Импульсный электродинамический излучатель

ОП ИС

ИЗОБРЕ

К АВТОРСКОМУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

)733742 (61) Дополнительное к ав (22) Заявлено 01.03.78

)М. Кл.

В 06 В 1/04

5 01 5 7/52

G 01 Ч 1/00 с присоединением заявки

Госудвротввиимй комитет

СССР

l6 делам изобретвиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15.0

Дата опубликовами

1уд (534. .232 (088.8) М. Н. Быстров, А. Ф. Павлов и В. П. Силин (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) ИМПУЛЬСН bl Й ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ

ИЗЛУЧАТЕЛЬ

Устройство относится к области гидроакустики и может быть использовано в качестве источника мощных импульсов давлением.

Известен электродинамический импульс5 ный излучатель, содержащий спиральный индуктор, проводящий дяс и изоляционную прокладку между ними f13 и (2g.

Недостатком указанного устройства является низкая прочность инцуктора и большие потери энергии.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является импульсный электродинамический излучатель, включающий спиральный индуктор и проводящий диск с расположенной между ними изолирующей прокладкой, а также центральный и внешний коаксиально расположенные токовводы (3) .

Недостатком известного устройства является относительно низкий КПД и недостаточная прочность участка соединения индуктора с центральным токоваодом.

Это объясняется значительным паразитным сопротивлением магнитной цепи индуктора и ассиметрией сил, действующих на участок соединения индуктора с центральным токовводом при импульсном возбуждении.

Белью изобретения является повыше ние прочности и КПД излучателя путем симметричного нагружения витков индукт.ора.

Бель достигается за счет того, что в предложенном устройстве спираль индуктора выполнена многозаходной, ее концы присоединены к токовводам симметрично относительно оси излучателя, а между центральным токовводом и первым от центра витком спирали введена изолирующая цилиндрическая втулка с радиальными разрезами, число которых соответствуют числу заходов спирали, а радиальная толщина изолирующей цилиндрической втулки составляет (0,15-0,3) наружного диаметра спирали.

733742

На чертеже схематически показан предлагаемый излучатель.

Излучатель содержит индуктор 1, выполненный в виде многозаходной спирали, симметрично соединенной с коаксиальными токовводами 2, 3, помещенной в изолирующий корпус 4. Между центральным токовводом 2 и первым от центра витком спирали помещена изолирующая цилиндри ческая втулка 5, толщиной (0,15-0,3) от наружного диаметра спирали индикатора. В изолирующей втулке 5 выполнены радиальные разрезы 6 по числу заходов спирали, в которые помещены выводы спирали. Проводящий диак 7 изоли, 15 рован от индуктора 1 .прокладкой 8.

Работа устройства происходит следующим образом.

При разряде накопителя на индуктор

1 вокруг индуктора возбуждается импульсное магнитное поле, отталкивающее диск

7 от индуктора 1.

Магнитное давление на диск пропорционально магнитной энергии, переданной

25 в рабочий объем между индуктором 1 и диском.7 Эффективность передачи энергии определяется соотношением магнитных сопротивлений системы индуктор-диск и возрастает при увеличении паразитных

30 магнитных сопротивлений, шунтирующих рабочий объем, а также при уменьшении паразитных сопротивлений, последователь ных с рабочим объемом, Наибольшая эффективность достигается

35 при толщине изоляции между витками индуктора, значительно меньшей высоты спирали. При этом основной магнитный поток замыкается через центральную часть индуктора и рабочий обьем, Коэффициент передачи энергии, подводимой к рабоче му объему через индуктор, можно предоставить в виде

К =— и

Р где Я ", - магнитное сопротивление рабочего объема в радиальном направлении„

Я - паразитное магнитное conpoll тивление изоляционного слоя между центральным вводом и первым от центра витком

cIlHpBJIH индуктора В осевом 55 направлении. Магнитное сопротивление %1 вызывает значительные потери энергии при малой толщине изоляционного слоя между токовводом и первым витком спирали, что снижает коэффициент передачи. При больших толщинах изоляционного слоя магнитное сопротивление рабочего объема начинает сжиматься из-за уменьшения длины магнитной силовой линии в рабочем объеме.

Как следует из выражения (1), минимальные потери энергии в системе индуктор-диск обеспечиваются геометрией индуктора, удовлетворяющей соотношению

4ШЗ=В(d -aO)=а Ж -aO> (2) где с1р — диаметр центрального токо ввода;

d - внутренний диаметр спирали;

Q - внешний диаметр спирали.

Отсюда следует, что оптимальная толщина изоляционного слоя находится в области значений, составляющих 0,150,3 от наружного диаметра спирали.

В известных устройствах наибольшие электродинамические усилия, разрушающие индуктор, возникают на участке соединения центрального токоввода с индуктором. Для однозаходного индуктора картина магнитного поля имеет ярко выраженную ассиметрию, приводящую к концентрации магнитного давления на указанном участке. Выполнение индуктора в виде многозаходной спирали позволяет симметрично распределять магнитное давление на витки индуктора и уравновесить силы, действующие на центральный токоввод. Многозаходность индуктора дает возможность реализовать коаксиальный токоподвод к индуктору. В этом случае производная от индуктивности токоввода по координате имеет меньшую величину, чем у однозаходного индуктора, что сни жает величину электродинамических усилий на участках соединения спирали с токовводом и обеспечивает запас прочности индуктора.

Выполнение предложенного устройства с толщиной изоляционного слоя Ъ=0,15П по сравнению с прототипом,для которого ) =0,02 D и одинаковой геометрии излучателя (наружный диаметр З =0,3 м, высота витка спирали 4=2 ° 10 м толщина межвитковой изоляции 3 10 м, диаметр цейтрального ввода С10=12 ° 10 м), -3 уменьшает потери энергии, подводимой к диску В 1 5 раза при длительностях импульса давления (0,1-1)мс, Сравнительная оценка электродинамлческих нагрузок на участок соединения

5 7337 спирали с центральным вводом была проведена расчетным путем и экспериментальная проверка показала снижение усилий более, чем в два раза, при двухзаходном выполнении индуктора. 5

Фор мула изобретения

Импульсный электродинамический и."- - 10 лучатель, включающий спиральный индуктор и проводящий диск с расположенной между ними изолирующей прокладкой, а также центральный и внешний коаксиально расположенные токовводы, о т л и ч а — ю ш и и с я тем, что, с целью повышения КПД и прочности излучателя за счет симметричного нагружения витков индуктора, спираль индуктора выполнена многозаходной, ее концы присоединены к

6 токовводам симметрично относительно оси излучателя, а между центральным токовводом и первым от центра витком спирали введена изолирующая цилиндрическая втулка с радиальными разрезами, число которых соответствует числу заходов спирали, при этом радиальная толщина изолирующей цилиндрической втулки составляет 0,15-0,3 наружного диаметра спирали индуктора.

Источники информации, принятые во. внимание при эксперт изе

1. Авторское свидетельство СССР

%.335990, кл. В 06 В 1104, 1972

2. Йубров Е. Ф. Звуковая геолокация

М., Недра, 1967, с. 56-62.

3 . Рой H. А. Импульсные электродинамические излучатели, Акустический журнал, 1970, том ХУ1, вып. 1, с. 121128 (прототип).

БНИИПИ Заказ 1950/11 Тираж 565 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4