用于使液态衬里内爆的方法和系统技术方案

描述了用于使液态衬里内爆的系统的示例。内爆系统包括容器和位于容器内的旋转构件。旋转构件具有形成多个弯曲通道的多个成形叶片，所述多个弯曲通道在内表面处具有内侧开口并且在外表面处具有外侧端。旋转构件至少部分地填充有液态介质。使用驱动器来旋转旋转构件，使得当旋转构件旋转时，液态介质被迫进入通道中，从而形成液态衬里，该液态衬里具有相对于旋转轴线弯曲的界面并限定了腔。该系统还包括内爆驱动器，该内爆驱动器改变旋转构件的旋转速度，使得液态衬里向内内爆以使腔塌陷。内爆液态衬里可以用于等离子压缩系统。

Method and system for implosion of liquid liner

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使液态衬里内爆的方法和系统
本公开总体上涉及用于在液态介质中形成腔并且通过使腔的液态衬里内爆而使该腔塌陷的方法和系统。
技术介绍
如现有技术中已知的，内爆液态衬里系统形成圆柱形腔，该圆柱形腔通过使圆柱形液态衬里径向内爆而塌陷。这种现有技术的内爆液态衬里系统的示例是在1970年代在美国海军研究试验室开发的LINUS系统。在LINUS系统中，旋转的圆柱形液态金属衬里由自由活塞径向驱动。活塞由高压气体轴向驱动，从而引起旋转的液态衬里的自由表面径向运动。液态金属的初始旋转通过旋转其中容纳有液态介质的圆柱形容器来提供。整个容器绕其纵向轴线旋转，从而沿旋转轴线形成圆柱形腔，并且该圆柱形腔与旋转轴线同轴。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种液态衬里内爆系统，该液态衬里内爆系统用于在液态衬里中形成腔并通过使液态衬里内爆来使腔塌陷。该系统包括：具有外壁的容器；旋转构件，该旋转构件位于容器内部并且能够绕旋转轴线旋转；操作地联接到旋转构件以使旋转构件旋转的旋转驱动器；液态介质，当旋转构件旋转时，液态介质在旋转构件中流动从而形成液态衬里；以及内爆驱动器，其可与旋转构件接合以改变旋转构件的加速度并使液态衬里朝向旋转构件的内部容积的中心区域内爆，以使腔塌陷。旋转构件包括沿旋转轴线形成的第一端和第二端、相对于旋转轴线弯曲的内表面以及多个弯曲通道。每个弯曲通道在内表面处具有内侧开口并且具有外侧端。每个通道的曲率随着该通道的外侧端与第一端或第二端之间的距离而变化，使得在第一端或第二端附近具有外侧端的通道沿着朝向中心区域的方向从外侧端到内侧开口三维弯曲。旋转构件还包括间隔开并且形成所述多个弯曲通道的多个成形叶片。所述多个成形叶片中的至少一些成形叶片在内侧开口处具有逐渐减小的壁。在一方面，旋转构件的外侧端开口并且根据如下式来使旋转构件的外表面成形：其中Pout(top)是旋转构件的第一端的外表面处的压力；Pin是旋转构件的内表面处的压力；zo是内表面处的参考点；z是沿旋转轴线的可变距离；ρ是液态介质的密度；g是由于重力引起的沿着旋转构件的旋转轴线的加速度；ω是旋转构件的以rad/s为单位的旋转速度；r是距旋转轴线的可变垂直距离；ro(z)是定义每个通道的外侧开口相对于旋转轴线的半径的函数；并且ri(z)是定义每个通道的内侧开口相对于旋转轴线的半径的函数。在一方面，内爆驱动器是减速器，该减速器包括偏心齿轮组件，偏心齿轮组件具有带齿的空心齿轮环和多个行星齿轮，每个行星齿轮在其圆周上具有多个齿。所述多个行星齿轮位于旋转构件和齿轮环之间。旋转构件还包括朝向行星齿轮突出的齿，使得行星齿轮的至少一些齿接合旋转构件的至少一些齿和齿轮环的至少一些齿。每个行星齿轮还包括偏心质量。锁被构造成在操作开始时将行星齿轮相对于旋转构件锁定在锁定位置处，使得当处于锁定位置时，每个行星齿轮的偏心质量相对于旋转构件偏移。当释放锁时，行星齿轮沿着旋转方向进行旋转，从而使旋转构件减速，并且使空心齿轮环加速。在另一方面，内爆驱动器包括选自如下的加速器：化学驱动器、电磁驱动器、气动驱动器、液压驱动器或其组合。在一方面，提供了一种包括液态衬里内爆系统的等离子体压缩系统。容器和旋转构件还具有对准的开口，并且该开口与所述多个弯曲通道的内部容积和内侧开口流体连通。等离子体压缩系统包括等离子体发生器，该等离子体发生器被构造成产生等离子体并且具有连接到容器中的开口的出口，使得由等离子体发生器产生的等离子体被注入到腔中。当液态衬里内爆以使腔塌陷时，其将压缩腔中的等离子体。除了上述方面和实施方式之外，通过参考附图和对以下详细描述的研究，其他方面和实施方式将变得明显。附图说明贯穿附图，附图标记可以被重复使用以指示所引用的元件之间的对应关系。提供附图是为了说明本文中描述的示例性实施方式，而不旨在限制本公开内容的范围。附图中元件的尺寸和相对位置不必按比例绘制。例如，各种元件的形状以及角度未按比例绘制，并且这些元件中的一些元件被任意放大并定位以提高图形的可读性。图1是液态衬里内爆系统的示例的示意性截面侧视图，该液态衬里内爆系统用于形成具有朝向旋转轴线向内弯曲的旋转内部界面的液态衬里，并且用于使液态衬里内爆。图2是液态衬里内爆系统的旋转构件的顶视截面图，示出了形成弯曲通道(channels)/通道(passages)的多个成形叶片。图3是具有球形内表面和圆柱形外表面的旋转构件的一个实施方式的下部的部分截面侧视图，并且示出了在旋转构件的一端处的叶片的布置和几何形状。图4是具有扁形外表面和球形内表面的旋转构件的另一实施方式的部分截面侧视图。图5是具有旋转构件的另一实施方式的液态内爆系统的试验模型的透视截面图，该旋转构件具有圆柱形的内表面和外表面。图6A是液态衬里内爆系统的试验模型的顶视图，示出了在液态衬里内爆之前，在距旋转构件的叶片的内部尖端径向向内一定距离处形成的液态衬里。图6B是图6A的试验模型的顶视图，示出了在液态衬里内爆之后液态填充旋转构件的内部容积。图7A是具有用于使旋转构件减速的偏心齿轮组件的液态衬里内爆系统的透视截面图。图7B是偏心齿轮组件的一些偏心齿轮的截面细节图。图8是液态衬里内爆系统的示例的顶视截面示意图，示出了用于旋转构件的突然减速/加速的制动系统的示例。图9是使用液态衬里内爆系统来压缩等离子体的等离子体压缩系统的示例的示意性截面图。具体实施方式图1示出了用于形成液态衬里腔13以及使液态衬里腔13内爆的液态衬里内爆系统10的示例。系统10包括具有壁11的容器12和位于容器12内并且可绕旋转轴线旋转的旋转构件14。旋转构件14包括多个成形叶片15，使得在叶片15之间形成多个弯曲通道(channels)/通道(passages)16(参见图2)，并且在旋转构件14的内部限定内部容积。旋转构件14可以是部分地填充液态介质，使得当旋转构件14旋转时，液态介质可以至少部分地填充通道16。液态介质可以是液态金属，例如液态锂或液态铅/锂合金、或适合于在旋转构件14旋转时形成液态衬里的任何其他流体、合金或其组合。旋转驱动器联接到旋转构件14以使旋转构件14旋转，使得液态介质被周向驱动并且被横向约束，从而形成具有旋转内部界面19的液态衬里18。液态衬里18限定了腔13。旋转驱动器可以例如包括连接至旋转构件14的至少一部分的杆17、以及与杆17连通以使旋转构件14旋转的动力源(未示出)。在可替选的实施方式中，旋转驱动器可以被构造成使容器12旋转，使得当触发旋转驱动器以使容器12旋转时，容器12和旋转构件14之间的液态介质的流体摩擦将使旋转构件14旋转至与容器12的速度相同。可以提供液态循环系统20以引导液态介质在系统10中的流动。循环系统20可以包括多个阀、喷嘴、管网和一个或多个泵以获得液态介质在旋转构件14中的期望流动。循环系统20还包括一个或多个注入口21，用于将液态介质注入旋转构件14；以及一个或多个排出口22，用于将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液态衬里内爆系统，用于在液态衬里中形成腔并通过使所述液态衬里内爆来使所述腔塌陷，所述系统包括：/n(a)具有外壁的容器；/n(b)旋转构件，所述旋转构件在所述容器内部并且能够绕旋转轴线旋转，所述旋转构件包括：/n沿所述旋转轴线的第一端和第二端；/n内表面，所述内表面限定内部容积并且相对于所述旋转轴线弯曲；以及/n多个弯曲通道，每个弯曲通道在所述内表面处具有内侧开口并且具有外侧端，其中每个通道的曲率随着该通道的外侧端与所述第一端或所述第二端之间的距离而变化，并且其中所述通道中的一个或更多个通道在所述第一端或所述第二端附近具有外侧端，并且沿着朝向所述内部容积的中心区域的方向从所述外侧端到所述内侧开口进行三维弯曲；/n(c)旋转驱动器，其操作地联接到所述旋转构件以使所述旋转构件旋转；/n(d)在所述旋转构件中的液态介质，当所述旋转构件旋转时所述液态介质至少部分地填充所述弯曲通道并且形成液态衬里，所述液态衬里的内界面限定与所述旋转轴线同轴的腔；以及/n(e)内爆驱动器，所述内爆驱动器能够与所述旋转构件接合以改变所述旋转构件的加速度，并且使所述液态衬里朝向所述内部容积的中心区域内爆，由此使所述腔塌陷。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170501 US 62/492,776;20170714 US 62/532,8191.一种液态衬里内爆系统，用于在液态衬里中形成腔并通过使所述液态衬里内爆来使所述腔塌陷，所述系统包括：
(a)具有外壁的容器；
(b)旋转构件，所述旋转构件在所述容器内部并且能够绕旋转轴线旋转，所述旋转构件包括：
沿所述旋转轴线的第一端和第二端；
内表面，所述内表面限定内部容积并且相对于所述旋转轴线弯曲；以及
多个弯曲通道，每个弯曲通道在所述内表面处具有内侧开口并且具有外侧端，其中每个通道的曲率随着该通道的外侧端与所述第一端或所述第二端之间的距离而变化，并且其中所述通道中的一个或更多个通道在所述第一端或所述第二端附近具有外侧端，并且沿着朝向所述内部容积的中心区域的方向从所述外侧端到所述内侧开口进行三维弯曲；
(c)旋转驱动器，其操作地联接到所述旋转构件以使所述旋转构件旋转；
(d)在所述旋转构件中的液态介质，当所述旋转构件旋转时所述液态介质至少部分地填充所述弯曲通道并且形成液态衬里，所述液态衬里的内界面限定与所述旋转轴线同轴的腔；以及
(e)内爆驱动器，所述内爆驱动器能够与所述旋转构件接合以改变所述旋转构件的加速度，并且使所述液态衬里朝向所述内部容积的中心区域内爆，由此使所述腔塌陷。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述旋转构件包括间隔开以形成所述多个弯曲通道的多个成形叶片。


3.根据权利要求2所述的系统，其中所述多个成形叶片中的至少一些成形叶片在所述内侧开口处具有逐渐减小的壁。


4.根据权利要求1所述的系统，其中所述旋转构件的所述内表面朝向所述第一端和所述第二端中的每一端向内弯曲。


5.根据权利要求4所述的系统，其中所述多个弯曲通道中的至少两个弯曲通道的容积是不同的，其中具有更靠近所述第一端或所述第二端的外侧端的一个或更多个弯曲通道的容积小于具有远离所述第一端或所述第二端的外侧端的一个或多个弯曲通道的容积。


6.根据权利要求5所述的系统，其中每个通道的容积随着其外侧端位于远离所述第一端和所述第二端的位置而增加。


7.根据权利要求4所述的系统，其中具有更靠近所述第一端或所述第二端的外侧端的通道与具有远离所述第一端或所述第二端的外侧端的通道相比满足如下中的一个或多个：更窄、更长和更扭曲。


8.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个弯曲通道的外侧端各自还包括在所述旋转构件的外表面处的外侧开口。


9.根据权利要求8所述的系统，其中根据如下式确定所述旋转构件的所述外表面的形状：



其中Pout(top)是所述旋转构件的所述第一端的外表面处的压力；Pin是所述旋转构件的内表面处的压力；zo是所述内表面处的参考点；z是沿旋转轴线的可变距离；ρ是所述液态介质的密度；g是由于重力引起的沿着所述旋转构件的旋转轴线的加速度；ω是所述旋转构件的以rad/s为单位的旋转速度；r是距所述旋转轴线的可变垂直距离；ro(z)是定义每个所述通道的外侧开口相对于所述旋转轴线的半径的函数；并且ri(z)是定义每个所述通道的内侧开口相对于所述旋转轴线的半径的函数。


10.根据权利要求4所述的系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·齐默曼，大卫·F·普兰特，罗伯特·V·博查尔，特洛伊·N·泰勒，维多利亚·苏博尼斯基，迈克尔·H·德拉治，米歇尔·G·拉伯格，马尔科姆·N·威廉姆斯，
申请(专利权)人：通用融合公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA