Ускоритель заряженных и нейтральных токопроводящих тел Советский патент 1991 года по МПК H05H11/00 

Изобретение относится к ускорительной технике и может быть использовано при создании ускорителей как заряженных частиц, так и нейтральных токопроводящих тел.

Известны ускорители заряженных частиц, содержащие ускорительный тракт, магнитную систему и ускоряющие зазоры, через которые заряженные частицы пропускаются многократно, в результате чего под действием электрического поля их кинетическая энергия возрастает.

Эти ускорители непригодны для ускорения нейтральных токопроводящих тел.

Известен также ускоритель заряженных и нейтральных токопроводящих тел, содержащий ускорительный тракт и магнитный индуктор, подключенный к системе импульсного питания.

В результате взаимодействия импульсного магнитного поля индуктора с заряженным или нейтральным токопроводяцщм телом осуществляется ускорение последнего.

Недостатком известного ускорителя является то, что в нем невозможна многократная передача энергии ускоряемому телу, что ограничивает достггжимую энергию ускорения при Ликсированньпс параметрах индуктора.

Цель изобретения - повьпяение кинетической энергии ускоряем1 1х тел.

Цель достигается тем, что ускорительньй тракт вьшолнен в виде плавносопрягаю1г ихся прямолинейных и криволинейных участков, а магнитные инд к-торы установлены на каждом из криволинейных участков по всей их длине, расположены со стороны выпуклой части криволинейного участка тракта, имеют криполниейную форму, соппадаю дую с формой тракта, и охватывают тракт со .iTopoHbi бинормалей к его оси В прямолинейньк участках тракта расположены датчики скорости и ускоряемых тел, связанные с системой имнульсного питания Принципиальная схема ускорителя представлена на фиг. 1. Ускоряемое тело 1 находится межпУ двумя индукторами 2 и 3, а в ускорительном тракте расположены датчики 4, пол(5жения и скорости ускоряемого Схема работы ускорителя показана на фиг. 2. При прохождении нейтрального токо™ проводящего тела вдоль криволинейного индуктора воздействие импульсного магнитного поля индуктора индуцирует в проводнике (ускоряемом теле) вихревые токи, взаимодействующие с ускоряю 1ЦИМ телом. Это взаимодействие приводит к искривлению траектории движения тела вдоль криволинейного участка, индуктора и сообщегшю ему дополнительнон энергии. Такое взаимодействие может быть обеспечено и для ускорения любых тел, например изоляторов, покры тых токопроводящей оболочкой. Для расчета ускорения представим действие импульсного магнитного поля индуктора на ускоряемое тело-как движение магнитного поршня в форме полукольца, движущегося по прямой навстречу ускоряемому телу. Тогда cor гласно схеме, представленной на фиг,2 можно представить, что ускоряемое тело поочередно обкатывает без трения полукольцо каждого магнитного поршня индукторов 2 и 3, которые движутся в момент обкатки навстречу ускоряемому телу. В этом случае применимы известные соотношения из теории удара, и величина скорости тела после каждого взаи модействия с магнитным поршнем може быть выражена следующими соотношениями: ,,(1) ,(2) где V - начальная скорость тела довзаимодействия с полем индукторов 2; скорость движения магнитного поршня индуктора 2 при прохождении по нему ускоряе мого тела; скорость тела после взаимодействия с полем индуктора 2; скорость движения магнитного поршня индуктора 3 при прохождении по нему ускоряемого тела; скорость тела после взаимодействия с полем индуктора 3. Из приведенных соотношений видно, что скорость тела (его энергия) при движении по приведенной схеме прогрессивно возрастает. Ускоритель работает следуюпщм образом. Ускоряемое тело 1 по прямолинейному участку движется с начальной скоростью VQ, При прохождении телом датчика 4 определяется его фактическая скорость и выдгяется управляющий сигнал на включение магнитного поля необходимой длительности и формы импульса. Проходящий по индуктору ток создает вокруг него возрастающее магнитное поле, которое индуцирует в токопроводящем ускоряемом теле, движупдемся вдоль индуктора, вихревые токи. Между индуцированными, токами и током индуктора возникает взаимодействие, выражающееся в высоком давлении на ускоряемое тело. Когда величина давления магнитного поля на ускоряемое тело превьшает величину центробежных сил инер11;ии, возникающих при прохождении тела по полукольцу индуктора, ускоряемое тело, не касаясь стенок индуктора, проходит вдоль индуктора до вьрсода на прямолинейный участок. При этом из-за того, что давление магнитного поля индуктора превышает давление, обусловленное центробежными силами, часть энергии магнитного поля идет на сообщение ускоряемому-телу дополнительной скорости. При выходе с ускоряющего индуктора 2 тело попадает в корректирующую систему - датчик 5, которая направляет его на прямолинейный участок. Аналогичным образом тело проходит вдоль ускоряющего индуктора 3, после взаимодействия с которым скорость его дополнительно возрастает. Таким образом, обеспечивается многократное прохождение телом ускоряющих участков, ведущее к прогрессивному ускорейию тела. За счет охвата индукторами ускорительного тракта со стороны бинормален к его оси одновременно с ускорением обеспечивается вертикальная устойчивость ускоряемых тел.

Ускорение заряженных частиц принципиально не отличается от ускорения

нейтрального токопроводящего тела. Необходимым условием в этом случае является требование, чтобы направление магнитных силовых линий ускоряющего поля индуктора было перпендикулярно направлению движения заряженной частицы.

УСКОРИТЕЛЬ ЗАРЯЖЕННЫХ И FIEIIT- РАЛЬНЫХ ТОКОПРОВОДЯдаХ ТЕЛ, содержащий ускорительный тракт и магнитные . индукторы, полключенные к системе импульсного питания, о т. л и ч а ю-1ц и и с я тем, что, с целью повыше-- ния кинетической энергии ускоряемых тел, ускорительный тракт выполнен в виде плавносопрягаюг'щхся прямолиней— нь!х и криволинейных участков, а магнит i-пле индукторы установлеш>&1 на каждом из криволинейных участков по всей их длине, расположены со стороны выпуклой части криволинейного участка -тракта, имеют криволинейную форму, совпадающую с формой тракта, и охватывают тракт со стороны бинормалей к его оси, причем в прямолинейных y^ia— стках тракта расположены датчики скорости и положения ускоряемых тел, связанные с системо!! импульсного питаш-{я. яS

Фи2.2

Вбод усноряемого me/fQ

ВыЬод тела после ускорения