Пусковое устройство рельсотрона коаксиального типа

 

Изобретение относится к технике, связанной с электромагнитным ускорением тел, и может быть использовано для исследования ударного взаимодействия тел, например, в научных исследованиях при излучении физики высокоскоростного удара, при разработке узлов и механизмов импульсных устройств. Цель - повышение работоспособности устройства и его рабочего ресурса. Пусковое устройство содержит внешний электрод 1, изолированный от внутреннего электрода 2 диэлектрической проставкой 3, метаемое тело 4 с электропроводной вставкой 5. Вставка 5 соединена с хвостовиком 6 из электропроводного материала, выполненного в виде стержня, входящего в отверстие 7 внутреннего электрода 2. Диаметр хвостовика 6 равен диаметру отверстия 7, а длина хвостовика 6 равна разности длин электродов. 1 ил.

Изобретение относится к технике, связанной с электромагнитным ускорением тел, и может быть использовано для исследования ударного взаимодействия тел, например, в научных исследованиях при изучении физики высокоскоростного удара, при разработке узлов и механизмов импульсных устройств, предназначенных, например, для испытания строительных конструкций, в качестве лабораторных моделей, а также для создания детских игрушек.

Известно электромагнитное устройство рельсового типа (рельсотрон), в котором метание тел осуществляется электромагнитным полем [1]. Это устройство содержит пару параллельных рельсовых электродов (рельсов), разъединенных диэлектрическими стенками, образующими канал ускорения, и метаемое тело. При пропускании импульса тока через рельсы и электропроводное метаемое тело возникают значительные электромагнитные силы, стремящиеся раздвинуть рельсы. Это приводит к необходимости применения силовых стягивающих элементов или мощных силовых корпусов, что приводит к увеличению массы конструкции.

Известна также конструкция пускового устройства с коаксиальными электродами [2]. Это устройство содержит внешний электрод в виде полого цилиндра, внутренний цилиндрический электрод, установленный соосно с внешним, кольцевое метаемое тело с электропроводной вставкой и диэлектрическую проставку между внешним и внутренним электродом. Электромагнитные силы, действующие на конструкцию такого рельсотрона, распределены осесимметрично и могут восприниматься внешним электродом.

Указанное устройство имеет ряд существенных недостатков. Один из них связан со значительной дуговой эрозией в месте электрического контакта электропроводной вставки метаемого тела и внутреннего электрода из-за высоких плотностей тока. Эрозионные процессы приводят к снижению работоспособности устройства и уменьшению его рабочего ресурса из-за быстрого износа внутреннего электрода. Другой недостаток связан с трудностью обеспечения фиксации внутреннего электрода по оси устройства во время его работы.

Целью изобретения является повышение работоспособности устройства и его рабочего ресурса.

Поставленная цель достигается за счет того, что в пусковом устройстве рельсотрона коаксиального типа, содержащего внешний и внутренний электрод, метаемое тело с электропроводной вставкой, диэлектрическую проставку, внутренний электрод выполнен длиной меньше длины внешнего электрода и с осевым отверстием, а электропроводная вставка снабжена хвостовиком из электропроводного материала в виде стержня, диаметр которого равен диаметру отверстия внутреннего электрода, и оптимальной длиной, равной разности длин электродов, при этом стержень соединен с электропроводной вставкой и установлен в осевом отверстии внутреннего электрода.

Положительный эффект достигается за счет того, что в предлагаемом техническом решении площадь контакта между электропроводной вставкой метаемого тела и внутренним электродом существенно увеличена. Это позволяет значительно снизить плотность тока в месте контакта и уменьшить (или избежать вообще) эрозионного повреждения внутреннего электрода. При этом дуговая плазма образуется в ограниченном объеме между поверхностью хвостовика и внутренней поверхностью внутреннего электрода, что обеспечивает хороший электрический контакт этих поверхностей. Кроме того, в предлагаемой конструкции снимаются трудности с фиксацией внутреннего электрода по оси устройства во время его работы.

На чертеже показано пусковое устройство.

Пусковое устройство рельсотрона коаксиального типа включает внешний цилиндрический электрод 1, электрически изолированный от внутреннего электрода 2 с помощью диэлектрической проставки 3, метаемое тело 4 с электропроводной вставкой 5. Вставка 5 соединена с хвостовиком 6, выполненным из электропроводного материала в виде стержня, входящего в отверстие 7 внутреннего электрода 2. Причем диаметр d₁ отверстия 7 равен диаметру d₂ хвостовика 6, а длина l₂ стержня 6 равна разности длины l внешнего электрода 1 и длины l₁ внутреннего электрода 2.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Импульс тока от источника питания (не показан) протекает по внешнему электроду 1, электропроводной вставке 5, хвостовику 6 и внутреннему электроду 2. При этом электромагнитное поле электродов 1 и 2, взаимодействуя с током электропроводной вставки 5, ускоряет метаемое тело 4 в направлении силы Ампера (выхода из пускового устройства), вытягивая хвостовик 6 из внутреннего электрода по мере разгона тела.

Предложенная пусковая установка по сравнению с прототипом имеет значительно больший ресурс работы.

Формула изобретения

ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО РЕЛЬСОТРОНА КОАКСИАЛЬНОГО ТИПА, содержащее внешний и внутренний электроды, метаемое тело с электропроводной вставкой, контактирующей с внешним электродом, диэлектрическую проставку между электродами, отличающееся тем, что, с целью повышения работоспособности устройства и его рабочего ресурса, в нем внутренний электрод выполнен длиной меньше длины внешнего электрода и с осевым отверстием, а электропроводная вставка снабжена хвостовиком из электропроводного материала в виде стержня диаметром, равным диаметру отверстия внутреннего электрода, и оптимальной длиной, равной разности длин электродов, при этом стержень соединен с электропроводной вставкой и установлен в осевом отверстии внутреннего электрода.

РИСУНКИ

Рисунок 1