RU148449U1

RU148449U1 - ELECTRODYNAMIC GUN

Info

Publication number: RU148449U1
Application number: RU2014130353/11U
Authority: RU
Inventors: Константин Константинович Ким; Тамила Семеновна Титова
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2014-12-10

Abstract

Электродинамическая пушка, содержащая ускоряющую катушку, выводы которой подсоединены к цепочке из последовательно соединенных коммутатора и конденсаторной батареи, и снаряд из электропроводящего материала, ускоряющая катушка выполнена в виде усеченного конуса, снаружи которого расположен конусный сверхпроводящий соленоид, выводы которого шунтированы сверхпроводящим ключом и цепочкой из последовательно соединенных источника питания, переменного резистора, ключа, внутри ускоряющей катушки установлены конический вкладыш из электропроводящего материала, и снаряд, жестко прикрепленный к большему основанию конического вкладыша, отличающаяся тем, что между конусным сверхпроводящим соленоидом и ускоряющей катушкой расположен конусный электромагнитный экран.An electrodynamic gun containing an accelerating coil, the terminals of which are connected to a chain of series-connected commutator and a capacitor battery, and a projectile of electrically conductive material, the accelerating coil is made in the form of a truncated cone, the cone of which is a superconducting solenoid, the terminals of which are shunted by a superconducting key and a chain of sequentially connected by a power source, a variable resistor, a key, a conical liner made of electric conductive material, and a projectile rigidly attached to a larger base of the conical liner, characterized in that between the conical superconducting solenoid and the accelerating coil is a conical electromagnetic screen.

Description

Полезная модель относится к ускорителям тел, а более конкретно к электродинамическим ускорителям электропроводящих тел.The utility model relates to accelerators of bodies, and more specifically to electrodynamic accelerators of electrically conductive bodies.

Известна электродинамический ускоритель (Зарубежное военное обозрение, №5, 1986. С. 19-22), принцип действия которой основан на взаимодействии электромагнитного поля, создаваемого стационарными катушками, расположенными на цилиндрическом стволе, с магнитными полем катушек, которые жестко закреплены на снаряде. Запитывание катушек на снаряде осуществляется с помощью щеточного контакта. Недостатком устройства является низкая надежность работы, обусловленная неустойчивостью щеточного контакта при высоких скоростях снаряда.A known electrodynamic accelerator (Foreign Military Review, No. 5, 1986. S. 19-22), the principle of which is based on the interaction of the electromagnetic field created by stationary coils located on a cylindrical barrel, with the magnetic field of the coils, which are rigidly fixed to the projectile. The coils on the projectile are fed with a brush contact. The disadvantage of this device is the low reliability due to the instability of the brush contact at high projectile speeds.

Известна электродинамическая пушка (RU 2116604, F41B 6/00, 27.07.1998), выбранная в качестве прототипа, содержит ускоряющую катушку, выводы которой подсоединены к цепочке из последовательно соединенных коммутатора и конденсаторной батареи, и снаряд из электропроводящего материала. Ускоряющая катушка выполнена в виде усеченного конуса, снаружи которого расположен конусный сверхпроводящий соленоид, выводы которого шунтированы сверхпроводящим ключом и цепочкой из последовательно соединенных источника питания, переменного резистора, ключа. Внутри ускоряющей катушки установлен конический вкладыш из электропроводящего материала, а к большему основанию которого жестко прикреплен снаряд.Known electrodynamic gun (RU 2116604, F41B 6/00, 07.27.1998), selected as a prototype, contains an accelerating coil, the findings of which are connected to a chain of series-connected commutator and capacitor bank, and a projectile of electrically conductive material. The accelerating coil is made in the form of a truncated cone, on the outside of which there is a conical superconducting solenoid, the terminals of which are bridged by a superconducting key and a chain of a power supply, a variable resistor, a key connected in series. A conical insert made of electrically conductive material is installed inside the accelerating coil, and a projectile is rigidly attached to its larger base.

Недостаток данной электродинамической пушки обусловлен сильной магнитной связью между ускоряющей катушкой и сверхпроводящим соленоидом. При возникновении магнитного поля ускоряющей катушки, оно переводит в нормальное резистивное состояние сверхпроводящий соленоид и энергия сверхпроводящего соленоида идет на нагрев последнего и хладагента, в котором находится сверхпроводящий соленоид. В результате возможно разрушение криостата из-за повышения давления внутри его. Сказанное обуславливает низкую надежность работы электродинамической пушки.The disadvantage of this electrodynamic gun is due to the strong magnetic coupling between the accelerating coil and the superconducting solenoid. When the magnetic field of the accelerating coil occurs, it transfers the superconducting solenoid to the normal resistive state and the energy of the superconducting solenoid is used to heat the latter and the refrigerant in which the superconducting solenoid is located. As a result, the destruction of the cryostat is possible due to an increase in pressure inside it. The foregoing causes low reliability of the electrodynamic gun.

