核聚變脈沖式直噴發(fā)動的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，包括發(fā)動機本體，所述發(fā)動機本體包括燃燒室，還包括：與所述燃燒室連通的點火部件，所述點火部件包括輸氣管，所述輸氣管的進口端通過高壓閥與鋼瓶連接；設置在所述輸氣管的出口端的支管；與所述支管連接的出氣噴嘴，所述出氣噴嘴相對布置；與所述燃燒室連通用于輸送燃料的輸料管。從上述技術方案可以看出，本發(fā)明提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，氣體被壓縮到一定的程度，氣體噴出后對撞的相對速度超過粒子引爆的臨界速度即可實現(xiàn)粒子引爆，粒子引爆發(fā)出的能量將核燃料點燃，因為氣體壓縮技術已經比較成熟，實現(xiàn)氣體壓縮相對容易，在一定程度上降低了核聚變發(fā)動機點火的難度。
【專利說明】核聚變脈沖式直噴發(fā)動機
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及動力設備領域，特別涉及一種核聚變脈沖式直噴發(fā)動機。
【背景技術】
[0002]核聚變發(fā)動機為利用核反應堆釋放的能量為設備提供前進的動力，核聚變發(fā)動機的啟動方式比較常用的一種是磁約束核聚變，磁約束核聚變的工作原理:用特殊形態(tài)的磁場把氘、氚等輕原子核和自由電子組成的處于熱核反應狀態(tài)的超高溫等離子體約束在有限的體積內，使它受控制地發(fā)生大量的原子核聚變反應，釋放出原子核所蘊藏的能量。這種方式需要建立復雜的導引磁場，啟動磁場耗能比較大，實現(xiàn)起來比較困難；另一種為慣性約束核聚變，慣性約束核聚變的工作原理:通過多方向的激光器發(fā)射強激光照射金屬靶丸或者金屬靶環(huán)，金屬靶丸或者金屬靶環(huán)內層在反作用力下向金屬靶心收縮，引爆金屬靶丸或者金屬靶環(huán)內的等離子體。這種方式需要激光器多次照射金屬靶丸或者金屬靶環(huán)，現(xiàn)有技術中快速供給金屬靶丸或者金屬靶環(huán)比較困難，導致實現(xiàn)核聚變發(fā)動機的點火比較困難。
[0003]因此，如何降低核聚變發(fā)動機點火的難度，成為本領域技術人員亟待解決的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，以降低核聚變發(fā)動機點火的難度。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案:
[0006]一種核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，包括發(fā)動機本體,所述發(fā)動機本體包括燃燒室,還包括:
[0007]與所述燃燒室連通的點火部件，所述點火部件包括輸氣管，所述輸氣管的進口端通過高壓閥與鋼瓶連接；設置在所述輸氣管的出口端的支管；與所述支管連接的出氣噴嘴，所述出氣噴嘴相對布置；
[0008]與所述燃燒室連通用于輸送燃料的輸料管。
[0009]優(yōu)選的，在上述核聚變脈沖式直噴發(fā)動機中，所述點火部件上設置有連通所述出氣噴嘴與所述燃燒室的凹槽。
[0010]優(yōu)選的，在上述核聚變脈沖式直噴發(fā)動機中，所述輸料管包括與核燃料容器連通的輸料管路和一端與所述輸料管路連通另一端與所述燃燒室連通的出料支管，所述出料支管的進口端的孔徑較所述出料支管的出口端的孔徑小。
[0011]優(yōu)選的，在上述核聚變脈沖式直噴發(fā)動機中，所述輸料管設置在所述發(fā)動機本體的頂端，所述點火部件的個數(shù)為兩個，且所述點火部件相對于所述輸料管的軸線對稱布置。
[0012]優(yōu)選的，在上述核聚變脈沖式直噴發(fā)動機中，還包括與所述輸料管連通的回氣接頭，所述回氣接頭包括與所述輸料管連通的主管，和設置在所述主管的側壁上且與所述主管連通的回氣管，所述主管與所述核燃料容器連通。[0013]優(yōu)選的，在上述核聚變脈沖式直噴發(fā)動機中，所述回氣管的排氣口方向與所述發(fā)動機本體的排氣方向一致。
[0014]優(yōu)選的，在上述核聚變脈沖式直噴發(fā)動機中，所述點火部件與所述輸料管的側壁上開均設有定位凹槽，且所述定位凹槽位于所述發(fā)動機本體的外側。
[0015]優(yōu)選的，在上述核聚變脈沖式直噴發(fā)動機中，鋼瓶內氣體為氫氣。
