ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2222878

СВЧ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ГЕНЕРАЦІЇ плазмоидов ТИПУ кульової блискавки (ВАРІАНТИ)

СВЧ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ГЕНЕРАЦІЇ плазмоидов ТИПУ кульової блискавки (ВАРІАНТИ)

Ім'я винахідника: Щелкунов Г.П.
Ім'я патентовласника: Федеральне державне унітарне підприємство "Науково-виробниче підприємство" Істок "
Адреса для листування: 141190, Московська обл., М Фрязіно, вул. Вокзальна, 2А, ФГУП "НПП" Исток ", патентний відділ
Дата початку дії патенту: 2002.07.25

Винахід відноситься до пристроїв для генерації плазмоидов, близьких за своїми властивостями до кульовим блискавок і мають можливість автономного існування у вільному просторі. Пристрій містить СВЧ-резонатор відкритого типу, забезпечений зовні відрізками позамежного круглого хвилеводу; плазмову камеру, виконану у вигляді діелектричної трубки, яка проходить через СВЧ-резонатор і відрізки позамежного круглого хвилеводу; волноводное пристрій для підведення СВЧ-енергії; високочастотний магнітно-імпульсний індуктор, який розташований всередині СВЧ-резонатора і оточує проходить через СВЧ-резонатор діелектричну трубку, по крайней мере на частини її довжини. У другому варіанті винаходу пристрій містить об'ємний СВЧ-резонатор (кулястої, циліндричної або тороидальной форми) з хвилеводним пристроєм для підведення СВЧ-енергії і високочастотний магнітно-імпульсний індуктор, розташований зовні СВЧ-резонатора і навколишній вихідний ділянку діелектричної трубки. Технічний результат - отримання високоенергетичних плазмоидов типу кульових блискавок, що володіють можливістю бути у вільному просторі протягом тривалого часу.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до пристроїв для генерації плазми, а саме до СВЧ-пристроїв для генерації плазмоидов, близьких за своїми властивостями до кульовим блискавок і мають можливість автономного існування в просторі.

Відомий генератор плазмоидов К. Чаканова, що містить розміщені у вакуумній камері два плоских електроди, між якими порушувалися кулясті плазмоїди за допомогою високочастотного (ВЧ) поля (потужність ВЧ-генератора 3000 Вт, частота коливань 13,56 МГц) [1, с.233] . Однак умови збудження плазмоидов в вакуумі, низький рівень підводиться ВЧ-потужності і значне її розсіювання поза електродів не дозволяють отримати в такому пристрої щільні плазмоїди з високим енергосодержаніе, характерним для природних кульових блискавок (ШМ).

Виходячи з відомих розрахункових даних природна кульова блискавка має наступні параметри [1]:

  • діаметр - 30 см,
  • час існування - 70 сек,
  • енергосодержаніе - 10 7 Дж.

У реальних умовах, при народженні природної ШМ і її автономному переміщенні в просторі, має місце розкид параметрів ШМ і їх зміна в часі, обумовлений втратою енергії [2, 3]. І тим не менше, у всіх випадках для природної ШМ характерні досить висока енергосодержаніе і можливість її автономного існування в просторі, вільному від дії порушили її електромагнітних полів протягом декількох десятків секунд.

Відомі генератори плазми, наприклад [4], в яких плазму збуджують у хвилеводі, що дозволяє значно знизити розсіювання енергії, що підводиться і підвищити енергосодержаніе плазмоидов.

Однак в хвилеводі досягається невисока напруженість електричної компоненти електромагнітного поля навіть при досить високих рівнях проходить потужності, що не може забезпечити генерацію плазми з високим енергосодержаніе.

Для отримання плазми з більш високим енергосодержаніе використовують пристрої для генерації плазми, виконані на основі НВЧ-резонаторів, наприклад [5]. Такий пристрій містить газорозрядну трубку, що проходить через об'ємний СВЧ-резонатор, в одній зі стінок якого виконана проріз для зв'язку його з хвилеводним пристроєм, що забезпечує підведення СВЧ-енергії. Однак нерівномірність розподілу електричної компоненти електромагнітного поля в прямокутному резонаторі по азимутним напрямами не дозволяє забезпечити азимутальної однорідність плазми і локалізацію її на осі газорозрядної трубки.

