RU2400005C1 - Method of creating current-conducting channels in non-conducting medium - Google Patents
Method of creating current-conducting channels in non-conducting medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2400005C1 RU2400005C1 RU2009118874/06A RU2009118874A RU2400005C1 RU 2400005 C1 RU2400005 C1 RU 2400005C1 RU 2009118874/06 A RU2009118874/06 A RU 2009118874/06A RU 2009118874 A RU2009118874 A RU 2009118874A RU 2400005 C1 RU2400005 C1 RU 2400005C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- medium
- focusing system
- radiation
- conducting
- focus
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники, в частности к способам передачи электрической энергии.The invention relates to the field of electrical engineering, in particular to methods for transmitting electrical energy.
Известен способ и устройство для передачи электрической энергии, включающий передачу электрической энергии от источника к приемнику электрической энергии таким образом, что между источником и приемником электрической энергии формируют проводящий канал методом фотоионизации и ударной ионизации с помощью генератора излучения (RU 2143775 [1]). Указанный проводящий канал электрически изолируют от генератора излучения с помощью прозрачного для излучения электроизоляционного экрана, соединяют проводящий канал с источником электрической энергии через повышающий высокочастотный трансформатор Тесла и с приемником электрической энергии через понижающий высокочастотный трансформатор Тесла или диодно-конденсаторный блок, увеличивают электрическую проводимость канала путем формирования поверхностного заряда и увеличения напряженности электрического поля и осуществляют под действием кулоновых сил перемещение электрических зарядов вдоль проводящего канала. Проводящий канал формируют как со стороны источника энергии, так и со стороны приемника энергии.A known method and device for transmitting electrical energy, comprising transmitting electrical energy from a source to an electric energy receiver in such a way that a conductive channel is formed between the source and the electric energy receiver by photoionization and impact ionization using a radiation generator (RU 2143775 [1]). The specified conductive channel is electrically isolated from the radiation generator using an electrically insulating shield transparent to radiation, the conductive channel is connected to an electric energy source through a Tesla high-frequency transformer and to an electric energy receiver through a Tesla high-frequency transformer or a diode-capacitor unit, increase the channel’s electrical conductivity by forming surface charge and increase the electric field strength and carry out under Procedure Coulomb forces moving electrical charges along the conducting channel. The conductive channel is formed both from the side of the energy source and from the side of the energy receiver.
Электрическую энергию передают по проводящему каналу в импульсном или непрерывном режиме путем подачи на формирователь проводящего канала одновременно импульсов от генератора излучения и электрических импульсов от высоковольтного высокочастотного трансформатора Тесла.Electric energy is transmitted through the conducting channel in a pulsed or continuous mode by applying simultaneously pulses from the radiation generator and electric pulses from the Tesla high-voltage transformer to the shaper of the conducting channel.
Известное устройство для передачи электрической энергии содержит генератор излучения на основе оптического или рентгеновского лазера для формирования проводящего канала между источником и приемником электрической энергии, установленный соосно с генератором излучения формирователь проводящего канала и электроизолирующий экран, прозрачный для излучения генератора, размещенный между формирователем проводящего канала и генератором излучения. Источник электрической энергии соединен с формирователем проводящего канала через высоковольтный высокочастотный трансформатор Тесла, а с противоположной стороны проводящего канала установлен приемник проводящего канала, изолированный от корпуса приемника электрической энергии. Указанный приемник электрической энергии соединен с приемником канала через понижающий высокочастотный трансформатор Тесла или диодно-конденсаторный блок.The known device for transmitting electrical energy comprises a radiation generator based on an optical or X-ray laser for forming a conductive channel between the source and the receiver of electric energy, a shaper of the conductive channel and an electrically insulating screen transparent to the radiation of the generator located between the shaper of the conductive channel and the generator mounted coaxially with the radiation generator radiation. The electric energy source is connected to the shaper of the conductive channel through a Tesla high-voltage high-frequency transformer, and on the opposite side of the conductive channel, a receiver of the conductive channel is isolated from the housing of the electric energy receiver. The specified receiver of electrical energy is connected to the receiver of the channel through a step-down high-frequency transformer Tesla or a diode-capacitor block.
Устройство для передачи электрической энергии может быть выполнено в виде энергетической разветвленной системы, состоящей из множества источников и приемников электрической энергии, соединенных между собой проводящими каналами, имеющими одинаковую частоту и напряжение в точках соединения. Каждый источник электрической энергии снабжен генератором излучения, электроизолирующим экраном, формирователем и приемником проводящего канала. Каждый формирователь проводящего канала соединен с источником электрической энергии с помощью высоковольтного высокочастотного трансформатора Тесла, а каждый генератор излучения соединен или с источником электрической энергии, или с приемником через понижающий высокочастотный трансформатор Тесла или диодно-конденсаторный блок.A device for transmitting electrical energy can be made in the form of a branched energy system, consisting of many sources and receivers of electrical energy, interconnected by conductive channels having the same frequency and voltage at the connection points. Each source of electrical energy is equipped with a radiation generator, an electrically insulating screen, a shaper and a receiver of the conductive channel. Each shaper of the conductive channel is connected to an electric energy source using a Tesla high-voltage high-frequency transformer, and each radiation generator is connected either to an electric energy source or to a receiver through a Tesla high-frequency transformer or a diode-capacitor block.
Недостатком известного способа и устройства является необходимость использования газоразрядного проводящего канала и поддержания концентрации ионизированного воздуха в канале в определенных пределах, так как при малой концентрации ионов лазерный воздушный канал обладает малой проводимостью, не достаточной для передачи электрической энергии, а при большой концентрации ионов воздушный канал становится не прозрачным для лазерного излучения.A disadvantage of the known method and device is the need to use a gas-discharge conducting channel and to maintain the concentration of ionized air in the channel within certain limits, since at a low concentration of ions the laser air channel has a low conductivity, not sufficient to transmit electrical energy, and at a high concentration of ions, the air channel becomes not transparent to laser radiation.
Другим недостатком известного способа и устройства является то, что его невозможно использовать в вакууме за пределами земной атмосферы.Another disadvantage of the known method and device is that it cannot be used in vacuum outside the earth's atmosphere.
Известен способ передачи электрической энергии с помощью релятивистских пучков электронов высоких энергий (Б.Э.Мейерович. Канал сильного тока. М.: Фима, 1999, стр.355-357[2]). Недостатком известного способа передачи электрической энергии являются большие потери энергии на рассеивание при столкновении электронов с молекулами в газовой среде, что ограничивает длину распространения и мощность электронного потока в атмосфере.A known method of transmitting electrical energy using relativistic beams of high-energy electrons (B.E. Meyerovich. Channel of high current. M: Fima, 1999, pp. 355-357 [2]). A disadvantage of the known method of transferring electrical energy is the large energy loss due to dissipation in the collision of electrons with molecules in a gas medium, which limits the propagation length and power of the electron flow in the atmosphere.
