Способ модификации ионосферной плазмы



Способ модификации ионосферной плазмы
Способ модификации ионосферной плазмы
Способ модификации ионосферной плазмы
Способ модификации ионосферной плазмы

 

H05H1/04 - Плазменная техника (термоядерные реакторы G21B; ионно-лучевые трубки H01J 27/00; магнитогидродинамические генераторы H02K 44/08; получение рентгеновского излучения с формированием плазмы H05G 2/00); получение или ускорение электрически заряженных частиц или нейтронов (получение нейтронов от радиоактивных источников G21, например G21B,G21C, G21G); получение или ускорение пучков нейтральных молекул или атомов (атомные часы G04F 5/14; устройства со стимулированным излучением H01S; регулирование частоты путем сравнения с эталонной частотой, определяемой энергетическими уровнями молекул, атомов или субатомных частиц H03L 7/26)

Владельцы патента RU 2515539:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского" (RU)

Изобретение относится к области электричества, касается способа модификации ионосферной плазмы, который может быть использован для исследования околоземного пространства, задач дальней НЧ радиосвязи, а также в целях радиопротиводействия. Способ модификации ионосферной плазмы включает формирование искусственных плазменных образований за счет ударных волн, расходящихся от мест взрывов отдельных пиропатронов Отстрел пиропатронов производят от кассеты по радиальным направлениям, формирование расходящихся ударных волн осуществляют путем одновременного взрыва всех пиропатронов, при этом плазменное образование с возбужденными в нем импульсными электромагнитными полями формируют в центральной области воздействия за счет сходящейся ударной волны, образующейся в результате смыкания фронтов от отдельных взрывов. Технический результат - увеличение мощности импульсных электромагнитных полей, повышение эффективности исследований околоземного пространства, НЧ радиосвязи и радиопротиводействия. 4 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к области электричества, касается способа модификации ионосферной плазмы, который может быть использован для исследования околоземного пространства, задач дальней НЧ радиосвязи, а также в целях радиопротиводействия.

Известен способ модификации локальных параметров ионосферной плазмы путем формирования искусственного плазменного образования (ИПО), осуществляемого периодическим возбуждением и самофокусировкой плазменных волн, зажигающих высокочастотный разряд (ВЧ) в ионосферной плазме. Способ заключается в периодическом формировании искусственного плазменного образования с частотой полезного низкочастотного (НЧ) сигнала. ИПО формировалось при зажигании в ионосфере ВЧ разряда полем пучка интенсивных плазменных волн, инжектируемых с борта летательного аппарата (метеоракеты) малогабаритной антенной плазменных волн и модулированных по амплитуде на частоте полезного НЧ сигнала. Данный способ позволил получить изменение плотности плазмы более чем в 10 раз, а также потоки частиц с энергией ~3 кэВ с возросшей более чем в три раза плотностью при мощности генератора накачки W≈1 кВт. Однако применение такого способа воздействия, с одной стороны, требует определенного аппаратурного обеспечения, и, с другой стороны, невозможно во внешней ионосфере, где плотность ионосферной плазмы недостаточна для зажигания ВЧ разряда.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ модификации параметров ионосферной плазмы, защищенный патентом на изобретение RU 1702856 С1, опубл. 30.04.1994 г., кл. Н05Н 1/00, принятый за ближайший аналог (прототип).

Способ, по прототипу, включает формирование искусственного плазменного образования высокочастотным разрядом в поле бортового высокочастотного источника. Одновременно с высокочастотным разрядом формируют расходящиеся акустические ударные волны путем создания в области высокочастотного разряда временной серии взрывов одиночных пиропатронов. За счет увеличения энерговклада в искусственное плазменное образование увеличиваются размеры области модификации, глубины и скорости модуляции параметров плазмы.

Преимуществом и общим признаком с предлагаемым изобретением является формирования расходящихся ударных волн путем взрывов пиропатронов, что приводит к перераспределению ионосферной плазмы и формированию искусственных плазменых образований.

Однако способ по прототипу в принципе не направлен на возбуждение импульсных электромагнитных полей, а только реализует, фактически, разнос области ВЧ разряда взрывом пиропатрона, увеличивая тем самым размеры области модифицированной плазмы. Магнитное поле на фронте ударной волны в данном способе увеличивается всего на величину порядка фонового значения геомагнитного поля, а вихревое электрическое поле, генерируемое изменением магнитного поля, не превышает 1 В/м для типичных параметров воздействия. Кроме того, принципиальная необходимость зажигания ВЧ разряда делает невозможным использование данного метода во внешней ионосфере и/или в магнитосфере Земли, поскольку ВЧ разряд сложно реализовать на высотах более 200 км из-за малой плотности фоновой среды.

