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 магнитопроводе, средства управления коммутацией цепей питания, причем на цилиндрическом немагнитном стволе размещено, по меньшей мере, четыре катушки тяговых соленоидов, которые расположены вокруг оси ствола на одинаковом расстоянии от одного из его концов попарно напротив друг друга, причем соленоиды, направленные северным магнитным полюсом к метаемому телу, чередуются через 1 с соленоидами, направленными южным магнитным полюсом к метаемому телу, а соленоиды, расположенные напротив друг друга, направлены к метаемому телу одноименным магнитным полюсом.
За счет подачи электрических импульсов на соленоиды, которые размещены сегментарно на общем магнитопроводе, обеспечивается концентрация магнитного поля в оси ствола, тем самым увеличивается скорость метаемого тела и переход заряда конденсаторов в кинетическую энергию возрастет. Катушки тяговых соленоидов 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. 5, фиг. 6 представлен вариант исполнения электромагнитного ускорителя, на фиг. 7 изображена электрическая схема ускорителя с 4-мя катушками, на фиг. 8 изображена электрическая схема ускорителя с 12-ю катушками, где:
1 - немагнитный ствол;
2-13 - соленоиды;
14 - магнитопровод;
15 - метаемое тело;
16, 17, 18 - транзисторы;
19, 20, 21 - конденсаторы;
22 - блок питания заряда конденсаторов;
23 - кнопка;
24 - контроллер управления импульсами конденсаторов.
Электромагнитный ускоритель, представленный на фигурах 1-6, содержит 12 катушек индуктивности треугольного сечения расположенных вокруг оси ствола на одинаковом расстоянии от одного из его концов.
Электромагнитный ускоритель содержит немагнитный ствол 1, на котором расположены соленоиды 2-13 на общем магнитопроводе 14.
Электромагнитный ускоритель работает следующим образом.
Блок питания заряда конденсаторов 22 заряжает конденсаторы 19, 20, 21. При нажатии кнопки 23 электрический заряд с конденсаторов 19, 20, 21, управляемый контроллером 24 подается: на соленоиды 2, 5, 8, 11 через транзистор 16, после на соленоиды 3, 6, 9, 12 через транзистор 17, и на соленоиды 4, 7, 10, 13 через транзистор 18, так далее по кругу. Соленоиды с нечетной нумерацией направлены северным магнитным полюсом к метаемому телу, а с четной - южным. Соленоиды, расположенные напротив друг друга, имеют одноименный магнитный полюс. Каждый импульс подается на катушки, расположенные в виде креста и чередуется, как в статоре электродвигателя.
Заявляемая совокупность признаков позволит обеспечить достижение заявленного технического результата следующим образом: за счет поочередной подачи импульсов на соленоиды возникает вихревое магнитное поле усиленное магнитопроводами, 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.