ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ ПУШКА

Полезная модель относится к ускорителям тел, а более конкретно к электродинамическим ускорителям электропроводящих тел.
Известна электродинамический ускоритель (Зарубежное военное обозрение, №5, 1986. С. 19-22), принцип действия которой основан на взаимодействии электромагнитного поля, создаваемого стационарными катушками, расположенными на цилиндрическом стволе, с магнитными полем катушек, которые жестко закреплены на снаряде. Запитывание катушек на снаряде осуществляется с помощью щеточного контакта. Недостатком устройства является низкая надежность работы, обусловленная неустойчивостью щеточного контакта при высоких скоростях снаряда.
Известна электродинамическая пушка (RU 2116604, F41B 6/00, 27.07.1998), выбранная в качестве прототипа, содержит ускоряющую катушку, выводы которой подсоединены к цепочке из последовательно соединенных коммутатора и конденсаторной батареи, и снаряд из электропроводящего материала. Ускоряющая катушка выполнена в виде усеченного конуса, снаружи которого расположен конусный сверхпроводящий соленоид, выводы которого шунтированы сверхпроводящим ключом и цепочкой из последовательно соединенных источника питания, переменного резистора, ключа. Внутри ускоряющей катушки установлен конический вкладыш из электропроводящего материала, а к большему основанию которого жестко прикреплен снаряд.
Недостаток данной электродинамической пушки обусловлен сильной магнитной связью между ускоряющей катушкой и сверхпроводящим соленоидом. При возникновении магнитного поля ускоряющей катушки, оно переводит в нормальное резистивное состояние сверхпроводящий соленоид и энергия сверхпроводящего соленоида идет на нагрев последнего и хладагента, в котором находится сверхпроводящий соленоид. В результате возможно разрушение криостата из-за повышения давления внутри его. Сказанное обуславливает низкую надежность работы электродинамической пушки.
Перед авторами стояла задача повышения надежности работы электродинамической пушки за счет уменьшения магнитной связи между ускоряющей катушкой и сверхпроводящим соленоидом посредством электромагнитного экранирования.
Технический результат достигается тем, что в электродинамической пушке, содержащей ускоряющую катушку, выводы которой подсоединены к цепочке из последовательно соединенных коммутатора и конденсаторной батареи, и снаряд из электропроводящего материала, ускоряющая катушка выполнена в виде усеченного конуса, снаружи которого расположен конусный сверхпроводящий соленоид, выводы которого шунтированы сверхпроводящим ключом и цепочкой из последовательно соединенных источника питания, переменного резистора, ключа, внутри ускоряющей катушки установлены конический вкладыш из электропроводящего материала, и снаряд, жестко прикрепленный к большему основанию конического вкладыша, между конусным сверхпроводящим соленоидом и ускоряющей катушкой расположен конусный электромагнитный экран.
Электродинамическая пушка показана на чертеже.
Сверхпроводящий соленоид 1 конической формы подсоединен через свои выводы к цепочке из последовательно соединенных источника питания 2, переменного резистора 3 и ключа 4, например, пакетного выключателя, электромагнитного выключателя или электронного выключателя. Выводы сверхпроводящего соленоида 1 шунтированы сверхпроводящим ключом 5 с нагревательным элементом 6. Внутри сверхпроводящего соленоида 1 расположена ускоряющая катушка 7, выводы которой подсоединены к цепочке из последовательно соединенных коммутатора 8, например, управляемый разрядник, тригатрон или твердотельный разрядник, и конденсаторной батареи 9. Внутри ускоряющей катушки 6 расположен конический вкладыш 10 из электропроводящего материала. К большему основанию конического вкладыша 10 жестко прикреплен снаряд 11 из электропроводящего материала. Между конусным сверхпроводящим соленоидом 1 и ускоряющей катушкой 7 расположен конусный электромагнитный экран 12, выполнен, например, из меди или алюминия. Сверхпроводящий соленоид 1 расположен в криостате (не показан), содержащем хладагент, например, жидкий гелий, азот или водород.
Работа электродинамической пушки осуществляется следующим образом. Сначала от источника питания 2 с помощью резистора 3 и ключа 4 запитывается сверхпроводящий соленоид 1, который создает магнитный поток, который частично замыкается через внутреннюю полость конического вкладыша 10. Затем сверхпроводящий ключ 5 переводится в сверхпроводящее состояние, например, посредством отключения питания нагревательного элемента 6. В результате образуется замкнутый сверхпроводящий контур, состоящий из сверхпроводящего соленоида 1 и сверхпроводящего ключа 5. Далее срабатывает коммутатор 8 и конденсаторная батарея 9 разряжается на ускоряющую катушку 7, магнитное поле которого индуцирует вихревые токи в стенках конического вкладыша 10. Взаимодействие этих вихревых токов с магнитным полем ускоряющей катушки 7 приводит к возникновению электродинамической силы, сжимающей конический вкладыш 10 вместе с магнитным полем сверхпроводящего соленоида 1, замыкающимся через внутреннюю полость конического вкладыша 10. В результате достигается высокая плотность магнитного поля. Из-за конической формы вкладыша 10 указанное магнитное поле движется в сторону снаряда 11, индуцируя в нем вихревые токи, взаимодействие которых с магнитным полем приводит к возникновению силы, ускоряющей снаряд 11.
Т.к. между сверхпроводящим соленоидом 1 и ускоряющей катушкой 7 расположен электропроводящий экран 12, магнитное поле ускоряющей катушки 7 индуцирует в стенках электропроводящего экрана 12 вихревые токи, которые создают свое магнитное поле, направленное навстречу магнитному полю ускоряющей катушки 7, т.е. компенсирует его. В результате магнитное поле ускоряющей катушки 7 практически не проникает в зону расположения сверхпроводящего соленоида 1. Таким образом повышает надежность работы электродинамической пушки.