РЕЛЬСОВЫЙ КОНДУКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ Российский патент 1995 года по МПК F41B6/00 

Описание патента на изобретение RU2027971C1

Изобретение относится к прямому преобразованию электрической энергии в механическую (кинетическую энергию метаемого тела), в частности к реализации способа электромагнитного разгона твердых тел в рельсовых ускорителях кондукционного типа.

Известен рельсовый кондукционный электромагнитный ускоритель твердых тел, содержащий помещенные в силовой корпус электроизоляционные стенки и электрический контур, образованный парой продольно расположенных параллельных электродов, закороченных токовым якорем и подключенных с выходной части ускорителя к системе электропитания [1].

Прототипом настоящего изобретения является рельсовый кондукционный электромагнитный ускоритель твердых тел, содержащий помещенные в силовой корпус электроизоляционные стенки и два индуктивно связанных электрических контура, образованных внутренней и внешней парами продольно расположенных параллельных электродов, подключенных к независимым системам электропитания, причем внешняя пара электродов закорочена в выходной части ускорителя и подключена к системе электропитания [2].

Недостатком данного устройства является то, что штатный эффективный режим протекания тока в канале ускорителя является абсолютно неустойчивым. При этом возможность увеличения длительности его существования сопряжена с более высоким уровнем внутриканального электрического напряжения при фиксированном ускорении или меньшей величиной электромагнитной силы при заданной величине магнитного поля в пространстве за якорем, определяемой технической прочностью конструкции.

Целью изобретения является увеличение скорости метания твердых тел.

Указанная цель достигается тем, что в рельсовом кондукционном электромагнитном ускорителе твердых тел, содержащем помещенные в силовой корпус электроизоляционные стенки и два индуктивно связанных электрических контура, образованных внутренней и внешней парами продольно расположенных параллельных электродов, подключенных к независимым системам электропитания, причем внешняя пара электродов закорочена в выходной части ускорителя и подключена к системе электропитания, подключение электродов внутренней пары электродов к системе электропитания выполнено с выходной части ускорителя, а параметры системы электропитания и геометрические характеристики контура выбраны из условия:
0 < < , где Lв', Lн' - погонные индуктивности соответственно внутреннего и внешнего контуров;
Iв, Iн - электрические токи в контурах;
hв, hн - расстояние между электродами каждого контура.

На фиг. 1 показан рельсовый кондукционный электромагнитный ускоритель в поперечном сечении его выходной части в области закоротки-перемычки между электродами внешнего контура; на фиг. 2 - электрическая схема подключения контуров к системам электропитания.

Рельсовый кондукционный электромагнитный ускоритель твердых тел содержит внутреннюю пару электродов 1, продольно расположенных параллельно друг другу и образующих с токовым якорем 2 внутренний электрический контур ускорителя.

Электроды 1 внутренней пары электроизолированы друг от друга электроизоляционными стенками 3, а от электродов 4 внешней пары - электроизоляционными прокладками 5. Внешний контур ускорителя образуют электроды 4 и перемычка 6, закорачивающая электроды в выходной части ускорителя. Сборка электродов 1 и 4 и диэлектриков 3 и 5 при необходимости электроизолирована от силового корпуса 7, в который она помещена, диэлектрическими прокладками 8. Каждая пара электродов 1 и 4 подключена к независимой системе электропитания, при этом электроды 4 внешнего контура подключены к системе электропитания 9 с входной части ускорителя, а электроды 1 внутреннего контура - к своей системе электропитания 10 с выходной части ускорителя. Соседние электроды внешнего и внутреннего контуров, располагаемые по одну сторону от продольной оси ускорителя, подключены к одинаковому полюсу систем электропитания 9 и 10, что обеспечивает протекание по контурам электрических токов противоположного направления.

Устройство работает следующим образом.

После сборки пакета электродов 1 и 4, диэлектриков 3, 5, 8 и перемычки 6 его помещают в силовой корпус 7 и перемещением стенок корпуса 7 или иным способом создают предварительное напряжение конструкции. Затем в образовавшийся между электродами 1 внутреннего контура и боковыми стенками 3 канал помещают ускоряемое тело - якорь 2 или ускоряемое тело с якорем 2.

Затем производят разряд запасенной в системах электропитания 9 и 10 электрической энергии соответственно во внешний и внутренний электрические контуры ускорителя. При взаимодействии тока Iв, протекающего через якорь 2, с поперечным магнитным полем Вн внешнего электрического контура возникает электромагнитная сила Fэм, ускоряющая якорь 2, а значит и метаемое тело.

Подключение внутреннего контура к системе электропитания в выходной части ускорителя гарантирует исключение образования паразитных электрических дуг в следе токового якоря и снятие ограничения на время электромагнитного ускорения. В данном случае максимальная скорость вылета тела составит:
vmax = dτ, где τэф - время штатного ускорения;
Fэмmax - максимальная электромагнитная сила;
τ - время электромагнитного ускорения.

Для случая равноускоренного движения:
vmax = τэф > τo, где , τo - максимальная электромагнитная сила и время электромагнитного ускорения прототипа.

Похожие патенты RU2027971C1

название год авторы номер документа
ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ КОНДУКЦИОННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ 1993
  • Осташев В.Е.
  • Коровин Н.С.
  • Лебедев Е.Ф.
  • Ульянов А.В.
  • Фатьянов О.В.
RU2066825C1
РЕЛЬСОВЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ 1993
  • Лебедев Е.Ф.
  • Осташев В.Е.
  • Ульянов А.В.
  • Фатьянов О.В.
RU2065557C1
ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ 1993
  • Осташев В.Е.
  • Лебедев Е.Ф.
  • Ульянов А.В.
  • Фатьянов О.В.
RU2066824C1
МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ РЕЛЬСОВЫЙ УСКОРИТЕЛЬ 2021
  • Сухачев Кирилл Игоревич
  • Дорофеев Александр Сергеевич
  • Бандяев Вячеслав Александрович
RU2761447C1
РЕЗОНАНСНЫЙ РЕЛЬСОВЫЙ УСКОРИТЕЛЬ 2014
  • Сухачев Кирилл Игоревич
  • Семкин Николай Данилович
  • Пияков Алексей Владимирович
  • Ильин Евгений Андреевич
  • Видманов Алексей Сергеевич
RU2554054C1
ИМПУЛЬСНЫЙ РЕЛЬСОВЫЙ УСКОРИТЕЛЬ 2013
  • Сухачев Кирилл Игоревич
  • Пияков Алексей Владимирович
  • Семкин Николай Данилович
RU2551474C1
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МЕТАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАКРОТЕЛ 2012
  • Егоров Олег Георгиевич
RU2518162C1
МНОГОВИТКОВЫЙ РЕЛЬСОТРОН, СЕКЦИОНИРОВАННЫЙ ПО ДЛИНЕ 2015
  • Кондратенко Анатолий Константинович
  • Полтанов Алексей Евгеньевич
  • Рындин Валерий Николаевич
  • Счастных Борис Сергеевич
RU2602512C1
РЕЛЬСОТРОННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ 1998
  • Кондратенко А.К.
  • Полтанов А.Е.
  • Рындин В.Н.
RU2154889C1
МНОГОВИТКОВЫЙ РЕЛЬСОТРОН С ТИРИСТОРНЫМИ ПЕРЕМЫЧКАМИ МЕЖДУ ВИТКАМИ 2015
  • Кондратенко Анатолий Константинович
  • Полтанов Алексей Евгеньевич
  • Рындин Валерий Николаевич
  • Счастных Борис Сергеевич
RU2602510C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 027 971 C1

Реферат патента 1995 года РЕЛЬСОВЫЙ КОНДУКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к прямому преобразованию электрической энергии в механическую (кинетическую энергию метаемого тела), в частности к реализации способа электромагнитного разгона твердых тел в рельсовых ускорителях кондукционного типа. Цель изобретения - увеличение скорости метания твердых тел. В рельсовом кондукционном электромагнитном ускорителе твердых тел два индуктивно связанных электрических контура помещены в силовой каркас и изолированы от него. Внутренний электрический контур образован парой электродов 1, расположенных продольно, и токовым якорем 2, причем электроды 1 подключены к системе электропитания 10 с выходной части ускорителя, что гарантирует исключение образования паразитных электрических дуг в следе токового якоря и снятие ограничения на время электромагнитного ускорения. Внешний электрический контур образован электродами 4 и закорачивающей перемычкой 6, закорачивающей электроды в выходной части ускорителя. Электроды 4 внешнего контура подключены к системе электропитания 9 с входной части ускорителя. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 027 971 C1

РЕЛЬСОВЫЙ КОНДУКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ, содержащий помещенные в силовой корпус электроизоляционные стенки и два индуктивно связанных электрических контура, образованных внутренней и внешней парами продольно расположенных параллельных электродов, подключенных к независимым системам электропитания, причем внешняя пара электродов закорочена в выходной части ускорителя и подключена к системе электропитания, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости метания твердых тел, подключение электродов внутренней пары электродов к системе электропитания выполнено с выходной части ускорителя, а параметры системы электропитания и геометрические характеристики контура выбраны из условия

где - погонные индуктивности соответственно внутреннего и внешнего контуров;
Iв, Iн - электрические токи в контурах;
hв, hн - расстояние между электродами каждого контура.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2027971C1

Homan G.G., Cummings C.E., Fowlen C.M., Hodgdon M.L
Superconducting angmented rail gun (SARG) development
IEEE Transaction on magnetics, MAG-22, 1986, N 6, pp.1527-1531.

RU 2 027 971 C1

Авторы

Лебедев Е.Ф.

Осташев В.Е.

Ульянов А.В.

Фатьянов О.В.

Даты

1995-01-27Публикация

1990-10-22Подача