मुक्त पिस्टन रैखिक जनरेटर

मुक्त-पिस्टन रैखिक जनरेटर (ऍफ़पीएलजी) एक स्थिरक के माध्यम से चुम्बक को चलाने के लिए ईंधन से रासायनिक ऊर्जा का उपयोग करता है और इस रैखिक गति को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। इसकी बहुमुखी प्रतिभा, कम वजन और उच्च दक्षता के कारण, इसका उपयोग अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है, यद्यपि की यह विद्युत् वाहनों के लिए सीमा विस्तारक (वाहन) के रूप में गतिशीलता उद्योग के लिए विशेष रुचि रखता है।

विवरण
मुक्त-पिस्टन इंजन रैखिक जनरेटर को 3 उपप्रणालियों में विभाजित किया जा सकता है: आंतरिक दहन इंजन द्वारा संचालित पारंपरिक विद्युत जनरेटर की तुलना में एफपीएलजी के कई संभावित लाभ हैं। एफपीएलजी का मुख्य लाभ अरालदण्ड की अनुपस्थिति से आता है। यह कम भागों के साथ एक छोटे और हल्के जनरेटर की तरफ ले जाता है। यह परिवर्तनीय संपीड़न और विस्तार अनुपात की भी अनुमति देता है, जिससे विभिन्न प्रकार के ईंधन के साथ काम करना संभव हो जाता है।
 * एक या दो विपरीत पिस्टन के साथ एक (या अधिक) प्रतिक्रिया अनुभाग
 * एक (या अधिक) रैखिक विद्युत जनरेटर, जो एक स्थिर भाग (स्थिरक) और संपर्क रॉड से जुड़े एक गतिशील भाग (चुंबक) से बना होता है।
 * अरालदण्ड (साधारणतया पर गैस स्प्रिंग या विपरीत प्रतिक्रिया अनुभाग) की कमी के कारण पिस्टन को पीछे धकेलने के लिए एक (या अधिक) मात्रा को वापस लाता हैं।

रैखिक जनरेटर प्रतिरोध बल के नियंत्रण की भी अनुमति देता है, और इसलिए पिस्टन की गति और प्रतिक्रिया का अच्छा नियंत्रण होता है। मुक्त-पिस्टन रैखिक जनरेटर की कुल दक्षता (यांत्रिक और जनरेटर सहित) परम्परागत आंतरिक दहन इंजनों की तुलना में काफी अधिक हो सकती है और ईंधन विद्युत् अपघरनी के बराबर हो सकती है।

विकास
मुक्त-पिस्टन रैखिक जनरेटर का पहला पेटेंट 1940 के आसपास का है, यद्यपि की पिछले दशकों में, विशेष रूप से दुर्लभ-पृथ्वी चुम्बक और विद्युत् शक्ति के विकास के बाद, कई अलग-अलग शोध समूह इस क्षेत्र में काम कर रहे हैं। इसमे सम्मिलित है: यद्यपि प्रौद्योगिकी के लिए कई प्रकार के नाम और संक्षिप्त रूप हैं, मुक्त-पिस्टन रैखिक जनरेटर और एफपीएलजी शब्द विशेष रूप से जर्मन अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी केंद्र में परियोजना को संदर्भित करते हैं।
 * लिबर्टिन एलपीई, यूके।
 * वेस्ट वर्जीनिया यूनिवर्सिटी (डब्ल्यूवीयू), यूएसए। *
 * चाल्मर्स यूनिवर्सिटी ऑफ़ टेक्नोलॉजी, स्वीडन। *
 * विद्युत् जेनरेटर, पोंटस ओस्टेनबर्ग, यूएसए - 1943
 * मुक्त पिस्टन इंजन, वैन ब्लारिगन, सैंडिया नेशनल लेबोरेटरी, यूएसए - 1995 के बाद से
 * एक्वेरियस इंजन, इज़राइल।
 * मुक्त-पिस्टन इंजन प्रोजेक्ट, न्यूकैसल यूनिवर्सिटी, यूके - 1999 से
 * शंघाई जे आई औतोंग विश्वविद्यालय, चीन।
 * मुक्त-पिस्टन रैखिक जेनरेटर, जर्मन एयरोस्पेस सेंटर (डीएलआर), जर्मनी - 2002 से
 * मुक्त पिस्टन शक्ति पैक (एफपी3), पेम्पेक प्रणाली, ऑस्ट्रेलिया - 2003
 * मुक्त पिस्टन ऊर्जा परिवर्तक, रॉयल इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग, स्वीडन - 2006
 * रैखिक दहन इंजन, प्राग में चेक तकनीकी विश्वविद्यालय - 2004 *
 * आंतरिक दहन रैखिक जनरेटर एकीकृत विद्युत प्रणाली, जू नानजिंग, चीन - 2010
 * माइक्रोमर एजी (स्विट्जरलैंड) - 2012
 * मुक्त-पिस्टन इंजन रैखिक जनरेटर, टोयोटा, जापान - 2014

कार्य-विधि
मुक्त-पिस्टन रैखिक जनरेटर में साधारण तौर पर तीन उपप्रणालियाँ होती हैं: दहन कक्ष, रैखिक जनरेटर और प्रतिवर्ती इकाई (साधारण तौर पर एक गैस स्प्रिंग), जो एक संयोजक रॉड के माध्यम से जुड़े होते हैं।

