Импульсный электродинамический излучатель Советский патент 1980 года по МПК B06B1/04 G01S7/52 G01V1/00 

Устройство относится к области гидро акустики и может быть использовано в качестве источника мощных импульсов давлением. Известен электродинамический импульс ный излучатель, содержащий спиральный индуктор, проводящий дискуй изоляционну прокладку между ними Ш и 2J, . Недостатком указанного устройства является низкая прочность индуктора и большие потери энергии. , Наибюлее близким по технической сущ ности к предлагаемому устройству является импульсный электродинамический из лучатель, включающий спиральный индуктор и проводящий диск с расположенной между ними изолирующей прокладкой, а также центральный и внешний коаксиально расположенные токовводы з . Недостатком известного устройства лвпяется относительно низкий КГЩ и недостаточная прочность участка соединения индуктора с центральным токовводом Это объясняется значительным паразит ным сопротивлением магнитной цепи индуктора и ассиметрией, сил, действующих на участок соединения индуктора с центральным токовводом при импульсном возбуждении. Целью изобрютения является повьше ние прочности и КПД излучателя путем симметричного нагружения витков индуктора. Пель достигается за дчет того, что в предложенном устройстве спираль индуктора вьшсшнена многозаходной, ее концы присоединены к токовводам симметрично относительно оси излучателя, а между центральным токовводом и первым or центра витком спирали введена изолирующая цилиндрическая втулка с радиальными разрезами, число которых соответствуют числу заходов спирали, а радиальная толщина изолирующей цилиндрикческой втулки составляет (ОД5-О,3) наружного диаметра спирали. 3 .7 На чертеже схематически показан предлагаемый излучатель. Излучатель содержит индуктор 1, вььполненный в виде много заход но и спирали, симметрично соединенной с коаксиальнь мн токовводами 2, 3, помещенной в изолирующий корпус 4, Между центральным токовводом 2 и первым от центра витком спирали помещена изолирующая цилиндрическая втулка 5, толщиной {0,15-0,3) от наружного )1иаметра спирали индикатора. В изолирующей втулке- 5 выполне ны радиальные разрезы 6 по числу заходов спирали, в которые помещены вь водн спирали. Проводяший диак 7 изолирован от индуктора 1 -прокладкой 8, Работа устройства происходит следующим образом. При разряде накопителя на индуктор 1 вокруг индуктора возбуждается импульсное магнитное norte, отталкивающее диск 7 от индуктора 1. Магнитное давление на диск пропорци онально магнитной энергии, переданной в рабочий объем между индуктором 1 и диском .7 Эффективность передачи энергии определяется соотношением магнйт- ных сопротивлений системы индукто5 -дис и возрастает при увеличении паразитных магнитных сопротивлений, шунтирующих рабочий объем, а также при уменьшении паразитных сопротивлений, последователь ных с рабочим объемом. Наибольшая эффективность достигаетс при толщине изолясции между витками индуктора, значительно меньшей высоты спирали. При этом основной магнитный поток замыкается через центральную час индуктора и рабочий объем. Коэффициент передачи энергии, подводимой к рабочему объему через индуктор, можно пред. ставить в виде if . Вп П„ где RJ - магнитное сопротивление рабочего объема в радиальн направлении; паразитное магнитное сопро тивление изоляционного сло между центральным вводом и первым от центра витком спирали индуктора в осевом направлении. Магнитное сопротивление li{ вызывает значительные потери энергии при малой толщине изоляционного слоя межд 2 ОКОВВОДОМ и первым витком спирали, что снижает коэффициент передачи. При больших толщинах изоляционного слоя магнитное сопротивление рабочего обьема начинает сжиматься и&-за уменьшения длины магнитной силовой линии в рабочем объеме. Как следует из выражения (1), минимальные потери энергии в системе индуктор-диск обеспечиваются геометрией индуктора, удовлетворяющей соотношению ((аЬ --d -диаметр центрального токоввода;-внутренний Диаметр спирали; -внешний диаметр спирали. Отсюда следует , что оптимальная толщина изоляционного слоя находится в области значений, составляющих 0,15О,3 от наружного диаметра спирали. В известных устройствах наибольшие электродинамические усилия, разрушающие индуктор, возникают на участке соединения центрального токоввода с индуктором. Для однозаходного индуктора картина магнитного поля имеет ярко выраженную ассиметрию, приводящую к концентрации магнитного давления на указанном участке. Выполнение индуктора в виде многозаходной спирали позволяет симметрично распределять магнитное давление на витки индуктора и уравновесить силы, действующие на центральный токоввод, Многозаходность индуктора дает возможность реализовать коаксиальный токоподвод к индуктору, в этом случае производная от индуктивности токопвода по координате имеет меньшую величину, чем у однозаходного индуктора, что снижает величину электродинамических усилий на участках соединения спирали с токовводом и обеспечивает запас прочности индуктора. Выполнение предложенного устройства с толщиной изоляционного слоя ,150 по сравнению с прототипом для которого Ъ 0,О2 В и одинаковой геометрии иэлучателя (наружный диаметр D 0,3 м, высота витка спирали м , толщина межвитковой изоляции ЗЮ м, диаметр цейтрального ввода d{-,12Ю м), уменьшает потери энергии, подводимой к диску в 1,5 раза при длительностях имгпульса давления (0,1-1)мс. Сравнительная оценка электродинам: ческих нагрузок на участок соед1шекия