Другим недостатком является необходимость преобразования электронного потока у потребителя в электрическую энергию с заданными параметрами, так как поток электронов представляет собой источник тока. Отбор энергии от пучка электронов производят за счет торможения электронов в электрическом поле конденсатора и увеличения заряда конденсатора. В магнитном поле энергия пучка электронов преобразуется в синхротронное излучение. При облучении твердой мишени энергия пучка электронов превратится в теплоту, которую можно преобразовать в электрическую энергию с помощью известных термодинамических циклов преобразования энергии.Another disadvantage is the need to convert the electronic flow from the consumer into electrical energy with specified parameters, since the electron flow is a current source. The selection of energy from the electron beam is carried out by braking electrons in the electric field of the capacitor and increasing the charge of the capacitor. In a magnetic field, the energy of an electron beam is converted to synchrotron radiation. When a solid target is irradiated, the energy of the electron beam will turn into heat, which can be converted into electrical energy using the well-known thermodynamic cycles of energy conversion.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ передачи электрической энергии, включающий генерирование высокочастотных электромагнитных колебаний и передачу их по проводящему каналу между источником и приемником электрической энергии, в котором проводящий канал формируют с помощью ускорителя в виде релятивистского пучка электронов, на который подают высокое напряжение с частотой 0,3-300,0 кГц от спиральной антенны бегущей волны (RU 2183376 [3]). Для увеличения радиационной безопасности проводящий канал формируют в виде двух пересекающихся пучков, один из которых формируют в атмосфере с помощью лазера, а второй формируют в разреженной среде и за пределами атмосферы в виде релятивистского пучка электронов.Closest to the technical nature of the present invention is a method of transmitting electrical energy, including the generation of high-frequency electromagnetic waves and transmitting them through a conductive channel between a source and a receiver of electrical energy, in which the conductive channel is formed using an accelerator in the form of a relativistic electron beam, to which a high voltage with a frequency of 0.3-300.0 kHz from a spiral traveling-wave antenna (RU 2183376 [3]). To increase radiation safety, the conducting channel is formed in the form of two intersecting beams, one of which is formed in the atmosphere using a laser, and the second is formed in a rarefied medium and outside the atmosphere in the form of a relativistic electron beam.
Пучки в проводящем канале могут быть направлены соосно встречно друг другу, пучок релятивистских электронов направляют преимущественно из оптически менее плотной среды в сторону оптически более плотной среды, а лазерное излучение преимущественно из оптической более плотной среды в сторону оптической менее плотной среды. Формирование проводящего канала также осуществляют путем передачи вдоль оси канала соосного релятивистского пучка электронов и лазерного пучка и подачи на проводящий канал высокого напряжения от высокочастотного трансформатора Тесла или путем передачи вдоль оси канала двух параллельных пучков лазерного излучения и релятивистских электронов, расстояние между которыми не превышает поперечного размера меньшего по диаметру пучка.The beams in the conducting channel can be directed coaxially opposite each other, the beam of relativistic electrons is directed mainly from an optically less dense medium towards an optically denser medium, and laser radiation is predominantly from an optical denser medium towards an optical less dense medium. The formation of the conductive channel is also carried out by transmitting a coaxial relativistic electron beam and a laser beam along the channel axis and supplying a high voltage to the conductive channel from a Tesla high-frequency transformer or by transmitting two parallel beams of laser radiation and relativistic electrons along the channel axis, the distance between which does not exceed the transverse dimension smaller beam diameter.
Для передачи электрической энергии по линии, отличной от прямой, проводящий канал содержит проводящее тело, которое облучают с одной или нескольких сторон с помощью релятивистских пучков электронов и лазерных пучков, соединенных с высоковольтными трансформаторами Тесла. Для создания глобальной системы энергоснабжения Земли в качестве проводящего тела используют проводящие слои в ионосфере Земли, которые соединяют проводящими каналами на основе релятивистских электронных пучков с источниками и приемниками электрической энергии.To transfer electrical energy through a line other than a straight line, the conductive channel contains a conductive body that is irradiated from one or more sides using relativistic electron beams and laser beams connected to Tesla high voltage transformers. To create the Earth’s global energy supply system, conducting layers in the Earth’s ionosphere are used as a conducting body, which are connected by conducting channels based on relativistic electron beams to sources and receivers of electrical energy.
Недостатком известного способа является сложность его реализации, обусловленная необходимостью использования дополнительных устройств ускорителя релятивистских пучков электронов или лазера для создания проводящего канала. Все известные способы преобразования электрической энергии электронного пучка характеризуются низким кпд.The disadvantage of this method is the complexity of its implementation, due to the need to use additional devices of the accelerator of relativistic electron beams or a laser to create a conducting channel. All known methods for converting the electrical energy of an electron beam are characterized by low efficiency.
Заявляемое изобретение направлено на упрощение способа передачи электрической энергии в любой непроводящей среде.The invention is aimed at simplifying the method of transmission of electrical energy in any non-conductive medium.
Указанный результат достигается тем, что способ создания токопроводящих каналов в непроводящей среде включает перемещение в среде оптической фокусирующей системы и направление на нее излучения импульсно-периодического лазера с энергией импульсов, достаточной для пробоя среды в фокусе оптической системы и с частотой их повторения 10 кГц - 1 мГц, при этом фокусирующую систему снабжают источником создания среды в окрестностях фокуса в виде возгоняющегося под воздействием падающего на него лазерного излучения легкоионизируемого вещества, содержащего наночастицы металлов или обеспечивающего их синтез.This result is achieved by the fact that the method of creating conductive channels in a non-conductive medium involves moving an optical focusing system in the medium and directing radiation from a repetitively pulsed laser with an energy of pulses sufficient to breakdown the medium at the focus of the optical system and with a repetition rate of 10 kHz - 1 MHz, while the focusing system is provided with a source of creating a medium in the vicinity of the focus in the form of a lightly ionized substance sublimated under the influence of the incident laser radiation, containing metal nanoparticles or providing their synthesis.
Указанный результат достигается также тем, что излучение импульсно-периодического лазера формируют с временной структурой, обеспечивающей пробой среды в фокусе оптической системы с возникновением в ней ударной волны.The indicated result is also achieved by the fact that the radiation of a repetitively pulsed laser is formed with a temporary structure, which provides a breakdown of the medium at the focus of the optical system with the occurrence of a shock wave in it.
Указанный результат достигается также и тем, что в токопроводящий канал, формируемый перемещаемой оптической фокусирующей системой, помещают электрод источника высокого напряжения.The indicated result is also achieved by the fact that an electrode of a high voltage source is placed in the conductive channel formed by the movable optical focusing system.
Указанный результат достигается также тем, что фокусирующую систему снабжают источником создания среды в виде легкоионизируемого вещества, образующего парогазовую среду с низким порогом пробоя.The indicated result is also achieved by the fact that the focusing system is provided with a source of creating a medium in the form of an easily ionized substance forming a vapor-gas medium with a low breakdown threshold.
Перемещение в среде оптической фокусирующей системы и направление на нее излучения импульсно-периодического лазера с частотой 10 кГц - 1 мГц с энергией, достаточной для пробоя среды в фокусе оптической системы, обеспечивает формирование непрерывного токопроводящего канала в воздушной среде за счет ее ионизации, при этом, как показывают расчеты, указанный диапазон частот импульсов лазера и обеспечивает непрерывность формируемого токопроводящего канала в том диапазоне скоростей перемещаемой фокусирующей системы, который может быть реализован в этой среде. Действительно, каждый импульс лазерного излучения, сфокусированный затем фокусирующей системой в области фокуса, создает некоторую протяженную область ионизированного газа (плазмы), которая распространяется на относительно небольшой отрезок пространства в траектории перемещения фокусирующей системы. Если импульсы излучения от лазера будут следовать с малой частотой, то при некоторых скоростях перемещения фокусирующей системы эти области ионизированного газа будут представлять собой пунктирную линию. При частоте же более 10 кГц эти области ионизации уже не будут иметь разрывов и формируемый проводящий канал будет сплошным. Однако при выходе перемещаемой оптической системы в разреженные слои атмосферы и далее в вакуум возникает проблема дефицита среды, которая могла бы восполнить недостаток ионизированного газа. Для этого перемещаемая оптическая система снабжается источником создания среды в окрестностях фокуса в виде возгоняющегося под воздействием падающего на него лазерного излучения легкоионизируемого вещества, содержащего наночастицы металлов или вещества, которое под воздействием лазерного излучения обеспечивает синтез этих наночастиц. Наличие источника легкоионизируемого вещества, возгоняющегося под воздействием лазерного излучения, позволяет формировать токопроводящий канал в вакууме и обеспечивает при этом его непрерывность вплоть до поверхности Земли. Наличие в возгоняющемся веществе наночастиц металлов позволяет одновременно с улучшением условий проводимости канала увеличить и величину удельного импульса тяги лазерного двигателя (устройства, содержащего мобильную оптическую систему и резервуар с возгоняемым веществом), который в сущности при данном использовании и определяет время достижения требуемой дальности (высоты) канала передачи электроэнергии.The movement in the medium of the optical focusing system and the direction of radiation of a pulsed periodic laser with a frequency of 10 kHz - 1 MHz with enough energy for the breakdown of the medium in the focus of the optical system, provides the formation of a continuous conductive channel in the air due to its ionization, while as calculations show, the indicated frequency range of the laser pulses and ensures the continuity of the formed conductive channel in the speed range of the moving focusing system, which can be real The Call in this environment. Indeed, each laser pulse then focused by the focusing system in the focus region creates a certain extended region of ionized gas (plasma) that spreads over a relatively small segment of space in the trajectory of the focusing system. If the radiation pulses from the laser follow at a low frequency, then at certain speeds of the focusing system, these regions of the ionized gas will be a dashed line. At a frequency of more than 10 kHz, these ionization regions will no longer have discontinuities and the formed conducting channel will be continuous. However, when the transported optical system enters the rarefied layers of the atmosphere and further into the vacuum, the problem of medium deficiency arises, which could make up for the lack of ionized gas. To do this, the movable optical system is supplied with a source of creating a medium in the vicinity of the focus in the form of a light-ionized substance containing metal nanoparticles or a substance which, under the influence of laser radiation, synthesizes these nanoparticles sublimates under the influence of the laser radiation incident on it. The presence of a source of easily ionized substance, sublimated under the influence of laser radiation, allows the formation of a conductive channel in a vacuum and ensures its continuity up to the surface of the Earth. The presence of metal nanoparticles in the sublimated substance allows simultaneously with the improvement of the channel conductivity conditions to increase the specific thrust of the laser engine (a device containing a mobile optical system and a reservoir with sublimated substance), which, in essence, determines the time it takes to reach the required range (height) power transmission channel.
В случае больших длин проводящих каналов целесообразно излучение высокочастотного импульсно-периодического лазера формировать с временной структурой, обеспечивающей пробой среды в каждом импульсе излучения с возникновением в ней ударных волн, скорость распространения которых, а значит и энергия, зависят от значения пиковой интенсивности лазерного импульса. В этом случае перемещаемая фокусирующая оптическая система получает значительно большую величину количества движения, которое обеспечивает требуемое ускорение по направлению распространения лазерного луча.In the case of large lengths of the conducting channels, it is advisable to generate the radiation of a high-frequency repetitively pulsed laser with a time structure that provides a breakdown of the medium in each radiation pulse with the occurrence of shock waves in it, the propagation velocity of which, and hence the energy, depend on the value of the peak intensity of the laser pulse. In this case, the movable focusing optical system receives a significantly larger amount of momentum, which provides the required acceleration in the direction of propagation of the laser beam.
Помещение электрода источника высокого напряжения в токопроводящий канал, формируемый перемещаемой оптической фокусирующей системой, позволяет, с одной стороны, поддерживать проводящий канал требуемой длины и направления от поверхности Земли до перемещаемой фокусирующей системы, а с другой стороны, передавать энергию по этому каналу.The placement of the electrode of the high voltage source in the conductive channel formed by the movable optical focusing system allows, on the one hand, to maintain the conductive channel of the required length and direction from the Earth's surface to the movable focusing system, and on the other hand, to transmit energy through this channel.
Для того чтобы облегчить пробой среды в фокусе оптической системы с возникновением при необходимости, кроме проводящего канала, еще и ударной волны, целесообразно использовать в качестве источника создания среды легкоионизируемые вещества, образующие парогазовую среду с низким порогом пробоя. Последнее обстоятельство позволяет снизить требования к величине энергии в импульсе лазерного излучения.In order to facilitate the breakdown of the medium at the focus of the optical system with the occurrence of a shock wave, in addition to the conducting channel, if necessary, it is advisable to use easily ionized substances forming a vapor-gas medium with a low breakdown threshold. The latter circumstance allows us to reduce the requirements for the amount of energy in a laser pulse.
Сущность заявляемого способа поясняется примерами его реализации и чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства, с помощью которого реализуется способ. На чертеже обозначено: 1 - импульсно-периодический лазер; 2 - излучение лазера; 3 - перемещаемая фокусирующая система.The essence of the proposed method is illustrated by examples of its implementation and the drawing, which shows a schematic diagram of the device with which the method is implemented. The drawing indicates: 1 - pulse-periodic laser; 2 - laser radiation; 3 - movable focusing system.
Пример 1. Способ реализуется следующим образом. Перемещаемая фокусирующая система может быть выполнена в виде конического тела вращения или комбинации цилиндра и конуса, обращенного вершиной в сторону направления ее движения. В торце перемещаемой системы устанавливается оптика, которая может быть выбрана из числа известных оптических систем и обеспечивающая фокусировку излучения, падающего на торец, на некотором расстоянии от него. В самом теле перемещаемой системы размещается возгоняющееся под воздействием лазерного излучения легкоионизируемое вещество, содержащее наночастицы металла или вещества, обеспечивающие их синтез. В качестве легкоионизируемого вещества может быть использован воск, парафин, делрин (высококачественный ацетальный гомополимер) и др. полимерные вещества. Наночастицы металла могут иметь характерный размер, например 10-50 нм, и могут быть изготовлены из таких металлов, как алюминий, олово, медь, вольфрам, молибден, свинец и т.п. В качестве вещества, позволяющего синтезировать наночастицы металла или металлокомпозитные материалы, обладающие достаточно высокой электропроводностью, могут быть использованы углеродсодержащие вещества в комбинации со щелочными металлами. Так, уже получены металлофуллерены на основе щелочных металлов, фуллериды меди, которые являются высокотемпературными сверхпроводниками с Тс>140 К. Для получения нанокристаллических порошков применяются плазменный и лазерный способы нагрева. Так, были получены наночастицы карбидов, оксидов и нитридов с помощью импульсного лазерного нагрева металлов в разреженной атмосфере метана (в случае карбидов), кислорода (в случае оксидов), азота или аммиака (в случае нитридов). Импульсное лазерное испарение металлов в атмосфере инертного газа (He или Ar) и газа-реагента (O2, N2, NH3, CH4) позволяет получать смеси нанокристаллических оксидов различных металлов, оксидно-нитридные или карбидно-нитридные смеси. Состав и размер наночастиц можно контролировать изменением давления и состава атмосферы (инертный газ и газ-реагент), мощностью лазерного импульса, температурного градиента при охлажденииExample 1. The method is implemented as follows. The movable focusing system can be made in the form of a conical body of revolution or a combination of a cylinder and a cone facing the apex in the direction of its movement direction. At the end of the moving system, optics are installed, which can be selected from among the known optical systems and providing focusing of the radiation incident on the end face at a certain distance from it. In the body of the transported system is placed sublimated under the influence of laser radiation, an easily ionized substance containing metal nanoparticles or substances that ensure their synthesis. As easily ionizable substances can be used wax, paraffin, delrin (high quality acetal homopolymer) and other polymeric substances. Metal nanoparticles can have a characteristic size, for example 10-50 nm, and can be made of metals such as aluminum, tin, copper, tungsten, molybdenum, lead, and the like. As a substance that allows the synthesis of metal nanoparticles or metal composite materials with a sufficiently high electrical conductivity, carbon-containing substances in combination with alkali metals can be used. So, metallofullerenes based on alkali metals, copper fullerides, which are high-temperature superconductors with Tc> 140 K, have already been obtained. To obtain nanocrystalline powders, plasma and laser heating methods are used. Thus, nanoparticles of carbides, oxides, and nitrides were obtained by pulsed laser heating of metals in a rarefied atmosphere of methane (in the case of carbides), oxygen (in the case of oxides), nitrogen, or ammonia (in the case of nitrides). Pulse laser evaporation of metals in an atmosphere of inert gas (He or Ar) and a reagent gas (O 2 , N 2 , NH 3 , CH 4 ) allows to obtain mixtures of nanocrystalline oxides of various metals, oxide-nitride or carbide-nitride mixtures. The composition and size of nanoparticles can be controlled by changing the pressure and composition of the atmosphere (inert gas and reagent gas), laser pulse power, and temperature gradient during cooling
Содержание наночастиц в возгоняющемся веществе обычно составляет 10-25% по массе. В качестве источника лазерного излучения может быть использован высокочастотный импульсно-периодический лазер, обеспечивающий необходимую частоту следования импульсов и энергию в импульсе.The content of nanoparticles in the sublimating substance is usually 10-25% by weight. As a source of laser radiation, a high-frequency repetitively pulsed laser can be used, which provides the necessary pulse repetition rate and energy in the pulse.
Перемещаемая фокусирующая система запускается непосредственно от поверхности Земли с помощью излучения импульсно-периодического лазера с частотой 10 кГц - 1 мГц с энергией, достаточной для пробоя среды в фокусе оптической системы. В результате фокусировки излучения лазера в относительно небольшом объеме происходит пробой среды, которая в нем находится. В случае перемещения в атмосфере - это воздух. В результате пробоя возникает область ионизации, которая распространяется на некоторое расстояние вслед за перемещающейся фокусирующей системой, и ударная волна, которая придает перемещающейся системе дополнительное количество движения, приводит к ее ускорению. При переходе перемещаемой фокусирующей системы в разреженные слои атмосферы или открытый космос пробой (и возникающая при этом ударная волна) будет осуществляться в среде, источником которой будет служить легкоионизируемое вещество, которым снабжена перемещаемая система. При удалении перемещаемой фокусирующей системы на заданное расстояние или достижении ею приемника энергии в токопроводящий канал помещают электрод источника высокого напряжения. Например, так, как это описано в патенте RU 2161850 [4].The moving focusing system is launched directly from the Earth’s surface using radiation from a repetitively pulsed laser with a frequency of 10 kHz - 1 MHz with an energy sufficient to breakdown the medium at the focus of the optical system. As a result of focusing the laser radiation in a relatively small volume, the breakdown of the medium in it occurs. In the case of movement in the atmosphere, it is air. As a result of the breakdown, an ionization region arises, which extends for some distance after the moving focusing system, and the shock wave, which gives the moving system an additional amount of motion, leads to its acceleration. Upon the transfer of the moving focusing system to rarefied layers of the atmosphere or outer space, breakdown (and the resulting shock wave) will be carried out in the medium, the source of which will be the easily ionized substance, which the transferred system is equipped with. When the moving focusing system is removed at a predetermined distance or when it reaches the energy receiver, an electrode of a high voltage source is placed in the conductive channel. For example, as described in patent RU 2161850 [4].
Пример 2. Была изготовлена перемещаемая фокусирующая система, которая представляла собой полый цилиндр из титановой фольги диаметром 5 мм и длиной 10 мм. К одному из торцов цилиндра с помощью аргоновой сварки был подсоединен конус с углом 15 град при вершине. Во внутренней полости цилиндра было размещено незначительное количество парафина (<15% массы оптической системы), содержащего равномерно распределенные в нем частицы алюминия с размером 10-100 нм в количестве 20% по массе. На свободном торце цилиндра была закреплена оптическая система фокусировки, выполненная в виде сферического отражателя (или параболы). Перемещаемая фокусирующая система была запущена вверх от поверхности оптического стола с помощью излучения импульсно-периодического электроразрядного CO2-лазера с частотой, варьируемой в диапазоне 30-100 кГц, и со средней мощностью 1 кВт. В сформированный ею из плазмы легкоионизуемого вещества и наночастиц металла с помощью излучения лазера проводящий канал был помещен электрод генератора Теслы с выходным напряжением 100 кВ и мощностью 1 кВт. Проводимость канала оказалась достаточной для разряда конденсаторной батареи на землю при достижении перемещаемой оптической системой земляной шины, расположенной в конечной точке подъема.Example 2. A movable focusing system was made, which was a hollow cylinder made of titanium foil with a diameter of 5 mm and a length of 10 mm. Using argon welding, a cone with an angle of 15 degrees at the apex was connected to one of the ends of the cylinder. A small amount of paraffin (<15% of the mass of the optical system) containing evenly distributed aluminum particles with a size of 10-100 nm in an amount of 20% by weight was placed in the inner cavity of the cylinder. An optical focusing system made in the form of a spherical reflector (or parabola) was mounted on the free end of the cylinder. The movable focusing system was launched upward from the surface of the optical table using the radiation of a repetitively pulsed electric-discharge CO 2 laser with a frequency varying in the range of 30-100 kHz and with an average power of 1 kW. Using a laser radiation, a Tesla generator electrode with an output voltage of 100 kV and a power of 1 kW was placed in a conducting channel formed by it from a plasma of an easily ionizable substance and metal nanoparticles. The channel conductivity turned out to be sufficient for the capacitor bank to discharge to the ground when the moving optical system reaches the ground bus located at the end point of the lift.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009118874/06A RU2400005C1 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Method of creating current-conducting channels in non-conducting medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009118874/06A RU2400005C1 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Method of creating current-conducting channels in non-conducting medium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2400005C1 true RU2400005C1 (en) | 2010-09-20 |
Family
ID=42939350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009118874/06A RU2400005C1 (en) | 2009-05-20 | 2009-05-20 | Method of creating current-conducting channels in non-conducting medium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2400005C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499372C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) | Device for static electricity take off |
-
2009
- 2009-05-20 RU RU2009118874/06A patent/RU2400005C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2499372C1 (en) * | 2012-03-30 | 2013-11-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Липецкий государственный технический университет (ЛГТУ) | Device for static electricity take off |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI432099B (en) | Method and device for producing extreme ultraviolet radiation or soft x-ray radiation | |
| RU2000117147A (en) | METHOD AND DEVICE FOR TRANSMISSION OF ELECTRIC ENERGY (OPTIONS) | |
| CN1996754A (en) | Multi-channel laser-triggered vacuum edge flashing switch | |
| RU2400005C1 (en) | Method of creating current-conducting channels in non-conducting medium | |
| RU2553574C2 (en) | Microwave generation process based on electron bunch | |
| CN111946574B (en) | Laser-induced radio frequency discharge plasma propeller | |
| Mirzaie et al. | Enhanced electron yield from laser-driven wakefield acceleration in high-Z gas jets | |
| RU2393612C1 (en) | Method of electric power transfer in high vacuum and device for method implementation | |
| Apollonov | Long channel for energy deliver | |
| Hrechko et al. | The efficiency of the pulsed power input in the limited plasma diode | |
| Rocca et al. | Compact ultra-intense lasers and nanostructures open a path to extreme pressures | |
| Apollonov | Long channel for energy deliver (III) | |
| Sharkov et al. | Highly charged ions from Nd-laser produced plasma of medium and high-Z targets | |
| CN219738906U (en) | Device for exciting electromagnetic wave by utilizing plasma | |
| CN112930019B (en) | Compact synchrotron radiation produces device | |
| RU2725439C1 (en) | Method and device for producing high-temperature plasma with magnetic stabilization of z-pinch | |
| CN112911784B (en) | Focusing device of laser acceleration pulse proton beam | |
| Saquilayan et al. | Positive and negative singly charged ion production of a laser induced plasma using a capillary graphite target | |
| Mehlman-Balloffet | Absorption of a laser light pulse in a dense plasma | |
| RU2387109C2 (en) | Method for production of high-current diploid beams of electrons | |
| RU2187216C1 (en) | Process of generation of plasma flux and gear for its realization | |
| Qian et al. | A new compensating element for a femtosecond photoelectron gun | |
| Victor | Long channel for energy deliver (III) | |
| Scholz et al. | 6 Research outside the Euratom fusion programme | |
| Wolowski et al. | Generation of fast highly charged ions in laser–plasma interaction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110521 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120520 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130521 |