×
20.01.2016
216.013.9fae

СПОСОБ УСКОРЕНИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ МИКРОЧАСТИЦ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002572520
Дата охранного документа
20.01.2016
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к ускорению микрочастиц и может найти применение в качестве ускорителя элементарных частиц, например атомов, лишенных заряда. Технический результат состоит в повышении к.п.д. и снижении расхода исследуемых образцов. Поток микрочастиц фокусируют на выходе ускорителя за счет измененной конфигурации поверхностей ротора и статора. Ротор 1 выполнен в виде прямого, кругового усеченного конуса. При вращении ротора 1 внутри подвижного статора 2 исследуемые образцы (жидкость или газ) поступают во входные окна и через винтовые пазы, образованные пазами статора 2 и ротора 4. Локальные зазоры, сформированные между зубцами статора и ротора, будут линейно и непрерывно с ускорением смещаться в сторону от начала статора и ротора к концу. Движение микрочастиц будет формироваться двумя силами. Первая сила образуется за счет шнекового эффекта, при котором частицы, оказавшиеся в пазах, будут двигаться вдоль пазов. Вторая сила образуется за счет того, что частицы благодаря центробежным силам попадают в зазор между зубцами ротора и статора в зоны взаимного пересечения зубцов и оказываются в гравитационной ловушке. 6 ил.
Основные результаты: Способ ускорения нейтральных микрочастиц, при котором разгон микрочастиц производится за счет их гравитационного взаимодействия с вращающимися в противоположные стороны выступающими поверхностями зубцов ротора и статора, выполненными в виде винтовых линий, расходящихся от входного отверстия к выходному с противоположным шагом и изменением площади пересекающихся поверхностей зубцов по мере расхождения упомянутых винтовых линий, отличающийся тем, что поток микрочастиц фокусируют на выходе ускорителя за счет их концентрации по мере перемещения от входа в ускоритель к его выходу.
Реферат Свернуть Развернуть

Заявленное изобретение относится к линейным гравитационным ускорителям и может найти применение в качестве ускорителя элементарных микрочастиц, например атомов, лишенных заряда.

Известен способ ускорения микрочастиц, описанный в патенте RU №2456782 С2, опубл. 20.07.12.

В известном способе микрочастицы предварительно ускоряют до скорости, соответствующей скорости инжекции в спиральный волновод, затем их облучают пучком электронов, инжектированных из электронного ускорителя, электрически их заряжая, и окончательно ускоряют полем бегущего по виткам спирального волновода электрического импульса. При этом микрочастицы должны иметь цилиндрическую форму с острым конусом в головной части, с определенным углом раствора.

Недостаток известного способа ускорения заключается в том, что сам процесс подготовки ускорителя достаточно сложен и имеет ограничения по конфигурации частиц. Кроме того, скорость истечения микрочастиц на выходе ускорителя относительно невелика.

Наиболее близким к предлагаемому способу ускорения микрочастиц и принятым за прототип является способ ускорения микрочастиц, описанный патенте RU 2327877 С1, опубл. 27.06.2008.

В известном способе ускорения разгон нейтральных микрочастиц производится за счет их гравитационного взаимодействия с вращающимися в противоположные стороны выступающими поверхностями зубцов ротора и статора, выполненными в виде винтовых линий, расходящихся от входного отверстия ускорителя к выходному с противоположным шагом с изменением площади пересекающихся поверхностей зубцов по мере расхождения упомянутых винтовых линий.

Достоинством прототипа является относительная простота исполнения, возможность разгона нейтральных микрочастиц до скоростей, соизмеримых со скоростью света, и высокий КПД ускорителя.

Недостаток известного способа состоит в том, что концентрация микрочастиц на выходе невелика, что затрудняет процесс их исследования.

Задачей данного изобретения является повышение концентрации микрочастиц на выходе, снижение расхода исследуемых образцов и, как следствие, повышение КПД ускорителя.

Техническим результатом является создание простых и удобных для применения в различных областях ускорителей, способных обеспечить высокую концентрацию нейтральных элементарных микрочастиц, например атомов.

Технический результат достигается за счет того, что в способе ускорения нейтральных микрочастиц, при котором разгон микрочастиц производится за счет их гравитационного взаимодействия с вращающимися в противоположные стороны выступающими поверхностями зубцов ротора и статора, выполненными в виде винтовых линий, расходящихся от входного отверстия к выходному с противоположным шагом и изменением площади пересекающихся поверхностей зубцов по мере расхождения упомянутых винтовых линий, согласно изобретению поток микрочастиц фокусируют на выходе ускорителя за счет их концентрации по мере перемещения от входа в ускоритель к его выходу.

Фокусирование потока микрочастиц на выходе ускорителя за счет их концентрации по мере перемещения от входа в ускоритель к его выходу позволяет сосредоточить этот поток в определенной точке пространства.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг. 1 изображен поперечный разрез статора и ротора.

На фиг. 2 представлен ротор ускорителя, винтовые пазы которого имеют переменный шаг. Показан только один зубец.

На фиг. 3 нарисован продольный разрез статора, пазы которого имеют переменный шаг. Показан только один зубец.

На фиг. 4 показан продольный разрез ускорителя.

На фиг. 5 дан вид ускорителя со стороны стрелки в сечении по линии А-А (фиг.4).

На фиг. 6 представлена принципиальная электрическая схема питания двигателя, приводящего во вращение статор ускорителя.

Линейный гравитационный ускоритель, обеспечивающий указанный способ ускорения нейтральных микрочастиц устроен следующим образом.

Ротор 1 (фиг. 1) установлен внутри статора 2 и имеет зубцы 3, которые в профиль выполнены в форме зубцов якоря машины постоянного тока с углубленным открытым прямоугольным пазом (см. кн. Гольдберг О.Д. и др. Проектирование электрических машин. - М.: Высшая школа, 1984 г., стр.248). Между зубцами ротора 1 имеются прямоугольные открытые пазы 4, профиль которых выполнен в форме открытых прямоугольных пазов якоря машины постоянного тока (см. там же). Зубцы статора 5 в профиль выполнены в форме зубцов статора асинхронной машины с прямоугольным открытым пазом (см. кн. Гольдберг О.Д. и др. Проектирование электрических машин. - М.: Высшая школа, 1984 г., стр.134). Между зубцами 5 статора 2 имеются открытые прямоугольные пазы 6 (прямые каналы), выполненные в форме пазов статора асинхронной машины с углубленными прямоугольными открытыми пазами (см. там же, стр.134). Ширина наружной поверхности зубцов статора и ротора и ширина пазов в любом сечении выполнена одинаковой. Зубцы 3 ротора 1, так же как и зубцы статора, непрерывны, проходят вдоль всей поверхности ротора в продольном направлении. Ротор 1 выполнен в виде прямого, кругового усеченного конуса (фиг. 2), и на фиг. 2 показан только один зубец. Начальная часть конуса является его основанием. Зубцы 3 расположены по резьбе по винтовой линии с шагом, расходящимся от его начала к концу. Шаг винтовых линий в суженной части ротора приближается к бесконечности. Зубцы 5 статора 2 (фиг. 3), так же как и зубцы 3 ротора 1, в продольном направлении расположены по резьбе по винтовой линии в виде шнека или винта с переменным шагом, расходящимся от его начала к концу (на фиг. показан только один виток). Причем направление винтовой линии резьбы статора взаимно противоположно направлению винтовой линии резьбы ротора. Шаг винтовых линий статора и количество витков его резьбы точно такое же, как и у ротора. Шаг резьбы винтовой линии в конце статора, в суженной его части так же как у ротора, приближается к бесконечности. Конструкция предусматривает многозаходный винт. Количество зубцов может достигать двузначного или даже трехзначного числа в зависимости от размеров машины. Ширина зубцов в каждом поперечном сечении статора и ротора принимается одинаковой:

где bi - ширина зубца в i-том сечении, bз - ширина зубца в основании конуса, di - диаметр конуса в i-том сечении, D - диаметр конуса в его основании, α - угол пересечения между зубцами статора и ротора в i-том сечении. И статор 2, и ротор 1 выполнены подвижными. Ротор 1 установлен с возможностью вращения коаксиально с минимальным зазором внутри статора 2 (фиг. 4) и имеет вал 7 с повышенным диаметром, выступающий с одной стороны и снабженный односторонними подшипниками 8 и 9. Статор 2 расположен внутри неподвижной станины 10. Между станиной и статором с двух сторон установлены подшипники 11 и 12. Статор 2 имеет подшипниковые щиты 13 и 14, которые вставлены внутрь статора. Через ступицы 15 и 16 эти щиты сочленены с валом ротора 7 с помощью подшипников соответственно 17 и 18. Щиты содержат обширные окна (на фигуре не показаны), допускающие свободный проход разгоняемых образцов к зазору 19 между статором и ротором. Статор 2 механически сочленен с внешним приводом (на фигуре не показан) с помощью конической передачи 20 с валом 21 для внешнего привода. Вал 7 ротора 1 также сочленен с внешним приводом (на фиг. не показан) с помощью конической передачи 22 с валом 23 для привода. Приводы статора и ротора должны вращать соответственно статор и ротор в разные стороны и с одинаковой скоростью. При этом для вращения статора и ротора может быть применен один общий привод, передающий движение на оба вала с помощью редукторной коробки передач. Вращение ротора и статора должно происходить в разные стороны и с одинаковой скоростью.

Фиг. 5 дает представление о виде ускорителя со стороны стрелки в сечении по линии А-А (фиг. 4), где показаны неподвижная станина 10, подшипники 11, 12 между станиной 10 и подвижным статором 2, подшипниковый щит 14 со ступицей 15 и соединители между ступицей и ободом, выполненные в виде лучей 24. На фигуре видны также подшипники 8, 9, окна 25, зазор 19 и вал 7 ротора 1 и обод 26, расположенный между зазором 19 и лучами 24.

Вращение статора ускорителя от вала 21 осуществляется с помощью асинхронного короткозамкнутого двигателя 27 (фиг. 6), получающего питание от частотного регулятора 28. Последний подключен к источнику постоянного тока. Аналогично производится вращение и ротора 1 ускорителя от вала 23.

Способ ускорения нейтральных микрочастиц действует следующим образом. При вращении ротора 1 внутри подвижного статора 2 (фиг. 4, 5) исследуемые образцы (жидкость или газ) поступают во входные окна 25 и затем проходят через винтовые пазы, образованные пазами статора 2 и ротора 4. Локальные зазоры, сформированные между зубцами статора и ротора, будут линейно и непрерывно с ускорением смещаться в сторону от начала статора и ротора к их концам в суженной части. При этом движение микрочастиц будет формироваться двумя силами. Первая сила образуется за счет шнекового эффекта, при котором частицы, оказавшиеся в пазах, будут двигаться вдоль пазов. Вторая сила образуется за счет того, что частицы благодаря центробежным силам попадают в зазор между зубцами ротора и статора в зоны взаимного пересечения зубцов и оказываются в гравитационной ловушке. Иными словами, микрочастицы образцов, попадающие в зазор 7 между зубцами, взаимодействуют с зубцами по принципу взаимного притяжения согласно формуле:

где m1 - массы микрочастиц исследуемого материала и m2 - массы ротора и статора которые взаимодействуют с частицами с силой Fi; R - расстояние между массами ротора и статора и микрочастицами, y1=6,67384(80)·10-11 м3·с-2·кг-1, или Н·м2·кг-2, универсальная постоянная. Что касается расстояния R, то в предлагаемом ускорителе эта величина неопределенна, поскольку элементы материала находятся во взаимодействии с двумя движущимися параллельно массами, расположенными с двух сторон от микрочастиц, и это расстояние на практике может приближаться к нулю. Во всяком случае, R в сотни и тысячи раз меньше, чем если бы взаимодействие было односторонним.

Площадь зазора между зубцами статора и ротора зависит от угла «α» взаимного пересечения зубцов статора и ротора и диаметра конусного ротора согласно формуле [1]. Максимальные размеры этой площади на входе в ускоритель, где она равна bз2 при α=90°. По мере перемещения микрочастиц эта площадь постоянно снижается, что приводит к увеличению их концентрации на выходе ускорителя, и будет иметь вид ромба.

Если шаг винтовых пазов статора и ротора на выходе приближен к бесконечности, то скорость истечения микрочастиц будет соразмерна релятивистской скорости, при этом масса частиц будет определяться согласно формуле:

где m0 - масса частиц на входе в ускоритель, m - масса ускоренной частицы, V - скорость ускоренной частицы, с - скорость света.

Согласно формуле [3] взаимодействие между частицами и зубцами ротора и статора по мере их ускорения и приближения к выходному отверстию ускорителя будет усиливаться, при этом концентрация микрочастиц будет возрастать в соответствии с уменьшением диаметра конуса ротора.

Фокус ускорителя будет находиться в вершине конуса, что облегчает выбор места установки мишени, на которую будут направляться микрочастицы.

Скорость V можно регулировать путем изменения числа оборотов статора и ротора. При этом сама скорость вращения статора и ротора может быть относительно невелика, что позволит снизить шум и вибрацию.

В настоящее время многочисленные малые ускорители применяются в медицине (радиационная терапия), а также в промышленности (например, для ионной имплантации в полупроводниках). Таким образом, предлагаемый гравитационный ускоритель может найти самое широкое применение в различных областях науки и техники.

Способ ускорения нейтральных микрочастиц, при котором разгон микрочастиц производится за счет их гравитационного взаимодействия с вращающимися в противоположные стороны выступающими поверхностями зубцов ротора и статора, выполненными в виде винтовых линий, расходящихся от входного отверстия к выходному с противоположным шагом и изменением площади пересекающихся поверхностей зубцов по мере расхождения упомянутых винтовых линий, отличающийся тем, что поток микрочастиц фокусируют на выходе ускорителя за счет их концентрации по мере перемещения от входа в ускоритель к его выходу.
СПОСОБ УСКОРЕНИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ МИКРОЧАСТИЦ
СПОСОБ УСКОРЕНИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ МИКРОЧАСТИЦ
СПОСОБ УСКОРЕНИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ МИКРОЧАСТИЦ
СПОСОБ УСКОРЕНИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ МИКРОЧАСТИЦ
СПОСОБ УСКОРЕНИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ МИКРОЧАСТИЦ
СПОСОБ УСКОРЕНИЯ НЕЙТРАЛЬНЫХ МИКРОЧАСТИЦ
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 281.
27.01.2013
№216.012.205c

Способ комплексного использования попутного нефтяного газа

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть применено для утилизации попутного нефтяного газа. Способ осуществляют следующим образом. После запуска газовой турбины в турбину сжатия подают воздух и попутный нефтяной газ. Сжатые газ и воздух направляют в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473785
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.215d

Способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам получения электрической энергии от маломощных источников электропитания, например пьезоэлементов, вмонтированных в поверхность, по которой перемещаются подвижные объекты. Технический результат изобретения состоит в обеспечении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474042
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.03.2013
№216.012.2f84

Прямоточный движитель для водного транспорта

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано в качестве движителя для судов различного назначения. Прямоточный движитель для водного транспорта содержит трубопроводы и устройство, создающее струю воды за счет формирования в трубопроводе бегущих водяных волн. Трубопроводы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477699
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.05.2013
№216.012.44fe

Способ утилизации энергии сжатого газа

Способ предназначен для утилизации энергии, запасенной в сжатом газе, например в метане, в виде получения электрической энергии и холода за счет понижения начального давления газа, пропускаемого по магистрали газопровода. Способ предусматривает использование двух объемно-роторных лопастных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483239
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.10.2013
№216.012.7b1d

Устройство декодирования совместно хранимых границ при интервальных вычислениях

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах для осуществления вычислений в формате с плавающей запятой. Техническим результатом является увеличение точности запоминаемых результатов интервальных вычислений в формате с плавающей запятой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497179
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7ec0

Струйный элемент

Изобретение относится к устройствам струйной автоматики (пневмоники) и может быть использовано в измерительных системах для измерения количества газа или жидкости. Струйный элемент содержит в плоской пластине крепежные узлы, в плоскости элемента проточную полость с каналами питания, слива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498121
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.81a5

Головка фонтана

Предложена головка фонтана, которая содержит стол с размещенными на нем несущей конструкцией, в которой установлены микродвигатели, и наружным корпусом, имеющим внутренний корпус, в верхней части которого расположены разбрызгивающее устройство и шляпа. Разбрызгивающее устройство снабжено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498865
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.11.2013
№216.012.85bf

Струйное устройство

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано в системах управления и контроля, а также для измерения расхода и количества газа или жидкости. Струйное устройство содержит набор струйных элементов в пакете с функциональными каналами, в том числе каналами питания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499917
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.12.2013
№216.012.892a

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500796
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.12.2013
№216.012.892b

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500797
Дата охранного документа: 10.12.2013
Показаны записи 1-10 из 202.
27.01.2013
№216.012.205c

Способ комплексного использования попутного нефтяного газа

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть применено для утилизации попутного нефтяного газа. Способ осуществляют следующим образом. После запуска газовой турбины в турбину сжатия подают воздух и попутный нефтяной газ. Сжатые газ и воздух направляют в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473785
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.215d

Способ получения электрической энергии от маломощных источников электропитания

Изобретение относится к электротехнике, а именно к способам получения электрической энергии от маломощных источников электропитания, например пьезоэлементов, вмонтированных в поверхность, по которой перемещаются подвижные объекты. Технический результат изобретения состоит в обеспечении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474042
Дата охранного документа: 27.01.2013
20.03.2013
№216.012.2f84

Прямоточный движитель для водного транспорта

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано в качестве движителя для судов различного назначения. Прямоточный движитель для водного транспорта содержит трубопроводы и устройство, создающее струю воды за счет формирования в трубопроводе бегущих водяных волн. Трубопроводы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477699
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.05.2013
№216.012.44fe

Способ утилизации энергии сжатого газа

Способ предназначен для утилизации энергии, запасенной в сжатом газе, например в метане, в виде получения электрической энергии и холода за счет понижения начального давления газа, пропускаемого по магистрали газопровода. Способ предусматривает использование двух объемно-роторных лопастных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483239
Дата охранного документа: 27.05.2013
27.10.2013
№216.012.7b1d

Устройство декодирования совместно хранимых границ при интервальных вычислениях

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в арифметических устройствах для осуществления вычислений в формате с плавающей запятой. Техническим результатом является увеличение точности запоминаемых результатов интервальных вычислений в формате с плавающей запятой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497179
Дата охранного документа: 27.10.2013
10.11.2013
№216.012.7ec0

Струйный элемент

Изобретение относится к устройствам струйной автоматики (пневмоники) и может быть использовано в измерительных системах для измерения количества газа или жидкости. Струйный элемент содержит в плоской пластине крепежные узлы, в плоскости элемента проточную полость с каналами питания, слива,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498121
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.11.2013
№216.012.81a5

Головка фонтана

Предложена головка фонтана, которая содержит стол с размещенными на нем несущей конструкцией, в которой установлены микродвигатели, и наружным корпусом, имеющим внутренний корпус, в верхней части которого расположены разбрызгивающее устройство и шляпа. Разбрызгивающее устройство снабжено...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002498865
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.11.2013
№216.012.85bf

Струйное устройство

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано в системах управления и контроля, а также для измерения расхода и количества газа или жидкости. Струйное устройство содержит набор струйных элементов в пакете с функциональными каналами, в том числе каналами питания,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499917
Дата охранного документа: 27.11.2013
10.12.2013
№216.012.892a

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500796
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.12.2013
№216.012.892b

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500797
Дата охранного документа: 10.12.2013
+ добавить свой РИД