Устройство для генерации шаровой молнии


 

H05H1/24 - 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 2573820:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации (RU)
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-морского Флота "Военно-морская академия имени адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" (RU)

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к плазменным источникам электрической энергии, использующим воду и/или дымовые (СО2 - 80%) газы в качестве рабочего вещества. Устройство для генерации шаровой молнии содержит электроразрядную камеру и устройство активации рабочего вещества, включающее высоковольтный накопитель электрической энергии с электродами для электродугового пробоя рабочего вещества, стабилизатор плазмы в рабочей камере, стабилизатор плазмы выполненный в виде генератора электромагнитных волн (ЭМВ), соединенного с рабочей камерой через соответствующий волновод, токосъемные электроды, при этом корпус электроразрядной камеры выполнен металлическим, положительный электрод высоковольтного накопителя электрической энергии выполнен тугоплавким, установлен в термостойкой диэлектрической втулке, закрепленной в металлическом корпусе рабочей камеры и электрически соединен с одним из токосъемных электродов, другой из которых соединен с металлическим корпусом рабочей камеры, электрически соединенной с отрицательным электродом накопителя электрической энергии. Положительный электрод высоковольтного накопителя закреплен неподвижно в термостойкой диэлектрической втулке и выполнен в виде трубы, один конец которой заглушен тугоплавкой насадкой, а другой - жестко закреплен в металлической насадке, при этом полость трубы разделена на две половинки металлической перегородкой, один конец которой закреплен в металлической насадке, а между вторым концом металлической перегородки и тугоплавкой насадкой имеется зазор с возможностью перетекания жидкости из одной половинки полости трубы во вторую ее полость, в металлической насадке имеется два проникающих в полости трубы отверстия, первое из которых выполнено с возможностью протока жидкости в первую половинку полости трубы, а второе - с возможностью стока жидкости из второй половинки полости трубы. Технический результат - увеличение ресурса непрерывной работы устройства, надежности и эффективности. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области электротехники, конкретно к плазменным источникам электрической энергии, использующим воду и/или дымовые (СО2 - 80%) газы в качестве рабочего вещества.

Известно [1, 2], что вода и дымовые газы являются высококонцентрированными источниками энергии. Так 1 литр воды Н2O содержит около 1800 литров водорода с удельной теплотой сгорания Q=10,78 кДж/л (1.21·108 Дж/кг). Для сравнения [2] удельная теплота сгорания торфа составляет 8.1·106 Дж/кг, бытового газа - 13.25·106 Дж/кг, бензина - 44·106 Дж/кг, ядерного топлива 824·1011 Дж/кг. Чем больше удельная теплота сгорания топлива, тем меньше удельный расход топлива, меньше габариты камеры сгорания источника электрической энергии и его габариты в целом при той же величине коэффициента полезного действия (КПД) источника энергии. Разрыв молекулярных связей водорода и кислорода в воде, разложение (катализ) ее на горючие составляющие требуют существенных энергетических затрат. Однако применение химических, электролитических, электроразрядных, фото, СВЧ-катализаторов и их комбинаций позволяют снизить [3÷10, 19] затраты на диссоциацию воды до приемлемых значений и, следовательно, синтезировать из воды топливо, существенно превышающее по теплотворной способности существующие виды углеводородного топлива для тепловых электростанций (ТЭС). Аналогично дымовые газы при СВЧ-катализе могут быть разложены на горючие составляющие, включая оксид углерода и кислород.

Хотя удельная теплота (60 кДж/мол), выделяемая при химической реакции горения составляющих дымовых газов существенно ниже удельной теплоты (532 кДж/мол) сгорания составляющих воды, использование дымовых газов для получения электрической энергии представляет определенный интерес. Это связано с повышенной ионизационной способностью СО2-газов (меньшими затратами СВЧ-энергии на катализ) и возможности дополнительного получения электрической энергии непосредственно на ТЭС за счет энергетически выгодной утилизации ее дымовых газов, вредных для окружающей среды.

Известны источники электрической энергии [11÷19], использующие пары воды и дымовые газы в качестве рабочего вещества и основанные на импульсном СВЧ-катализе (резонансном разложении) рабочего вещества на горючие составляющие с последующим преобразованием их энергии в химической реакции горения в тепловую энергию и затем - тепловой энергии в электрическую энергию через электродинамическое [11÷15] или электромеханическое [8÷10, 15÷19] преобразование.

Недостатком известных источников электрической энергии является сложность конструкции.