В задачу изобретения положено создание искусственных плазменных образований и генерация импульсных электромагнитных полей.

Технический результат от использования предлагаемого изобретения заключается в увеличении мощности импульсных электромагнитных полей, повышении эффективности исследований околоземного пространства, НЧ радиосвязи и радиопротиводействия.

Поставленная задача достигается тем, что в способе модификации ионосферной плазмы, включающем формирование искусственных плазменных образований за счет ударных волн, расходящихся от мест взрывов отдельных пиропатронов отстрел пиропатронов производят от кассеты по радиальным направлениям, формирование расходящихся ударных волн осуществляют путем одновременного взрыва всех пиропатронов, при этом плазменное образование с возбужденными в нем импульсными электромагнитными полями формируют в центральной области воздействия за счет сходящейся ударной волны, образующейся в результате смыкания фронтов от отдельных взрывов; отстрел пиропатронов производят от кассеты по радиальным направлениям в плоскости, ортогональной к геомагнитному полю, формирование расходящихся ударных волн осуществляют путем одновременного взрыва всех пиропатронов, расположенных к моменту взрыва по кольцу, при этом плазменное образование цилиндрической формы с возбужденными в нем импульсными электромагнитными полями формируют в приосевой области кольца за счет сходящейся квазицилиндрической ударной волны, образующейся в результате смыкания фронтов от отдельных взрывов; взрыв пиропатронов осуществляют на нескольких соосных кольцах; отстрел пиропатронов производят от кассеты по радиальным направлениям, обладающим сферической симметрией, формирование расходящихся ударных волн осуществляют путем одновременного взрыва всех пиропатронов, расположенных к моменту взрыва по сфере, при этом плазменное образование сферической формы с возбужденными в нем импульсными электромагнитными полями формируют в центральной области сферы за счет сходящейся квазисферической ударной волны, образующейся в результате смыкания фронтов от отдельных взрывов; взрывное воздействие, приводящее к одновременному формированию нескольких расходящихся ударных волн, смыкающихся, вследствие особой геометрии воздействия, в сходящуюся ударную волну, осуществляют в верхней ионосфере Земли (на высотах 300-700 км от поверхности Земли).

На фиг.1 изображена геометрия воздействия точечных взрывов, расположенных по кольцу, где: а - оси координат, б - схематичное изображение сходящейся ударной волна при взрыве восьми пиропатронов, расположенных по кольцу радиуса r0.

На фиг.2 изображена геометрия воздействия шести точечных взрывов, расположенных по сфере радиуса R0, до момента смыкания фронтов от отдельных взрывов.

На фиг.3 показана структура азимутальной компоненты возмущенного геомагнитного поля от отдельного точечного взрыва.

На фиг.4 приведена таблица 1, показывающая зависимость достижимых величин давления, магнитного и электрического полей в искусственном плазменном образовании от параметров воздействия.

Способ модификации ионосферной плазмы включает формирование искусственных плазменных образований за счет ударных волн, расходящихся от мест взрывов отдельных пиропатронов.

Отстрел пиропатронов производят от кассеты по радиальным направлениям.

Формирование расходящихся ударных волн осуществляют путем одновременного взрыва всех пиропатронов.

Плазменное образование с возбужденными в нем импульсными электромагнитными полями формируют в центральной области воздействия за счет сходящейся ударной волны, образующейся в результате смыкания фронтов от отдельных взрывов.

Отстрел пиропатронов могут производить, например, от кассеты по радиальным направлениям в плоскости, ортогональной к геомагнитному полю, при этом формирование расходящихся ударных волн осуществляют путем одновременного взрыва всех пиропатронов, расположенных к моменту взрыва по кольцу, а плазменное образование цилиндрической формы с возбужденными в нем импульсными электромагнитными полями формируют в приосевой области кольца за счет сходящейся квазицилиндрической ударной волны, образующейся в результате смыкания фронтов от отдельных взрывов.

Взрыв пиропатронов могут осуществлять на нескольких соосных кольцах.

Отстрел пиропатронов могут производить, например, от кассеты по радиальным направлениям, обладающим сферической симметрией, при этом формирование расходящихся ударных волн осуществляют путем одновременного взрыва всех пиропатронов, расположенных к моменту взрыва по сфере, а плазменное образование сферической формы с возбужденными в нем импульсными электромагнитными полями формируют в центральной области сферы за счет сходящейся квазисферической ударной волны, образующейся в результате смыкания фронтов от отдельных взрывов.

