ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ МЕТАЕМОГО ТЕЛА

Электромагнитный ускоритель метаемого тела.
Полезная модель относится к области вооружения, в частности к электромагнитным пусковым установкам, и может быть использовано для метания и иного перемещения ферромагнитных твердых тел.
Из существующего уровня техники известен резонансный электромагнитный ускоритель с компенсацией потерь (патент на изобретение № RU 2524574 от 19.12.2012), который содержит ферромагнитный ускоряемый объект; цилиндрическую немагнитную трубку с соосно закрепленными на ней и последовательно расположенными тяговыми соленоидами; средства коммутации обмоток соленоидов по сигналам управляющего устройства; силовые шины коммутации и конденсаторный источник энергии; силовые ключи, изолированные драйверы, обратные диоды, датчик тока; шину управления; главный коммутатор, основной драйвер и импульсный блок питания.
Известен также многоступенчатый линейный электромагнитный ускоритель соленоидного типа для метания ферромагнитных снарядов (патент на изобретение № RU 2331033 от 14.12.2006), содержащий цилиндрический ствол из немагнитного материала с соосно закрепленными на нем тяговыми соленоидами со средствами коммутации их обмоток по сигналам управляющего устройства и конденсаторный источник энергии, снабженный датчиком измерения линейного ускорения ствола, предназначенным для использования измеряемого им значения ускорения ствола при его отдаче, в качестве сигнала для управления средствами коммутации.
В качестве прототипа рассмотрим электромагнитный ускоритель метаемого тела (патент на изобретение № RU 2267074 от 12.08.2004), содержащий ферромагнитное метаемое тело, цилиндрический немагнитный ствол с соосно закрепленными на нем и последовательно расположенными катушками тяговых соленоидов, средства управления коммутацией цепей питания каждой катушки по сигналам датчиков положения метаемого тела, и он снабжен несколькими отдельными магнитопроводами, причем магнитопроводы расположены так, что каждый из них охватывает по две соседние катушки, примыкая обращенными к стволу боковыми элементами к торцам катушек. Основной технический результат, на достижение которого направлен прототип, является увеличение эффективности преобразования электромагнитной энергии в кинетическую, путем переноса части энергии от каждой выключаемой катушки к последующей включенной катушке синхронно с движением метаемого тела.
Недостатком указанных технических решений является низкий КПД из-за значительных потерь энергии вследствие бесполезного рассеяния большей части электромагнитной энергии полей катушек.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является увеличение КПД устройства.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является уменьшение рассеяния электромагнитной энергии, путем концентрирования ее в оси ствола и увеличение скорости метаемого тела.
Для достижения указанного технического результата предлагается электромагнитный ускоритель метаемого тела, содержащий цилиндрический немагнитный ствол с размещенными на нем катушками тяговых соленоидов, закрепленными на магнитопроводах, средства управления коммутацией цепей питания, причем на цилиндрическом немагнитном стволе размещено четное количество катушек тяговых соленоидов, которые расположены вокруг оси ствола на одинаковом расстоянии от одного из его концов попарно напротив друг друга и вращаются вокруг оси ствола с помощью двигателя, а импульсы на катушки подаются через жидкометаллические контакты.
Пары катушек образуют электромагниты. Достижение указанного технического результата обеспечивается за счет вращения электромагнитов вокруг и параллельно оси ствола. Катушки тяговых соленоидов с магнитопроводами могут иметь сечение треугольной формы для наиболее близкого расположения к оси ствола, что позволит получить дополнительную концентрацию магнитного поля в оси ствола.
Сущность полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4, фиг. 7 представлен электромагнитный ускоритель. На фиг. 5, фиг. 6 изображен электромагнит, на фиг. 8 изображена электрическая схема ускорителя, где:
1 - немагнитный ствол;
2 - немагнитная опорная трубка;
3 - соленоиды;
4 - магнитопроводы;
5 - жидкометаллические контакты;
6 - немагнитные подшипники;
7 - электродвигатель;
8 - ремень электродвигателя;
9 - шкив для ременной передачи;
10 - метаемое тело;
11 - кнопка включения электродвигателя;
12 - блок питания заряда конденсаторов;
13 - кнопка подачи импульса;
14 - быстродействующий транзистор;
15 - конденсаторы.
Электромагнитный ускоритель, представленный на фигурах 1-8, содержит три электромагнита, каждый из которых включает в себя две катушки индуктивности треугольного сечения расположенные вдоль оси ствола и объединенные в системный блок, имеющий сегментарную форму.
Электромагнитный ускоритель содержит немагнитный ствол 1, на котором с помощью немагнитных подшипников 6 закреплена немагнитная опорная трубка 2. На опорной трубке 2 параллельно расположены: 3 подковообразных электромагнита вокруг ствола 1, состоящих из U-образных магнитопроводов 4, на каждом из которых размещено по два соленоида 3, жидкометаллические контакты 5, шкив 9 для ременной передачи от электродвигателя 7, и метаемое тело 10.
Электромагнитный ускоритель работает следующим образом.
Блок питания заряда конденсаторов 12 заряжает конденсаторы 15. При включении электродвигателя 7 кнопкой 11, передается вращение с помощью ремня 8 на шкив 9 и опорную трубку 2, достигая 2000 и более оборотов в минуту. Вместе с ней вращаются электромагниты, состоящие из магнитопроводов 4 и соленоидов 3, и жидкометаллические контакты 5.
Электрический импульс от конденсаторов 15 заряженных от блока питания 12, при включении быстродействующего транзистора 14, с помощью кнопки подачи импульса 13, передается на вращающиеся жидкометаллические контакты 5, а после - на соленоиды 3.
Заявляемая совокупность признаков позволит обеспечить достижение заявленного технического результата следующим образом: за счет вращения электромагнитов вокруг оси ствола в соленоидах возникает магнитное поле усиленное магнитопроводами. Подковообразные электромагниты, расположенные вокруг оси ствола на одной высоте с чередующимися полюсами, направленными к метаемому телу, вращаясь, образуют вихревое концентрированное магнитное поле, которое и притягивает ферромагнитный снаряд, разгоняя его до высокой скорости.
Анализ патентной и научно-технической литературы не выявил технических решений с подобной совокупностью существенных признаков, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» заявляемой полезной модели.