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. Коаксиальный ускоритель, выполненный в виде коаксиально размещенного внутри соленоида 6 цилиндрического электропроводящего ствола 1, внутри которого размещена плавкая перемычка 3, электрически соединяющая начало ствола 1 и центральный электрод 2, который присоединен к одной клемме цепи питания ускорителя, цепь питания второй клеммой присоединена к концу соленоида 6, удаленному от центрального электрода 2, второй конец соленоида 6 электрически соединен с началом ствола, а вершины центрального электрода 2, начало ствола 1 и начало соленоида 6 размещены в одной плоскости, перпендикулярной оси ствола 1, корпус узла центрального электрода 2 выполнен из магнитного материала и перекрывает зону размещения плавкой перемычки. Длина части перекрывающей зону размещения плавкой перемычки 3 составляет 40-50 мм, а ее внешняя поверхность выполнена конусообразной. Основной технической задачей предложенного устройства является выравнивание эрозии по длине ускорительного канала. 2 илл.
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.
На фиг.1, изображен коаксиальный магнитоплазменный ускоритель, на фиг.2 - зависимости дифференциального интегрального электроэрозионного износа 
m ускорительного канала от его длины lук 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.
Известное и предложенное устройство испытывались в следующих условиях: емкость конденсаторной батареи С=42·10-3 Ф; зарядное напряжение Uзар.=3.2 кВ; длина ускорительного канала lук=275 мм; калибр ускорительного канала dук=21 мм; материал ствола - титан.
Результаты испытаний представлены на фиг.2 в виде зависимости дифференциального интегрального электроэрозионного износа m ускорительного канала от его длины lук , 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.
Коаксиальный ускоритель, выполненный 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 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, отличающийся тем, что длина части перекрывающей зону размещения плавкой перемычки составляет 40-50 мм, а ее внешняя поверхность выполнена конусообразной.