Взрывное воздействие, приводящее к одновременному формированию нескольких расходящихся ударных волн, смыкающихся, вследствие особой геометрии воздействия, в сходящуюся ударную волну, осуществляют в верхней ионосфере Земли (на высотах 300-700 км от поверхности Земли).

Предлагаемый способ модификации ионосферной плазмы осуществляют следующим образом.

С Земли или с летательного аппарата производят запуск кассеты с пиропатронами. После выхода кассеты в заданную точку ионосферы Земли, например на высотах 300-700 км от поверхности Земли, производят отстрел нескольких пиропатронов по радиальным направлениям и в определенный момент времени осуществляют одновременный взрыв всех пиропатронов.

Отстрел пиропатронов могут осуществлять по кольцу с радиусом r0, плоскость которого ортогональна к геомагнитному полю, или по сфере с радиусом R0.

Конструктивно разлет пиропатронов от кассеты по радиальным направлениям реализуют, например, с помощью закрепленных на кассете радиальных направляющих для разлета отдельных пиропатронов.

Рассмотрим более подробно случай цилиндрической симметрии, когда места взрывов отдельных пиропатронов расположены по кольцу. Вариант сферической симметрии взрывов качественно рассматривается аналогично простой заменой цилиндрической симметрии на сферическую симметрию.

От мест взрывов отдельных пиропатронов, расположенных по кольцу радиуса r0, распространяются ударные волны, фронты которых в некоторый момент времени смыкаются и формируют как расходящийся от кольца, так и сходящийся к оси кольца объединенный фронт ударных волн (см. фиг.1). Важно отметить, что на величину радиуса кольца r0, на котором осуществляется воздействие, на число и энергию взрывов, т.е. фактически на максимальный радиус фронта отдельной ударной волны, накладываются условия, чтобы к моменту смыкания фронтов отдельных ударных волн в объединенный фронт, ударные волны отвечали определенным требованиям, которые будут сформулированы ниже, исходя из физических условий реализации необходимых эффектов.

В результате формирования объединенного фронта сходящейся ударной волны в приосевой области кольца за счет эффекта кумуляции имеет место значительный рост гидродинамических параметров - плотности, давления, температуры плазмы. Если скорость фронта сходящейся ударной волны достаточно велика (это первое из требований на параметры воздействия), магнитное поле движется вместе с частицами плазмы за счет, так называемого, эффекта «вмороженности» магнитного поля в плазму и существенно возрастает в центре кольца. В свою очередь, быстрое изменение магнитного поля в центральной области кольца приводит к генерации сильного вихревого электрического поля.

Для оценок можно воспользоваться теорией точечного взрыва для описания ударных волн на начальном этапе, до тех пор, пока фронты от отдельных взрывов не сомкнутся. Как известно, плазма выносится из области взрыва, при этом гидродинамические характеристики плазмы на фронте ударной волны и скорость фронта определяются теорией сильного (в пренебрежении противодавлением) точечного взрыва [Коробейников В.П. Задачи теории точечного взрыва. - М.: Наука, 1985, 186 с.] следующим образом

p ф р ( t ) = 8 β W 25 α ( γ + 1 ) r ф р 3 ( t ) , V ф р ( t ) = 4 β r ф р ( t ) 5 ( γ + 1 ) t , r ф р ( t ) = ( W / α ρ 0 ) 1 / 5 t 2 / 5 , ( 1 )

где pфр - давление на фронте ударной волны, Vфр и rфр - скорость и радиус фронта, W - энерговклад взрыва, ρ0 - плотность фоновой среды, γ - показатель адиабаты, α и β - безразмерные коэффициенты, учитывающие влияние теплопроводности (для воздуха γ=1,4, α=0,5, β=0,8). Выполнение условия сильной ударной волны к моменту смыкания фронтов отдельных ударных волн является вторым требованием, накладываемым на условия воздействия.

Магнитное поле, при выполнении условия Vфp>>c2-1)mах/4π rфр (σ - тензор проводимости), согласно эффекту «вмороженности», выносится из области взрыва. На фиг.2 показана полученная авторами [Курина Л.Е., Марков Г.А. Взрывное воздействие на резонансный радиоразряд в ионосфере Земли. // Геомагнетизм и Аэрономия, 2006, Т.46, №6, с.778] структура азимутальной компоненты возмущенного магнитного поля внутри области, ограниченной фронтом ударной волны. Как показывают расчеты, скачок азимутальной компоненты магнитного поля на фронте ударной волны равен

Δ H θ = ( 1 γ + 1 γ + 1 2 β ) H 0 sin θ ,

где Н0 - фоновое геомагнитное поле. Для воздуха ΔHθ≈2Н0.

Скачок азимутальной компоненты, как известно, приводит к генерации вихревого электрического тока с линейной плотностью

i ϕ = Δ H θ .

Такое рассмотрение справедливо, пока фронты ударных волн от отдельных взрывов не сомкнутся, что произойдет, когда радиус фронта отдельного взрыва достигнет величины

r ф р max = π r 0 / N ,

где N - число пиропатронов на кольце радиуса r0.

После объединения фронтов для ориентировочных оценок можно воспользоваться теорией сходящихся ударных волн. Исходя из очевидных требований закона сохранения энергии, рост характеристик плазмы на фронте сильной сходящейся ударной волны определяется выражением [Честер У. Проблемы механики. Вып.4. / Пер.с англ. Под ред. Х.Дрейдена., Т. Кармана. -М.: ИЛ, 1963, с.118]~

A S 2 / n , n = 1 + 2 γ + ( 2 γ γ 1 ) 1 / 2 , ( 2 ) /

где А - величина характеристики, S - уменьшающаяся площадь фронта сходящейся ударной волны. Для ионосферы закон кумулятивного роста приводит к соотношению A 1 / r 0,45 c x для случая цилиндрического фронта сходящейся ударной волны и к A 1 / r 0,9 c x для случая сферического фронта сходящейся ударной волны (здесь rсх - радиус фронта сходящейся ударной волны, отсчитываемый от оси, см. Фиг.1). Отсюда следует, что в случае сферической симметрии взрывного воздействия имеет место гораздо более быстрый рост давления и электромагнитных полей, что представляет больший интерес для целей радиопротиводействия. Случай цилиндрической симметрии воздействия представляет интерес для целей формирования плазменного волновода, вытянутого вдоль геомагнитного поля, и возбуждения в нем импульсных электромагнитных полей для направленной передачи электромагнитного излучения.

Для получения численных оценок вернемся к случаю цилиндрической симметрии. В результате объединения фронтов от отдельных взрывов, поверхностный ток, текущий по сходящемуся квазицилиндрическому фронту ударной волны, создает возрастающее магнитное поле Нz, которое в приосевой области можно оценить в соответствии с

законом кумулятивного роста (2).

Заметим, что вклад тока, текущего по внешнему расходящемуся объединенному фронту ударной волны, в величину магнитного поля в центре можно не учитывать в случае, если радиус кольца много больше радиуса сходящейся ударной волны (r0>>rсх), что заведомо выполняется по условиям воздействия.

Быстро возрастающее магнитное поле в центральной области кольца, в свою очередь, генерирует индукционное вихревое электрическое поле, которое можно оценить известным образом

E ϕ μ 0 H z ( 0 ) V ф р .

В результате вышеописанного воздействия на ионосферную плазму на оси кольца формируется область модифицированных характеристик плазмы с характерным поперечным к геомагнитному полю размером, порядка радиуса сходящейся ударной волны l~rсх, и продольным размером, порядка радиуса фронта расходящейся ударной волны от отдельного взрыва l||~rфр (см. Фиг.1). При этом в области модификации возбуждаются импульсные поля Нz, и Еφ значительной интенсивности. При очевидном требовании rcx<<rфр область модификации имеет цилиндрическую форму, вытянутую вдоль направления геомагнитного поля. Таким образом формируется плазменный волновод, вдоль которого могут распространяться электромагниные волны, несущие полезный сигнал.

Для увеличения продольного размера такого волновода разумно осуществлять взрывное воздействие на нескольких паралллельных соосных кольцах, при этом достигается кратное увеличение продольного размера области модификации, т.е. фактически длины плазменного волновода.

В таблице 1 приведены численные оценки достижимых величин давления, магнитного и электрического полей в приосевой области кольца, рассчитанные для двух высот воздействия h, равных 300 и 500 км. Для расчетов параметры воздействия были выбраны следующими: 8 или 16 пиропатронов, массой по 10 грамм каждый, что эквивалентно энергии отдельного взрыва W~40 кДж, взрывались в момент разлета на кольцо, радиус которого принимал различные значения r0.

Важно отметить, что значения радиуса кольца r0, на которых осуществлялось воздействие, число пиропатронов и их масса выбирались таким образом, чтобы удовлетворялись два требования на параметры воздействия:

1) ударные волны от отдельных взрывов к моменту смыкания фронтов оставались сильными, т.е. для расчетов были справедливы соотношения (1);

2) скорости фронтов от отдельных взрывов к моменту смыкания фронтов были достаточно велики, чтобы выполнялось условие «вмороженности» магнитного поля в плазму.

Для численных оценок разумно ограничить поперечный размер области схождения ударной волны до нескольких метров, пока еще с большим запасом можно пренебречь дисипативными эффектами. Оценки приведены для значений радиуса схождения цилиндрической ударной волны rсх=1 м и 10 м.

Изобретение может иметь следующее практическое применение:

Формирование на высотах внешней ионосферы Земли искусственного плазменного образования волноводного типа и возбуждение в нем импульсных электромагнитных полей значительной интенсивности, реализует техническую возможность направленной передачи электромагнитной энергии, в том числе для задач дальней НЧ радиосвязи, а также повышает эффективность исследований магнитосферы Земли, создавая эффективный источник электромагнитного излучения.

Возбуждение импульсных электромагнитных полей высокой интенсивности в верхних слоях ионосферы позволяет, в целях радиопротиводействия, нарушить штатную работу электронной аппаратуры, оказавшейся в центральной области взрывного воздействия, обладающего сферической симметрией.

1. Способ модификации ионосферной плазмы, включающий формирование искусственных плазменных образований за счет ударных волн, расходящихся от мест взрывов отдельных пиропатронов, отличающийся тем, что отстрел пиропатронов производят от кассеты по радиальным направлениям, формирование расходящихся ударных волн осуществляют путем одновременного взрыва всех пиропатронов, при этом плазменное образование с возбужденными в нем импульсными электромагнитными полями формируют в центральной области воздействия за счет сходящейся ударной волны, образующейся в результате смыкания фронтов от отдельных взрывов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отстрел пиропатронов производят от кассеты по радиальным направлениям в плоскости, ортогональной к геомагнитному полю, формирование расходящихся ударных волн осуществляют путем одновременного взрыва всех пиропатронов, расположенных к моменту взрыва по кольцу, при этом плазменное образование цилиндрической формы с возбужденными в нем импульсными электромагнитными полями формируют в приосевой области кольца за счет сходящейся квазицилиндрической ударной волны, образующейся в результате смыкания фронтов от отдельных взрывов.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что взрыв пиропатронов осуществляют на нескольких соосных кольцах.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отстрел пиропатронов производят от кассеты по радиальным направлениям, обладающим сферической симметрией, формирование расходящихся ударных волн осуществляют путем одновременного взрыва всех пиропатронов, расположенных к моменту взрыва по сфере, при этом плазменное образование сферической формы с возбужденными в нем импульсными электромагнитными полями формируют в центральной области сферы за счет сходящейся квазисферической ударной волны, образующейся в результате смыкания фронтов от отдельных взрывов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что взрывное воздействие, приводящее к одновременному формированию нескольких расходящихся ударных волн, смыкающихся, вследствие особой геометрии воздействия, в сходящуюся ударную волну, осуществляют в верхней ионосфере Земли (на высотах 300-700 км от поверхности Земли).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к плазменной технике и может быть использовано для упрочняющей обработки деталей из сталей и сплавов цветных металлов методом плазменного азотирования.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к инструментам для осуществления плазменной коагуляции ткани. Инструмент включает устройство подачи окислительного средства, устройство подачи газа и электрод для получения плазмы, устройство предотвращения карбонизации ткани при плазменной коагуляции.

Изобретение относится к электродуговым плазмотронам с водяной стабилизацией дуги и может быть эффективно использовано при резке всевозможных металлов. Технический результат - упрощение конструкции, увеличение мощности плазмотрона, энтальпии получаемой плазмы, скорости резки.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к трансформаторным плазмотронам низкого давления, и может быть использовано в микроэлектронике для обработки полупроводниковых материалов (плазменное травление, оксидирование, очистка поверхности и т.д.), осаждения тонких пленок, в металлообработке для плазмохимического модифицирования поверхности металлов (ионно-плазменное азотирование, плазменное оксидирование и т.д.), для плазменной обработки полимерных материалов (уменьшение пористости, изменение гидрофобных свойств и т.д.).

Изобретение относится к области плазменной техники. Генератор дуговой плазмы с многоступенчатой подачей газа содержит катод и анод.

Изобретение относится к области плазменной обработки поверхности. Способ заключается в том, что придают конструктивному элементу или конструктивным элементам (1), по меньшей мере, одно вращательное движение относительно, по меньшей мере, одного ряда неподвижно расположенных в линию элементарных источников (2), причем ряд или ряды расположенных в линию элементарных источников (2) размещают параллельно оси конструктивного элемента или осям вращения конструктивных элементов.

Изобретение относится к области плазменной техники. Предложены варианты систем для сжатия плазмы и способов сжатия плазмы, в которых могут быть достигнуты давления плазмы выше предела прочности твердого материала, за счет впрыска плазмы в воронку жидкого металла, в которой плазма сжимается и/или нагревается.

Заявленная группа изобретений относятся к области электрофизики, в частности к технике диагностики плазмы, и может быть использована для измерения электронной концентрации и температуры нестационарной плазмы в широком диапазоне исследуемых параметров.

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для обработки материалов в среде низкотемпературной плазмы газового разряда, а именно к индукционным генераторам плазмы, размещаемым внутри технологического объема (рабочей камеры).

Изобретение относится к области плазменной техники, а именно к катодам-компенсаторам, работающим на газообразных рабочих телах. Технический результат - увеличение ресурса надежной работы и снижение трудоемкости изготовления.

Изобретение относится к устройствам для нагнетания текучей среды. Нагнетательный насос с диэлектрическим барьером для ускорения потока текучей среды содержит первый диэлектрический слой, в который встроен первый электрод, и второй диэлектрический слой, в который встроен второй электрод. Первый и второй диэлектрические слои отстоят друг от друга с образованием воздушного зазора между ними. В воздушном зазоре перед первым и вторым электродами относительно направления потока текучей среды, по меньшей мере частично, размещен третий электрод. Сигнал высокого напряжения подается на третий электрод от источника высокого напряжения. Указанные электроды взаимодействуют для получения в воздушном зазоре противолежащих асимметричных плазменных полей, которые создают индуцированный воздушный поток внутри указанного зазора. Индуцированный воздушный поток ускоряет поток текучей среды при его перемещении через указанный воздушный зазор. Технический результат - ускорение потока текучей среды внутри трубопровода. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к плазменной технике и к плазменным технологиям и может использоваться в импульсных плазменных ускорителях, применяемых, в частности, в качестве электроракетных двигателей. Катод (1) и анод (2) эрозионного импульсного плазменного ускорителя (ЭИПУ) имеют плоскую форму. Между разрядными электродами (1 и 2) установлены две диэлектрические шашки (4), выполненные из абляционного материала. Торцевой изолятор (6) установлен между разрядными электродами в области размещения диэлектрических шашек (4). Устройство (9) инициирования электрического разряда подключено к электродам (8). Емкостный накопитель энергии (3) системы электропитания подключен через токоподводы к разрядным электродам (1 и 2). Разрядный канал ЭИПУ образован поверхностями разрядных электродов (1 и 2), торцевого изолятора (б) и торцевых частей диэлектрических шашек (4). Разрядный канал выполнен с двумя взаимно перпендикулярными срединными плоскостями. Разрядные электроды (1 и 2) установлены симметрично относительно первой срединной плоскости. Диэлектрические шашки (4) установлены симметрично относительно второй срединной плоскости. Касательная к поверхности торцевого изолятора (6), обращенной к разрядному каналу, направлена под углом от 87° до 45° относительно первой срединной плоскости разрядного канала. В торцевом изоляторе (6) выполнено углубление (7) с прямоугольным поперечным сечением. В углублении (7) со стороны катода (1) расположены электроды (8). Касательная к фронтальной поверхности углубления (7) направлена под углом от 87° до 45° относительно первой срединной плоскости разрядного канала. Углубление (7) вдоль поверхности торцевого изолятора (6) имеет форму трапеции. Большее основание трапеции расположено у поверхности анода (2). Меньшее основание трапеции расположено у поверхности катода (1). На поверхности торцевого изолятора (6) выполнены три прямолинейные канавки, ориентированные параллельно поверхностям разрядных электродов (1 и 2). Технический результат заключается в увеличении ресурса, повышении надежности, тяговой эффективности, эффективности использования рабочего вещества и стабильности тяговых характеристик ЭИПУ за счет равномерного испарения рабочего вещества с рабочей поверхности диэлектрических шашек. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радиочастотным устройствам генерирования плазмы для двигателей внутреннего сгорания. Радиочастотное устройство генерирования плазмы содержит модуль (20) питания, подающий на выходной интерфейс сигнал (U) возбуждения на заданной частоте (Fc), позволяющий получить искру (40) на выходе резонатора (30) генерирования плазмы, соединенного с выходным интерфейсом модуля питания, и модуль (10) управления, задающий частоту модулю питания во время команды на радиочастотное генерирование плазмы. Модуль управления содержит средства для определения оптимальной частоты возбуждения, выполненные с возможностью адаптации заданной частоты (Fc) к условиям резонанса устройства после возникновения искры. Технический результат - возможность управления питанием радиочастотных свечей в каждом цилиндре и повышение срока службы свечей. 2 н.и 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Заявленное изобретение относится к соплу для плазменной горелки с жидкостным охлаждением. Заявленное сопло содержит отверстие для выхода плазменной струи на носке сопла, первый участок, наружная поверхность которого выполнена по существу цилиндрической, и примыкающий к первому участку со стороны носка сопла второй участок, наружная поверхность которого сужается в направлении к носку сопла по существу на конус, при этом предусмотрена, по меньшей мере, одна канавка для подачи жидкости, проходящая частично по первому участку и по второму участку на наружной поверхности сопла в направлении к носку сопла, а также предусмотрена одна отдельная от канавки или канавок для подачи жидкости канавка для отвода жидкости, проходящая по второму участку, или предусмотрены одна канавка для подачи жидкости, проходящая частично по первому участку и по второму участку на наружной поверхности сопла в направлении к носку сопла, и, по меньшей мере, одна отдельная от канавки для подачи жидкости канавка для отвода охлаждающей жидкости, проходящая по второму участку. Техническим результатом является эффективное охлаждение сопла в зоне его носка и предупреждение термической перегрузки. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к технике переработки углеводородного сырья, в частности природного газа, и может быть использовано при получении углеродных нанотрубок и водорода. СВЧ плазменный конвертор содержит проточный реактор 1 из радиопрозрачного термостойкого материала, заполненный газопроницаемым электропроводящим веществом - катализатором 2, помещенный в сверхвысокочастотный волновод 3, соединенный с источником сверхвысокочастотного электромагнитного излучения 5, снабженный концентратором СВЧ электромагнитного поля, выполненным в виде волноводно-коаксиального перехода (ВКП) 8 с полыми внешним и внутренним 9 проводниками, образующими разрядную камеру 11, и системой вспомогательного разряда. Система вспомогательного разряда выполнена из N разрядников 12, где N больше 1, расположенных в плоскости поперечного сечения разрядной камеры 11 равномерно по ее окружности. Продольные оси разрядников 12 ориентированы тангенциально по отношению к боковой поверхности разрядной камеры 11 в одном направлении. На выходном конце внутреннего полого проводника 9 коаксиала ВКП 8 выполнено сопло 10. Каждый из разрядников 12 снабжен индивидуальным газопроводом 13 для подачи плазмообразующего газа в зону разряда. Изобретение позволяет увеличить реакционный объём, производительность и продолжительность непрерывной работы, а также стабилизировать «горение» СВЧ разряда. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электрореактивных двигателей, а именно, к широкому классу плазменных ускорителей (холловских, ионных, магнитоплазмодинамических и др.), использующих в своем составе катоды. Технический результат-повышение ресурса и надежности работы катода при больших токах разряда путем выравнивания температур эмитирующих электроны элементов и обеспечения равномерности распределения рабочего тела по этим элементам. Катод плазменного ускорителя по первому варианту содержит полые эмитирующие электроны элементы, трубопровод с каналами для подачи рабочего тела к полым эмитирующим электроны элементам, единый теплопровод, охватывающий с внешней стороны каждый из полых эмитирующих электроны элементов, выполненных в виде тела вращения. Материал теплопровода имеет коэффициент теплопроводности не ниже коэффициента теплопроводности материала этих элементов. Каждый из полых эмитирующих электроны элементов присоединен к отдельному каналу трубопровода, а в каждом канале со стороны подачи рабочего тела установлен дроссель, причем поперечные сечения отверстий дросселей выполнены одинаковыми.Во втором варианте изобретения единый теплопровод охватывает и с внешней стороны по всей длине образующей и по выходному торцу каждый из полых эмитирующих электроны элементов, выполненных в виде тела вращения. В выходном торце единого теплопровода выполнены отверстия, оси которых совпадают с осями полых эмитирующих электроны элементов, причем проходные сечения отверстий в едином теплопроводе не больше проходных сечений отверстий в полых эмитирующих электроны элементах.2 н.п. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к преобразованию электрической энергии в тепловую с помощью плазмотрона, и может быть использовано, в частности, в установках газификации отходов. Источник электропитания плазмотрона включает трехфазный мостовой выпрямитель на основе управляемых тиристоров, конденсатор фильтра, регулятор тока, систему управления, при этом каждый из входов выпрямителя подключен к соответствующим фазным обмоткам внешнего силового трансформатора A, B, C, выходные клеммы выпрямителя подключены к конденсатору фильтра и входу регулятора, выходные клеммы регулятора подключены ко входу плазмотрона, система управления подключена к исполнительным узлам регулятора, дополнительно включает второй трехфазный мостовой выпрямитель на основе управляемых тиристоров и регулирующий коммутатор, состоящий из шести тиристоров, причем входные клеммы первого выпрямителя A1, B1, C1 подключены к группе фазных обмоток внешнего трансформатора, соединенных в треугольник, входные клеммы второго выпрямителя A2, В2, С2 подключены к группе фазных обмоток внешнего трансформатора, соединенных в звезду, положительная выходная клемма первого выпрямителя соединена с положительной выходной клеммой второго выпрямителя, положительной клеммой конденсатора фильтра и положительным входом регулятора, отрицательная выходная клемма первого выпрямителя соединена с отрицательной выходной клеммой второго выпрямителя, отрицательной клеммой конденсатора фильтра и отрицательным входом регулятора, катод первого тиристора коммутатора подключен ко входу A1 первого выпрямителя, катод второго тиристора коммутатора подключен ко входу B1 первого выпрямителя, катод третьего тиристора коммутатора подключен ко входу C1 первого выпрямителя, анод четвертого тиристора коммутатора подключен ко входу A2 второго выпрямителя, анод пятого тиристора коммутатора подключен ко входу B2 второго выпрямителя, анод шестого тиристора коммутатора подключен ко входу C2 второго выпрямителя, аноды первого, второго, третьего тиристоров коммутатора объединены с катодами четвертого, пятого, шестого тиристоров коммутатора в одну точку. Технический результат - уменьшение установленной мощности источника питания плазмотрона. 2 ил.

Изобретение относится к области физики плазмы и систем ядерного синтеза, в частности к альтернативным способам удержания горячей плотной плазмы. В заявленном способе формирования компактного плазмоида возбуждение тороидального тока производят индуктивным аккумулятором (основной соленоид с подключенной конденсаторной батареей), затем этот ток прерывают, затем пропускают импульс тока через рабочее вещество в продольном направлении, по крайней мере, через один вспомогательный виток, проходящий в рабочем объеме в продольном направлении. Указанный импульс тока создает тороидальное магнитное поле, после чего возобновляют подачу тороидального тока в направлении, противоположном первоначальному направлению через дополнительный соленоид, намотанный соосно основному соленоиду, для отжатая плазмоида от стенки основного соленоида и сжатия плазмоида. Техническим результатом является повышение энерговклада в плазму и уровня захваченного магнитного потока при формировании компактной плазменной конфигурации.4 ил.

Система электростатического ионного ускорителя, содержащая ионизационную камеру (IK), которая имеет на одной стороне в продольном направлении отверстие для выхода струи, электродную систему, содержащую анодную систему (AN) и катодную систему (KA), которая создает в ионизационной камере электростатическое поле, ориентированное в продольном направлении, при этом анодная система расположена противоположно выходному отверстию у основания камеры. Анодная система отдает преобладающую часть возникающего в ней тепла потерь в ионизационную камеру (IK) в виде теплового излучения (WS), причем в ионизационную камеру подается нейтральный рабочий газ и в ней ионизируются положительно заряженные ионы. Система ионного ускорителя образует привод космического летательного аппарата, магнитная система, окружающая ионизационную камеру, создает в ионизационной камере магнитное поле; отражательное устройство для теплового излучения содержит отражательную поверхность с излучательной способностью, которая меньше, предпочтительно составляет максимально половину излучательной способности обращенной к ионизационной камере поверхности передней стороны анодного электрода. Технический результат - упрощение конструкции. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электротермической техники, а именно к устройствам плазменно-дуговых сталеплавильных печей. Плавильный плазмотрон включает водоохлаждаемый корпус, каналы для подачи плазмообразующего газа, расположенные параллельно оси плазмотрона и соединенные с вертикально расположенным водоохлаждаемым соплом, электрическую изоляцию, электрическую сеть, вольфрамовый электрод-катод, электрододержатель. Плазмотрон дополнительно снабжен вторым каналом для подачи плазмообразующего газа с соплом, причем сопла установлены симметрично относительно вертикальной оси плазмотрона и под углом 30-35° к вертикальной оси электрододержателя. Технический результат - снижение расхода электроэнергии. 2 ил.
Наверх