и включается автоматически при подаче напряжения питания на ультразвуковой генератор. Установка вентилятора полностью решила проблему охлаждения мощного транзистора П210. При напряжении питания 15 В ультразвуковой генератор может работать очень длительно, температура крышки транзистора П210 не превышает 500С при комнатной температуре 200С. Однако при форсированном режиме работы при напряжении питания 20 В транзистор П210 ощутимо разогревается даже при работающем вентиляторе через 5 минут работы. Следовательно, форсированный режим питания ультразвукового генератора следует включать кратковременно, не более чем на 1 минуту. Такая длительность форсированного режима позволяет выполнить большой объём исследований, не говоря о практически не ограниченном по времени номинальном режиме питания 15 вольт.
Система охлаждения транзистора П210 вентилятором
Четвёртая доработка конструкции – это полный отказ от совмещённого с ультразвуковым генератором блока питания. Сейчас имеется широкий перечень выносных блоков питания. Это и малогабаритный стабилизированный источник питания ИПС-1 (15 В, 0,9 А), и школьный блок питания В-4-12, который был доработан на большее напряжение введением ёмкостного выходного фильтра. Наконец, запитывать генератор можно от аккумулятора с напряжением 12 В, даже от автомобильного аккумулятора. Следовательно, в конструкции надо предусмотреть только клеммы, к которым подводится напряжение питания 12 В.
Общий вид монтажной панели генератора с подключённым излучателем и магазин электроёмкостей для его наладки
Наладка ультразвукового генератора была очень простой, потому что в распоряжении имелся магазин электроёмкостей, который, наверное, был вывезен после Великой отечественной войны из Германии в Советский Союз в Московский авиационный институт.
Наладку ультразвукового генератора провели подбором электроёмкостей конденсаторов С2 и С6 сначала на магазине электроёмкостей, а потом заменой на реальные детали.
После наладки генератор испытали при различных напряжениях питания. Ниже приводятся осциллограммы испытаний. Масштаб горизонтальной развёртки 10 мс/дел, вертикальный масштаб 5 В/дел.
Осциллограммы работы генератора при напряжениях питания 6В, 9В, 12В
Осциллограммы работы генератора при напряжениях питания 15В, 20В
Представленные осциллограммы доказывают работоспособность генератора при напряжении питания в пределах 9-20 вольт.
4. РАСПЫЛЕНИЕ ЖИДКОСТИ УЛЬТРАЗВУКОМ
После создания ультразвукового генератора были повторены опыты по распылению капли воды ультразвуком. По сути это был даже не ультразвук, а звук высокой частоты, потому что собственная частота колебаний ферритового стержня на главном тоне равна 13,82 кГц. Применялся ферритовый стержень диаметром 10 мм и длиной 200 мм. При уменьшении длины ферритового стержня собственная резонансная частота увеличится. Капля воды на торце ферритового стержня при резонансной частоте сначала мутнела, потом на ней появлялся бугорок, а затем она распылялась фонтаном мельчайших брызг.
Однако распыление капли воды не всегда происходило интенсивно!
Появилась задача увеличения интенсивности распыления капли воды. Это основная задача работы. При обычном способе распыления капли воды ультразвуком резонансную частоту приходится подбирать перемещением ферритового стержня в высокочастотном трансформаторе Tr1. При «закипании» капли воды скорость перемещения приходилось вручную уменьшать, замедлять перемещение ферритового стержня. Короче, рука работала как система управления с визуальной обратной связью. В реальных процессах распыления топлива надо сделать так, чтобы даже при очень быстром прохождении резонансной частоты процесс протекал практически мгновенно. Как этого добиться?
Помутнение, вспучивание и распыление капли воды на торце ферритового стержня
Цель работы заключается в повышении степени распыления топлива в рабочем объёме теплового двигателя. Топливо моделируется пока каплей воды. Следовательно, требуется очень быстро распылить каплю жидкости на торце ферритового стержня. Конечно, можно повышать мощность ультразвукового магнитострикционного излучателя, можно улучшать конструкцию и параметры электрической схемы. Однако все подобные способы связаны с совершенствованием аппаратной части, но не способа распыления. Мощность генератора бесконечно увеличивать нельзя. Совершенству конструкции и параметров схемы тоже есть предел.
