| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2222878
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.
 |
 |
 |
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
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.