СВЕТОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ТАРАН (варианты) Российский патент 2018 года по МПК F04F7/02 

Изобретение относится к гидравлике и может быть использовано в системах охлаждения твердотельных лазеров, применяющих для накачки активных элементов световую накачку, и в химических ректорах, использующих светолучевую технологию, в электрохимии с использованием светолучевой технологии для интенсификации химических реакций.

Известен гидравлический таран (см. SU 1196537 A, 07.12.1985, F04F7/02), содержащий магистральный трубопровод, подвижный рабочий орган с приводом.

В качестве прототипа можно рассмотреть светогидравлический таран (см. SU 1751445 A1, 30.07.1992, F04F7/02), использующий для подачи жидкости светогидравлический эффект (см. Научное открытие №65 Аскарьяна Г.А. и др. 1969 г.) от лазера.

Однако учитывая тот факт, что коэффициент преобразования электрической энергии в световую в твердотельных лазерах невелик (от 3 до 10%), а такой же коэффициент в прозрачных трубках, заполненных инертным газом, достигает 70-80%, то целесообразней всего в светогидравлических таранах использовать более эффективные источники света. К недостаткам прототипа можно отнести использование линз. Взятый в качестве прототипа таран может быть использован в исключительных случаях, когда лазер находится на большом удалении от тарана. Устанавливать лазер внутри гидравлического тарана является технологической нелепостью.

Задачей изобретения является устранение указанных выше недостатков.

Задача достигается, по первому варианту, тем, что в светогидравлическом таране, содержащем магистральный трубопровод, замкнутую камеру, заполненную светопрозрачной жидкостью, светопоглощающую мишень, расположенную внутри замкнутой камеры, воздушный колпак, сообщенный через обратный клапан с участком магистрального трубопровода, рабочий орган и датчик его положения, установленный внутри замкнутой камеры, согласно изобретению привод подвижного рабочего органа выполнен в виде светопрозрачной трубки с электродами, расположенными на ее торцах, заполненной инертным газом, электроды соединены с высоковольтным разрядным конденсатором и высоковольтным источником, а светопоглощающая мишень выполнена в виде полого цилиндра, по оси которого установлена светопрозрачная трубка.

Задача достигается, по второму варианту, тем, что в светогидравлическом таране, содержащем магистральный трубопровод, камеру, заполненную светопрозрачной жидкостью, светопоглощающую мишень, расположенную внутри камеры, воздушный колпак с обратным клапаном и датчик, установленный внутри камеры, согласно изобретению таран снабжен светопрозрачной трубкой с электродами, расположенными на ее торцах, заполненной инертным газом, электроды соединены с высоковольтным разрядным конденсатором и высоковольтным источником, светопоглощающая мишень выполнена в виде полого цилиндра, по оси которого установлена светопрозрачння трубка, при этом светопоглощающая мишень совместно со светопрозрачной трубкой установлены непосредственно внутри камеры, выполненной внутри части трубопровода и снабженной прямыми клапанами, датчик выполнен в виде датчика давления, а воздушный колпак сообщен через обратный клапан с камерой.

На фиг. 1 схематично изображен первый вариант светогидравлического тарана.

На фиг. 2 изображен второй вариант светогидравлического тарана.

Светогидравлический таран, по первому варианту, содержит магистральный трубопровод 1, замкнутую камеру 2, заполненную светопрозрачной жидкостью 3, светопоглощающую мишень 4, расположенную внутри замкнутой камеры 2, воздушный колпак 5, сообщенный через обратный клапан 6 с участком магистрального трубопровода 1, и датчик 7 положения подвижного рабочего органа 8.

Особенностью первого варианта является то, что привод подвижного рабочего органа выполнен в виде светопрозрачной трубки 9 с электродами 10, расположенными на ее торцах, заполненной инертным газом, электроды 10 соединены с высоковольтным разрядным конденсатором 12 и высоковольтным источником 13. Светопоглощающая мишень 4 выполнена в виде полого цилиндра, по оси которого установлена светопрозрачная трубка 9.

Светогидравлический таран, по второму варианту, содержит магистральный трубопровод 1, камеру 2, заполненную светопрозрачной жидкостью, светопоглощающую мишень 4, расположенную внутри камеры 2, воздушный колпак 5 с обратным клапаном 6, и датчик 7, установленный внутри камеры 2. Особенностью второго варианта является то, что таран снабжен светопрозрачной трубкой 9 с электродами 10, расположенными на ее торцах, заполненной инертным газом. Электроды 10 соединены с высоковольтным разрядным конденсатором 12 и высоковольтным источником 13. Светопоглощающая мишень 4 выполнена в виде полого цилиндра, по оси которого установлена светопрозрачная трубка 9. Светопоглощающая мишень 4 совместно со светопрозрачной трубкой 9 установлены непосредственно внутри камеры 2, выполненной внутри части трубопровода 1 и снабженной прямыми клапанами 6, датчик 7 выполнен в виде датчика давления, а воздушный колпак 5 сообщен через обратный клапан 6 с камерой 2.

