大功率云地離子接收裝置以及雷電等離子體吸收存儲方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大功率云地離子接收裝置，該大功率云地離子接收裝置包含暖濕氣體輸送管道、云地離子接收塔、導電體吸收支柱、等離子體導電排、電荷存儲器和帽檐式均壓等電位接地網，取代了云層中電場提供的“梯級先導”的功能，在云層與地面之間構成云地離子大閉合循環(huán)電路的功能性組合體，主動吸收雷電流形成閃擊之前的等離子體，并對雷電流進行存儲，從而徹底消除雷電閃擊，讓雷電流變害為寶，成為人類的天然財富，特別適用于雷電多發(fā)地區(qū)。同時，本發(fā)明還提供了一種使用該大功率云地離子接收裝置的主動吸收及存儲雷電等離子體的方法，將雷電等離子體存儲于雙層或多層石墨烯電容器中，以備應用。
【專利說明】
大功率云地離子接收裝置以及雷電等離子體吸收存儲方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于雷電能量的收集、泄放與利用技術領域，具體涉及一種能夠主動吸收雷電流形成閃擊之前的等離子體并加以存儲利用的大功率云地離子接收裝置以及使用該大功率云地離子接收裝置的主動吸收及存儲雷電等離子體的方法。
【背景技術】
[0002]雷電閃擊是云層中強大的負離子(電子)與地面正離子(正電荷)中和電荷分離時，空氣中的帶電的等離子體與電離層等離子體形成的放電現(xiàn)象，即云層負離子(電子)突然產生巨大的電流釋放，從而產生擁有巨大破壞力的閃擊電流。雷電閃擊一旦形成，所帶來的災害是迄今人類難以抵御更無法征服的，因此，雷電災害被聯(lián)合國教科文組織定義為世界十大自然災害之一。人們一直期望能夠征服電閃雷鳴，將強大的雷電能量轉化為可供人類使用。但現(xiàn)有的防雷、避雷技術，多為采用被動的防雷接地方式，使用類似避雷針的裝置在雷電已經產生后，即在已經遭受雷電侵襲時才將雷電流輸入接地裝置、泄放入地。這存在著以下缺陷:1.產生的雷電具有瞬間巨大的能量，既沒有主動接收雷電的能力，更沒有存儲雷電流的功能;2.不能做到對雷電能量的全部泄放入地，仍然具有發(fā)生雷電災害的隱患。

【發(fā)明內容】

[0003]鑒于上述缺點，提出了本發(fā)明以提供一種大功率云地離子接收裝置以及使用該大功率云地離子接收裝置的主動吸收及存儲雷電等離子體的方法。
[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種大功率云地離子接收裝置以及主動吸收及存儲雷電等離子體的方法，取代云層中電場提供的“梯級先導”的功能，在云層與地面之間構成云地離子大閉合循環(huán)電路的功能性組合體，對雷電爆發(fā)地區(qū)進行主動掌控，主動吸收雷電流形成閃擊之前的等離子體，并對雷電流進行存儲，從而徹底消除雷電閃擊，使閃電不再傷害人類，讓雷電流變害為寶，成為人類的天然財富，特別適用于雷電多發(fā)地區(qū)。
[0005]根據本發(fā)明的第一方面，提供了一種大功率云地離子接收裝置，該大功率云地離子接收裝置包含:暖濕氣體輸送管道，為多根從地面伸向天空的鋼筋混凝土豎立管道，用于向云層中輸送地表的暖濕氣體，促使云層中等離子體的形成;云地離子接收塔，安裝在多根所述暖濕氣體輸送管道的中心位置，作為起承載作用的主體建筑物;導電體吸收支柱，安裝在所述云地離子接收塔的頂端，用于吸收并傳導云層中形成的雷電等離子體;等離子體導電排，其上端與所述導電體吸收支柱連接，下端與電荷存儲器連接，用于將所述導電體吸收支柱吸收到的雷電等離子體直接傳輸至所述電荷存儲器；電荷存儲器，設置在所述等離子體導電排的下端，用于存儲經所述等離子體導電排傳輸來的雷電等離子體。
[0006]根據提供的所述大功率云地離子接收裝置，所述電荷存儲器包含石墨烯電容器，所述石墨烯電容器用于存儲雷電等離子體電流;優(yōu)選地，所述石墨烯電容器為雙層或多層狀石墨烯電容器。
[0007]根據提供的所述大功率云地離子接收裝置，其中，較佳地，多根所述暖濕氣體輸送管道呈正多邊形排列，每根所述暖濕氣體輸送管道的直徑為60米?100米，其高度至少為150米，同時必須超過周圍建筑物的高度至少30米，相鄰暖濕氣體輸送管道的間距為150米?250米；
[0008]較佳地，所述導電體吸收支柱由金屬或非金屬導體材料制成，其離地面高度至少為180米，或超過所述暖濕氣體輸送管道的高度至少30米；
[0009]較佳地，所述等離子體導電排由金屬或非金屬導體材料制成。
[0010]較佳地，所述大功率云地離子接收裝置還包含帽檐式均壓等電位接地網，所述帽檐式均壓等電位接地網設置在所述大功率云地離子接收裝置所在地面之下至少I米的位置，用于消除跨步電壓或接觸電壓，將雷電流泄放入地。
[0011]根據本發(fā)明的第二方面，提供了一種主動吸收及存儲雷電等離子體的方法，該方法的步驟包括:在雷電多發(fā)地區(qū)，確定雷電對大地釋放閃擊的位置;在確定的所述位置，安裝如本發(fā)明第一方面提供的大功率云地離子接收裝置;其中，利用多根豎立的暖濕氣體輸送管道，配合大自然向天空中輸送地表暖濕氣體的天然功能，不斷向云層中輸送地表的暖濕氣體，促使云層中等離子體的形成;在云層中的等離子體靠近地面之前，由安裝在云地離子接收塔頂端的導電體吸收支柱吸收等離子體;所述導電體吸收支柱將吸收的等離子體，通過等離子體導電排向下輸送至電荷存儲器中進行儲存。
[0012]其中，較佳地，所述確定雷電對大地釋放閃擊的位置的步驟包括:使用雷電定位系統(tǒng)和雷電計數(shù)器確認所在地區(qū)發(fā)生雷電的概率及時段;根據當?shù)氐牡匦蔚孛箔h(huán)境和氣候條件，并且結合氣象資料進行分析判斷，確定雷電對大地釋放閃擊的具體位置。
[0013]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的大功率云地離子接收裝置以及主動吸收及存儲雷電等離子體的方法的有益之處在于:可取代云層中電場提供的“梯級先導”的功能，實現(xiàn)對雷電爆發(fā)地區(qū)進行主動掌控，主動吸收雷電流形成閃擊之前的等離子體，并對雷電流進行存儲，從而徹底消除雷電閃擊，使閃電不再傷害人類，讓雷電流變害為寶，成為人類的天然財富，同時又起到防雷接地安全的功能。
[0014]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本發(fā)明的【具體實施方式】。
【附圖說明】
[0015]圖1為實施例中大功率云地離子接收裝置的正視圖。
[0016]圖2為實施例中大功率云地離子接收裝置的俯視圖。
[0017]圖中:1-暖濕氣體輸送管道，2-云地離子接收塔，3-導電體吸收支柱，4-等離子體導電排，5-電荷存儲器，6-石墨烯電容器，7-帽檐式均壓等電位接地網。
【具體實施方式】
[0018]為了使本領域普通技術人員對本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合附圖，進一步闡述本發(fā)明。
[0019]圖1和圖2分別為本發(fā)明實施例提供的一種大功率云地離子接收裝置的正視圖和俯視圖，該大功率云地離子接收裝置包含:暖濕氣體輸送管道1、云地離子接收塔2、導電體吸收支柱3、等離子體導電排4、電荷存儲器5以及帽檐式均壓等電位接地網7。
[0020]其中，暖濕氣體輸送管道I，由多根從地面伸向天空的鋼筋混凝土豎立管道組成，伸向云層下方的對流層，產生虹吸的功能，自動將地表暖濕氣體向云層中輸送，以配合大自然本身就會在該地理位置上向天空輸送地面暖濕氣體的本能，促使所在地理位置處云層中等離子體更多更迅速的形成，且多根所述暖濕氣體輸送管道I可呈正多邊形排列，其中每根所述暖濕氣體輸送管道I的直徑為80米，其高度至少為150米，同時必須超過周圍建筑物的高度至少30米，相鄰暖濕氣體輸送管道的間距為200米;云地離子接收塔2，安裝在多根暖濕氣體輸送管道的中心位置，作為主體建筑物起到承載設備的作用；導電體吸收支柱3，安裝在所述云地離子接收塔2的頂端，用于瞬間吸收并向下傳導云層中形成的雷電等離子體，該導電體吸收支柱3由金屬或非金屬導體材料制成，其離地面高度至少為180米，或超過所述暖濕氣體輸送管道的高度至少30米;等離子體導電排4，其上端與所述導電體吸收支柱3連接，下端與電荷存儲器5連接，該等離子體導電排4由金屬或非金屬導體材料制成，用于將所述導電體吸收支柱3吸收到的雷電等離子體瞬間傳輸下來，直接輸送至所述電荷存儲器5;電荷存儲器5，設置在所述等離子體導電排4的下端，用于存儲經所述等離子體導電排4傳輸來的雷電等離子體;帽檐式均壓等電位接地網7，設置在所述大功率云地離子接收裝置所在的地面之下至少I米的位置，用于消除跨步電壓或接觸電壓，瞬間將雷電流泄放入地，起到防雷避雷的功能。
[0021]所述電荷存儲器5包含石墨烯電容器6，所述石墨烯電容器6用于存儲雷電等離子體電流，以備后續(xù)應用，且所述石墨烯電容器6可為雙層或多層狀石墨烯電容器。
[0022]在空曠地域周圍環(huán)境中沒有建筑物或其他設施的情況下，所述大功率云地離子接收裝置中的暖濕氣體輸送管道I和云地離子接收塔2頂端的導電體吸收支柱3的高度及外形直徑均可因地制宜地縮減。
[0023]在實際應用場合，當沒有空曠地域安裝多根暖濕氣體輸送管道時，可將暖濕氣體輸送管道的直徑縮小，近距離安裝或靠近甚至貼近云地離子接收塔安裝。
[0024]本發(fā)明實施例還提供一種主動吸收及存儲雷電等離子體的方法，根據雷電的形成原理和以及對大地釋放雷擊電流的規(guī)律，在雷電多發(fā)地區(qū)，使用雷電定位系統(tǒng)和雷電計數(shù)器確認本地區(qū)發(fā)生雷電的概率及時段，進一步根據當?shù)氐牡匦蔚孛箔h(huán)境和氣候條件，并且結合氣象資料進行分析判斷，確定雷電對大地釋放閃擊的具體位置;在確定的所述位置，安裝所述大功率云地離子接收裝置;利用多根呈正多邊形排列的豎立的暖濕氣體輸送管道I具有的虹吸功能，配合大自然向天空中輸送地表暖濕氣體的天然功能，不斷向天空的云層中輸送地表的暖濕氣體，導致云層及其電場中聚集的電荷不斷增強，使得云層下方的負電荷(等離子體)企圖通過梯級先導與地表的正電荷中和分離，由于雷電流(含梯級先導)有向地表高大物體及低電阻物體放電的特性，所以，在等離子體企圖靠近地面之前，由安裝在云地離子接收塔2頂端高聳的導電體吸收支柱3吸收，從而梯級先導的傳導功能被導電體吸收支柱取代，云層為等離子體鋪設的梯級先導不復存在后，原本等離子體是靠梯級先導通往地面的路徑，通過導電體吸收支柱來完成;雷電閃流本來也是靠與梯級先導匯合，來完成從云層到地面突然而巨大的電流釋放，使空氣迅速膨脹發(fā)生爆炸，由于導電體吸收支柱瞬間將雷電等離子體傳輸下來，至使梯級先導與閃流無法相遇，因此，閃電隨之消失，周圍的空氣不發(fā)生膨脹，雷聲也因此銷聲匿跡；由導電體吸收支柱3將吸收的等離子體，通過等離子體導電排4向下輸送至包含石墨烯電容器6的電荷存儲器5中進行儲存，以備進一步對能量進行利用；并且經帽檐式均壓等電位接地網7將多余雷電流泄放入地，起到防雷避雷的功能。由此，往復循環(huán)，在云層與地面之間形成云地離子大閉合循環(huán)電路。
[0025]綜上所述，本發(fā)明不是吸收雷電形成后釋放出的閃擊雷電流，而是主動吸收雷電形成之前形成的等離子體，并進行存儲利用，從而徹底消除雷電閃擊，使閃電不再傷害人類，讓雷電流變害為寶，成為人類的天然財富。
[0026]以上描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及優(yōu)點。本領域普通技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.一種大功率云地離子接收裝置，其特征在于，該裝置包含:暖濕氣體輸送管道，為多根從地面伸向天空的鋼筋混凝土豎立管道，用于向云層中輸送地表的暖濕氣體，促使云層中等離子體的形成;云地離子接收塔，安裝在多根所述暖濕氣體輸送管道的中心位置，作為起承載作用的主體建筑物;導電體吸收支柱，安裝在所述云地離子接收塔的頂端，用于吸收并傳導所述等離子體;等離子體導電排，其上端與所述導電體吸收支柱連接，下端與電荷存儲器連接，用于將所述導電體吸收支柱吸收到的等離子體直接傳輸至所述電荷存儲器；電荷存儲器，設置在所述等離子體導電排的下端，用于存儲經所述等離子體導電排傳輸來的等咼子體。2.如權利要求1所述的大功率云地離子接收裝置，其特征在于，所述電荷存儲器包含石墨烯電容器，所述石墨烯電容器用于存儲雷電等離子體電流。3.如權利要求2所述的大功率云地離子接收裝置，其特征在于，所述石墨烯電容器為雙層或多層狀石墨烯電容器。4.如權利要求1所述的大功率云地離子接收裝置，其特征在于，多根所述暖濕氣體輸送管道呈正多邊形排列，每根所述暖濕氣體輸送管道的直徑為60米?100米，其高度至少為150米，同時必須超過周圍建筑物的高度至少30米，相鄰暖濕氣體輸送管道的間距為150米?250米。5.如權利要求1或4所述的大功率云地離子接收裝置，其特征在于，所述導電體吸收支柱由金屬或非金屬導體材料制成，其離地面高度至少為180米，或超過所述暖濕氣體輸送管道的高度至少30米。6.如權利要求1所述的大功率云地離子接收裝置，其特征在于，所述等離子體導電排由金屬或非金屬導體材料制成。7.如權利要求1所述的大功率云地離子接收裝置，其特征在于，所述大功率云地離子接收裝置還包含帽檐式均壓等電位接地網，所述帽檐式均壓等電位接地網設置在所述大功率云地離子接收裝置所在地面之下至少I米的位置。8.—種主動吸收及存儲雷電等離子體的方法，使用如權利要求1所述的大功率云地離子接收裝置，其特征在于，該方法包括以下步驟:在雷電多發(fā)地區(qū)，確定雷電對大地釋放閃擊的位置;在確定的所述位置，安裝所述大功率云地離子接收裝置;利用多根豎立的暖濕氣體輸送管道，配合大自然向天空中輸送地表暖濕氣體的天然功能，不斷向云層中輸送地表的暖濕氣體，促使云層中等離子體的形成;在云層中的等離子體靠近地面之前，由安裝在所述云地離子接收塔頂端的所述導電體吸收支柱吸收等離子體;所述導電體吸收支柱將吸收的等離子體，通過所述等離子體導電排向下輸送至所述電荷存儲器中進行儲存。9.如權利要求8所述的主動吸收及存儲雷電等離子體的方法，其特征在于，所述確定雷電對大地釋放閃擊的位置，包括以下步驟:使用雷電定位系統(tǒng)和雷電計數(shù)器確認所在地區(qū)發(fā)生雷電的概率及時段;根據當?shù)氐牡匦蔚孛箔h(huán)境和氣候條件，并且結合氣象資料進行分析判斷，確定雷電對大地釋放閃擊的具體位置。
【文檔編號】H02N3/00GK105871254SQ201610247050
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】濮方正, 王秦鶴, 張毅, 王恭凱, 辛國慶
【申請人】濮方正