[发明专利]用于喷射圆柱形阵列的离散液体射流的喷射系统和方法

说明书

一种喷射系统包括用于容纳液体的贮存器和具有圆形阵列的门控板孔的门控板。该喷射系统另外地包括邻近门控板定位并具有圆形阵列的面板孔口的面板。该喷射系统还具有马达，用以旋转门控板；以及控制器，用以控制该马达，以用于将门控板旋转到对准的时钟取向，在对准的时钟取向中，门控板孔和面板孔口被对准以发起圆柱形阵列的液体射流的形成，并将门控板旋转到非对准的时钟取向，以在喷射预定的离散量的液体之后终止液体射流的形成。

技术领域

本公开整体涉及液体喷射器，并且更具体地，涉及一种用于以离散的量可重复地喷射液体以可重复地形成能够传导电流的圆柱形阵列的液体射流的喷射器系统和方法。

背景技术

聚变推进(fusion propulsion)具有在人类实用的时间尺度上实现行星际太空航行的可能性。聚变推进的一种方式是z箍缩等离子体方法，其中高幅值电流脉冲穿过在z箍缩设备的阳极和阴极之间延伸的导电材料柱。在相对短的时间段(例如，10^-6秒)内，电流将材料加热成高温等离子体并产生与电流相互作用的磁通量，从而导致将等离子体径向压缩成非常高的密度的洛伦兹力。高温等离子体可以在喷嘴中膨胀并排出，以产生用于交通工具的推进推力。

一种z箍缩方法使用细金属线阵列作为电流脉冲所穿过的导电材料。不幸地，每当执行z箍缩反应时，这些金属线被破坏。使用金属线建立新的z箍缩反应是耗时的过程。此外，使用金属线的z箍缩反应不能应用于脉冲聚变推进系统，该系统需要在阳极和阴极之间重复地引入新的导电材料柱，并且将电流脉冲施加于每个新柱。

如可以看到，在本领域中需要一种用于在z箍缩设备中重复地产生电流可被施加的导电路径的系统和方法。

发明内容

与产生用于z箍缩反应的导电路径相关联的上述需要由本公开具体地解决和缓解，本公开提供一种用于产生圆柱形阵列的离散液体射流的喷射系统。该喷射系统包括用于容纳液体的贮存器和具有圆形阵列的门控孔的门控板。该喷射系统另外地包括面板，该面板邻近门控板定位并具有圆形阵列的面板孔口。该喷射系统还具有马达，用以旋转门控板，以及控制器，用以控制马达，以用于将门控板旋转到对准的时钟取向，在对准的时钟取向中，门控板孔和面板孔口对准以发起圆柱形阵列的液体射流到喷射区域中的喷射，并将门控板旋转到非对准的时钟取向，以在喷射离散量的液体之后终止液体射流的形成。

还公开的是喷射系统在z箍缩设备中的实施方式。用于z箍缩设备的喷射系统具有上述贮存器、可旋转门控板、面板、马达和控制器。该控制器被配置为控制马达，以将门控板旋转到对准的时钟取向，以发起圆柱形阵列的液体射流朝向阴极板的喷射。另外，该控制器被配置为控制马达，以将门控板旋转到非对准的时钟取向，以在液体射流的自由端接触阴极板之后终止液体射流的形成。该z箍缩设备具有电源，该电源被配置为在液体射流的形成终止时将电流脉冲施加于面板。电流将液体射流加热成等离子体并产生磁通量，该磁通量与电流相互作用，从而导致将等离子体沿中心轴线径向压缩成高密度、高温的箍缩等离子体圆柱体的洛伦兹力。

另外，所公开的是一种喷射诸如用于z箍缩设备中的z箍缩反应的圆柱形阵列的液体射流的方法。该方法包括使用由控制器命令的马达将门控板旋转到对准的时钟取向，在对准的时钟取向中，圆形阵列的门控板孔与邻近门控板固定地定位的面板的圆形阵列的面板孔口对准。该方法另外地包括使贮存器中在压力下的液体穿过门控板孔和面板孔口，以形成指向与面板间隔开定位的阴极的圆柱形阵列的液体射流。该方法还包括当液体射流的自由端接触阴极板时，使用由控制器命令的马达将门控板旋转到非对准的时钟取向。此外，该方法包括响应于将门控板旋转到非对准的时钟取向，终止液体射流的形成。

已经讨论的特征、功能和优点能够独立地在本公开的各种实施例中实现，或者可以在其他实施例中组合，所述实施例的进一步细节可以参照下列描述和以下附图看到。

附图说明

本公开的这些特征以及其他特征将在参照附图时变得更显而易见，其中在所有附图中相同的标号指代相同部件，并且在附图中：