[發(fā)明專利]用于加速和壓縮等離子體的設備和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380045548.1
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN104604338B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 邁克爾·G·拉伯齊;梅里特·雷諾茲
• 申請（專利權）人: 全面熔合有限公司
• 主分類號: H05H1/54
• 分類號: H05H1/54
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 朱勝,陳煒

1.一種用于加速和壓縮等離子體的設備，包括：

等離子體加速器，所述等離子體加速器包括管狀外部電極和管狀內部電極，所述內部電極在所述外部電極內部延伸，使得在所述管狀內部電極與所述管狀外部電極之間限定環(huán)形等離子體傳輸通道，以用于加速和壓縮通過所述環(huán)形等離子體傳輸通道的等離子體環(huán)，所述加速器具有用于從等離子體發(fā)生器接收所述等離子體環(huán)的入口、用于釋放所加速和壓縮的等離子體環(huán)的出口，所述等離子體傳輸通道具有縱向伸長部分，所述縱向伸長部分具有與所述入口流體連通的上游端和與所述出口流體連通的下游端，其中，所述伸長部分具有變化的錐形幾何結構，所述變化的錐形幾何結構包括橫截面環(huán)形間隙，所述橫截面環(huán)形間隙被限定為所述內部電極與所述外部電極之間的徑向距離并且在沿著所述伸長部分的長度的下游方向上非線性地減小；以及

電源，所述電源電耦接至所述加速器并且被配置成提供電加速脈沖，所述電加速脈沖產生在所述加速器中流動的電流并且在所述等離子體環(huán)后面生成磁推進通量，所述磁推進通量足以將所述等離子體環(huán)從所述上游端通過所述伸長部分推進到所述下游端和所述加速器的出口；

其中，所述設備被配置成在所述伸長部分之前具有足以使得通過所述磁推進通量的擴展貫穿所述伸長部分加速和壓縮所述等離子體環(huán)的電感，以及其中，選擇所述等離子體傳輸通道的沿著所述伸長部分的長度的非線性減小的尺寸，使得對于所述伸長部分的所選擇的電感以及在所述伸長部分之前的所選擇的電感，在所述伸長部分中流動的電流在所述伸長部分的所述下游端處比在所述上游端處小，并且等離子體環(huán)壓力在所述伸長部分的所述下游端處比在所述伸長部分的所述上游端處大。

2.根據權利要求1所述的用于加速和壓縮等離子體的設備，其中，所述伸長部分具有在1與2之間的等離子體環(huán)徑向壓縮比。

3.根據權利要求1所述的用于加速和壓縮等離子體的設備，其中，所述電源被配置成產生加速脈沖，所述加速脈沖對從所述加速器的入口到所述加速器的出口經過其中的所述等離子體環(huán)提供同時的加速和壓縮。

4.根據權利要求1所述的用于加速和壓縮等離子體的設備，其中，所述等離子體傳輸通道還包括在所述入口與所述伸長部分的上游端之間的高壓縮漏斗狀部分，所述高壓縮漏斗狀部分向所述等離子體環(huán)提供高壓縮比，所述高壓縮漏斗狀部分包括與所述入口流體連通的上游端和與所述伸長部分的上游端流體連通的下游端，其中，被限定為所述內部電極與所述外部電極之間的徑向距離的所述高壓縮漏斗狀部分中的橫截面環(huán)形間隙在沿著所述高壓縮漏斗狀部分的長度的下游方向上減小。

5.根據權利要求4所述的用于加速和壓縮等離子體的設備，其中，所述高壓縮漏斗狀部分具有在3與10之間的徑向壓縮比。

6.根據權利要求1所述的用于加速和壓縮等離子體的設備，其中，所述伸長部分具有內部電極半徑與外部電極半徑的固定比率，以及所述內部電極或所述外部電極中之一沿著所述伸長部分的縱向位置z的半徑r(z)由限定，

其中，z₀是所述伸長部分在所述上游端處的縱向位置，c是所述伸長部分的每單位長度電感L’與在所述伸長部分之前的電感L₀的比率，

a＝b+1/r₀

其中，r₀是所述內部電極或外部電極在所述上游端處的半 徑，以及

其中，r₁和z₁是所述內部電極或所述外部電極各自的半徑和所述伸長部分在所述下游端處的縱向位置。

7.根據權利要求1所述的用于加速和壓縮等離子體的設備，其中，所述內部電極和所述外部電極中的每個沿著所述伸長部分的縱向位置z的半徑r(z)由限定，

其中，z₀是所述伸長部分在所述上游端處的縱向位置，c是所述伸長部分的每單位長度電感L’與在所述伸長部分之前的電感L₀的比率，

a＝b+1/r₀

其中，r₀是所述內部電極或外部電極在所述上游端處的半徑，以及

其中，r₁和z₁是所述內部電極或所述外部電極各自的半徑和所述伸長部分在所述下游端處的縱向位置。