Известны источники электрической энергии [8÷10], основанные на непрерывном СВЧ-преобразовании тепловой энергии рабочего вещества в энергию плазмы тлеющего разряда, именуемые далее генераторы шаровой молнии.

Известен генератор шаровой молнии [9], включающий электроразрядную камеру активации рабочего вещества и устройство активации рабочего вещества, содержащее высоковольтный накопитель электрической энергии с электродами для электродугового пробоя рабочего вещества и стабилизатор плазмы в рабочей камере, причем стабилизатор плазмы выполнен в виде генератора электромагнитных волн (ЭМВ), соединенного с рабочей камерой через соответствующий волновод.

Недостатком известного генератора шаровой молнии является относительно невысокий ресурс непрерывной работы (доли - единицы часов), связанный с недостаточной прочностью (хрупкостью) кварцевой камеры и необходимостью частой замены в ней сгоревших электродов.

Наиболее близким из известных [8÷40] по назначению и технической сущности к заявляемому изобретению является генератор шаровой молнии [11], включающий электроразрядную камеру активации рабочего вещества и устройство активации рабочего вещества, содержащее высоковольтный накопитель электрической энергии с электродами для электродугового пробоя рабочего вещества и стабилизатор плазмы в рабочей камере, причем стабилизатор плазмы выполнен в виде генератора электромагнитных волн (ЭМВ), соединенного с рабочей камерой через соответствующий волновод, отличающийся тем, что он дополнительно содержит токосъемные электроды и реверсивный механизм, корпус электроразрядной камеры выполнен металлическим, положительный электрод высоковольтного накопителя электрической энергии выполнен тугоплавким, установлен подвижно в термостойкой диэлектрической втулке, закрепленной в металлическом корпусе рабочей камеры, кинематически соединен с реверсивным механизмом и электрически - с одним из токосъемных электродов, другой из которых соединен с металлическим корпусом рабочей камеры, электрически соединенной с отрицательным электродом накопителя электрической энергии. При этом тугоплавкий электрод выполнен на основе вольфрама и/или графита, а термостойкая диэлектрическая втулка - из фарфора и/или керамики.

Недостатком этого генератора шаровой молнии также является относительно невысокий ресурс непрерывной работы (единицы и десятки часов), связанный с испарением подвижного тугоплавкого электрода, приводит к необходимости частой замены сгоревших электродов. Кроме того, испаряющийся материал тугоплавкого электрода оседает на стенках электроразрядной камеры, термостойкой диэлектрической втулке, что приводит к необходимости периодической промежуточной остановке генератора для чистки камеры и изоляторов. Это существенно снижает эффективность процесса генерации энергии.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка конструкции устройства для генерации шаровой молнии повысить ресурс работы генератора шаровой молнии за счет исключения испарения тугоплавкого электрода и таким образом существенно повысить эффективность процесса генерации энергии.

Технический результат заявленного изобретения достигается тем, что в устройстве для генерации шаровой молнии, включающем электроразрядную камеру активации рабочего вещества и устройство активации рабочего вещества, содержащее высоковольтный накопитель электрической энергии с электродами для электродугового пробоя рабочего вещества, стабилизатор плазмы в рабочей камере, стабилизатор плазмы, выполненный в виде генератора электромагнитных волн (ЭМВ), соединенного с рабочей камерой через соответствующий волновод, токосъемные электроды, при этом корпус электроразрядной камеры выполнен металлическим, положительный электрод высоковольтного накопителя электрической энергии выполнен тугоплавким, установлен в термостойкой диэлектрической втулке, закрепленной в металлическом корпусе рабочей камеры и электрически соединен с одним из токосъемных электродов, другой из которых соединен с металлическим корпусом рабочей камеры, электрически соединенной с отрицательным электродом накопителя электрической энергии, согласно изобретению положительный электрод высоковольтного накопителя закреплен неподвижно в термостойкой диэлектрической втулке и выполнен в виде трубы, один конец которой заглушен тугоплавкой насадкой, а другой - жестко закреплен в металлической насадке, при этом полость трубы разделена на две половинки металлической перегородкой, один конец которой закреплен в металлической насадке, а между вторым концом металлической перегородки и тугоплавкой насадкой имеется зазор с возможностью перетекания жидкости из одной половинки полости трубы во вторую ее полость, в металлической насадке имеется два проникающих в полости трубы отверстия, первое из которых выполнено с возможностью протока жидкости в первую половинку полости трубы, а второе - с возможностью стока жидкости из второй половинки полости трубы.

