ПЛАЗМЕННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

Полезная модель относится к магнито-электронной дуговой плазменной технике, в частности к плазменным ускорителям, и может быть использовано для получения высокоэнергетичной низкотемпературной плазмы в силовых установках, физических экспериментах, металлургии, радиоэлетронике и других отраслях техники.
5
Известен коаксиальный стационарный плазменный ускоритель, содержащий источник питания, систему подачи плазмообразующего вещества, анодный и катодный блоки канал ускорения потока плазмы с размещенными вдоль дополнительными источниками плазмы и источник стабилизирующего магнитного поля, ограничивающий ускоряемый поток плазмы (описание SU 1356948, МКИ Н 05 Н 1/54, 12.04.1985).
Известный ускоритель не позволяет повысить скорость истечения плазмы до близких к сверхзвуковым значениям и не позволяет повысить давление плазмообразующего вещества и плотности плазменной струи без увеличения силы тока катодного и напряженности стабилизирующего магнитного поля.
Задача полезной модели - получение устойчивой сверхзвуковой струи квазинейтральной плазмы.
Технический результат от использования полезной модели - повышение КПД устройства за счет увеличения плотности потока плазмы без изменения силы тока катода и напряженности магнитного поля.
Технический результат достигается тем, что в плазменном ускорителе, включающем источник питания, систему подачи плазмообразующего вещества, катод, анод и канал ускорения потока плазмы с размещенными вдоль дополнительными источниками плазмы и источником стабилизирующего магнитного поля, последний выполнен в виде
многоступенчатого соленоида с продольной трехфазной обмоткой, ограничивающего канал ускорения с расширяющимися и сужающимися участками, образующими соответственно смесительные и стабилизирующие камеры, в которых дополнительные источники в виде электронных камер размещены рядами с возможностью образования встречных взаимно перпендикулярных радиальных потоков.
Канал ускорения в плазменном ускорителе может быть выполнен с двумя смесительными камерами с размещением в каждой двух рядов электронных камер, а в прилегающих к ним стабилизирующих камерах по одному ряду.
На фиг.1 изображен продольный разрез общего вида плазменного ускорителя и принципиальная схема формирования плазменного шнура в процессе его работы; на фиг.2 - вид ускорителя со стороны сопла анода; на фиг.3 - разрез по А-А на фиг.1; на фиг.4 - вид Б фиг.1 (дополнительный источник плазмы); на фиг.5 - схема размещения обмотки.
Плазменный ускоритель включает источник питания 1, соединенный с электродом катода 2 и кольцевым соплом анода 3, размещенные соответственно на входе и выходе канала 4 ускорения плазмы. Выходной патрубок канала 4 в зоне размещения сопла 3 выполнен из диэлектрического материала (не показано). Канал 4 ускорения плазмы ограничен многоступенчатым соленоидом 5 и включает ступенчато расширяющиеся и сужающиеся участки, образующие соответственно смесительные 6 большего диаметра и стабилизирующие 7 меньшего диаметра цилиндрические камеры. В камерах 6, 7 вдоль продольной оси канала 4 размещены дополнительные источники плазмы, выполненные в виде электронных камер 8, состоящих из камерного катода 9 и анода 10, выполненного в виде втулки с внешним диэлектрическим покрытием 11, установленной в радиальном щелевом канале корпуса соленоида 5. Установлены дополнительные источники 8 рядами по четыре на равном удалении в поперечном сечении, образуя при этом две диаметрально
расположенные пары, обеспечивающие подачу встречных взаимно перпендикулярных радиальных дополнительных потоков плазмы.
Количество рядов дополнительных источников плазмы, размещаемых вдоль канала 4 ускорения плазмы и геометрические размеры камер 6, 7 определяются опытно-расчетным путем. В частности, в смесительной камере 6 может быть установлено два ряда дополнительных источников в виде электронных камер 8, а в стабилизирующей 7 один. Смесительных и стабилизирующих камер может быть две.
В корпусе соленоида 5 со стороны внутренней поверхности, обращенной к каналу 4 ускорения основного потока плазмы выполнены, продольные ячейки 13, в которые уложена трехфазная обмотка с короткозамкнутыми выходными концами (фиг.5), которая после укладки футеруется теплоизоляционным материалом (не показан).
Образование и устойчивое горение плазменного шнура в плазменном ускорителе осуществляется при подаче от источников питания на электрод катода 2, сопло анода 3, обмотку соленоида 5, катоды 10 и аноды 11 электронных камер 8 напряжения, которое согласуется блоком тиристорного управления, и плазмообразующего вещества во внутреннюю полость корпуса соленоида через входное отверстие (система подачи плазмообразующего вещества не показана). Внешнее продольное магнитное поле, создаваемое в соленоиде 5 сжимает равномерно по всей длине канала 4 плазменный шнур и стабилизирует его, таким образом.
В процессе работы ускорителя в смесительных камерах 6 происходит диссоциация свободных электронов, положительно заряженных ионов и отрицательных электронов радиальных потоков из электронных камер 8 дополнительных источников и излучаемых из основного катода 2, в стабилизирущих камерах 7 под действием дополнительных радиальных плазменных потоков плазменный шнур уплотняется. Из сопла ускорителя выходит стабилизированный уплотненный плазменный шнур. При этом благодаря конфигурации канала 4, включающего расширяющиеся и
сужающиеся участки, образованные соответственно смесительными 6 и стабилизирующие 7 камерами, и повторяющего тем самым форму сопла Лаваля, плазменный поток разгоняется до заданных скоростей, например, близких к сверхзвуковым.
Таким образом, предлагаемая конструкция плазменного ускорителя за счет согласованной работы электронных камер, увеличенных в диаметре смесительных камер, а также создаваемого электромагнитного стабилизирующего поля позволяет повышать давление плазмообразующего вещества, не увеличивая при этом силу тока катодного напряжения, и, следовательно, повысить к.п.д..