Мишенное устройство Советский патент 1993 года по МПК H05H6/00 G21B1/02 

о.

VO v.

id

Изобретение относится к ускорительной технике. Цель изобретения - уменьшение утечхи газа в канал транспортировки заряженных частиц. 8 герметичном корпусе канала транспортировки заряженных частиц ускорителя располагают недорас- ширенное сопло Лаваля, в котором центральное тело выполнено с виде пог.ого прямого цилиндра, а наружная оболочка имеет профилированную внутреннюю поверхносгь. При этом канал для пропускания газа через сопло расположен между внешней оболочкой и центральным телом, а в стенке центрального телз выполнен канал, соединенный с кольцевой проточкой, выполненный на наружной поверхности центрслыюго тела у его выходного торца. Приводится аналитическое еырижение для расчета длины центрального тела 1 зп ф-лы. 4 ип

К-4

w

W4

V

л„

о

lil

Изобретение относится к ускоритель- ислшехнуке и может быть использовано при экспериментах по ядерной физике,

Целью изобретения является уменьшение утечки газообразного вещества мишени в канал транспортировки частиц.

На фиг. 1 показана схема газовой мишени в масштабе 1:2, общий вид; на фиг. 2 - схема участка газовой мишени в увеличенном масштабе; на фиг. 3 - изменение угла поворота потока на выходной кромке сопла от скорости потока, где 5Лр - предельный угол поворота для различных участков пограничного слоя; на фиг. 4 - график зависимости массового расхода через пограничный слой на выходной кромке со- ппэ для М-5 от геометрических размеров сопла.

Мишенное устройство, приведенное на фиг. 1, содержит герметичный корпус 1, снабженный средствами для присоединения к каналу транспортировки пучка заряженных частиц из ускорителя и системе

1 г02+съ + 1

(1 -

k- 1

где М - число Маха на выходе,

(Т - криммческое сечение сопаа, м

(Ч - знешьий радикс цилиндрической став: к, м;

k - показатель изоэнтропп газа;

у - угол полураствора радиального сопла, рад.

Устройство работает следующим образом.

Газ мишени из циркуляционного контура попадает во входное сопло 2, ускоряется я далее поступает в корпус 1 мишени, при этом продолжая расширяться за пыходной кромкой сопла. К точке встречи внутренних кромок потока дли больших значений чисел Маха нз выходной кромке сопла (М 5) образуется конический скачок уплотнения. Величина утечки газа в канал ускорителя определяется величиной расхода среды через пограничный слой, образующийся на внешней поверхности цилиндрической вставки, Через проточку 7 и канал б осуществляется отсос пограничного слоя, тем самым снижается величина утечки.

На фиг. 4 показаны результаты численного исследования величины утечки для различной геометрии сопла, где использованы следующие обозначения: г0 - радиус цилиндрической вставки; Ro - радиус профилирован но и стенки корпуса мишени на

подачи газообразного рабочего вещества мишени, и недорзсширенное сопло 2 Лава- ля. Внешняя спрофилированная оболочка 3 поверхности сопла соединена с корпусом, а между центральным телом 4 и внешней оболочкой 3 сопла 2 образован канал 5 для ввода газового потока. С целью снижения (или полного устранения) утечки газа в канал ускорителя центральное тело 4 сопла выполнено в виде прямого полого цилиндра с внутренним кольцевым каналом 6 в стенке, являющимся непосредственным продолжением кольцевой проточки 7 на наружной поверхности тела у выходной кромки, причем длина центрального тела 1 выбрана в пределах

L i L, где L- длина профилированного сопла, м,

L - длина радиального (непрофилированного) сопла, м.

Величину L определяли из следующего выражения:

-Г,

ЛМ

Го

ctg у,

выходной кромке сопла; g - величина утечки газа в канал ускорителя (в процентах от величины массового расхода газа через мишень), М - число Маха в ядре потока на

выходной кромке сопла,

Точка А на фиг. 4 соответствует величине утечки для сопла, изображенного на фиг. 1. Геометрические характеристики сопла: г0 - 15мм, Ro-Збмм. Параметры газа на входе

в сопло Р 54х105 Па; Т - 385 К; / 6,84 кг/м3, где Р, Т, р- соответственно давление, температура и плотность газа.

Сопло спрофилировэнно так, что на выходе № - 5. Для расхода дейтерия G 0,5

кг/с утечка в канал ускорителя составляет 1,5% обшего массового расхода.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство имеет следующие преиму- aiecTBa; позволяет снизить утечку газа в

канал ускорителя до 1.5% от общего расхода газа, а при отсссе пограничного слоя достичь полного устранения утечки, увеличить ширину кольцевого зазора в критическом селении кольцевого сопла, что дает

возможность упростить технологию его из- i отселения.

(56) Аи горское свидетельство СССР N- 18C041. кл. G21 В 1/02, 1963. Авторское свидетельство СССР

, кп Н Ог И 6/00. 1985.

Формула изобретения

Ф,

i

. f f J J Т-ст-ЗГ---

о--тЕ г

.

TUJL XrrtteZ&zg ход которого соединен с кольцевой проточкой, выполненной на наружной поверхности центрального т .ла сопла и его выходного торца, при этом длина центрального тела 1 выбрана из условия

L s la L.L

,Mk-l

JL -p ftgjr

ПМ о

где L-длина профилированного сопла, м; L - длина радиального (непрофилированного) сопла, м. М - число Маха на выходе сопла: а, - критическое сечение сопла, м2, го - внешний радиус центрального тела,

м;

k - показатель изоэнтропы газа, у - угол полураствора радиального сопла, рад.

фуг. 7

/

S//////////////// /////.

Фиг. 2

Фш.З

„ 4ГФ-4

12сн ,