При этом устройство снабжено насосом и резервуаром, выполненным с возможностью заполнения его жидкостью, а вход насоса соединен с выходом резервуаром, выход которого соединен с первым отверстием в металлической насадке, второе отверстие которой соединено с входом резервуара.

Выполнение тугоплавкого электрода охлаждаемым проточной жидкостью позволяет увеличить ресурс (время безотказной работы) непрерывной работы устройства не менее чем до 1000 часов, увеличить надежность и эффективность работы устройства за счет повышенной термоустойчивости указанных элементов, а также упростить конструкцию предлагаемого устройства вследствие отсутствия в ней реверсивного механизма перемещения тугоплавкого электрода в процессе работы устройства.

На фигуре 1 представлен вариант реализации генератора шаровой молнии на паровоздушной рабочей смеси воды и жидкого химического катализатора с охлаждаемым тугоплавким электродом.

Устройство для генерации шаровой молнии содержит электроразрядную камеру 1 активации рабочего вещества и устройство активации рабочего вещества, включающее высоковольтный накопитель 2 электрической энергии и стабилизатор 3 плазмы в рабочей камере 1. Камера 1 снабжена термостойкой диэлектрической втулкой 4, доходящей до центральной части камеры 1. В диэлектрической втулке 4 неподвижно установлен электроразрядный электрод 5. Электрод 5 соединен электрически с токосъемным положительным электродом (выходной шиной) 6 непосредственно и через электронный коммутатор 7 - с положительным полюсом накопителя 2. Отрицательный полюс накопителя 2 выполнен заземленным и электрически соединен с металлическим корпусом 8 рабочей камеры 1 и с токосъемным электродом (отрицательной выходной шиной) 9. Электрод 5 выполнен тугоплавким на основе вольфрама и/или графита, а термостойкая диэлектрическая втулка 4 для него - из фарфора и/или керамики.

Положительный электрод 5 высоковольтного накопителя закреплен неподвижно в термостойкой диэлектрической втулке 4 и выполнен в виде трубы 10, один конец которой заглушен тугоплавкой насадкой 11, а другой - жестко закреплен в металлической насадке 12. При этом полость трубы разделена на две половинки (см. фиг. 1) металлической перегородкой 13, один конец которой закреплен в металлической насадке, а между вторым концом металлической перегородки 13 и тугоплавкой насадкой 11 имеется зазор 14 с возможностью перетекания жидкости из одной половинки полости трубы во вторую ее полость. В металлической насадке 12 имеется два проникающих в полости трубы отверстия 15, 16, первое 15 из которых выполнено с возможностью протока жидкости в первую половинку полости трубы 5, а второе 16 - с возможностью стока жидкости из второй половинки полости трубы. Приток воды в отверстие 15 осуществляется через штуцер 17, сток - из отверстия 16 через штуцер 18. Подача воды в штуцер 17 осуществляется из резервуара 19 с помощью насоса 20 по водоводу 21, сток в резервуар 19 - по водоводу 22.

Электрод 5 и металлический корпус 9 камеры 1 образуют электроразрядные электроды накопителя 2 для электродугового пробоя рабочего вещества в камере 1 и образования в ней плазмы тлеющего разряда, а также для съема электрической энергии с шаровой молнии - разноименных стабилизированных зарядов центральной и периферийной областей плазмы. Для подачи рабочего вещества и вывода отработанного вещества камера 1 снабжена входной 24 и выходной 23 запорной арматурой, далее вентили 24 и 23. Вентиль 24 через карбюратор 25 соединен с воздушной средой, емкостью 26 для воды и емкостью 26' для жидкого катализатора, например щелочи и/или спирта. Карбюратор 25 снабжен воздушным насосом и органами автоматического регулирования качества и количества рабочей смеси. Выход вентиля 23 соединен с выхлопной трубой 27. Вентили 23 и 24, карбюратор 25, электронный коммутатор 7 и стабилизатор 3 плазмы выполнены с цифровым управлением и соединены по сигнальным и управляющим входам с блоком 28 управления. Блок 28 включает пульт 29 управления и блок 30 цифроаналоговых (ЦАП) и аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Пульт 29 управления выполнен в виде микроЭВМ, оснащенной дисплеем с сенсорной панелью управления и перепрограммируемым блоком памяти, снабженным программой инициализации шаровой молнии тлеющего режима, разделения электрических зарядов в образованном шаре плазмы и стабилизации режима тлеющегося разряда плазмы электромагнитным излучением. Стабилизатор 3 плазмы выполнен в виде управляемого по мощности генератора электромагнитных волн (ЭМВ), соединенного с рабочей камерой через соответствующий волновод. При этом генератор ЭМВ выполнен с длиной волны, равной или кратной длинам Фраунгоферовых линий поглощения излучений рабочим веществом в сантиметровом, миллиметровом и/или жестком ультрафиолетовом диапазоне ЭМВ. Для управления стабилизацией плазмы в камере 1 управляющий вход стабилизатора 3 через блок управления 28 соединен с выходами оптического датчика 31 и датчика 32 давления, закрепленных в соответствующих отверстиях корпуса 8 камеры 1. Для управления и контроля за температурой тугоплавкого электрода 5 в штуцере 18 размещен датчик 33 температуры на выходе воды из электрода 5. Датчик 33 соединен с блоком 28, выход которого соединен с входом насоса 20.

