CN103906335A - 一种空间等离子体的发生器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空间等离子体的发生器，所述的发生器包括：电点火器（6）、引燃药柱（4）、混合药柱（3）、***片（7）和发生器本体；所述混合药柱（3）填充于发生器本体内部；所述电点火器（6）置于发生器本体后端；所述引燃药柱（4）的一端嵌入混合药柱（3）内，其另一端与电点火器（6）接触；所述***片（7）覆盖并固定在发生器本体的前端开口处，并通过***片（7）和电点火器（6）使发生器本体的两端密封。利用该发生器能够在空间环境下安全、可靠、高效的产生等离子体。

Description

一种空间等离子体的发生器

技术领域

本发明涉及一种制备等离子体的装置，特别涉及一种空间等离子体发生器。

背景技术

空间探测是对空间环境的变化、扰动等物理现象进行探测，而这些物理现象的发生具有很大的偶然性。空间等离子体主动试验，是用人工方法破坏空间物理环境的平衡状态，在指定的时间、地点主动观测空间环境的变化及扰动特性的试验，是研究空间物理的一种主动、有效的手段。而在空间等离子体主动试验中，由于目前国内尚无在外层空间范围内人工产生等离子体的方法，故需要利用火箭将等离子体直接带入指定空间，人为地将等离子体注入到地球外层空间。因此，有必要发明一种高可靠性、高安全性、高发生率，能够适应发射、飞行以及地球外层空间环境的等离子体发生装置。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够在空间环境下安全、可靠、高效的产生等离子体的装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种空间等离子体的发生器，本装置利用自蔓燃化学反应产生热，释放出金属蒸汽，进而在太阳紫外线辐射下产生等离子体。所述的发生器包括：电点火器、引燃药柱、混合药柱、***片和发生器本体；所述混合药柱填充于发生器本体内部；所述电点火器置于发生器本体后端；所述引燃药柱的一端嵌入混合药柱内，其另一端与电点火器接触；所述***片覆盖并固定在发生器本体的前端开口处，并通过***片和电点火器使发生器本体的两端密封。

作为上述技术方案的进一步改进，所述发生器本体包括：前端盖、后端盖和压力外壳；所述压力外壳的两端分别连接前端盖和后端盖，所述***片覆盖并固定在前端盖的中心开口处，所述后端盖的中心处设有凹形槽，该凹形槽底部设有贯通孔，所述的电点火器贯穿于贯通孔处。

作为上述技术方案的进一步改进，所述混合药柱由钛粉、硼粉和金属钡片均匀混合制成，其中钛粉和硼粉的重量比为4.5:1，金属钡片的重量占到混合药柱总重量的40%。

作为上述技术方案的进一步改进，所述***片的外侧中心处切割有十字形凹槽。

本发明的一种空间等离子体的发生器的优点在于：

1.采用电点火方式，利用自蔓燃化学反应控制燃烧速度，能量逐级传递，可靠性高；

2.结构合理紧凑，耐高温、耐高压，安全性高；

3.采用化学热释放方式，释放效率高。

附图说明

图1是本发明的一种空间等离子体的发生器的内部结构剖视图。

附图标记

1、前端盖                  2、压力外壳              3、混合药柱

4、引燃药柱                5、后端盖                6、电点火器

7、***片

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明所述的一种空间等离子体的发生器进行详细说明。

如图1所示，本发明的一种空间等离子体的发生器，所述的发生器包括：电点火器6、引燃药柱4、混合药柱3、***片7和发生器本体；所述混合药柱3填充于发生器本体内部；所述电点火器6置于发生器本体后端；所述引燃药柱4的一端嵌入混合药柱3内，其另一端与电点火器6接触；所述***片7覆盖并固定在发生器本体的前端开口处，并通过***片7和电点火器6使发生器本体的两端密封。

基于上述发生器的结构，如图1所示，在本实施例中所述发生器本体包括：前端盖1、后端盖5和压力外壳2；所述压力外壳2的两端分别连接前端盖1和后端盖5，所述***片7覆盖并固定在前端盖1的中心开口处，所述后端盖5的中心处设有凹形槽，该凹形槽底部设有贯通孔，所述的电点火器6贯穿于贯通孔处。

所述的引燃药柱为硼粉混合物，具有引燃温度低，燃烧温度高的特点。其被电点火器点燃后，产生高温熔渣，进而引燃混合药柱，具有放大燃烧能量的作用。

所述的混合药柱能够可靠的被引燃药柱燃烧所产生的熔渣引燃，并持续发生自蔓燃反应。自蔓燃反应是利用反应物之间化学反应热的自加热和自传导作用，来合成材料的一种技术。当反应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至反应完全，是制备无机化合物高温材料的一种方法。其特点是一经引燃启动过程后其自身释放出大量的化学热，并且不需要对其进一步提供任何能量。

在本实施例中，所述的混合药柱由钛粉、硼粉和金属钡片均匀混合制成，并将其压入压力外壳中。经过理论计算和试验验证得知，当钛粉和硼粉重量比为4.5:1，并且金属钡片重量占到混合药柱总重量的40%的情况下，满足燃烧热和燃烧速度的设计值要求，能够充分汽化金属钡片；此时，混合药柱自蔓燃反应速度稳定、燃烧充分。燃烧产生的高温将均匀混合的金属钡片汽化，在设计的时间内达到压力阈值，并冲破***片，实现金属蒸汽的释放。

根据上述实施例中发生器的结构，所述的发生器整体工作流程为：首先，电点火器加电后点爆，引燃引燃药柱，进而引燃混合药柱；此时，混合药柱发生自蔓燃化学反应，产生高温汽化混合药柱中的金属钡。当发生器本体内的金属钡蒸汽的压力达到设定值后，***片被冲破，从而完成金属蒸汽的喷射。

为实现上述金属蒸汽的喷射操作，在图1中所示的压力外壳2、前端盖1以及后端盖5需要采用耐高温、耐高压材料制成。经理论计算和仿真得知，当压力外壳2采用不锈钢材料制成时，其能够保证在内部金属蒸汽温度升高、压力增大的情况下结构完好。所述的***片7需要在金属蒸汽压力达到***阈值之前完好，达到压力阈值后即被金属蒸汽冲开，完成金属蒸汽的瞬间释放。所述的***片7可采用圆形铜制金属片制成，其外侧中心处可切割有十字形凹槽。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种空间等离子体的发生器，其特征在于，所述的发生器包括：电点火器（6）、引燃药柱（4）、混合药柱（3）、***片（7）和发生器本体；所述混合药柱（3）填充于发生器本体内部；所述电点火器（6）置于发生器本体后端；所述引燃药柱（4）的一端嵌入混合药柱（3）内，其另一端与电点火器（6）接触；所述***片（7）覆盖并固定在发生器本体的前端开口处，并通过***片（7）和电点火器（6）使发生器本体的两端密封。

2.根据权利要求1所述的空间等离子体的发生器，其特征在于，所述发生器本体包括：前端盖（1）、后端盖（5）和压力外壳（2）；所述压力外壳（2）的两端分别连接前端盖（1）和后端盖（5），所述***片（7）覆盖并固定在前端盖（1）的中心开口处，所述后端盖（5）的中心处设有凹形槽，该凹形槽底部设有贯通孔，所述的电点火器（6）贯穿于贯通孔处。

3.根据权利要求1所述的空间等离子体的发生器，其特征在于，所述混合药柱（3）由钛粉、硼粉和金属钡片均匀混合制成，其中钛粉和硼粉的重量比为4.5:1，金属钡片的重量占到混合药柱（3）总重量的40%。

4.根据权利要求1所述的空间等离子体的发生器，其特征在于，所述***片（7）的外侧中心处切割有十字形凹槽。

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