Плазменный ускоритель Советский патент 1980 года по МПК H05H1/20 

1

Изобретение относится к ycTpoftcTBajv/j для получения Бысокоскоростной плазмы, именуемым обычно плазменными тгжекторами, ускорителями или плазменными пушками.

;-В таких устройствах плазма с требуемыми параметрами получается с помсщьго сильноточных искровых разрядов, выполняемых в -системе профилированных элекгродов. Известны ускорители ппазмы, в которых центральный электрод имеет вид стержня, а внешний электрод выпоз1нен в виде конуса или цилиндра. Один электрод от другого изолирован лишь в торцовой части с помощью проходного изолятора.

Известен также плазменный инжектор, содержащий внешний и внутренний коаксвально располо}кенные электроды, причекз, внешний электрод состоит из конической и цилинг ической частей. Внутренний эпектрод в виде полого стержня piacnonoжен пределах конусной части внешнего электрода. Размеры межэлектродного зазора вблизи тфца внутреннего электрода

обеспечивают ппотность тока в зазоре не Меньше 10 А/см для давления рабочего тела 1 атм при амплитудах тока в сотни кА, а длина цилиндрической ча;ти внешнего электрода не меньше расстсйния, на которое токовый слой смещается к моменту образования сплошного токового поршня, и не больше расстояния, на которое он смещается к моменту достижения пола. величины 2ОО-ЗОО кЭ у внешнего электрода.

Диаметр основания конической части внешнего электрода гарант1фует электрическую прочность по изоляции и пробой у терца стержневого электрода при начальном давлении рабочего тела выше 1ОО мм рт. ст,, высота конической части выбрана минимальной для уменьшения паразитной индуктивности и в то же время достаточной для прёдот ащения эрозии изоляции при наличии излучения и ударных волн, приходящих из разрядной зоны.

Однако известное устройство не обеспечивает требуемого режш.а захвата и ускорения рабочего тела, когда его на чальное давление становится меньше 1ОО мм. рт. QT. При таких давлениях место перехода конической части внешнего электрода в цилиндрическую уже не задает область начального пробоя и зона протекания тока оказьтается у поверхности изолятора в основании конус ной части электродного устройства. Уве- личение расстояния по поверхности изолятора между электродами слабо влияет на увеличение прочности этого прсадежут ка и тем слабее, чем меньше давление. Протекание тока по поверхности изолятора вызывает его эрозию, утяжеление ускоряемой плазмы продуктами разложения материала изолятора, перераспределе ние разрядного тока в межэлектродном пространстве с зависанием порой значи тельной его доли вблизи основания эпект родного устройства ускорителя, и, как следствие, снижение скорости. Цеяью изобретения является распространение рабочих режимов ускцэения на область начальных давлений рабочего тела менее 100 мм. рт. ст. Для достюкения этой цели цилиндри- ческая; часть внешнего электрода погружена внутрь его конической части, а по внутренней поверхности конической части внешнего электрода смонтирован изолятор Кроме того, внутренний электрод снабжен изоляционным цилиндром и экраном из тугоплавкого металла. На чертеже изображен общий вид пред ложенного электродного устройства плазменного усилителя в разрезе. Внешний коаксиальный электрод имеет коническую часть 1 и цилиндрическую часть 2. Цилиндр. 2 заходит внутрь кону™ са 1 на ггтубину h. , Внутренний диаметр , конуса в месте захода цилиндра равен DI , внутренний диаметр цилиндра Dg . Изолятор 3 смонтирован внутри конической части по всей высоте плотно прилегающим к ее поверхности. Внутренний коаксиальный электрод 4 снабжен изоля 1ШОННЫМ цилиндром 5 и экраном 6 из тугоплавкого металла, предотвращающим попадание на изолятор излучения и ударных волн из разрядной области. При подаче напряжения пробой происХОД15Т в начале цилинщэической части внешнего электрода. Электрическая прочность этого района межэпектродного про мехсутка меньше в сравнении с электрической прочностью остальной конструкции изопяция которой выполнена так, что она выдерживает максимальное рабочее напряжение на сборных шинах. В течение первой четверти периода рабочего тока важно, чтобы его зона протекания не уходила бы в область верхней полки конической части. Этому препятствует выступ цилиндрической части, опушенной относительно нее на глубину h тем большую, чем больше диаметры D и Dg . С другой , величина выступа не может быть чреамерно большой из-за увеличения индуктивности токоподвода, которая становится больше также при увеличении внутренних диаметров внешнего электрода D и D и сохранении диаметра центрального электрода неизменным. Поэтому максимальная глубина выступа определяется в соответотвии с формулой ..i-t-i Махе Л г Минимальная глубина выступа Ьмин. приблизительно равна Ш1фине верхней полки конической части верхнего электрода. .1, П CS МИН- 2. Таким образом величина h должна выбираться из соотношения В,-Т),-О.-ТЗз. . )г Например, для обычно применя ых конст., „,-.т ог,-i,xuy РУКЦИй D 6О мм, Е1 ЗО мм и 15-$п4 2О мм, В частном случае коническая часть внешнего электрода может быть цилиндрической. Описанная конструкция электродного устройства позволяет полностью исключить, изолятф из разрядной области, заш;итить его от воздействия облучения и ударных волн и принудительно аещать строго определенную зону привязки главного тока разряда в течение первой четверти периода разрядного тока. Pfcпользование изобретения позволит при одних и тех же токах питающего стройства увеличить скорость плазменной труи путем снижения начального давлэния рабочего тела Ниже 1ОО мм. рт. ст, то особенно важно для получения вьюокотаипературной плазмы.

5 6009416

Ф ормула изобретения1ОО мм. рт. ст., цилиндрическая часть

1. Плазменный ускоритель, содержа-внешнего электрода погружена внутрь его

щий внешний и внутренний коакснальноконической части, по внутренней поверк-

расположенные электроды, причем внешнийности конической части внешнего эпект

электрод состоит из конической и цияинд-s рода смонтирован изолятор,

рической частей, отличающий-2. Ускс итель по п. 1, о т л н -

с я тем, что, с целью распространенияч ающийся тем, что внутренний

рабочих режимов ускорения на областьэлектрод снабжен изоляционным дилишьначапьных давлений рабочего тела менеером и экраном из тугоплавкого металла.