Устройство для генерации шаровой молнии работает следующим образом.

По заданной программе инициализации шаровой молнии (сгустка плазмы шаровой формы) блок 28 управления контролирует температуру воды, выходящей из электрода 5. При температуре, соответствующей норме, блок 28 управления включает насос 20, осуществляя таким образом проток воды через электрод 5 и его охлаждение, а затем переводит карбюратор 25 в режим «обогащение рабочей смеси», открывает вентиль 24 и закрывает вентиль 23 электроразрядной камеры 1. При этом в карбюраторе 25 формируется парогазовая смесь рабочего вещества, содержащего электролит «спирт и вода» в соотношении 40:60, с повышенной ионизационной способностью. Далее сформированное рабочее вещество поступает в камеру 1 и закрывается вентиль 24. После заполнения камеры 1 рабочим веществом с блока 28 на управляющий вход электронного коммутатора 7 подается сигнал на инициализацию рабочего вещества. При этом с накопителя 2 электрической энергии или с отдельной динамо-машины (не показано) через шины 6 и 9 на электрод 5 и корпус 8 камеры 1 подается разность потенциалов, достаточная для электрического пробоя и электродуговой инициализации рабочего вещества в камере 1. Под действием электродугового разряда в камере 1 рабочее вещество ионизируется и в условиях изоляции от внешней воздушной среды (пониженная релаксация) образуется долгоживущая плазма тлеющегося разряда. Данные о параметрах плазмы по яркости свечения и давлению в камере 1 снимаются с соответствующих датчиков 31 и 32 и используются блоком 28 для стабилизации плазмы путем управления качеством рабочей смеси в карбюраторе 25, управления мощностью излучения генератора ЭМВ стабилизатора 3, временными режимами работы вентилей 24 и 23 соответственно подачи рабочей смеси и сброса отработанного вещества. Одновременно для исключения разрыва камеры 1 блок 28 управления контролирует (по данным скорости измерения показаний датчика давления 32) броски давления, превышающие допустимый предел прочности стенок 8 камеры 1, и с помощью вентиля 23 производит сброс излишков давления в камере 1, а также контролирует температуру воды, выходящей из электрода 5.

При выходе генератора шаровой молнии в рабочий режим с центральной (область положительных зарядов) и периферийной (область отрицательных зарядов) части камеры 1 снимают с электродов 5 и 8 постоянную разность потенциалов и передают ее на выходные шины 6 и 9.

Одновременно блок 28 управления с помощью электронного коммутатора 7 подключает параллельно выходным шинам 6 и 9 накопитель 2 электрической энергии. Накопитель 2 сохраняет и стабилизирует выходное напряжение на шинах 6 и 9 потребителя электрической энергии при текущем обновлении рабочего вещества по мере его расхода. При случайном затухании шаровой молнии в камере 1 накопитель 2 автоматически используется для повторного запуска генератора шаровой молнии.

В процессе работы блок 28 управления постоянно контролирует температуру воды, выходящей из электрода 5, и в случае выхода ее за верхний предел заданного диапазона либо дает сигнал насосу 20 на увеличение скорости подачи воды или останавливает процесс генерации энергии.

Источники информации

1. Физическая энциклопедия. Под ред. А.М. Прохорова. М.: Большая Российская энциклопедия, 1998, т.5, с. 81.

2. Енохович А.С. Краткий справочник по физике. М.: Высшая школа, 1969, с. 74-75.

3. Основные результаты научных исследований института катализа им. Г.К. Борескова СО РАН за 2011, г. Новосибирск. Каталитический бюллетень. №1 (67), 2012.

4. Ostwald W. Elektrochtmie. Ihre Geschichte und Lere, Lpz., 1898.

5. В.Д. Русанов, А.И. Бабарицкий, М.Б. Бибиков, Е.Н. Герасимов, В.К. Животов. А.А. Книжник, Б.В. Потапкин, Р.В. Смирнов. Свойства каталитически активного импульсного микроволнового разряда атмосферного давления», ДАН, 2001, т.377, №6.

6. А.И. Бабарицкий, Е.Н. Герасимов, С.А. Демкин, В.К. Животов, А.А. Книжник, Б.В. Потапкин. В.Д. Русанов, Е.И. Рязанцев, Р.В. Смирнов, Г.В. Шолин. Импульсно-периодический СВЧ-разряд как катализатор химической реакции. ЖТФ, 2000, т. 70, в. 11, с. 36-41.

7. Стратегия развития фотокатализаторов в диапазоне видимого света для разложения воды. Akihiko Kudo, Hideki Katol and Issei Tsuji Chemistry Letters Vol.33 (2004), No. 12 p.1534.

8. CHUKANOV KIRIL B, QFE-генераторы, www.chukanovenergy.com.

9. CHUKANOV KIRIL B, Methods and systems for generating high energy photons or quantum energy. US 6936971, 2003-05-22.

10. CHUKANOV KIRIL B. Transition of a substance to a new state through use of energizer such as RF energy. US 5537009, 1996-07-16.

11. ГЕНЕРАТОР ШАРОВОЙ МОЛНИИ, RU №132664, ΜΠΚ H05H 1/24.

12. ГАЗОВЫЙ РЕАКТОР, RU 2408418, 10.01.2011.

13. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ. RU 116973. 10.06.2012.

14. ГАЗОВЫЙ РЕАКТОР С СВЧ-ВОЗБУЖДЕНИЕМ. RU 91498, 10.02.2010.

15. Устройство для утилизации дымовых газов. WO 2010123391, 20.04.2009.

16. ПЛАЗМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ, RU 2011127270. 10.01.2013.

17. Двигатель внутреннего сгорания. WO 2011005135, F02P 23/00, F02M 27/00, F02B 51/00, Н05Н 1/46, 28.10.2010.

18. Гибридный автомобиль. RU 2011119709, B60W 20/00, 27.11.2012

19. Малоразмерный беспилотный летательный аппарат для мониторинга территорий пожаров, террористических актов и техногенных катастроф. RU 105884, В64С 39/02, 27.06.2011.

20. Двигатель внутреннего сгорания. RU 2261342, F02B 43/10, F02P 15/00, 27.09.2005.

1. Устройство для генерации шаровой молнии, включающее электроразрядную камеру активации рабочего вещества и устройство активации рабочего вещества, содержащее высоковольтный накопитель электрической энергии с электродами для электродугового пробоя рабочего вещества, стабилизатор плазмы в рабочей камере, стабилизатор плазмы, выполненный в виде генератора электромагнитных волн (ЭМВ), соединенного с рабочей камерой через соответствующий волновод, токосъемные электроды, при этом корпус электроразрядной камеры выполнен металлическим, положительный электрод высоковольтного накопителя электрической энергии выполнен тугоплавким, установлен в термостойкой диэлектрической втулке, закрепленной в металлическом корпусе рабочей камеры и электрически соединен с одним из токосъемных электродов, другой из которых соединен с металлическим корпусом рабочей камеры, электрически соединенной с отрицательным электродом накопителя электрической энергии, отличающееся тем, что положительный электрод высоковольтного накопителя закреплен неподвижно в термостойкой диэлектрической втулке и выполнен в виде трубы, один конец которой заглушен тугоплавкой насадкой, а другой - жестко закреплен в металлической насадке, при этом полость трубы разделена на две половинки металлической перегородкой, один конец которой закреплен в металлической насадке, а между вторым концом металлической перегородки и тугоплавкой насадкой имеется зазор с возможностью перетекания жидкости из одной половинки полости трубы во вторую ее полость, в металлической насадке имеется два проникающих в полости трубы отверстия, первое из которых выполнено с возможностью протока жидкости в первую половинку полости трубы, а второе - с возможностью стока жидкости из второй половинки полости трубы.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, он снабжен насосом и резервуаром, выполненным с возможностью заполнения его жидкостью, при этом вход насоса соединен с выходом резервуара, выход которого соединен с первым отверстием в металлической насадке, второе отверстие которой соединено с входом резервуара.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству для плазменной обработки газообразной среды. Устройство содержит генерирующее плазму устройство для создания в газообразной среде плазмы, диэлектрическую структуру, сформированную в виде трубки из плавленого кварца, причем плазма способна переноситься в диэлектрическую структуру, и камеру взаимодействия, включающую внутреннее пространство и стенку.