[0016]優(yōu)選的，在上述核聚變脈沖式直噴發(fā)動機中，所述燃料為氣霧化工藝處理的固體粉末。
[0017]從上述技術方案可以看出，本發(fā)明提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，點火部件的輸氣管與鋼瓶連接，氣體從鋼瓶內噴出，通過輸氣管，在支管處分成多股氣流，在出氣噴嘴處相撞，氣體相撞時的相對速度大于粒子引爆的臨界速度，氣體粒子被引爆，氣體噴出的同時輸料管會噴出核燃料，粒子引爆產生的能量將核燃料點燃，產生巨大的能量，發(fā)動機啟動。而氣體相撞時的相對速度是由氣體碰撞前的速度決定，其中，氣體碰撞前的速度是由壓縮氣體的壓力決定。在現(xiàn)有的技術水平上氣體壓縮技術已經比較成熟，實現(xiàn)氣體壓縮相對容易，從而在一定程度上降低了核聚變發(fā)動機點火的難度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0019]圖1為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機的結構示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機的爆炸示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機的剖面圖；
[0022]圖4為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機點火部件的結構示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機點火部件的剖面圖；
[0024]圖6為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機輸料管的結構示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機輸料管的剖面圖；
[0026]圖8為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機回氣接頭的結構示意圖；
[0027]圖9為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機回氣接頭的剖面圖。
[0028]1、發(fā)動機本體2、燃燒室3、點火部件4、輸料管5、回氣接頭。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明公開了一種核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，以降低核聚變發(fā)動機點火的難度。
[0030]下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0031]請參閱圖1-圖9，圖1為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機的結構示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機的爆炸示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機的剖面圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機點火部件的結構示意圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機點火部件的剖面圖；圖6為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機輸料管的結構示意圖；圖7為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機輸料管的剖面圖；圖8為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機回氣接頭的結構示意圖；圖9為本發(fā)明實施例提供的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機回氣接頭的剖面圖。
[0032]一種核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，包括發(fā)動機本體I,發(fā)動機本體I包括燃燒室2，還包括:與燃燒室2連通的點火部件3，點火部件3包括輸氣管，輸氣管的進口端通過高壓閥與鋼瓶連接；設置在輸氣管的出口端的支管；與支管連接的出氣噴嘴，出氣噴嘴相對布置；與燃燒室2連通用于輸送燃料的輸料管4。
[0033]本方案采用高壓氣體高速碰撞的方式實現(xiàn)引爆核燃料，高壓氣體儲存在鋼瓶內，輸氣管通過高壓閥與鋼瓶連接，打開高壓閥，氣體迅速從鋼瓶內噴出，進入輸氣管，再進入支管，支管的個數(shù)至少為兩個，氣體進入支管后被分成多股，支管的直徑優(yōu)選的比輸氣管的直徑小，在氣體進入支管時，氣體能夠被再次加速，氣體的速度只要超過臨界起爆速度的一半，氣體噴出后碰撞的相對速度就會大于粒子引爆的臨界速度，即可實現(xiàn)粒子引爆；氣體噴出的同時，輸料管4噴出燃料，粒子引爆發(fā)出的能量將核燃料引爆，核燃料燃燒產生巨大的能量，實現(xiàn)發(fā)動機啟動。
[0034]本方案采用的是利用氣體高速碰撞實現(xiàn)核燃料的引爆，方案中可以采用任何一種氣體。從方案實現(xiàn)的難易程度和實現(xiàn)的成本考慮，優(yōu)先采用分子量較小的氣體，例如氫氣、氮氣、氦氣、甲烷等氣體，分子量較小的氣體，在碰撞時達到臨界引爆速度所需要提供的壓力會比較低，實現(xiàn)起來比較容易。本方案優(yōu)選的采用氫氣，氫氣是氣體中分子量最小的氣體，因此引爆所需要的能量也就最小，臨界引爆速度為3198.6m/s，要實現(xiàn)高速氫氣流對碰，實現(xiàn)粒子引爆，氣體噴出后的速度要達到臨界引爆速度的一半以上才可以，即氣體噴出后對撞的相對速度大于3198.6m/s，要達到這個速度，鋼瓶內氫氣的壓力只要達到9個大氣壓，氣體噴出后就能實現(xiàn)粒子引爆。因為氣體壓縮技術已經比較成熟，本方案提供的裝置核聚變發(fā)動機點火實現(xiàn)起來相對容易。
[0035]點火部件3上的支管的個數(shù)至少為兩個，也可為多個，從點火部件3制造的成本、點火部件3的強度和工人的勞動強度考慮，優(yōu)選的采用兩個支管，氣體噴出后，在出氣噴嘴處發(fā)生對撞，對撞時氣流的相對速度大于引爆的臨界速度，實現(xiàn)粒子引爆。
[0036]粒子引爆和核燃料燃燒都會釋放很大的能量，如果出氣噴嘴暴露在燃燒室2內，會對燃料噴嘴造成比較大的傷害，影響裝置的使用壽命，為了減小這種影響，點火部件3上設置有凹槽，凹槽連通出氣噴嘴與燃燒室2，出氣噴嘴設置在點火部件3內，粒子引爆和核燃料燃燒釋放的能量對出氣噴嘴的損傷相對減小，同時，氣體在凹槽內發(fā)生碰撞，碰撞完成后兩股氣流匯聚成一股氣流噴出，減小了對凹槽內壁的損傷，并且匯聚成一股氣流后氣體向外噴出，速度更大，能夠更好的與核燃料作用。
[0037]輸料管4包括與核燃料容器連通的輸料管路和與輸料管路連通的出料支管，出料支管的進口端的孔徑較出料支管的出口端的孔徑小。本方案采用的輸料管4包括支管，支管將輸料管4中的核燃料進行分散，使得核燃料能夠更好的與點火部件3噴出的氣體混合，實現(xiàn)核燃料的充分燃燒；同時將支管的進口端孔徑設計的比出口端的孔徑小，使得核燃料呈錐形形狀噴出，能夠更好的實現(xiàn)核燃料的分散，與點火部件3噴出的氣體充分混合，實現(xiàn)核燃料的充分燃燒，減少對材料的浪費。
[0038]為了確保燃燒的充分性，將輸料管4設置在發(fā)動機本體I的頂端，點火部件3的個數(shù)為兩個，且點火部件3相對于輸料管4的軸線對稱布置，兩個點火部件3同時噴出氣體，優(yōu)選的輸料管4支管的個數(shù)也為兩個，氣體噴出的位置與輸料管4噴出燃料的位置對應，氣體在點火部件3的出氣噴嘴處發(fā)生碰撞，發(fā)生粒子引爆，釋放能量，將輸料管4的兩個支管噴出的核燃料同時引爆，產生巨大的能量，兩股引爆的核燃料再次發(fā)生碰撞，釋放核能，弓丨爆周圍的核燃料，使核燃料更充分的燃燒，減少了對材料的浪費，節(jié)約了成本。
[0039]在核燃料引爆的過程中，會產生沖擊波，沖擊波會對發(fā)動機本體I外的核燃料容器產生很大的傷害，為了減輕對核燃料容器的沖擊，在輸料管4上設置了回氣接頭5，回氣接頭5的主管與輸料管4連通，主管的側壁上設置有與主管連通的回氣管，主管與核燃料容器連通，回氣管的排氣口一直與空氣連通，可以緩沖核聚變爆炸反應產生的氣體沖擊波并導出部分廢氣，減小沖擊波對發(fā)動機本體I外的核燃料容器的傷害。
[0040]為了進一步優(yōu)化上述技術方案，在本發(fā)明的一具體實施例中，回氣管的排氣口方向與發(fā)動機本體I的排氣方向一致，這種設計避免了能量的浪費，回氣管排出的氣體方向與發(fā)動機的前進方向相反，在一定程度上對發(fā)動機的前進起到了推進的作用，實現(xiàn)資源的合理利用。
[0041]為了保證點火部件3噴出的氣體能夠與輸料管4噴出的燃料同時發(fā)生碰撞，需要對點火部件3噴出的氣體方向和輸料管4噴出的燃料方向進行調節(jié)，為了減小工作人員調節(jié)角度耗費時間，在點火部件3和輸料管4的側壁上均開設定位凹槽，且定位凹槽位于發(fā)動機本體I的外側，工作人員可以根據(jù)定位凹槽的位置，判斷發(fā)動機本體I內部點火部件3的噴氣方向和輸料管4的噴料方向，簡單方便，減小了工作人員的勞動強度。
[0042]核燃料為氣霧化工藝制作的固體粉末，固體粉末可以采用金屬粉末、陶瓷粉末、礦物粉末或者土粉末，要保證固體粉末足夠細，能夠與點火部件3噴出的氣體充分混合,使核燃料被點燃并充分燃燒。
[0043]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業(yè)技術人員能夠實現(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，包括發(fā)動機本體(I),所述發(fā)動機本體(I)包括燃燒室(2)，其特征在于，還包括: 與所述燃燒室(2)連通的點火部件(3)，所述點火部件(3)包括輸氣管，所述輸氣管的進口端通過高壓閥與鋼瓶連接；設置在所述輸氣管的出口端的支管；與所述支管連接的出氣噴嘴，所述出氣噴嘴相對布置； 與所述燃燒室(2 )連通用于輸送燃料的輸料管(4 )。
2.根據(jù)權利要求1所述的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，其特征在于，所述點火部件(3)上設置有連通所述出氣噴嘴與所述燃燒室(2)的凹槽。
3.根據(jù)權利要求1所述的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，其特征在于，所述輸料管(4)包括與核燃料容器連通的輸料管路和一端與所述輸料管路連通，另一端與所述燃燒室(2)連通的出料支管，所述出料支管的進口端的孔徑較所述出料支管的出口端的孔徑小。
4.根據(jù)權利要求1所述的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，其特征在于，所述輸料管(4)設置在所述發(fā)動機本體(I)的頂端，所述點火部件(3)的個數(shù)為兩個，且所述點火部件(3)相對于所述輸料管(4)的軸線對稱布置。
5.根據(jù)權利要求1所述的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，其特征在于，還包括與所述輸料管(4)連通的回氣接頭(5)，所述回氣接頭(5)包括與所述輸料管(4)連通的主管，和設置在所述主管的側壁上且與所述主管連通的回氣管，所述主管與所述核燃料容器連通。
6.根據(jù)權利要求5所述的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，其特征在于，所述回氣管的排氣口方向與所述發(fā)動機本體(I)的排氣方向一致。
7.根據(jù)權利要求1所述的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，其特征在于，所述點火部件(3)與所述輸料管(4)的側壁上均開設有定位凹槽，且所述定位凹槽位于所述發(fā)動機本體(I)的外側。
8.根據(jù)權利要求1所述的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，其特征在于，所述鋼瓶內氣體為氫氣。
9.根據(jù)權利要求1所述的核聚變脈沖式直噴發(fā)動機，其特征在于，所述燃料為氣霧化工藝處理的固體粉末。
【文檔編號】F02K9/95GK103470401SQ201310315533
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權日:2013年7月23日
【發(fā)明者】牛金奇, 王蔚國, 苗鶴, 支訓廷 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所