[發明專利]一種人工球狀閃電產生裝置

在審

• 申請號: 202011223779.5
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112437532A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 袁承勛;趙世鑫;姚靜鋒;周忠祥;沙巴諾夫·根納迪;庫德利亞夫謝夫·安納拖利
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H05H1/24
• 分類號: H05H1/24
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

本發明提出了一種人工球狀閃電產生裝置，屬于等離子體技術領域。解決了球狀閃電領域內的現有理論缺少實驗支持的問題。它包括高壓直流電源、脈沖電容器、高壓開關、塑料圓筒、上電極、下電極和水溶液，所述高壓直流電源與脈沖電容器相連，所述脈沖電容器通過高壓開關與下電極相連，所述上電極接地，所述塑料圓筒內填充水溶液，所述上電極設置在水溶液內，所述上電極的頂面高于水溶液液面1?2mm，所述下電極為經過剝皮處理的銅線，直接與水溶液接觸。它主要用于人工產生球狀閃電。

技術領域

本發明屬于等離子體技術領域，特別是涉及一種人工球狀閃電產生裝置。

背景技術

球狀閃電，俗稱滾地雷，中國古代便有記載，國外也有相關報道。球狀閃電常常形成于雷暴環境中，是一種可持續數秒的球形或近球形的發光團，顏色多為紅色、橙色和白色等，直徑約幾厘米到幾十厘米甚至幾米不等。

球狀閃電較為罕見且形成過程復雜，現在存在多種理論解釋，包括化學模型，燃燒模型，放電模型，微波泡模型，電磁干涉模型，等離子體模型等。其中較有希望的等離子體模型認為，球狀閃電是由于閃電在特定環境下擊中某些特定區域，產生的等離子體粒團，而且其中夾雜著水汽以及其他活性物質，使得其能在脫離閃電供能后依然存活數秒。

但由于缺乏一些理論分析的支撐以及實驗驗證，等離子體模型以及上述其他理論模型暫時都沒有得到該領域內的公認，這就為在實驗室產生人工球狀閃電提出了要求。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的問題，提出一種人工球狀閃電產生裝置。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種人工球狀閃電產生裝置，它包括高壓直流電源、脈沖電容器、高壓開關、塑料圓筒、上電極、下電極和水溶液，所述高壓直流電源與脈沖電容器相連，所述脈沖電容器通過高壓開關與下電極相連，所述上電極接地，所述塑料圓筒內填充水溶液，所述上電極設置在水溶液內，所述上電極的頂面高于水溶液液面1-2mm，所述下電極為經過剝皮處理的銅線，直接與水溶液接觸。

更進一步的，所述上電極包括石英管、碳棒和連接銅線，所述石英管與水溶液絕緣，所述碳棒設置在石英管內部，所述碳棒頂端低于石英管上端口1-2mm，所述碳棒底端通過連接銅線接地。

更進一步的，所述碳棒頂端設置有碳粉。

更進一步的，所述連接銅線與碳棒連接處進行剝皮處理，并用導電膠黏合，所述石英管下端口進行密封絕緣處理。

更進一步的，所述石英管外徑5mm，內壁0.5mm，長5cm；所述碳棒直徑4mm，長4.5cm；所述連接銅線直徑2mm，插入碳棒內長度2cm。

更進一步的，所述水溶液內添加有碳酸鈉或氯化鈉，所述水溶液液面低于塑料圓筒上邊緣2-5cm。

更進一步的，所述高壓直流電源為NHWY15kV-2A系列高壓直流電源，控制輸出電壓為5-6kV。

更進一步的，所述脈沖電容器包括兩個并聯的HZMJ6kV-300μF脈沖電容器。

更進一步的，所述下電極為剝皮銅線形成的圓環。

更進一步的，所述塑料圓筒直徑20cm，高20cm。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明解決了球狀閃電領域內的現有理論缺少實驗支持的問題。本發明從等離子體模型出發，利用在水溶液中的高壓瞬態脈沖放電，在實驗室中得到了顏色、外形及存活時間等一系列性質相似于自然球狀閃電的人工球狀閃電，通過此裝置可以驗證球狀閃電領域內的現有理論，并進一步推動實驗的發展。

附圖說明

圖1為本發明所述的一種人工球狀閃電產生裝置結構示意圖；

圖2為本發明所述的上電極結構示意圖；