КОАКСИАЛЬНЫЙ МАГНИТОПЛАЗМЕННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

Полезная  модель  относится  к  области  электротехники  и электрофизики, а именно к области экспериментальной физики и ускорительной техники для ускорения плазмы и макротел до гиперскоростей, и может быть использовано в области электрических машин для перемещения жесткого тела вдоль некоторой траектории.
Известен коаксиальный ускоритель (патент РФ №2119140, опубл. 20.09.1998 г., МПК 6 F 41 B 6/00), состоящий из цилиндрического электропроводящего ствола, внутри которого размещена плавкая перемычка, электрически соединяющая начало ствола и центральный электрод, который присоединен к одной клемме цепи питания ускорителя, а цепь питания второй клеммой присоединена к концу соленоида, удаленному от центрального электрода. Второй конец соленоида электрически связан с началом ствола, а вершина центрального электрода, начало ствола и начало соленоида размещены в одной плоскости, перпендикулярной оси ствола.
Недостатком этого устройства является низкий КПД преобразования электромагнитной энергии в кинетическую энергию метаемого тела, не более 11%.
Наиболее близким к заявленному ускорителю является коаксиальный ускоритель, выбранный нами за прототип (патент РФ №2150652 опубл. 10.06.2000 г., МПК7 F 41 B 6/00), который состоит из коаксиально размещенного внутри соленоида цилиндрического электропроводящего ствола, внутри которого размещена плавкая перемычка, электрически соединяющая начало ствола и центральный электрод, который присоединен к одной клемме цепи питания ускорителя. Цепь питания второй клеммой присоединена к концу соленоида, удаленному от центрального электрода. Второй конец соленоида электрически соединен с началом ствола, а вершины центрального электрода, начало ствола и начало соленоида размещены в одной плоскости, перпендикулярной оси ствола. Корпус узла центрального
электрода выполнен из магнитного материала и перекрывает зону размещения плавкой перемычки.
Недостатком   данного   устройства   является   неравномерность электроэрозионного износа по длине ускорительного канала, обусловленная повышением эрозии на начальном участке ствола длиной 40-50 мм, что при многократном использовании ствола может привести к обгоранию начального участка ствола и невозможности его дальнейшего использования.
Основной технической задачей предложенного устройства является выравнивание эрозии по длине ускорительного канала.
Основная техническая задача достигается тем, что в коаксиальном магнитоплазменном ускорителе, выполненном в виде коаксиально размещенного внутри соленоида цилиндрического электропроводящего ствола, внутри которого размещена плавкая перемычка, электрически соединяющая начало ствола и центральный электрод, который присоединен к одной клемме цепи питания ускорителя, цепь питания второй клеммой присоединена к концу соленоида, удаленному от центрального электрода, второй конец соленоида электрически соединен с началом ствола, а вершина центрального электрода, начало ствола и начало соленоида размещены в одной плоскости, перпендикулярной оси ствола, корпус узла центрального электрода выполнен из магнитного материала и перекрывает зону размещения плавкой перемычки, согласно предложенному решению длина части перекрывающей зону размещения плавкой перемычки составляет 40-50 мм, а ее внешняя поверхность выполнена конусообразной.
ук
На фиг.1, изображен коаксиальный магнитоплазменный ускоритель, на фиг.2 - зависимости дифференциального интегрального электроэрозионного износа Δm ускорительного канала от его длины l для известного и предложенного ускорителей.
Коаксиальный магнитоплазменный ускоритель (фиг.1) состоит из цилиндрического электропроводящего ствола 1, центрального электрода 2, соединяющей их плавкой электропроводящей перемычки 3, состоящей из
металлических проволочек, расходящихся от центрального электрода 2 и огибающих торцевую часть изолятора 4 центрального электрода 2. Корпус 5 узла центрального электрода 2, выполненный из магнитного материала, конструкционной стали, сопрягается со стволом, укрепляя узел центрального электрода 2, и перекрывает зону размещения плавкой перемычки. Длина части перекрывающей зону размещения плавкой перемычки составляет 40-50 мм, а ее внешняя поверхность выполнена конусообразной. Соленоид 6 может быть выполнен за одно целое с фланцем 7 и цилиндрической казенной частью 8, в которой размещается корпус 5 узла центрального электрода 2 и укрепляется резьбовой заглушкой 9. Соленоид 6 укреплен прочным стеклопластиковым корпусом 10 и стянут мощными токопроводящими шпильками 11 между фланцем 7 и стеклопластиковым упорным кольцом 12. Токопроводящие шпильки 1 электрически соединены токопроводящим кольцом 13, а к одной или нескольким токопроводящим шпилькам 11 присоединен шинопровод 14 внешней схемы электропитания. Второй шинопровод 15 схемы электропитания присоединен к центральному электроду 2.
Работа устройства заключается в следующем. При замыкании ключа К в контуре электропитания коаксиальном магнитоплазменном ускорителя, начинает протекать ток от конденсаторной батареи первичного накопителя энергии - контура С. При достижении нарастающим током некоторого уровня плавкая перемычка 3 взрывается с образованием сильноточного дугового разряда, начальная форма плазменной структуры которого задается конфигурацией и расположением проволочек, а также наличием цилиндрического канала в изоляторе центрального электрода 2. Плазма сильноточного разряда сжимается магнитным полем собственного тока и приобретает  грибообразную  форму.  В  предложенном  устройстве конусообразная часть корпуса 5 узла центрального электрода 2, перекрывает зону размещения плавкого элемента и формирования плазменной структуры,
экранирует эту зону в течение некоторого времени и исключает вращение грибообразной плазменной перемычки, уменьшая эрозию ствола.
-3
зар.
ук
ук
Известное и предложенное устройство испытывались в следующих условиях: емкость конденсаторной батареи С=42·10 Ф; зарядное напряжение U=3.2 кВ; длина ускорительного канала l=275 мм; калибр ускорительного канала d=21 мм; материал ствола - титан.
ук
Результаты испытаний представлены на фиг.2 в виде зависимости дифференциального  интегрального  электроэрозионного  износа  Δm ускорительного канала от его длины l, кривая 1 - для предложенного, кривая 2 - для известного ускорителя. Из сравнения кривых видно, что при использовании предложенного устройства исключается пик эрозии на начальном   участке   ствола,   что   обеспечивает   выравнивание электроэрозионного износа по длине ускорительного канала.