Способ создания направленного ионизирующего канала в воздушной среде

Изобретение относится к способам создания направленного ионизирующего канала в воздушной среде и может быть использовано для создания устройств для научных исследований в области электричества, в частности для получения газоразрядной плазмы в воздушной среде и исследования ее свойств. В качестве устройства для получения направленного ионизирующего канала в воздушной среде используется электронно-лучевая трубка 1 (Фиг. 1) и источник электростатического поля, в качестве которого может быть использована электрофорная машина 2 (Фиг. 1). Способ создания направленного ионизирующего канала в воздушной среде осуществляют следующим образом. К электронно-лучевой трубке 1 (Фиг. 1) подключают блок питания 3 (Фиг. 1), который обеспечивает работу электронно-лучевой трубки. С противоположной стороны от блока питания к экрану электронно-лучевой трубки подсоединяют металлическую трубку 4 (Фиг. 1), которая может быть выполнена из нержавеющей стали, никеля, алюминия или меди и внутри которой располагается пористый материал, который, в свою очередь, может быть выполнен из керамического фильтра 5 (Фиг. 1), и перед тем, как поместить керамический фильтр в металлическую трубку, фильтр пропитывают водным раствором гетерополикислоты 1-12 ряда, имеющей химическую формулу H6[PW10V2O40], с концентрацией от 45 до 75%. После чего фильтр высушивают от 4 до 7 часов в сушильном шкафу в диапазоне температур от 30 до 50°С. Далее фильтр вставляют в начальную часть металлической трубки 4 (Фиг. 1) таким образом, чтобы одной стороной он касался поверхности экрана электронно-лучевой трубки 1 (Фиг. 1).

Далее к разведенным электродам электрофорной машины 2 (Фиг. 1) подсоединяют изолированные высоковольтные провода 6 (Фиг. 1) с клеммами на концах. Одни клеммы крепятся на шариках электродов электрофорной машины, а другие с двух сторон подсоединяют к керамическому фильтру 5 (Фиг. 1), пропитанному гетерополикислотой 1-12 ряда, имеющей формулу H6[PW10V2O40], после чего с помощью блока питания включают электронно-лучевую трубку 5 (Фиг. 1) и выжидают от 7 до 15 минут для того, чтобы работа электронно-лучевой трубки стала стабильной. После стабилизации работы электронно-лучевой трубки начинают плавно вращать ручку электрофорной машины до появления зеленоватого свечения 7 (Фиг. 1) на противоположном конце металлической трубки 2 (Фиг. 1) и как показано на Фиг. 2. При дальнейшем увеличении оборотов вращающихся дисков электрофорной машины свечение становится более интенсивным вследствие ионизации воздуха за счет направленного потока электронов, возникающих при воздействии на фильтр, пропитанный гетерополикислотой, зарядами высокой плотности, которые формируются на поверхности электроннолучевой трубки и при воздействии на керамический фильтр электростатическим полем. Данное действие ведет к восстановлению гетерополикомплекса, в ходе чего на керамическом фильтре появляется избыток заряженных частиц и образуются свободные электроны, «выбрасываемые» из металлической трубки с противоположной стороны от электронно-лучевой трубки, в ходе чего образуется направленный ионизирующий канал в воздушной среде. Технический результат- повышение стабильности ионизирующего канала и снижение его зависимости от погодных условий. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к способам создания направленного ионизирующего канала в воздушной среде и может быть использовано для научных исследований в области электричества, в частности, для получения газоразрядной плазмы в воздушной среде и исследования ее свойств.

Известен патент на «Способ получения шаровых молний» [1].

В данном изобретении для создания шаровой молнии в электроннолучевой трубке применялся специальный концентратор электростатического поля, и была взята электронно-лучевая трубка, дающая пучок электронов с энергией около 3-5 кэВ. Перед началом эксперимента электронно-лучевую трубку прогрели для стабильности излучения. После того, как все параметры стабилизировались, через стеклянный экран электронно-лучевой трубки, то есть внутри нее, с помощью концентратора за 2-3 секунды создавалось электростатическое поле высокой плотности, плотность поля должна быть достаточной, чтобы пройти сквозь слой люминофора, которым покрыт экран трубки, после чего в стеклянной колбе электронно-лучевой трубки образовывалась черная шаровая молния, которая могла существовать 10-20 минут автономно без подпитки энергией извне. Для проверки последнего утверждения электронно-лучевая трубка отключалась полностью, а после включения на экране появлялось черное пятно, плавно огибаемое электронным потоком, что свидетельствовало о присутствии отрицательно заряженной шаровой молнии.

Большое для шаровой молнии время существование и черный цвет объясняются разреженностью атмосферы внутри колбы 10-6 атм. Из-за этого потеря энергии на ионизацию атомов, не участвующих в процессе, достаточно мала.

Известен способ беспроволочной передачи электроэнергии [2].

Изобретение относится к способам беспроволочной передачи электрической энергии и может быть использовано в качестве средства передачи электрических зарядов без проводов.

Способ заключается в получении непрерывного потока шаровых молний, имеющих направленный полет в воздушном пространстве, за которыми образуются токопроводящие каналы, носителями зарядов в которых являются гидратированные ионы элементов, содержащихся в атмосфере.

Использование непрерывного потока заряженных частиц, образующих в воздухе столб плазмы, представляющий собой цепочку шаровых молний, позволяет передавать электрическую энергию без проводов, так как за счет сильной ионизации воздуха и в присутствии гидратированных ионов, такая среда является проводником, способным непосредственно воздействовать на электрические цепи и контакты.

Шаровые молнии, которые образуются в результате непрерывного воздействия на струю водного раствора гетерополикислот постоянным током, отталкиваясь от изолятора, образуют направленный поток заряженных частиц, носителями зарядов в котором являются гидратированные ионы элементов, содержащихся в атмосфере, а именно различные структуры гидратированных ионов атомов водорода (например, цепочные структуры Н5О2, Н7О3, Н9О4). Необходимо также отметить, что установлению потока заряженных частиц способствует сила электростатического притяжения между шаровыми молниями, непрерывно истекающими из устройства.

Данный способ имеет существенные ограничения. Поскольку вышеуказанные цепочные структуры очень нестабильны и имеют очень короткое время существования и, учитывая меняющиеся климатические условия (туман, дождь, ветер, снег и другие), дальность передачи электроэнергии очень сильно зависит от вышеприведенных факторов, что как следствие ведет к значительным потерям передаваемой электрической энергии и требует применение источников энергии больших мощностей, что влечет за собой увеличение массогабаритных характеристик и большому энергопотреблению.

Также из-за переменных климатических условий два параллельных потока шаровых молний могут перехлестываться между собой, вызывая воздушные короткие замыкания, которые могут сопровождаться взрывом и вызывать нарушения энергоснабжения того или иного объекта.

Из-за низкой скорости вылета шаровых молний, которая, согласно описанию, составляет 0,006 км/с может нарушаться стабильность процесса.

Данное изобретение невозможно использовать для извлечения электроэнергии из окружающей среды.

Техническая задача заключается в разработке способа, который позволил бы получать в воздушной среде направленный ионизирующий канал необходимой длины, который мог бы быть ориентирован как по горизонтальному, так и по вертикальному направлению, и чтобы получаемый таким способом ионизирующий канал не зависел от погодных условий, был бы стабилен во времени, а устройства, где осуществляется данный способ, имели бы небольшие массогабаритные характеристики, что было бы оптимально для изучения их свойств.

Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в качестве устройства для получения направленного ионизирующего канала в воздушной среде используется электронно-лучевая трубка 1 (Фиг. 1) и источник электростатического поля, в качестве которого может быть использована электрофорная машина 2 (Фиг. 1).

Способ создания направленного ионизирующего канала в воздушной среде осуществляют следующим образом. К электронно-лучевой трубке 1 (Фиг. 1) подключают блок питания 3 (Фиг. 1), который обеспечивает работу электронно-лучевой трубки. С противоположной стороны от блока питания к экрану электронно-лучевой трубки подсоединяют металлическую трубку 4 (Фиг. 1), которая может быть выполнена из нержавеющей стали, никеля, алюминия или меди, и внутри которой располагается пористый материал, который, в свою очередь, может быть выполнен из керамического фильтра 5 (Фиг. 1), и перед тем, как поместить керамический фильтр в металлическую трубку, фильтр пропитывают водным раствором гетерополикислоты 1-12 ряда, имеющей химическую формулу H6[PW10V2O40], с концентрацией от 45 до 75%. После чего фильтр высушивают от 4 до 7 часов в сушильном шкафу в диапазоне температур от 30 до 50°С. Далее фильтр вставляют в начальную часть металлической трубки 4 (Фиг. 1) таким образом, чтобы одной стороной он касался поверхности экрана электронно-лучевой трубки 1 (Фиг. 1).

Далее к разведенным электродам электрофорной машины 2 (Фиг. 1) подсоединяют изолированные высоковольтные провода 6 (Фиг. 1) с клеммами на концах. Одни клеммы крепятся на шариках электродов электрофорной машины, а другие с двух сторон подсоединяют к керамическому фильтру 5 (Фиг. 1), пропитанному гетерополикислотой 1-12 ряда, имеющей формулу H6[PW10V2O40], после чего с помощью блока питания включают электронно-лучевую трубку 5 (Фиг. 1) и выжидают от 7 до 15 минут для того, чтобы работа электронно-лучевой трубки стала стабильной. После стабилизации работы электронно-лучевой трубки начинают плавно вращать ручку электрофорной машины до появления зеленоватого свечения 7 (Фиг. 1) на противоположном конце металлической трубки 2 (Фиг. 1) и как показано на Фиг. 2. При дальнейшем увеличении оборотов вращающихся дисков электрофорной машины свечение становится более интенсивным вследствие ионизации воздуха за счет направленного потока электронов, возникающих при воздействии на фильтр, пропитанный гетерополикислотой, зарядами высокой плотности, которые формируются на поверхности электронно-лучевой трубки при воздействии на керамический фильтр электростатическим полем. Данное действие ведет к восстановлению гетерополикомплекса, в ходе чего на керамическом фильтре появляется избыток заряженных частиц и образуются свободные электроны, «выбрасываемые» из металлической трубки с противоположной стороны от электронно-лучевой трубки, в ходе чего образуется направленный ионизирующий канал в воздушной среде.

Пример 1. Способ получения направленного ионизирующего канала в воздушной среде.

Собрали устройство, состоящее из электронно-лучевой трубки 1 (Фиг. 1), работу которой обеспечивал блок питания 3 (Фиг. 1), с противоположной стороны которой была закреплена металлическая трубка, выполненная из нержавеющей стали, внутри которой был размещен пористый материал, выполненный из керамического фильтра 5 (Фиг. 1) и пропитанный водным раствором гетерополикислоты 1-12 ряда, имеющей химическую формулу H6[PW10V2O40] и с концентрацией 55%. Перед тем, как фильтр был помещен в металлическую трубку, он был просушен в течение 5 часов в сушильном шкафу при температуре 45°С. Фильтр был вставлен в начальную часть металлической трубки таким образом, чтобы одной стороной он касался экрана электронно-лучевой трубки. Далее к разведенным электродам электрофорной машины 2 (Фиг. 1) подсоединили изолированные высоковольтные провода 6 (Фиг. 1) с клеммами на концах. Одни клеммы закрепили на шариках электродов электрофорной машины, а другие с двух сторон подсоединили к керамическому фильтру 5 (Фиг. 1), пропитанному гетерополикислотой 1-12 ряда, имеющей формулу H6[PW10V2O40], после чего с помощью блока питания включили электронно-лучевую трубку 5 и выждали в течение 10 минут, чтобы работа электронно-лучевой трубки стала стабильной. После стабилизации работы электронно-лучевой трубки начали плавно вращать ручку электрофорной машины до появления зеленоватого свечения 7 (Фиг. 1) на противоположном конце металлической трубки 2 (Фиг. 1) и как показано на Фиг. 2. При дальнейшем увеличении оборотов вращающихся дисков электрофорной машины свечение стало более интенсивным.

Вывод. Данный эксперимент, приведенный в примере, подтверждает техническую суть заявленного изобретения и возможность его использования. Зеленоватое свечение в воздушной среде является следствием ионизации воздуха за счет направленного потока заряженных частиц, возникающих при воздействии на фильтр, пропитанный гетерополикислотой, зарядами высокой плотности, которые формируются на поверхности работающей электронно-лучевой трубки и при воздействии на керамический фильтр электростатическим полем. Данное действие ведет к восстановлению гетерополикомплекса, вследствие чего на керамическом фильтре появляется избыток заряженных частиц, в частности электронов, и «выбрасываемые» из металлической трубки с противоположной стороны от электронно-лучевой трубки они образовывают проводящий канал в воздушной среде

Источники информации:

1. Патент РФ №2168289 С1

2. Патент РФ №2223617 С2

1. Способ создания направленного ионизирующего канала в воздушной среде, включающий использование в качестве химического реагента гетерополикислоту, а также электронно-лучевую трубку, генерирующую пучки электронов, и создание электростатического поля высокой плотности, отличающийся тем, что для получения направленного ионизирующего канала в воздушной среде используется электронно-лучевая трубка и источник электростатического поля, в качестве которого использована электрофорная машина, где к электронно-лучевой трубке подключают блок питания, который обеспечивает работу электронно-лучевой трубки, а с противоположной стороны от блока питания к экрану электронно-лучевой трубки подсоединяют металлическую трубку, внутри которой располагают пористый материал, выполненный из керамического фильтра, и перед тем как поместить керамический фильтр в металлическую трубку, фильтр пропитывают водным раствором гетерополикислоты 1-12 ряда, имеющей химическую формулу H6[PW10V2O40], с концентрацией от 45 до 75%, после чего фильтр высушивают от 4 до 7 часов в сушильном шкафу в диапазоне температур от 30 до 50°С и далее фильтр вставляют в начальную часть металлической трубки таким образом, чтобы одной стороной он касался поверхности экрана электронно-лучевой трубки, после чего к разведенным электродам электрофорной машины подсоединяют изолированные высоковольтные провода с клеммами на концах, где одни клеммы крепятся на шариках электродов электрофорной машины, а другие - с двух сторон подсоединяют к керамическому фильтру, пропитанному гетерополикислотой 1-12 ряда, имеющей формулу H6[PW10V2O40], после чего с помощью блока питания включают электронно-лучевую трубку и выжидают от 7 до 15 минут для того, чтобы работа электронно-лучевой трубки стала стабильной, а после стабилизации работы электронно-лучевой трубки начинают плавно вращать ручку электрофорной машины до появления зеленоватого свечения на противоположном конце металлической трубки и при дальнейшем увеличении оборотов вращающихся дисков электрофорной машины свечение становится более интенсивным вследствие ионизации воздуха за счет направленного потока электронов, возникающих при воздействии на фильтр, пропитанный гетерополикислотой, зарядами высокой плотности, которые формируются на поверхности электронно-лучевой трубки при воздействии на керамический фильтр электростатическим полем.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что металлическая трубка выполнена из нержавеющей стали, никеля, алюминия или меди.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области упрочняющей термической обработки, а именно плазменной термической и химико-термической обработки поверхностного слоя деталей. Плазменную обработку ведут рабочей плазменной дугой прямой полярности, горящей между плазмообразующим соплом - катодом и изделием - анодом.

Изобретение относится к области плазменной техники, а именно к полым катодам, работающим на газообразных рабочих телах, и может быть использовано в электрореактивных двигателях, а также в технологических источниках плазмы, предназначенных для ионно-плазменной обработки поверхностей различных материалов в вакууме, а также в качестве автономно функционирующего источника плазмы.

Изобретение относится к области плазменной техники, а именно в катодах-компенсаторах, работающих на газообразных рабочих телах, и может быть использовано в электрореактивных двигателях для нейтрализации ионного потока, а также в технологических источниках плазмы, предназначенных для ионно-плазменной обработки поверхностей различных материалов в вакууме, а также в качестве источника плазмы.

Изобретение относится к средствам подачи рабочего тела (РТ) источников ионов и электронов и может быть использовано в пневматических трактах подачи РТ плазменным ускорителям и системам плазменного напыления, а также применяться в масс-спектрометрах и ионных микроскопах.

Изобретение относится к ионно-плазменному, или ионному электроракетному двигателю, используемому для управляемого перемещения летательных аппаратов в космическом вакууме, в том числе орбитальных спутников.

Изобретение относится к средствам разделения многокомпонентных смесей на элементы путем масс-сепарации. Предусмотрены создание в двухкамерном плазменном ускорителе аксиально-симметричного плазменного потока, компенсированного по пространственному заряду, подача на анод плазменного ускорителя положительного электрического потенциала UA1, задающего энергию ионов, подача на катод - выходной электрод плазменного ускорителя нулевого электрического потенциала, создание в области азимутатора поперечного скорости плазменного потока магнитного поля, проходя через которое ионы приобретают азимутальную скорость и разделяются по массам.

Изобретение относится к дуговым плазменным горелкам. Сопло дуговой плазменной горелки расположено симметрично относительно оси сопла и содержит сопловое отверстие, отцентрированное относительно оси сопла и имеющее боковую стенку по существу цилиндрической формы, газонаправляющую поверхность, расположенную симметрично относительно оси сопла и охватывающую указанное отверстие и вход, соединяющий указанную газонаправляющую поверхность с указанной боковой стенкой отверстия.

Изобретение относится к области исследования ударной сжимаемости и оптических свойств материалов за сильными ударными волнами при числах Маха более 5. Устройство ударного сжатия малоплотных сред посредством формирования квазистационарного Маховского режима отражения от оси содержит цилиндрический пустотелый заряд взрывчатого вещества, инициируемый гиперзвуковой по отношению к ВВ системой последовательного инициирования.

Изобретение относится к области плазменной техники. Система охлаждения высоковольтного электродугового плазмотрона содержит в одном варианте три электродных узла, каждый из которых содержит цилиндрический полый электрод с катушкой, три составных металлических патрубка, образующих три дуговых канала, каждый из которых соединен с соответствующим полым электродом через изолирующую втулку, а металлические патрубки каждого дугового канала соединены между собой посредством дополнительной изолирующей втулки.

Изобретение относится к способам генерации широкополосного оптического излучения с высокой спектральной яркостью и представляет интерес для приложений в микроэлектронике, спектроскопии, фотохимии, медицине и других областях.

Изобретение относится к области химии, а именно к плазмохимической конверсии газа или газовой смеси с применением импульсного электрического разряда и к устройству для его выполнения. Способ включает конверсию газа/газовой смеси, которую проводят с помощью импульсного электрического разряда, представляющего собой горячие плазменные каналы, возникающие между электродами, в движущемся потоке газа/газовой смеси, причем отношение скорости потока к среднему току разряда находится в следующем диапазоне: 250 Дж/(м3*А2) < ρ*V2 / I2 < 4000 Дж/(м3*А2),где ρ - плотность газа/газовой смеси в реакционной камере (кг/м3), V - скорость потока газа/газовой смеси в реакционной камере (м/с), I - средний ток импульсного электрического разряда (А). Техническим результатом является повышение эффективности процесса преобразования газа/газовой смеси в желаемые продукты за счет стимулирования прямых реакций и минимизации протеканий обратных реакций. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 пр.

Изобретение относится к способам создания направленного ионизирующего канала в воздушной среде и может быть использовано для создания устройств для научных исследований в области электричества, в частности для получения газоразрядной плазмы в воздушной среде и исследования ее свойств. В качестве устройства для получения направленного ионизирующего канала в воздушной среде используется электронно-лучевая трубка 1 и источник электростатического поля, в качестве которого может быть использована электрофорная машина 2. Способ создания направленного ионизирующего канала в воздушной среде осуществляют следующим образом. К электронно-лучевой трубке 1 подключают блок питания 3, который обеспечивает работу электронно-лучевой трубки. С противоположной стороны от блока питания к экрану электронно-лучевой трубки подсоединяют металлическую трубку 4, которая может быть выполнена из нержавеющей стали, никеля, алюминия или меди и внутри которой располагается пористый материал, который, в свою очередь, может быть выполнен из керамического фильтра 5, и перед тем, как поместить керамический фильтр в металлическую трубку, фильтр пропитывают водным раствором гетерополикислоты 1-12 ряда, имеющей химическую формулу H6[PW10V2O40], с концентрацией от 45 до 75. После чего фильтр высушивают от 4 до 7 часов в сушильном шкафу в диапазоне температур от 30 до 50°С. Далее фильтр вставляют в начальную часть металлической трубки 4 таким образом, чтобы одной стороной он касался поверхности экрана электронно-лучевой трубки 1.Далее к разведенным электродам электрофорной машины 2 подсоединяют изолированные высоковольтные провода 6 с клеммами на концах. Одни клеммы крепятся на шариках электродов электрофорной машины, а другие с двух сторон подсоединяют к керамическому фильтру 5, пропитанному гетерополикислотой 1-12 ряда, имеющей формулу H6[PW10V2O40], после чего с помощью блока питания включают электронно-лучевую трубку 5 и выжидают от 7 до 15 минут для того, чтобы работа электронно-лучевой трубки стала стабильной. После стабилизации работы электронно-лучевой трубки начинают плавно вращать ручку электрофорной машины до появления зеленоватого свечения 7 на противоположном конце металлической трубки 2 и как показано на Фиг. 2. При дальнейшем увеличении оборотов вращающихся дисков электрофорной машины свечение становится более интенсивным вследствие ионизации воздуха за счет направленного потока электронов, возникающих при воздействии на фильтр, пропитанный гетерополикислотой, зарядами высокой плотности, которые формируются на поверхности электроннолучевой трубки и при воздействии на керамический фильтр электростатическим полем. Данное действие ведет к восстановлению гетерополикомплекса, в ходе чего на керамическом фильтре появляется избыток заряженных частиц и образуются свободные электроны, «выбрасываемые» из металлической трубки с противоположной стороны от электронно-лучевой трубки, в ходе чего образуется направленный ионизирующий канал в воздушной среде. Технический результат- повышение стабильности ионизирующего канала и снижение его зависимости от погодных условий. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх