激光式消磁灭弧引雷针制造技术

本实用新型专利技术涉及一种避雷针，尤其是一种激光式消磁灭弧引雷针。该引雷针包括雷电接闪器、金属避雷塔体和避雷针引下线，雷电接闪器与金属避雷塔体之间具有电火花隔离金属反射网，其特征是雷电接闪器为至少具有一根接闪针的中空金属接闪器，电火花隔离金属反射网与金属避雷塔体之间具有激光发生设备仓，激光发生设备仓与中空金属接闪器相连通，激光发生设备仓外壁固定连接有太阳能电池板，激光发生设备仓内固定设置有蓄电装置和激光发生器，蓄电装置包括蓄电池、电源控制开关和遥控设备，激光发生器具有激光发射端，激光发射端的延伸线贯通中空金属接闪器，中空金属接闪器上至少一根接闪针与激光发射端的延伸线交汇。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种避雷针，尤其是一种激光式消磁灭弧弓I雷针。
技术介绍
现有避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物等避免雷击的装置。在高大建筑物 顶端安装一个金属棒(又根据复杂程度被称为接闪器或接地装置或引导塔)，用金属线 与埋在地下的一块金属板连接起来，利用金属棒的尖端放电，使云层所带的电荷和地上感 应产生的异性电荷中和，从而避免雷电直接击中保护目标。随着科学技术的进步和人们 对雷电的进一步了解，现有避雷针已经进行了大量的改进，从原有的被动式接雷发展到主 动式引雷，能有效引导雷云电荷先驱放电，避免形成较大雷击。如中国技术专利ZL 200820064935. 6号公开的一种避雷针，尤其是能主动产生电荷的风动式有源避雷针。该风 动式有源避雷针具有雷电接闪器、金属避雷塔体和避雷针引下线，其特征是金属避雷塔体 上固定设置有风力发电机，风力发电机具有第一电极输出端和第二电极输出端，第一电极 输出端与位于金属避雷塔体顶端的雷电接闪器导电连接，第二电极输出端与位于金属避雷 塔体底端的避雷针引下线另一端导电连接。该产品能阻止空中的雷云电荷堆积形成大的雷 击，相应的让避雷针承载电流很小，避免了因避雷针引下线产生强电磁辐射等次生灾害，排 除了安全隐患、适应范围更广、寿命更长。该产品针对区域雷击防范效果显著。但是，雷雨云层的形成和移动具有不可预测性，本领域技术人员通过长期研究发 现，仅具有重点目标防雷装置还不能满足对雷击的防范需要，特别是油库等需要重点防范 雷击的场所。进而研究开发出区域防范雷击的装置，也就是较大区域防雷击装置，让还没有 进入重点目标雷击防范装置的雷雨云层在处在外围的区域防御雷击装置处得到有效拦截。 如中国技术专利ZL 93204289. 9号公开的一种旋转式激光引雷消雷器，采用激光电 离和热化空气中的物质，形成光电流通道和高温气体诱发雷云电荷沿着光电通道提前放电 的原理，其结构是激光通过传导单元射向反射镜，反射镜由风杯带动旋转，把激光反射到整 个天空，使天空形成巨大的激光伞形面，激光伞形面的空气导电率下降，雷云提前放电，把 雷引向接地装置，控制了落雷点，消除了雷的危害。又如中国专利技术专利ZL 02100100. 6号 公开的一种激光引雷装置，该专利技术涉及激光与大气相互作用，在大气中的传播及大气物理 领域。通过激光器输出超短脉冲，经延时系统和聚焦系统，利用超强激光在大气中的非线性 效应，可在大气中形成很长的、具有良好导电性的电离通道，将云层中的电荷引向地面或在 云层之间形成电离通道，引导正负电荷发生中和，以避免因雷电引起的灾害和损失。该专利技术 简单灵活，机动，发射方便，为现代避雷技术提供了一种新的方法。但是，现有主动式引雷装置中的区域防御雷击装置，特别是激光式引雷装置均存 在激光的电离通道过于延长，激光在空气中消耗过大(距离激光发射器越近，激光产生的 电离效果越明显，随距离增加，电离空气效果越差)，即斜向通过避雷针射向天空的激光，仅 能在避雷针到雷雨云层之间形成较短的电离通道，雷雨云层需要特别低矮且进入电离通道 才能有效被引导至避雷针。上述两项激光避雷装置均具有较长的激光发射通道，如果要让避雷针(引导塔)和雷雨云层之间有效形成电离通道，就需要大功率激光发射器，消耗大量 能源，并且还不能保证通过避雷针正上方脱离激光电离通道的雷雨云能有效被拦截，无法 实现真正的区域防御。又如上述两项激光避雷装置，均让激光斜向通过避雷针射向天空，不 仅其余的电离通道(激光发射器到避雷针之间)平时被浪费掉，并且极易让被引导的雷击 闪电通过电离通道直接击中激光系统，造成意外损失。因此，现有激光式引雷装置存在缺 陷，急需进行改进。
技术实现思路