Изобретение относится к двигательным установкам (ДУ) малой тяги для коррекции орбит космических аппаратов (КА). ДУ содержит размещенные друг над другом ускорители плазмы (УП) с ускоряющими электродами: катодом (3) и анодом (4), а также узлами подачи рабочего тела: шашек (7), снабженных пружинными толкателями (8).

Изобретение относится к области плазменной техники. Плазменная горелка содержит каскад между катодом и анодом.

Изобретение относится к источникам электрической энергии переменного и постоянного тока. Источник содержит электроразрядную камеру 1 активации рабочего вещества и устройство активации рабочего вещества, включающее высоковольтный накопитель 2 электрической энергии и стабилизатор 3 плазмы в рабочей камере 1.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средству для высокочастотной хирургии/терапии. Многофункциональный элемент для осуществления хирургических/терапевтических вмешательств включает устройство подачи окислительного средства, устройство подачи газа и электрод для получения плазмы.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к плазмотронам, использующимся в плазмохимии и металлургии для проведения различных плазмохимических процессов.

Изобретение относится к устройствам для получения импульсной низкотемпературной плазмы и может быть использовано в плазмохимии, машиностроении и для экспериментальных исследований.

Изобретение относится к физике плазмы. Технический результат состоит в повышении надежности.

Изобретение относится к области плазменной техники. Электрод для дуговой плазменной горелки содержит наружную стенку в целом цилиндрической формы, торцевую стенку и выступ.

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности к исследованию процессов в газоразрядных приборах и плазме. Технический результат - возможность зажигания самостоятельного дугового разряда в открытом свободном пространстве.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для диагностики неоднородного слоя плазмы, контроля параметров плазмы в технологических установках, в исследованиях по моделированию плазмы ионосферы. Способ включает следующие операции: устанавливают в плазму по крайней мере два идентичных зонда, при этом расстояние между зондами выбирают из условия отсутствия влияния друг на друга областей возмущения от установки зондов; осуществляют зондирование плазмы путем одновременного приложения одинакового импульса напряжения ко всем зондам; с помощью устройств регистрации, к которым подключают соответствующие зонды независимо друг от друга и которые работают от автономных источников питания и снабжены средствами изоляции от сети переменного напряжения, регистрируют ток; зарегистрированные сигналы передают на персональный компьютер для обработки и построения вольт-амперных характеристик с определением концентрации электронов в областях установки зондов; по полученным результатам определяют пространственно-временное распределение параметров плазмы и динамизм ее состояния. Технический результат - повышение точности определения состояния плазмы путем определения пространственно-временного распределения ее параметров в одном импульсе плазмы. 5 ил.

Изобретение относится к области переработки твердых отходов и может быть использовано на промышленных предприятиях, а также в коммунальном хозяйстве. Электродуговой плазмотрон постоянного тока для установок плазменной переработки отходов включает соосные полые цилиндрические водоохлаждаемые электроды (анод и катод), выполненные с возможностью вихревой подачи плазмообразующего газа в зазор между анодом и катодом через форсунку, выполненную из изолирующего термостойкого материала, соосной с анодом и катодом с отверстиями для подачи газа, при этом отверстия выполнены в плоскости, перпендикулярной оси электродов по касательной к внутренней поверхности форсунки. Анод имеет внутренний диаметр канала da, длину канала lа от 4·da до 12·da. Катод выполнен в виде стакана с внутренним диаметром dc от da до 2·da и глубиной lc от dc до 3·dc. Внутренний диаметр форсунки di составляет от 2·dc до 2,5·dc, толщина стенки hw форсунки, в которой выполнены отверстия в количестве от 4 до 12 для подачи газа, составляет от 0,2·dc до 0,4·dc, отверстия в форсунке выполнены с диаметром dh от 0,08·dа до 0,12·da и выполнены равномерно расположенными по окружности форсунки. Анод плазмотрона включает соосный постоянный кольцевой магнит с индукцией магнитного поля на торцевой поверхности анода от 0,1 до 0,4 Тл. Технический результат - увеличение срока службы плазмотрона и расширение диапазона его рабочих характеристик. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области авиационной техники. Электрохимический генератор низкотемпературной плазмы для поджига, стабилизации и оптимизации работы сверхзвуковой камеры сгорания содержит термохимический реактор со штуцером для подвода газа с химически активным компонентом. Термохимический реактор стыкуется со сверхзвуковой камерой сгорания. Генератор снабжен плазматроном, последовательно с которым соединен термохимический реактор. Изобретение позволяет обеспечить надежное воспламенение, а также стабилизировать горение углеводородных топлив в прямоточных сверхзвуковых камерах сгорания. 1 ил.

Изобретение относится к области плазменно-электромагнитного воздействия на различные виды материальной среды, расположенной как на близком, так и значительном расстояниях от излучателя. Технический результат - упрощение образования плазмы, которая образуется с помощью энергии емкостной камеры, переходящей в разрядную камеру, напряженность электрического поля которой превышает напряжение пробоя, например воздуха, подаваемого из воздушной камеры в разрядную. Причем напряженность электрического поля суммируется с напряженностью суммарного магнитного поля, образованного, по меньшей мере, одной парой индуктивностей, вырабатывающих суммарное магнитное поле с постоянным средним значением вектора Пойтинга, направленного вдоль оси излучения. При этом энергия емкостной камеры увеличивается за счет сложения энергии дополнительно включенного параллельно емкостной камеры конденсатора, а количество подаваемого в разрядную камеру воздуха регулируется давлением, создаваемым в воздушной камере. При этом коаксиально излучающему одной парой индуктивностей суммарному магнитному полю излучается второе суммарное высокочастотное относительно первого магнитное поле, образованное второй парой индуктивностей. Устройство для реализации способа содержит емкостную камеру, представляющую собой коаксиально расположенные обкладки конденсатора, между которыми размещена, по меньшей мере, пара излучающих индуктивностей, причем емкостная камера на выходе заканчивается плазменной камерой, через которую проходят магнитные поля, образованные парами катушек индуктивностей, при этом, по меньшей мере, пара индуктивностей намотана на замкнутый гибкий магнитопровод, который в свою очередь имеет круговую обмотку относительно оси излучения. Одна индуктивность в каждой паре индуктивностей имеет правую, а другая - левую обмотки. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электрофизики, а именно к электродуговым устройствам для получения низкотемпературной плазмы (плазмотронам). Электродуговой трехфазный плазмотрон содержит три осесимметричные дуговые камеры, объединенные общей смесительной камерой, снабженной соплом, и коллектор подачи рабочего газа. Каждая дуговая камера содержит цилиндрический электрод, крышку, конфузор, электромагнитную катушку, основной и дополнительный завихрители для тангенциальной подачи рабочего газа. Плазмотрон содержит распределительное устройство, соединенное посредством трубопроводов одной стороной с коллектором подачи рабочего газа, другой стороной с дополнительными завихрителями дуговых камер. Причем распределительное устройство выполнено с возможностью плавного изменения расхода газа, подаваемого в дополнительные завихрители дуговых камер. Технический результат - снижение эрозии электрода и, следовательно, увеличение его ресурса. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к космической технике, к классу электрореактивных двигателей. Двигатель содержит автономный источник низкотемпературной плазмы, систему улавливания нейтральных частиц и регенерации ионов, разделитель потоков электронов и ионов, плазменный ускоритель. Плазменный ускоритель представляет собой асинхронный циклотрон, разделенный вдоль на дуанты двумя соосными парами параллельных сеток с зазорами, создающими однородные, равные и постоянные ускоряющие электрические поля взаимно противоположного направления векторов напряженности, имеющий выходные газовые каналы плазменного ускорителя - основные переходники-ферромагнетики с соленоидами; выходные прямые газовые диэлектрические каналы двигателя, соединенные с основными переходниками через пропускные электроклапаны, а между собой - переходниками-ферромагнетиками с соленоидами. Магнитное поле внутри плазменного ускорителя создается группой соленоидов, размещенных внутри цилиндрического ферромагнетика, частью своей являющегося цилиндрической стенкой плазменного ускорителя. Техническим результатом изобретения является увеличение удельного импульса тяги с сохранением и возможным уменьшением массогабаритных характеристик двигательных установок при относительно невысокой мощности энергопотребления. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области обработки материалов нейтральным пучком Способ обработки поверхности заготовки содержит этапы, на которых обеспечивают камеру пониженного давления; формируют пучок газовых кластерных ионов, содержащий газовые кластерные ионы внутри данной камеры пониженного давления; ускоряют газовые кластерные ионы, чтобы сформировать пучок ускоренных газовых кластерных ионов вдоль траектории пучка внутри камеры пониженного давления; стимулируют фрагментацию и/или диссоциацию, по меньшей мере, части ускоренных газовых кластерных ионов вдоль траектории пучка посредством увеличения интервала скоростей ионов в пучке ускоренных газовых кластерных ионов; удаляют заряженные частицы из траектории пучка, чтобы сформировать ускоренный нейтральный пучок вдоль траектории пучка в камере пониженного давления; удерживают заготовку на траектории пучка; и обрабатывают, по меньшей мере, часть поверхности заготовки путем ее облучения ускоренным нейтральным пучком. Технический результат - формирование высокочистых пучков нейтральных газовых кластеров для обработки деталей. 3 н. и 37 з.п. ф-лы, 21 ил., 1 табл.

Группа изобретений относится к медицинской технике. Устройство для генерирования потока нетеплового газообразного компонента выполнено с возможностью обработки ротового участка тела человека или животного посредством отбеливания или чистки зубов. Устройство содержит размещенные в корпусе газовую капсулу, реакционный генератор, источник электрической энергии и возбуждающее средство, а также средство управления. Газовая капсула содержит газ под давлением и формирует поток газа через реакционную камеру при выпуске из капсулы. Реакционный генератор выполнен с возможностью возбуждения в нем газа, выпущенного из капсулы, для генерирования газообразного компонента. Возбуждающее средство электрически соединено с источником электрической энергии для возбуждения газа в реакционном генераторе для формирования газообразного компонента. Устройство имеет такие размеры и вес, которые обеспечивают возможность его удерживания и управления пользователем вручную, а также направления потока газообразного компонента для обработки обрабатываемого участка объекта или тела человека или животного. Средство управления обеспечивает избирательный выпуск газа из газовой капсулы для формирования потока газа. Аппарат для генерирования потока нетеплового газообразного компонента содержит устройство для генерирования потока нетеплового газообразного компонента и зарядный блок, содержащий зарядную емкость высокого давления газа для подачи газа в газовую капсулу устройства и/или электрическое зарядное средство для зарядки источника электрической энергии в указанном устройстве. Достигается повышение удобства использования за счет портативности устройства, которое можно удерживать и которым можно управлять вручную, что позволяет использовать устройство в домашних или хирургических/медицинских условиях. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к устройствам для плазменного осаждения пленок, и может быть использовано для изготовления тонкопленочных солнечных элементов, фоточувствительных материалов для оптических сенсоров и тонкопленочных транзисторов большеразмерных дисплеев, для нанесения защитных покрытий. Технический результат - обеспечение возможности осаждать однородные функциональные слои тонкопленочных солнечных элементов большой площади. Для нанесения функциональных слоев тонкопленочных солнечных элементов используют газоразрядное устройство на основе низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа. Устройство содержит разделенные газовыми шлюзами две и более реакционные камеры с подвижной лентообразной подложкой и разрядные камеры с магнитопроводами, выполненные таким образом, что в каждой реакционной камере горит четыре и более плазменных витка низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа, охватывая лентообразную подложку, генерируя ионы и радикалы в непосредственной близости от обрабатываемой поверхности подложки, и взаимно влияя друг на друга, приводя к выравниванию пространственного распределения плотности ионов и радикалов в реакционной камере и, соответственно, к осаждению однородных пленок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к антенной технике. Плазменная антенна содержит плазменный генератор, формирующий плазменное образование, и первичный источник электромагнитных волн, при этом анод плазменного генератора выполнен в виде конического диффузора, состоящего из корпуса и конической вставки, диэлектрически соединенной с подводящим патрубком, поверхность которого выполнена перфорированной, кроме того, первичный источник радиоволн установлен на оси антенны на расстоянии от точки генерации плазменного образования, где γ=2,8…3,0 - постоянная величина, k - волновое число, b - максимальное расстояние от плазменного генератора до границы области с критической концентрацией электронов, θк - угол между осью антенны и направлением распространения плазмы с максимальной скоростью. Технический результат заключается в обеспечении возможности снижения уровня боковых лепестков диаграммы направленности. 2 ил.
Наверх