При проведении опытов капля воды распылялась по столу, забрызгивая окружающие предметы. Опытов было проведено очень много, поэтому очень часто приходилось вытирать поверхность стола. Когда вытирать стол надоело, было предложено наблюдать распыление капли воды через стекло. Для этого на магнитострикционный излучатель надели обычную школьную колбу из кабинета химии. Результат такой защиты стола от намокания оказался неожиданным. Он составляет суть исследовательской работы, которая будет представлена далее.
5. ДВОЙНОЙ РЕЗОНАНС РАСПЫЛИТЕЛЯ
После надевания колбы на магнитострикционный излучатель было проведено ещё больше опытов. О вытирании поверхности стола забыли, потому что, во-первых, капля распылялась внутри колы, во-вторых, сразу стало не до этого.
Сначала теоретически проанализируем, что произошло с каплей жидкости, когда её поместили на ультразвуковой распылитель внутрь сферических колб таких, как показаны на рисунке ниже.
Такие сферические колбы предложены кабинетом химии (диаметры 50 и 100 мм)
Внутри большой колбы ничего особенного не произошло, она только предохраняла стол от намокания при распылении капли воды.
Внутри маленькой колбы капля воды почему-то стала распыляться мгновенно даже при очень быстром перемещении ферритового стержня в высокочастотном трансформаторе Tr1.
Резонансная частота ферритового стержня магнитострикционного излучателя (не того, который перемещаем, а того, который висит на резиновом кольце в соленоиде с согласующим конденсатором С6) известна, измерена практически и равна . Ультразвуковые колебания происходят не только в ферритовом стержне, но и в воздушном пространстве. Скорость звука в воздухе предположим приближённо равной 
. Определим длину волны ультразвука в воздухе, а не в ферритовом стержне.
.
ДА ВЕДЬ ЭТО РОВНО РАДИУС МАЛЕНЬКОЙ КОЛБЫ!
Тема этой работы появилась после случайного открытия такого замечательного факта: интенсивность распыления капли воды на торце ферритового стержня резко возрастает, если её поместить в центр сферической колбы с радиусом, равным полудлине резонансной волны в воздухе.
Это всем известное явление резонанса. Это явление изучалось при резонансе ферритового стержня в магнитострикционном излучателе. Торец поверхности ферритового излучателя отдаёт энергию кале воды, дробит её на мельчайшие капельки в виде тумана. Однако часть энергии ультразвукового излучателя рассеивается в окружающее пространство. Этот факт обоснован, например, хорошей слышимостью звука тоньше комариного писка. Энергия от излучателя бесполезно ушла в окружающее пространство. Только небольшая часть энергии ультразвуковых колебаний излучателя была преобразована в распыление, то есть израсходована на увеличение поверхностной энергии молекул воды. С магнитострикционным излучателем работали долго, изучили его характеристики, особенности с позиции излучения ультразвуковой волны. Однако совершенно забыли о том, что неизрасходованную энергию излучённой ультразвуковой волны, или хотя бы малую часть этой энергии, можно вернуть обратно на излучатель, усилив интенсивность процесса распыления капли жидкости.
Иными словами, при традиционном подходе каплю жидкости распыляет только магнитострикционный излучатель. Новизна предложенного способа распыления капли жидкости заключается в том, что энергия на распыление забирается не только от излучателя, но и от окружающих стенок рабочего объёма в виде отражённых ультразвуковых волн, которые раньше бесполезно уходили наружу.
Увеличить интенсивность распыления жидкости предложено методом создания двойного резонанса. Один резонанс – это главный тон колебаний ферритового стержня в магнитострикционном излучателе, где скорость звука равна 
. Другой резонанс – это главный тон колебаний воздуха или топливной смеси теплового двигателя в его рабочем объёме, где скорость звука совершенно другая, для воздуха она равна приблизительно .
Повышение энергетической эффективности сжигания топлива заключается в том, что, во-первых, хорошо распылённое горючее сгорает более полно. Во-вторых, затраты энергии на создание ультразвуковых колебаний ничтожны по сравнению с энергией теплового двигателя, и эти затраты используются наиболее полно, если энергию ультразвука не излучать наружу, а возвращать обратно и использовать для дальнейшего дробления и распыления капелек топлива.
Ниже на рисунках представлены колбы с распылённой на их внутренней поверхности каплей воды. Распыление происходило практически мгновенно.
Внутри большой колбы (диаметр 100 мм) нет никаких особенностей (рисунок повёрнут)
Внутри малой колбы – интенсивное распыление капли из-за двойного резонанса
При теоретическом исследовании явления двойного резонанса надо учитывать следующие факты. При переходе волны из одной среды в другую частота и период колебаний не изменяются, а изменяется скорость волны и длина волны. Частота колебаний в ультразвуковой волне одинакова как в феррите стержня, так и в воздухе колбы. Однако скорость звука и длина волны различна в различных средах. Величина скорости звука 
в газе определяется по формуле 
, где 
- показатель адиабаты, 
- универсальная газовая постоянная, 
- абсолютная температура (К), 
- молярная масса газа (кг/моль). Эти формулы важны для расчёта явления двойного резонанса в реальных тепловых двигателях, где рабочим телом является не воздух, а топливная смесь.
Явление двойного резонанса иллюстрируется представленной ниже схемой. Капля жидкости на торце магнитострикционного стержня находится в области двух пучностей двух стоячих волн. Одна пучность от стоячей волны в ферритовом стержне магнитострикционного излучателя. Вторя пучность от стоячей волны во внутренней среде сферы.
Схема действия двойного резонанса на распыление жидкости
Рабочий объём теплового двигателя не обязательно должен быть сферическим. В двигателе внутреннего сгорания он цилиндрический. В этом случае надо определять характеристики стоячей волны от поршня и крышки. Могут быть и другие особенности формы рабочего объёма. Однако принцип двойного резонанса позволяет значительно увеличить интенсивность распыления топлива, что доказано практически.
6. НАПРАВЛЕНИЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ
На примере маломощной установки определено направление создания лабораторного оборудования для изучения распыления топлива двойным ультразвуковым резонансом.
Недостатком ранее предложенных схем является практически фиксированная рабочая частота. Зачем её фиксировать? В кабинетах физики есть не только школьные низкочастотные генераторы типа ГЗШ-63, но и лабораторные генераторы сигналов низкой частоты. Например, генератор Г3-36А способен формировать гармонические и прямоугольные сигналы с амплитудой до 1 В и частотой до 200 кГц. Однако мощности выдаваемого сигнала явно мало для магнитострикционного возбуждения ультразвука. Этот сигнал надо усилить. Сразу появилось решение воспользоваться мощным транзистором. Не надо применять устаревший транзистор типа П210, существуют более современные радиодетали. Например, транзистор КТ803А типа n-p-n имеет характеристики, которые близки к характеристикам транзистора П210, но при этом повышенную до 20 МГц граничную частоту. Вот характеристики транзистора КТ803А.
Характеристики транзистора КТ803А:
максимальное напряжение между коллектором и эмиттером 
;
максимальный ток коллектора 
;
максимальная рассеиваемая тепловая мощность 
;
коэффициент усиления по току 
;
граничная частота 
.
Выходной каскад схемы взят без изменения из предыдущей установки, сохранены прежние сопротивления резисторов. Так как транзистор имеет тип n-p-n, то полярность напряжения питания надо изменить.
Сигнал с генератора Г3-36А через разделительный конденсатор С1 подаётся на базу мощного транзистора. В силовой цепи коллектора транзистора формируется ультразвуковой сигнал.
Установка заработала, однако мощность её оказалась очень маленькой. Измерили мощность, которая подводится к магнитострикционному излучателю. Сила тока в коллекторе транзистора равна всего 10 мА – это очень мало для такого мощного транзистороа, его возможности используются не полностью. Измерили ток базы транзистора, он равен 750 мкА, менее 1 мА. Это тоже очень мало.
Следовательно, следующим шагом совершенствования установки является создание дополнительного входного каскада усиления. Возможен также вариант замены звукового генератора Г3-36А на другой, более мощный, например на Г3-118.
Первая схема усовершенствованной многочастотной установки
Предложенная схема генерации ультразвуковых колебаний была проверена. При испытании схемы был измерен ток коллектора, к которому подключён магнитострикционный излучатель и ток базы. Действующее значение тока коллектора равно 4,4 А при токе базы 105 мА и напряжении питания 15 В. Это означает, что на магнитострикционный излучатель подводилась мощность приблизительно 60 Вт. В результате испытаний ферритовый стержень сломался чуть ниже середины точки крепления на резиновом кольце. Капля воды распылялась практически мгновенно. Особенно быстро распыление происходило внутри колбы при двойном резонансе системы.
Ток коллектора 4,4А при токе базы 105мА и напряжении питания 15В
7. ЗАДАЮЩИЙ ГЕНЕРАТОР НА МИКРОСХЕМЕ
Опыты с генератором Г3-36 подтвердили правильность выбранного технического решения. Теперь генератор можно заменить схемой, которая обеспечит такой же сигнал на выходе. Задающий генератор собран на микросхеме К155ЛА3. Он выдаёт на выходе меандр. Индуктивность катушки излучателя преобразует сигнал в почти гармонический. Схема приведена ниже на рисунке. Сейчас эта схема дорабатывается. Двигатель М1 охлаждает транзистор КТ803А, а заодно и все другие элементы схемы. Мощность такая, что ферритовые стержни практически сразу ломаются, поэтому следующий шаг – замена феррита никелем.
8. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРЕДЛОЖЕНИЯ
На российскую транспортную систему приходится 25% конечного потребления энергоресурсов, или 94,4 млн. тонн нефтяного эквивалента (н. э.) ежегодно [7]. Согласно недавнему исследованию ВБ/МФК по оценке потенциала энергосбережения, энергопотребление в транспортном секторе может быть снижено на 38,3 млн. тонн н. э. в год, причем по большей части этот потенциал обоснован в экономическом и финансовом отношениях (95% и 84%, соответственно). Внутри транспортного сектора автомобильный транспорт характеризуется наибольшим объемом энергопотребления (48%) и наибольшим потенциалом его снижения. Структуру и динамику парка автотранспортных средств отражают следующие данные, взятые из нескольких разных источников. Росстат предоставляет информацию бесплатно в рамках утвержденного плана статистических работ. Данные о производстве отражаются в статсборниках «Российский статистический ежегодник», «Промышленность России» и др.
Табл. Производство важнейших видов нефтепродуктов, млн. т | |||||||||
1995 | 2000 | 2005 | 2006 | 2007 | 2008 | 2009 | 2010 | 2010/2000, % | |
Первичная переработка нефти | 182 | 173 | 208 | 220 | 229 | 237 | 237 | 250 | 145% |
Бензин автомобильный | 28,1 | 27,2 | 32,0 | 34,4 | 35,1 | 35,6 | 35,8 | 36,0 | 132% |
Топливо дизельное | 47,3 | 49,2 | 60,0 | 64,2 | 66,3 | 68,9 | 67,2 | 70,0 | 142% |
Мазут топочный (валовой выпуск) | 61,4 | 48,2 | 56,7 | 59,3 | 62,7 | 63,9 | 64,4 | 69,6 | 144% |
Из приведённой таблицы видно, что Россия потребляет ежегодно приблизительно 200 млн. т. различного вида горючего, исключая первичную переработку нефти. Часть этого горючего, несомненно, «вылетает в трубу» из-за неполного сгорания. Предположим, что в результате внедрения предлагаемой системы распыления топлива получится уменьшить количество несгоревшего горючего на 0,001%. Это составит 2000 тонн. В пересчёте на современную цену бензина 30 руб./кг экономия составит 60 млн. руб./год. Затраты на создание системы незначительные по сравнению с такой суммой.
ВЫВОДЫ
1. Доказана практически и обоснована теоретически возможность применения ультразвука для распыления топлива в тепловых двигателях.
2. Предложено новое применение известного способа ультразвукового распыления жидкости для использования в тепловых двигателях различного типа.
3. Новизна работы заключается в применении двойного резонанса при распылении жидкостей для получения нового положительного эффекта – более полного сгорания топлива с целью экономии расхода горючего в различных тепловых двигателях.
4. Практическая значимость работы обоснована экономией энергоресурсов при более полном их сгорании в различных тепловых двигателях.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Майер опыты с ультразвуком. (Серия «Библиотека физико-математической литературы») – М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1978. – 161 с. – Ил.
2. Физический энциклопедический словарь / Гл. ред. . Ред. колл. и др. – М.: Сов. энциклопедия, 1983. – С.383-386. – Магнитострикция.
3. , Лебедев практикум по физике. – М.: Московский авиационный институт, Центр дополнительного физико-математического образования, 2007.
4. Ульразвуковой генератор. Сайт http://radio-hobby. org/modules/newbb/viewtopic. php? post_id=16579 – Дата обращения 27.03.2013.
5. , Щербакова по радиотехнике. – Ростов н/Д.: Феникс, 2008. – 314 с.:Ил. (справочник).
6. Характеристики транзистора П210. Сайт http://*****/tag/tranzistor-p210/ - Дата обращения 21.02.2013.
7. IV Национальное сообщение по UNFCCC «Энергоэффективность в России: Скрытый резерв». - Доклад МФК Группы Всемирного банка, 2008. - Сайт http://*****/energo/reviews/avtomobilnyy-transport/obzor-1 - Дата обращения 05.04.2013.
8. Коровянская наноструктурный аккумулятор на фракталах Коха // Конкурс научно-технических работ и проектов «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики – 2012» / Аннотации работ. – М.: Московский авиационный институт, 30 октября 2012. – ISBN 76-15-9. – С.132-134. – Грант от фонда «Лифт в будущее».
ПРИЛОЖЕНИЕ
Очень близкой работой по теме энергетики является школьное исследование «Тепловой наноструктурный аккумулятор на фракталах Коха». Исследование затрагивает тематику строения воды, с которой связаны 21 печатная работа автора. Переход в 11-й класс определил главное направление исследований – повышение энергоэффективности сгорания топлива. С этим направлением связаны новые работы, которые представляются для научной оценки в Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, в Казанский национальный исследовательский технологический университет, в РГТУ-МАТИ им. , с которым начато создание мощного ультразвукового генератора на пентоде ГУ-81М, на конкурс «Энергопрорыв», на 7-й Международный молодёжный форум «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики» в ноябре 2013 года и на другие мероприятия. Главным автор считает участие в конкурсе «ЮНИОР-2013» в НИЯУ МИФИ в феврале 2014 года. Рассматривается возможность участия в Балтийском конкурсе в Санкт-Петербурге в Военмехе. Главными заслугами автора по водной тематике являются два диплома, представленные ниже от фонда «Лифт в будущее» и от иностранной фирмы.
Диплом на конкурсе «Интел-Авангард» в Московском химическом лицее по тематике строения воды
Сертификат участника конкурса по тематике «Энергия-вода» в МГУ им.
Специальный диплом оргкомитета конкурса в Московском химическом лицее по энергетической тематике, из которой появилась тема работы
Самая главная награда по энергетической тематике – диплом и грант
Список научных и конкурсных работ
1. , Лебедев оперативной инновационно-информационной задачи // Всероссийская конференция «Информационные технологии в образовании ХХI века» (ИТО-ХХI) / Сборник научных трудов. – М.: НИЯУ МИФИ, 24-26 октября 2011. – ISBN 1572-3. – С.297-300.
2. , Мельничук система аварийного спасения людей с высотных зданий и сооружений. // 15-я Междунароная межвузовская научно-практическая конференция молодых учёных, аспирантов и докторантов «Строительство – формирование среды жизнедеятельности» - М: Московский государственный строительный университет (НИУ).– 25-27 апреля 2012 г.
3. , , Мельничук принципы создания магнитной системы аварийного спасения людей с высотных зданий и сооружений // Материалы Международной школы-семинара «Физика в системе высшего и среднего образования России». – Москва, Московский авиационный институт (НИУ). – Июль, 2012 г. – ISBN 1-31-8. – С.117-120.
4. Коровянская -оценка качества древесины для строительных конструкций (гидростатическое определение плотности) // Ежегодная внутривузовская конференция по итогам научно-исследовательских работ студентов. – Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет. – Город Мытищи Московской области, 17 марта 2011 г. – Кафедра «Прикладная механика и математика». – Предпринт. – С.5-9.
5. , Мельничук для изучения быстро протекающих процессов при движении тел и её применение для исследования магнитной системы аварийного спасения людей с высотных зданий и сооружений / Всероссийский конкурс научных, образовательных и инновационных проектов студенческих научных обществ: сборник научных работ победителей конкурса. Ч. II / М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань: Изд-во КНИТУ, 2012. – 280 с. - ISBN 1304-0. – С.28.
6. Коровянская бытовых весов для определения плотности материалов в строительстве // Фестиваль исследовательских и творческих работ учащихся «Портфолио» / Сборник описаний работ. – учебный год. – М.: «Первое сентября», «Чистые пруды». – Работа № 000 (экономика) (* лауреат конкурса). - ISBN 0778-1. - С.283.
7. , Мельничук для изучения быстро протекающих процессов при движении тел и её применение для исследования магнитной системы аварийного спасения людей с высотных зданий и сооружений / Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов и аспирантов в области технических наук // Материалы работ победителей и лауреатов конкурса. – Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (НИУ). – 2012. - С.377-378. – Диплом лауреата конкурса.
8. , Мельничук система аварийного спасения людей с высотных зданий и сооружений // III Всероссийская молодёжная конференция! Устойчивость, безопасность и энергоресурсосбережение в современных архитектурных, конструктивных, технологических решениях и инженерных системах зданий и сооружений» / Сборник тезисов. – М.: Моковский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 18 октября 2012. - ISBN 0666-4. – С.158-164.
9. Коровянская для изучения быстро протекающих процессов // Ежегодная внутривузовская конференция по итогам научно-исследовательских работ студентов. – Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет. – Город Мытищи Московской области, 13-16 марта 2012 г. – Кафедра «Прикладная механика и математика». – Предпринт. – С.37-40.
10. Коровянская Архимеда и плавучесть тел // Фестиваль исследовательских и творческих работ учащихся «Портфолио» / Сборник описаний работ. – учебный год. – М.: «Первое сентября», «Чистые пруды». – Работа № 000 (физика) (* лауреат конкурса). - ISBN 0778-1. - С.314.
11. , , Служителева прибор для оперативной оценки плотности строительных материалов // Ежегодная внутривузовская конференция по итогам научно-исследовательских работ студентов. – Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет. – Город Мытищи Московской области, 13-16 марта 2012 г. – Кафедра «Прикладная механика и математика». – Предпринт. – С.6-14.
12. Коровянская для исследования перегрузок многосредных летательных аппаратов при переходе из одной среды в другую.//Международная молодёжная научная конференция «Гагаринские чтения – 38». – Российский государственный технологический университет – Московский авиационный технологический институт РГТУ-МАТИ им. . – Секция №13 «Теория, конструкция и технология аэрокосмического приборостроения». – Москва, 10-14 апреля 2012 г. - ISBN 1-641-0. – С.59-61.
13. Коровянская фрактальных наноструктур воды при низких температурах // Ежегодная внутривузовская конференция по итогам научно-исследовательских работ студентов. – Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет. – Город Мытищи Московской области, 13-16 марта 2012 г. – Кафедра «Прикладная механика и математика». – Предпринт. – С.47-49.
14. Коровянская прибор для изучения быстро протекающих процессов // 15-я Международная телекоммуникационная конференция молодых учёных и студентов «Молодёжь и наука».1-й тур. – М: НИЯУ МИФИ, 2011.
15. Коровянская для изучения перехода многосредного летательного аппарата из одной среды в другую // Конкурс научно-технических работ и проектов «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики – 2012». – М: МАИ, ВВЦ, 30 октября 2012. - ISBN 6-15-9. – С.136-136.
16. Коровянская обработки массивов данных физического эксперимента // Материалы XXIII Международной конференции «Применение новых технологий в образовании». – Город Троицк Московской области, 27-28 июня 2012. - ISBN -280-7. – С.111-112.
17. Коровянская реализация установки для изучения перегрузок многосредных летательных аппаратов // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии НМТ – 2012». – М: МАТИ-РГТУ им. , 20-22 ноября 2012 г. - ISBN -675-5. – С.182-183.
18. Коровянская для исследования перегрузок многосредных летательных аппаратов при переходе из одной среды в другую // Труды 55-й Научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук». – Москва – Долгопрудный - Жуковский Московской области, факультет «Аэромеханика и летательная техника», 19-25 ноября 2012. - ISBN 0416-5. – С.156-157. – Диплом конкурса.
19. Коровянская для изучения быстро протекающих процессов // Фестиваль исследовательских и творческих работ учащихся «Портфолио» / Сборник описаний работ. – учебный год. – М.: «Первое сентября», «Чистые пруды». – Работа № 000 (физика) (* лауреат конкурса). - ISBN 0778-1. - С.316.
20. Коровянская для изучения перегрузок многосредных летательных аппаратов при переходе из воздуха в воду // Инновации в авиации и космонавтике. Сборник тезисов докладов. Московская молодёжная научно-практическая конференция. – М.: Московский авиационный институт, 16-18 апреля 2013. – ISBN 6-18-0. – С.123-124.
21. практика накала мощного пентода ГУ-81М. .//Международная молодёжная научная конференция «Гагаринские чтения – 39». – Российский государственный технологический университет – Московский авиационный технологический институт РГТУ-МАТИ им. . – Секция №12. – Москва, 9-13 апреля 2013 г. - ISBN -688-5. – С.25-27.