本技术的目的是在现有激光式避雷装置的结构上进行改进，提供一种耗能 少，激光引雷效果好且能有效保护激光发射器的激光式消磁灭弧引雷针。本技术参考激光引雷的历史背景及引雷的基本设想是早在激光问世不久的 20世纪60年代，人们就发现了光辐射对放电的效应(Keldish，1965, Vadimirov, 1968)。此 后许多研究小组做了一系列激光引发放电的实验(Koopman，1971，1973 ；Parvenov, 1976 ； Greig, 1978) 0这些实验表明激光不仅有较强的引导放电的效应，同时，可降低间隙的临界 放电电压。也差不多在这一时期，Newman等人(1967)成功地进行了首次火箭引雷试验。在 这样的历史背景下，Ball (1974)最早提出激光引雷这一概念。可是在他当时的论文中，他既 没有谈到具体怎么引雷，也没有谈到激光引雷的可行性。1978年美国空军的一个研究小组 使用一大型C02激光器进行了首次激光触发雷电试验。到了 20世纪80年代末期至90年 代初期，日本几个大的电力公司认识到日本冬季雷对输电系统所造成危害的严重性，投入 了大量的人力及物力进行日本冬季雷的研究及防护。这个时期，日本科学家重新提出激光 引雷，有十几个研究小组从事激光引雷的研究(Aihara等，1992 ；Kawasaki等1990 ；Shindo 等，1993 ；Nakamra等，1993 ；Honda, 1993)。当时的研究主要还是限于用激光触发室内长间 隙放电能及研究激光产生的等离子体通道的特性。后来中国的王道洪等人提出利用铁塔 尖端附近的强电场进行激光引雷，从而使激光引雷变得很现实(Wang等，1994a，b, 1995a, b)。在雷暴云电场环境下，由于静电感应作用，塔顶附近可望存在强电场，此时将激光聚焦 于塔顶附近的上空时，激光可在此区域触发一上行先导。根据王道洪与郭昌明提出的先导 持续发展的条件(Wang等，1989)，该上行先导将在上述强电场区域转变成持续上行先导， 从而最终触发闪电。鉴于激光的快速反应能力，王道洪等人同时也提出了用激光防护以下 行先导开始的自然雷电的方案(Wang等，1995b)。在探测到下行梯级先导时，用激光在塔 顶附近触发上行先导。通过上行先导与下行先导的相互吸引作用，将下行梯级先导引至铁 塔，从而将雷电击到预先设置的安全地点。从前面可以知道火箭引雷的成功给雷电研究提 供了一种很方便的实验手段。借助于火箭引雷，近些年来人们积累了大量的关于雷电的知 识。加之，比起实验室产生的高电压火箭引雷更能真实地模拟自然雷电，所以现在火箭引雷 已被用作检验和改进各种防雷设施的重要手段。然而，火箭引雷也存在明显的缺点，如火箭 及其拖带的导线落下时显然会威胁到附近的人畜及设施的安全，所以火箭引雷不能不受场 地的限制。另一方面，火箭的速度至多只能达到每秒数百米，这就决定了火箭引雷不可能用 来拦截地闪中的以每秒上百公里传输的下行先导。与此相比，激光引雷不存在这些问题，因 而它被认为是最有前途的防雷手段之一。激光造成空气电离的机理主要有两种，一种叫做 多光子吸收，另一种叫做雪崩诱导电离。多光子吸收指的是原子直接吸收多数光子的能量而被其电离。雪崩诱导电离指的是自由电子先吸收激光的辐射能量，然后碰撞原子而使其 电离。当空气中存在一些尘埃时，这些尘埃将首先吸收大量的激光辐射，尘埃的表面将被汽 化、升温从而形成热电离区域。将C02激光器发生的激光用f = IOm的聚光镜聚焦本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光式消磁灭弧引雷针，包括雷电接闪器、金属避雷塔体和避雷针引下线，所述金属避雷塔体竖立设置并具有金属避雷塔体顶端和金属避雷塔体底端，所述雷电接闪器固定安装在金属避雷塔体顶端，所述避雷针引下线一端与雷电接闪器导电连接，所述避雷针引下线另一端延伸至金属避雷塔体底端，所述雷电接闪器与金属避雷塔体之间具有电火花隔离金属反射网，所述电火花隔离金属反射网与金属避雷塔体导电连接，所述电火花隔离金属反射网与雷电接闪器绝缘，其特征是所述雷电接闪器为至少具有一根接闪针的中空金属接闪器，所述电火花隔离金属反射网与金属避雷塔体之间具有激光发生设备仓，所述激光发生设备仓与中空金属接闪器相连通，所述激光发生设备仓外壁固定连接有太阳能电池板，所述太阳能电池板具有太阳能电源输出端，所述激光发生设备仓内固定设置有蓄电装置和激光发生器，所述蓄电装置包括蓄电池、电源控制开关和遥控设备，所述蓄电池具有电源输出端和电源输入端，所述电源输出端通过电源控制开关与激光发生器导电连接，所述电源输入端与太阳能电源输出端导电连接，所述遥控设备与电源控制开关导电连接，所述激光发生器具有激光发射端，所述激光发射端的延伸线贯通中空金属接闪器，所述中空金属接闪器上至少一根接闪针与激光发射端的延伸线交汇。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋学林，李斌锁，
申请(专利权)人：蒋学林，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]