Іншим генератором плазми є СВЧ-пристрій для генерації плазми, що містить кооксіального розташовані циліндричну плазмову камеру і охоплює її об'ємний кільцевої СВЧ-резонатор [6]. У пристрої для генерації плазми є і виконані на основі хвилеводів пристрої для підведення збудливою плазму енергії від СВЧ-генератора до кільцевому СВЧ-резонатора через проріз в його зовнішній стінці. У внутрішній стінці кільцевого НВЧ-резонатора виконані щілини зв'язку, розташовані рівномірно по азимуту навколо його осі. Вони забезпечують більш рівномірний по азимуту надходження СВЧ-енергії з кільцевого НВЧ-резонатора в плазмову камеру і тим самим покращують просторову однорідність параметрів возбуждаемой плазми і локалізацію її на осі циліндричної плазмової камери. Пристрій дозволяє сформувати в плазмової камері стовп плазми з високим енергосодержаніе. Однак в цьому пристрої зв'язок СВЧ-хвилеводу з плазмової камерою здійснюють через об'ємний кільцевої СВЧ-резонатор, вдаючись до двоступеневої і ускладнює пристрій зв'язку між НВЧ-хвилеводом - СВЧ-резонатором, СВЧ-резонатором - плазмової камерою. Зв'язок між НВЧ-хвилеводом і НВЧ-резонатором через одну проріз (щілина) обмежує рівень підводиться в СВЧ-резонатор і плазмову камеру НВЧ-потужності, так як до щілини докладено СВЧ-напруга, відповідне підводиться НВЧ-потужності харчування, а не розосереджено на ряді щілин. Відповідно і досягається енергосодержаніе плазми обмежена.

Відомо СВЧ-пристрій для генерації плазми, що містить об'ємний резонатор, газорозрядну трубку (в яку подається плазмообразующий газ), розташовану всередині згаданого об'ємного резонатора уздовж його осі симетрії, що живить хвилевід для передачі СВЧ-енергії в порожнину об'ємного резонатора, при цьому живить хвилевід розташований перпендикулярно поздовжньої осі газорозрядної трубки зовні об'ємного резонатора і має з останнім загальну стінку, елементи електромагнітного зв'язку, розташовані в загальній стінці хвилеводу і резонатора і призначені для випромінювання СВЧ-енергії з хвилеводу в порожнину резонатора, причому елементи зв'язку рівновіддалені від поздовжньої осі газорозрядної трубки і відстоять один від одного на відстані, що забезпечує синфазность виникають в них коливань [7].

У разі, коли сусідні елементи зв'язку розташовані по різні боки (дворядна система) поздовжньої осі хвилеводу, відстань між їх центрами дорівнює половині довжини хвилі НВЧ-енергії харчування.

У разі, коли сусідні елементи зв'язку розташовані по одну сторону поздовжньої осі хвилеводу (одно- система), відстань між їх центрами дорівнює довжині хвилі НВЧ-енергії харчування.

У разі, коли хвилевід являє собою замкнуте кільце, СВЧ-енергія поширюється від місця її введення в обидві сторони рівномірно.

Як об'ємного резонатора можливе використання кульового і циліндричного СВЧ-резонаторів.

Пристрій має більш високу потужність і забезпечує локалізацію збудженої в ньому плазми на осі газорозрядної трубки. У пристрої можна отримати стовп плазми з високим енергосодержаніе, заданими розмірами і однаковими по всьому його перетину параметрами.

Однак описані вище пристрої є генераторами плазми з високочастотним і надвисокочастотним збудженням. При їх проектуванні і створенні не ставилося завдання отримання автономно існуючих в просторі протягом тривалого часу високоенергетичних плазмоидов.

На вирішення такого завдання направлено відоме пристрій для генерації автономних плазмових утворень [1, с.235], що складається з генератора плазми, виконаного на основі розрядника, і обертового диска з отворами (обтюратора), встановленого на виході генератора плазми.

За допомогою обтюратора виходить з генератора плазми плазмовий струмінь розбивалася на окремі порції плазми, які брали форму веретен і здійснювали автономний політ у вільному просторі протягом 3 мілісекунд на відстань до 1,5 м.

Енергосодержаніе таких порцій плазми трохи, тому трохи і час їх існування і у них відсутня можливість при більш тривалому польоті придбати кулясту форму.

Винахід направлено на отримання висоенергетічних плазмоидов типу кульових блискавок, що володіють можливістю бути у вільному просторі протягом тривалого часу.

У першому варіанті винаходу пропонується СВЧ-пристрій для генерації плазмоидов типу кульових блискавок, яке містить співвісно розташовані плазмову камеру, аксіально-симетричний СВЧ-резонатор з пристроєм для підведення СВЧ-енергії і високочастотний магнітно-імпульсний індуктор, при цьому СВЧ-резонатор виконаний у вигляді резонатора відкритого типу, що містить два дзеркала, рознесених один від одного вздовж осі СВЧ-резонатора і звернені один до одного лицьовими сторонами, кожна з яких забезпечено відрізком позамежного круглого хвилеводу, розташованим зовні від СВЧ-резонатора і співвісно з ним, плазмова камера виконана у вигляді діелектричної трубки, яка проходить через СВЧ-резонатор і відрізки позамежного круглого хвилеводу, причому вихідний кінець діелектричної трубки служить виходом СВЧ-пристрої, пристрій для підведення СВЧ-енергії до СВЧ-резонатора містить один або кілька хвилеводів, кожен з яких згорнуть навколо осі НВЧ резонатора в неповне кільце і встановлений на одному з дзеркал з зовнішньої сторони СВЧ-резонатора і електромагнітно пов'язаний з СВЧ-резонатором через елементи зв'язку, розташовані в дзеркалі СВЧ-резонатора рівновіддалено від осі і рівномірно по азимуту СВЧ-резонатора, при цьому СВЧ-пристрій містить високочастотний магнітно-імпульсний індуктор, який розташований всередині СВЧ-резонатора симетрично між його дзеркалами і оточує проходить через СВЧ-резонатор діелектричну трубку принаймні на частині її довжини.

Як дзеркал СВЧ-резонатора можуть бути використані параболічні дзеркала або дзеркала, виконані у вигляді сегментів сфери, або плоскі дзеркала.

Елементи зв'язку можуть бути виконані у вигляді принаймні одного ряду щілин в дзеркалі СВЧ-резонатора.

Що проходять через відрізки позамежного круглого хвилеводу вхідний і вихідний ділянки діелектричної трубки можуть бути співвісно приєднані через перехідні ділянки до центральній ділянці діелектричної трубки, який має більше поперечний переріз і довжину, рівну довжині навколишнього його високочастотного магнітно-імпульсного індуктора.

Діелектрична трубка може бути з'єднана вхідним кінцем з пристроєм для підведення газу.

У пропонованому пристрої збудження плазмоида з високим енергосодержаніе виробляють в плазмової камері, розміщеній всередині СВЧ-резонатора, а швидке виведення плазмоида за межі пристрої здійснюють за допомогою високочастотного магнітно-імпульсного індуктора. Цей індуктор розміщений всередині СВЧ-резонатора відкритого типу, між дзеркалами якого можуть укладатися до 10-12 довжин хвиль НВЧ-енергії харчування (довжина індуктора складе одну півхвилю СВЧ-енергії харчування).

Кожне з дзеркал СВЧ-резонатора забезпечено відрізком позамежного круглого хвилеводу, розташованим по осі дзеркал на зовнішньої їхньому боці. Це дозволяє запалювати плазму при меншій потужності СВЧ-харчування.

Плазмова камера виконана у вигляді діелектричної трубки, наприклад, з кварцу, що запобігає "розтікання" плазми за обсягом СВЧ-резонатора і її осідання на відрізках позамежного круглого хвилеводу, дзеркалах СВЧ-резонатора і на поверхнях високочастотного магнітно-імпульсного індуктора і можливість закорочування елементів зв'язку . Виконання діелектричної трубки з розширенням в центральній частині дозволяє зменшити викривлення СВЧ-поля всередині -резонатора.

Використання в пристрої одного або кількох хвилеводів, згорнутих в неповні кільця і ​​пов'язаних з СВЧ-резонатором через елементи зв'язку, розташовані рівновіддалено від осі і рівномірно по азимуту СВЧ-резонатора, забезпечує рівномірність підведення СВЧ-енергії харчування до всіх елементів зв'язку та синфазность СВЧ-коливань у них.

У разі підведення до СВЧ-резонатора СВЧ-енергії харчування високого рівня потужності доцільно використовувати в пристрої не один, а кілька хвилеводів харчування і виконувати кілька рядів елементів зв'язку, наприклад кілька рядів щілин, електрична міцність кожної з яких обмежена при атмосферному тиску. При цьому найбільш проста конструкція пристрою виходить при використанні плоских дзеркал СВЧ-резонатора.

Для забезпечення високого рівня підводиться до СВЧ-резонатора СВЧ-енергії і для скорочення при цьому енергоспоживання джерелом СВЧ-енергії переважно використовувати імпульсні джерела СВЧ-енергії.

Можливість швидкого виведення плазми з пристрою у вигляді плазмоида за допомогою ВЧ магнітно-імпульсного індуктора пояснюється наступним. При подачі на індуктор імпульсу ВЧ-енергії від імпульсного ВЧ-джерела в індукторі виникає магнітне поле. Воно проникає в плазму, що знаходиться всередині індуктора, на величину скін-шару, не впливаючи при цьому на внутрішню структуру плазми (вона зберігається). Наводимое магнітне поле має напрям, протилежний напрямку магнітного поля, що створюється в індукторі. В результаті цього виникає сила, миттєво виштовхує плазму з індуктора в вигляді плазмоида. Напрямок "вильоту" плазмоида залежить від напрямку магнітного поля індуктора.

Для забезпечення ефективної взаємодії магнітного поля індуктора з наведеним в скін-шарі плазми магнітним полем величину скін-шару плазми можна регулювати, змінюючи частоту імпульсного ВЧ-джерела, підключеного до індуктора.

У другому варіанті винаходу пропонується СВЧ-пристрій для генерації плазмоидов типу кульових блискавок, яке містить співвісно розташовані плазмову камеру, аксіально-симетричний об'ємний СВЧ-резонатор з пристроєм для підведення СВЧ-енергії і високочастотний магнітно-імпульсний індуктор, при цьому СВЧ-резонатор забезпечений вхідним і вихідним відрізками позамежного круглого хвилеводу, розташованими вздовж осі СВЧ-резонатора по обидва боки від нього, плазмова камера виконана у вигляді діелектричної трубки, яка проходить через об'ємний СВЧ-резонатор і відрізки позамежного круглого хвилеводу, причому діелектрична трубка з'єднана вхідним кінцем з пристроєм для підведення газу, а вихідним кінцем виведена з об'ємного СВЧ-резонатора через вихідний відрізок позамежного круглого хвилеводу і виступає з нього, пристрій для підведення СВЧ-енергії до об'ємного СВЧ-резонатора містить згорнутий навколо осі СВЧ-резонатора в неповне кільце хвилевід, який охоплює об'ємний НВЧ резонатор і електромагнітно пов'язаний з ним через елементи зв'язку, розташовані в стінці об'ємного СВЧ-резонатора рівновіддалено від осі і рівномірно по азимуту, а високочастотний магнітно-імпульсний індуктор оточує виступаючий з вихідного відрізка позамежного круглого хвилеводу ділянку діелектричної трубки по всій його довжині.

Як СВЧ-резонатора може бути використаний кулястий, або циліндричний, або тороидальний резонатор.

Елементи зв'язку можуть бути виконані у вигляді принаймні одного ряду щілин в стінці СВЧ-резонатора.

При недостатності підводиться до СВЧ-резонатора потужності для самоподжіга плазми СВЧ-пристрій може бути забезпечене додатковим засобом для вогневого підпалу плазми, що забезпечує, наприклад, підсипку гарячого тютюнового попелу в діелектричну трубку.

У пропонованому пристрої переважно використовувати об'ємний СВЧ-резонатор, виконаний на типі коливань з максимумом напруженості електричного поля в його центрі. Найбільш підходить для цього куляста форма СВЧ-резонатора. Він може бути виконаний і у вигляді циліндра або тороїда.

Згорнутий в неповне кільце хвилевід, що охоплює СВЧ-резонатор, дозволяє отримати рівномірне підведення СВЧ-енергії до всіх елементів зв'язку між хвилеводом і НВЧ-резонатором.

Розміщення елементів зв'язку на рівному віддаленні від осі і рівномірне розташування їх по азимуту забезпечує синфазность СВЧ-коливань у всіх елементах зв'язку.

Для запобігання осідання плазми на стінках СВЧ-резонатора і можливого при цьому закорочування елементів зв'язку (виконаних, наприклад, у вигляді вузьких щілин) при запалюванні газового розряду в плазмової камері вона виконана у вигляді діелектричної трубки, наприклад, з кварцу.

Постачання об'ємного СВЧ-резонатора вхідним і вихідним відрізками позамежного круглого хвилеводу запобігає витоку СВЧ-енергії з СВЧ-резонатора, дозволяючи тим самим запалювати плазму при меншій підводиться до СВЧ-резонатора СВЧ-потужності.

Сукупність зазначених конструктивних ознак пропонованого винаходу дозволяє порушити в діелектричній трубці СВЧ-пристрої плазму з високим енергосодержаніе.

Пристрій забезпечений ВЧ магнітно-імпульсним індуктором. Він розміщений поза порожниною об'ємного СВЧ-резонатора і оточує виступаючий з вихідного відрізка позамежного хвилеводу ділянку діелектричної трубки по всій його довжині.

Використання такого індуктора і пропоноване розміщення його в пристрої дозволяє здійснити максимально швидке виведення ( "постріл") збудженої плазми за межі пристрою у вигляді плазмоида. Висновок плазмоида відбувається практично без втрат енергії і забезпечує автономне його існування у вільному просторі протягом тривалого часу.

В обох варіантах винаходу для запалювання плазми в газовому середовищі, що відрізняється за складом від атмосферного повітря, діелектрична трубка може бути з'єднана вхідним кінцем з пристроєм для підведення газу або суміші газів, що утворюють цю газову середу.

Винахід пояснюється кресленнями.

СВЧ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ГЕНЕРАЦІЇ плазмоидов ТИПУ кульової блискавки СВЧ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ГЕНЕРАЦІЇ плазмоидов ТИПУ кульової блискавки
СВЧ ПРИСТРІЙ ДЛЯ ГЕНЕРАЦІЇ плазмоидов ТИПУ кульової блискавки

На фіг.1 показано СВЧ-пристрій для генерації плазмоидов, виконане на основі НВЧ-резонатора відкритого типу згідно з першим варіантом винаходу.

На фіг.2 показаний ще один приклад виконання СВЧ-пристрої за цим варіантом.

На Фіг.3 показано СВЧ-пристрій для генерації плазмоидов, виконане на основі об'ємного СВЧ-резонатора відповідно до другого варіанту винаходу.

СВЧ-пристрій для генерації плазмоидов згідно з першим варіантом винаходу, показане на фіг.1, містить СВЧ-резонатор 1 відкритого типу, утворений двома рознесеними один від одного дзеркалами 2 і 3, забезпеченими розташованими вздовж осі СВЧ-резонатора циліндричними відрізками позамежного круглого хвилеводу 4 і 5 відповідно. Між дзеркалами 2 і 3 розташований високочастотний магнітно-імпульсний індуктор 6. Через СВЧ-резонатор 1, відрізки хвилеводу 4 і 5 і канал індуктора 6 проходить діелектрична трубка 7, наприклад, з кварцу. Пристрій для підведення СВЧ-енергії до дзеркал 2 і 3 від СВЧ-генераторів 8 і 8 '(СВЧ-генератор 8' на кресленні не показаний) містить хвилеводи 9 і 9 '. У дзеркалах 2 і 3 (на їх ділянках 10 і 10 ', що утворюють загальні стінки СВЧ-резонатора 1 і хвилеводів 9 і 9') виконані щілини зв'язку 11 і 11 'відповідно.

Вхідний кінець діелектричної трубки (охоплений відрізком хвилеводу 4) може бути з'єднаний з пристроєм підведення газу (не показано на кресленні), яке може бути виконане, наприклад, у вигляді форсунки, як показано на Фіг.3 в другому варіанті винаходу. Для зменшення спотворень СВЧ-поля всередині СВЧ-резонатора 1 і для зниження в ньому СВЧ-втрат бажано розташовувати індуктор 6 всередині СВЧ-резонатора далі від його осі (робити діаметр каналу індуктора 6 більше), а зовнішню поверхню діелектричної трубки бажано розташовувати поблизу стінок каналу індуктора 6. На фіг.2 показаний приклад виконання такого пристрою. Що проходять через відрізки 4 і 5 позамежного хвилеводу вхідний 7 'і вихідний 7 "ділянки діелектричної трубки співвісно приєднані через перехідні ділянки 7' '' до центральній ділянці 7" "діелектричної трубки. Центральний ділянку 7 "" діелектричної трубки має великий поперечний переріз, а довжину, рівну довжині навколишнього його індуктора 6.

Пристрій працює наступним чином

До СВЧ-резонатора 1 через хвилеводи 9 або 9 'від СВЧ-генераторів 8 або 8' підводиться НВЧ-енергія, переважно в імпульсному режимі.

Для запалювання плазми в трубці 7 через отвір на її вхідному кінці (охопленому відрізком хвилеводу 4) підсипають, наприклад, гарячий тютюновий попіл. У разі безперервного режиму підсипають початкову для кожного циклу роботи порцію попелу, а в разі імпульсного режиму підсипку попелу здійснюють безперервно.

Після запалювання плазми в трубці 7 подають на індуктор 6 імпульс високочастотного напруги, в результаті чого плазма з трубки 7 викидається ( "вистрілює") через отвір на її вихідному кінці (охопленому відрізком 5) у вільний простір у вигляді плазмоида.

Пристрій, показаний на фіг.2, працює аналогічно пристрою, показаному на фіг.1, з тією відмінністю, що плазма запалюється всередині діелектричної трубки, що складається з ділянок 7 ', 7 ", 7' '', 7" ".

СВЧ-пристрій для генерації плазмоидов згідно з другим варіантом винаходу, один з можливих прикладів конкретного виконання якого зображений на Фіг.3, містить кулястий об'ємний СВЧ-резонатор 12 (в пристрої може бути використаний і циліндричний або тороидальний резонатор), забезпечений двома відрізками 4 і 5 позамежного круглого хвилеводу, розташованими вздовж осі СВЧ-резонатора 12 на протилежних його кінцях. Відрізки 4 і 5 охоплюють діелектричну трубку 7 (наприклад, з кварцу), яка розташована уздовж осі СВЧ-резонатора 12 і перетинає його.

До вхідного кінця 13 трубки 7 приєднана пробка-форсунка 14 (вихрова газова форсунка), через яку подається газ в діелектричну трубку 7.

Вихідний ділянку 15 трубки 7 виведений з СВЧ-резонатора і виступає з вихідного відрізка хвилеводу 5.

СВЧ-резонатор 12 охоплений волноводом 9, згорнутим в неповне кільце навколо осі СВЧ-резонатора 12 і мають спільну з СВЧ-резонатором 12 стінку 16. У стінці 16 рівномірно по азимуту навколо осі СВЧ-резонатора 12 і рівновіддалено від осі розташовані елементи зв'язку, виконані , наприклад, у вигляді рядів щілин зв'язку 11. На фіг.3 показані два ряди щілин, розташованих вище і нижче перетину А-А.

Хвилевід 9 вхідним кінцем підключений (безпосередньо або через додаткові елементи волноводного тракту) до СВЧ-генератора 8, в якості якого може бути використаний, наприклад, потужний клістрон.

СВЧ-генератор 8 може працювати в безперервному або імпульсному режимах.

Виступаючий з відрізка хвилеводу 5 ділянку 15 діелектричної трубки 7 оточений по всій його довжині насадженим на ділянку 15 трубки 7 високочастотним магнітно-імпульсним індуктором 6.

ВЧ магнітно-імпульсний індуктор 6 підключений до імпульсного ВЧ-джерела (не показаний на кресленні).

На практиці застосовують імпульсні ВЧ-джерела з частотою коливань у процесі імпульсу (розряду батарей високовольтних конденсаторів) 20 і 100 кГц.

Такий індуктор може бути виконаний, наприклад, у вигляді широкої спіралі або у вигляді набору пластин з напівкруглими центральними отворами. Кожен виток індуктора ізольований від іншого, наприклад, текстолітовими пластинами з напівкруглими центральними отворами.

Для виведення збудженої плазми з пристрою служить отвір 17 на вихідному кінці діелектричної трубки 7.

Додатковий вогневої підпал плазми може бути проведений, наприклад, шляхом підсипання гарячого тютюнового попелу в трубку 7 з боку її вхідного кінця (пробка-форсунка 14 при цьому видалена).

Пристрій працює наступним чином

СВЧ-енергію подають від СВЧ-генератора 8 через хвилевід 9 і щілини зв'язку 11 в об'ємний СВЧ-резонатор 12.

Для полегшення запалювання плазми в трубку 7 підсипають гарячий тютюновий попіл (при відкритому положенні пробки-форсунки 14). При цьому в разі безперервного режиму роботи НВЧ-генератора 8, в трубку 7 підсипають початкову для кожного циклу роботи порцію попелу, а в разі імпульсного режиму роботи (переважного за рівнем подається потужності) підсипку попелу виробляють безперервно за допомогою відповідного пристрою.

Після запалювання плазми в трубці 7 (в центральній області СВЧ-резонатора 12) отвір у вхідного кінця 13 трубки 7 закривають пробкою-форсункою 14 і потім подають через неї в трубку 7 під напором газ, наприклад, азот. Струмінь газу захоплює плазму і виносить її в область 15 трубки 7, оточену ВЧ магнітно-імпульсним індуктором 6.

При подачі на індуктор 6 імпульсу ВЧ-енергії знаходиться всередині індуктора в трубці 7 (ділянка 15) плазма викидається ( "вистрілює") через отвір 17 у вільний простір у вигляді плазмоида.

У разі роботи СВЧ-генератора 8 в імпульсному режимі імпульс ВЧ-енергії на ВЧ-індуктор 6 слід подавати з затримкою щодо імпульсу НВЧ-енергії (яка подається в резонатор 12), з огляду на час прольоту плазми від центру резонатора 12 до центру каналу індуктора 6.

Варіанти винаходи дозволяють порушити в діелектричній трубці плазму з високим енергосодержаніе і вивести її у вільний простір за допомогою високочастотного магнітно-імпульсного індуктора у вигляді плазмоида, близького за своїми властивостями до природної кульової блискавки.

Дослідження таких плазмоидов дозволить вивчити особливості умов їх існування і складу. Отримані при дослідженні дані можуть бути використані для створення ефективних механізмів перспективної енергетики.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Майбутнє відкривається квантовим ключем. Збірник статей академіка Р.Ф. Авраменко. М .: Хімія, 2000..

2. "Наука і життя", 1975, № 12, с.86.

3. "Техника молодежи", 1982, № 7, С.46-52.

4. Авт. свид. СРСР № 449288, МКІ G 01 N 21/56. СВЧ-плазмотрон для спектрального аналізу, пріоритет від 29.04.71, опубл. 05.11.74, БІ № 41.

5. Патент Німеччини № 4008195, МКІ Н 05 Н 1/46. Пристрій для збудження газового проміжку за допомогою СВЧ-енергії, пріоритет від 15.03.90, опубл. 26.09.91.

6. Патент Німеччини № 4235914, МКІ Н 05 Н 1/46. Пристрій для створення НВЧ-плазми, пріоритет від 23.10.97, опубл. 28.04.94.

7. Патент Німеччини № 1924790, МКІ Н 05 Н. Надвисокочастотний плазмотрон, пріоритет від 14.05.69, опубл. 19.11.70.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. СВЧ-пристрій для генерації плазмоидов типу кульових блискавок, що відрізняється тим, що воно містить співвісно розташовані плазмову камеру, аксіально-симетричний СВЧ-резонатор з пристроєм для підведення СВЧ-енергії і високочастотний магнітно-імпульсний індуктор, при цьому СВЧ-резонатор виконаний в вигляді резонатора відкритого типу, що містить два дзеркала, рознесені один від одного вздовж осі СВЧ-резонатора і звернені один до одного лицьовими сторонами, кожна з яких забезпечено відрізком позамежного круглого хвилеводу, розташованим зовні від СВЧ-резонатора і співвісно з ним, плазмова камера виконана в вигляді діелектричної трубки, яка проходить через СВЧ-резонатор і відрізки позамежного круглого хвилеводу, причому вихідний кінець діелектричної трубки служить виходом СВЧ-пристрої, пристрій для підведення СВЧ-енергії до СВЧ-резонатора містить один або кілька хвилеводів, кожен з яких згорнуть навколо осі СВЧ -резонатора в неповне кільце і встановлений на одному з дзеркал з зовнішньої сторони СВЧ-резонатора і електромагнітно пов'язаний з СВЧ-резонатором через елементи зв'язку, розташовані в дзеркалі СВЧ-резонатора рівновіддалено від осі і рівномірно по азимуту СВЧ-резонатора, при цьому СВЧ-пристрій містить високочастотний магнітно-імпульсний індуктор, який розташований всередині СВЧ-резонатора симетрично між його дзеркалами і оточує проходить через СВЧ-резонатор діелектричну трубку принаймні на частині її довжини.

2. СВЧ-пристрій по п.1, що відрізняється тим, що в якості дзеркал СВЧ-резонатора використані параболічні дзеркала або дзеркала, виконані у вигляді сегментів сфери, або плоскі дзеркала.

3. СВЧ-пристрій по п.1 або 2, який відрізняється тим, що елементи зв'язку виконані у вигляді принаймні одного ряду щілин в дзеркалі СВЧ-резонатора.

4. СВЧ-пристрій за допомогою одного з пп.1-3, що відрізняється тим, що проходять через відрізки позамежного круглого хвилеводу вхідний і вихідний ділянки діелектричної трубки співвісно приєднані через перехідні ділянки до центральній ділянці діелектричної трубки, який має більше поперечний переріз і довжину, рівну довжині навколишнього його високочастотного магнітно-імпульсного індуктора.

5. СВЧ-пристрій за допомогою одного з пп.1-4, що відрізняється тим, що діелектрична трубка з'єднана вхідним кінцем з пристроєм для підведення газу.

6. СВЧ-пристрій для генерації плазмоидов типу кульових блискавок, що відрізняється тим, що воно містить співвісно розташовані плазмову камеру, аксіально-симетричний об'ємний СВЧ-резонатор з пристроєм для підведення СВЧ-енергії і високочастотний магнітно-імпульсний індуктор, при цьому СВЧ-резонатор забезпечений вхідних і вихідних відрізками позамежного круглого хвилеводу, розташованими вздовж осі СВЧ-резонатора по обидва боки від нього, плазмова камера виконана у вигляді діелектричної трубки, яка проходить через об'ємний СВЧ-резонатор і відрізки позамежного круглого хвилеводу, причому діелектрична трубка з'єднана вхідним кінцем з пристроєм для підведення газу, а вихідним кінцем виведена з об'ємного СВЧ-резонатора через вихідний відрізок позамежного круглого хвилеводу і виступає з нього, пристрій для підведення СВЧ-енергії до об'ємного СВЧ-резонатора містить згорнутий навколо осі СВЧ-резонатора в неповне кільце хвилевід, який охоплює об'ємний СВЧ -резонатор і електромагнітно пов'язаний з ним через елементи зв'язку, розташовані в стінці об'ємного СВЧ-резонатора рівновіддалено від осі і рівномірно по азимуту, а високочастотний магнітно-імпульсний індуктор оточує виступаючий з вихідного відрізка позамежного круглого хвилеводу ділянку діелектричної трубки по всій його довжині.

7. СВЧ-пристрій по п.6, що відрізняється тим, що в якості СВЧ-резонатора використаний кулястий, або циліндричний, або тороидальний резонатор.

8. СВЧ-пристрій по п.6 або 7, що відрізняється тим, що елементи зв'язку виконані у вигляді принаймні одного ряду щілин в стінці СВЧ-резонатора.

Версія для друку
Дата публікації 15.02.2007гг


НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ

Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
магнітний двигун
Джерело тепла на базі нососних агрегатів