В статическом положении камера полностью заполнена светопоглощающей жидкостью и функцию отсутствующего рабочего органа выполняет сама несжимающаяся светопрозрачная жидкость.

По первому варианту при срабатывании высоковольтного конденсатора 12, получающего электрическую энергию от высоковольтного источника 13, между электродами 10 в светопрозрачной трубке 9 вспыхивает низкотемпературная плазма с яркостной температурой 25.000-30.000°С. Световой поток с минимальными потерями проходит через светопрозрачную трубку 9 и светопрозрачную жидкость (воду) 3 и выделяется на светопоглощающей мишени 4. При этом на мишени 4 возникает взрывное вскипание жидкости, сопровождающееся импульсным повышением давления в замкнутой камере 2 до нескольких десятков атмосфер. При энергии, запасенной в высоковольтном конденсаторе 12 в 1200 Дж, и длительности импульса в 0,.001 сек, мощность светового импульса на светопоглощающей мишени 4 достигает значения 1 МВт (одного мегаватта), что с большим запасом хватает для взрывного вскипания жидкости. Подвижный рабочий орган 8 при этом импульсно перекрывает сечение магистрального трубопровода 1, при этом вся энергии движущейся воды преобразуется в обыкновенный гидравлический удар. Клапан 6 открывается, и жидкость поступает в воздушный колпак 5. Рабочий орган 8 возвращается в первоначальное положение механическими средствами (не показано).

Второй вариант светогидравлического тарана практически не использует энергию набегающего потока. Камера 2 заполняется по принципу сообщающихся сосудов. Поскольку камера 2 выполнена в виде части трубопровода 1 и снабжена прямыми клапанами 6, а внутри камеры 2 расположены светопоглощающая мишень 4 совместно со светопрозрачной трубкой 9, установленные непосредственно внутри трубопровода 1, то между прямыми клапанами 6 возникает светогидравлический эффект, сопровождающийся мощным импульсом давления. Рабочего органа 8 вроде бы нет, но он есть. Функцию рабочего органа 8 выполняет граница раздела пар-жидкость. Импульсное повышение давления в камере 2 открывает обратный клапан 6, и жидкость попадает в колпак 5. Диапазон применения второго варианта тарана значительно шире, поскольку он не использует кинетическую энергию потока, а его принцип работы полностью рассчитан на светогидравлический эффект.

Группа изобретений относится к гидравлике и может быть использована в светогидравлических таранах. Таран содержит магистральный трубопровод 1, замкнутую камеру 2, заполненную светопрозрачной жидкостью, светопоглощающую мишень 4, расположенную внутри камеры 2, воздушный колпак 5, сообщенный через обратный клапан 6 с участком трубопровода 1, рабочий орган 8 и датчик 7 его положения, установленный внутри камеры 2. Привод подвижного рабочего органа выполнен в виде светопрозрачной трубки 9 с электродами 10, расположенными на ее торцах, заполненной инертным газом. Электроды 10 соединены с высоковольтным разрядным конденсатором 12 и высоковольтным источником 13. Мишень 4 выполнена в виде полого цилиндра, по оси которого установлена трубка 9. Группа изобретений направлена на обеспечение возможности использования эффективных источников света. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Светогидравлический таран, содержащий магистральный трубопровод, замкнутую камеру, заполненную светопрозрачной жидкостью, светопоглощающую мишень, расположенную внутри замкнутой камеры, воздушный колпак, сообщенный через обратный клапан с участком магистрального трубопровода, рабочий орган и датчик его положения, установленный внутри замкнутой камеры, отличающийся тем, что привод подвижного рабочего органа выполнен в виде светопрозрачной трубки с электродами, расположенными на ее торцах, заполненной инертным газом, электроды соединены с высоковольтным разрядным конденсатором и высоковольтным источником, а светопоглощающая мишень выполнена в виде полого цилиндра, по оси которого установлена светопрозрачная трубка.

2. Светогидравлический таран, содержащий магистральный трубопровод, камеру, заполненную светопрозрачной жидкостью, светопоглощающую мишень, расположенную внутри камеры, воздушный колпак с обратным клапаном и датчик, установленный внутри камеры, отличающийся тем, что таран снабжен светопрозрачной трубкой с электродами, расположенными на ее торцах, заполненной инертным газом, электроды соединены с высоковольтным разрядным конденсатором и высоковольтным источником, светопоглощающая мишень выполнена в виде полого цилиндра, по оси которого установлена светопрозрачная трубка, при этом светопоглощающая мишень совместно со светопрозрачной трубкой установлены непосредственно внутри камеры, выполненной внутри части трубопровода и снабженной прямыми клапанами, датчик выполнен в виде датчика давления, а воздушный колпак сообщен через обратный клапан с камерой.