Устройство кумуляции плазменных сгустков Российский патент 2019 года по МПК H05H1/00 

Изобретение относится к устройствам получения низкотемпературной электроразрядной плазмы и может быть применено в области импульсной плазменной техники, занимающейся вопросами концентрации энергии в небольшом объеме.

Известно устройство кумуляции плазмы состоящее из коаксиально расположенных электродов - центрального цилиндрического и охватывающего его профилированного, состоящего из конической токопроводящей и цилиндрической ускоряющей частей [1].

Недостатком такого устройства является необходимость синхронизации взаимодействия струй при требовании соосности токопроводящих электродов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство вакуумной эрозионной камеры. Камера имеет внутренние съемные вкладыши из различных диэлектриков. Вакуумный объем отделялся от атмосферы тонкой полиэтиленовой пленкой. В качестве сопла использовалась цилиндрическая насадка [1].

Однако для обеспечения работы устройства необходимо откачивать камеру до вакуума 10^-2 мм рт.ст. Кроме этого, время свечения плазменного сгустка в свободной атмосфере не более 80-100 мс.

Целью изобретения является увеличение времени свечения плазменного сгустка в свободной атмосфере. Поставленная цель достигается тем, что устройство торцевого типа для кумуляции плазменных сгустков представляет собой систему кольцевого и аксиального электродов, соединенных проводящей диафрагмой. Инициатором разряда является проводящая диафрагма в форме круга, составленная из нескольких слоев алюминиевой фольги. Она располагается на диэлектрической подложке и прижимается к ней кольцевым электродом, выполненным из немагнитного проводящего материала. В центр диафрагмы устанавливается токоподвод из скрученных проволочек, количество которых, в зависимости от условий опыта, может изменяться от 4 до 8. Другой конец проволочек крепится по кругу на токоподвод. С целью уменьшения влияния на формирование плазменного сгустка магнитного поля, создаваемого токоподводом он располагается ниже области разрядного промежутка и с помощью дополнительного токоподвода импульс тока подводится по направляющим. Вся конструкция крепится на стойке.

На фиг. 1 представлена конструкция устройства; на фиг. 2 - взаимное расположение элементов аксиального и кольцевого токоподводов.

Устройство содержит аксиальный токоподвод 1, который скручивается из проволочек диаметром 1,0-2,4 мм, количество которых, в зависимости от условий опыта, может изменяться от 4 до 8. Инициатором разряда является проводящая диафрагма 4 в форме круга, составленная из нескольких слоев фольги. Она располагается на диэлектрической подложке 3 и прижимается к ней кольцевым токоподводом 2, выполненным из немагнитного материала. В центр диафрагмы устанавливается токоподвод 1 из скрученных проволочек, а другой конец - крепится по кругу на токоподвод 6. С целью уменьшения влияния магнитного поля на формирование плазменного сгустка токоподвод 6 располагается ниже области разрядного промежутка, а к токоподводу 5 импульс тока подводится по направляющим 7. Вся конструкция крепится на стойке 8.

Устройство работает следующим образом.

Мощный импульс ток ≈ 15 кА длительностью ≈ 100 мс, генерируемый индукционным накопителем электрической энергии, подается по кольцевому и аксиальному токоподводу на проводящую диафрагму. При протекании по ней электрического тока она нагревается, испаряется и за счет магнитогидродинамики в области разрядного промежутка и конвективных потоков формируется плазменный сгусток, который проходит сквозь проволочки аксиального токоподвода и выходит из области разрядного промежутка. Конструкция устройства отличается компактностью и позволяет регулировать размеры плазменного сгустка за счет изменения внутреннего диаметра D кольцевого токоподвода от 60 до 150 мм. Время свечения плазменного сгустка в свободной атмосфере доходит до 2 с. Это достигается за счет выполнения кольцевого токоподвода из немагнитного материала, так как на формирование и кумуляцию плазменного сгустка влияет только импульс тока, протекающий по аксиальному и кольцевому токоподводу.

1. Авторское свидетельство СССР №671681, Кл. Н05Н 1//00 Б.И. №18 от 15.05.80.

2. Андрианов A.M., Синицын В.И. Использование эрозионного разряда для моделирования одного из возможных видов шаровой молнии // ЖТФ. 1977, Том. 47, в. 11, с. 2318.

Изобретение относится к устройству торцевого типа предназначено для кумуляции плазменных сгустков, обладающих большим временем свечения в свободной атмосфере. В заявленном устройстве мощный импульс тока (длительностью ≈ 100 мс и силой тока до 15 кА), генерируемый индукционным накопителем электрической энергии, подается по кольцевому и аксиальному токоподводу на проводящую диафрагму. При протекании по ней электрического тока она нагревается, испаряется и за счет магнитогидродинамики в области разрядного промежутка и конвективных потоков формируется плазменный сгусток, который проходит сквозь элементы аксиального токоподвода и выходит из области разрядного промежутка. Конструкция устройства отличается компактностью и позволяет регулировать размеры плазменного сгустка за счет изменения внутреннего диаметра D кольцевого токоподвода от 60 до 150 мм. Кольцевой электрод выполнен из немагнитного материала, а аксиальный электрод состоит из набора радиально расположенных токопроводящих проволочек. Техническим результатом является повышение времени свечения плазменного сгустка в свободной атмосфере до 2 с. 2 ил.

Устройство торцевого типа для кумуляции плазменных сгустков при атмосферном давлении, состоящее из кольцевого и аксиального электродов, соединенных проводящей диафрагмой, которая прижимается кольцевым электродом к диэлектрической подложке, отличающееся тем, что кольцевой электрод выполнен из немагнитного материала, а аксиальный электрод состоит из набора радиально расположенных токопроводящих проволочек.