दहन कक्ष में, ईंधन और वायु का मिश्रण प्रज्वलित होता है, जिससे दबाव बढ़ता है और चलती भागों (संयोजक रॉड, रैखिक जनरेटर और पिस्टन) को गैस स्प्रिंग की दिशा में क्रियान्वित किया जाता है। गैस स्प्रिंग को संपीड़ित किया जाता है, और, जबकि पिस्टन निचले मृत केंद्र (बीडीसी) के पास होता है, स्वच्छ वायु और ईंधन को दहन कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है, जिससे निकास गैसें बाहर निकल जाती हैं।

गैस स्प्रिंग चलती भागों की असेंबली को शीर्ष मृत केंद्र (टीडीसी) में वापस धकेलती है, हवा और ईंधन के मिश्रण को संपीड़ित करती है जिसे अन्तर्निहित किया गया था और चक्र पुनरावृति करता हैं। यह द्वि-स्ट्रोक इंजन के समान प्रकार से कार्य करता है, यद्यपि की यह एकमात्र संभावित अभिविन्यास नहीं है।

रैखिक जनरेटर न केवल विस्तार के समय अपितु संपीड़न के समय भी गति के विपरीत बल उत्पन्न कर सकता है। परिमाण और बल प्रोवर्णन पिस्टन की गति के साथ-साथ समग्र दक्षता को भी प्रभावित करते हैं।

विविधताएं
एफपीएलजी की कल्पना कई अलग-अलग विन्यासों में की गई है, लेकिन अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, विशेष रूप से स्वचालित उद्योग के लिए, प्रत्येक बेलन के अंत में गैस स्प्रिंग के साथ एक दहन कक्ष के साथ एक ही बेलन में दो विपरीत पिस्टन पर ध्यान केंद्रित किया गया है। यह कंपन और ध्वनि को कम करने के लिए बलों को संतुलित करता है। सबसे सरल स्थिति में, दूसरी इकाई पहली का दर्पण मात्र है, जिसका पहली से कोई कार्यात्मक संबंध नहीं है। वैकल्पिक रूप से, एकल दहन कक्ष या गैस स्प्रिंग का उपयोग किया जा सकता है, जिससे अधिक सूक्ष्म डिज़ाइन और पिस्टन के बीच आसान समकालन की अनुमति मिलती है।

गैस स्प्रिंग और दहन कक्ष को संयोजक छड़ों के शीर्षो पर रखा जा सकता है, या वे स्थान को कम करने के लिए विपरीत पक्षों का उपयोग करके एक ही पिस्टन को साझा कर सकते हैं।

रैखिक जनरेटर के भी कई अलग-अलग विन्यास और रूप होते हैं। गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को कम करने और/या ऊष्मा अपव्यय में सुधार करने के लिए इसे गोल नलिका, एक बेलन या यहां तक ​​कि समतल प्लेट के रूप में डिजाइन किया जा सकता है।

मुक्त-पिस्टन रैखिक जनरेटर की वृहद् बहुमुखी प्रतिभा अरालदण्ड की अनुपस्थिति से आती है, जो एक मवृहद् पंपिंग हानि को दूर करती है, जिससे इंजन को और अधिक स्वतंत्रता मिलती है। दहन द्वि स्ट्रोक इंजन या चार-स्ट्रोक इंजन हो सकता है। यद्यपि की, चार स्ट्रोक के माध्यम से पिस्टन को आगे बढ़ाने के लिए, चार स्ट्रोक के लिए ऊर्जा के बहुत अधिक मध्यवर्ती भंडारण, अरालदण्ड की जड़त्व आघूर्ण की आवश्यकता होती है। अरालदण्ड की अनुपस्थिति में, एक गैस स्प्रिंग को अंतर्ग्रहण, संपीड़न और निकास स्ट्रोक के माध्यम से पिस्टन को शक्ति प्रदान करने की आवश्यकता होती हैं। यही कारण है कि अधिकांश वर्तमान शोध दो-स्ट्रोक चक्र पर केंद्रित हैं।

दहन के लिए कई विविधताएँ संभव हैं:
 * स्फुलिंग ज्वलन (ओटो)
 * संपीड़न ज्वलन (डीजल)
 * सदृश आवेश संपीड़न ज्वलन (एचसीसीआई)

डीएलआर अनुसंधान
जर्मन अंतरिक्ष प्रौद्योगिकी केंद्र का इंस्टीट्यूट ऑफ व्हीकल कॉन्सेप्ट वर्तमान में 2002 से एक एफपीएलजी (या मुक्त कोल्बे रैखिक जेनरेटर - एफकेएलजी) विकसित कर रहा है, और इस विषय के बारे में कई पत्र प्रकाशित किए हैं।

अनुसंधान के पहले कुछ वर्षों के समय, 3 उपप्रणालियों के साथ-साथ सैद्धांतिक पृष्ठभूमि अलग-अलग विकसित की गई थी। 2013 में, पहला संपूर्ण प्रणाली सफलतापूर्वक बनाया और संचालित किया गया था।

जर्मन केंद्र वर्तमान में पूरे प्रणाली के दूसरे संस्करण में है, जिस पर कंपन और ध्वनि को कम करने के लिए दो विपरीत बेलनों का उपयोग किया जाएगा, जिससे यह स्वसंचालित उद्योग के लिए संभव हो जाता हैं।

यह भी देखें

 * मुक्त-पिस्टन इंजन

बाहरी संबंध

 * FPLG project from the DLR
 * A history of free piston linear alternator developments