Перед авторами стояла задача повышения надежности работы электродинамической пушки за счет уменьшения магнитной связи между ускоряющей катушкой и сверхпроводящим соленоидом посредством электромагнитного экранирования.The authors were faced with the task of increasing the reliability of the electrodynamic gun by reducing the magnetic coupling between the accelerating coil and the superconducting solenoid by means of electromagnetic shielding.

Технический результат достигается тем, что в электродинамической пушке, содержащей ускоряющую катушку, выводы которой подсоединены к цепочке из последовательно соединенных коммутатора и конденсаторной батареи, и снаряд из электропроводящего материала, ускоряющая катушка выполнена в виде усеченного конуса, снаружи которого расположен конусный сверхпроводящий соленоид, выводы которого шунтированы сверхпроводящим ключом и цепочкой из последовательно соединенных источника питания, переменного резистора, ключа, внутри ускоряющей катушки установлены конический вкладыш из электропроводящего материала, и снаряд, жестко прикрепленный к большему основанию конического вкладыша, между конусным сверхпроводящим соленоидом и ускоряющей катушкой расположен конусный электромагнитный экран.The technical result is achieved in that in an electrodynamic gun containing an accelerating coil, the terminals of which are connected to a chain of series-connected commutator and capacitor bank, and a projectile of electrically conductive material, the accelerating coil is made in the form of a truncated cone, on the outside of which there is a conical superconducting solenoid, the conclusions of which are shunted by a superconducting key and a chain of serially connected power supply, variable resistor, key, inside the accelerating coil The cones are made of electrically conductive material, and a projectile rigidly attached to the larger base of the cone is installed between the conical superconducting solenoid and the accelerating coil.

Электродинамическая пушка показана на чертеже.The electrodynamic gun is shown in the drawing.

Сверхпроводящий соленоид 1 конической формы подсоединен через свои выводы к цепочке из последовательно соединенных источника питания 2, переменного резистора 3 и ключа 4, например, пакетного выключателя, электромагнитного выключателя или электронного выключателя. Выводы сверхпроводящего соленоида 1 шунтированы сверхпроводящим ключом 5 с нагревательным элементом 6. Внутри сверхпроводящего соленоида 1 расположена ускоряющая катушка 7, выводы которой подсоединены к цепочке из последовательно соединенных коммутатора 8, например, управляемый разрядник, тригатрон или твердотельный разрядник, и конденсаторной батареи 9. Внутри ускоряющей катушки 6 расположен конический вкладыш 10 из электропроводящего материала. К большему основанию конического вкладыша 10 жестко прикреплен снаряд 11 из электропроводящего материала. Между конусным сверхпроводящим соленоидом 1 и ускоряющей катушкой 7 расположен конусный электромагнитный экран 12, выполнен, например, из меди или алюминия. Сверхпроводящий соленоид 1 расположен в криостате (не показан), содержащем хладагент, например, жидкий гелий, азот или водород.A superconducting solenoid 1 of a conical shape is connected through its terminals to a chain of serially connected power supply 2, a variable resistor 3 and a key 4, for example, a package switch, an electromagnetic switch or an electronic switch. The conclusions of the superconducting solenoid 1 are shunted by a superconducting key 5 with a heating element 6. Inside the superconducting solenoid 1 there is an accelerating coil 7, the conclusions of which are connected to a chain of series-connected switch 8, for example, a controlled arrester, trigatron or solid-state arrester, and a capacitor bank 9. Inside the accelerating battery coil 6 is a conical insert 10 of electrically conductive material. A shell 11 of electrically conductive material is rigidly attached to the larger base of the conical insert 10. Between the conical superconducting solenoid 1 and the accelerating coil 7 is a conical electromagnetic screen 12, made, for example, of copper or aluminum. The superconducting solenoid 1 is located in a cryostat (not shown) containing a refrigerant, for example, liquid helium, nitrogen or hydrogen.

Работа электродинамической пушки осуществляется следующим образом. Сначала от источника питания 2 с помощью резистора 3 и ключа 4 запитывается сверхпроводящий соленоид 1, который создает магнитный поток, который частично замыкается через внутреннюю полость конического вкладыша 10. Затем сверхпроводящий ключ 5 переводится в сверхпроводящее состояние, например, посредством отключения питания нагревательного элемента 6. В результате образуется замкнутый сверхпроводящий контур, состоящий из сверхпроводящего соленоида 1 и сверхпроводящего ключа 5. Далее срабатывает коммутатор 8 и конденсаторная батарея 9 разряжается на ускоряющую катушку 7, магнитное поле которого индуцирует вихревые токи в стенках конического вкладыша 10. Взаимодействие этих вихревых токов с магнитным полем ускоряющей катушки 7 приводит к возникновению электродинамической силы, сжимающей конический вкладыш 10 вместе с магнитным полем сверхпроводящего соленоида 1, замыкающимся через внутреннюю полость конического вкладыша 10. В результате достигается высокая плотность магнитного поля. Из-за конической формы вкладыша 10 указанное магнитное поле движется в сторону снаряда 11, индуцируя в нем вихревые токи, взаимодействие которых с магнитным полем приводит к возникновению силы, ускоряющей снаряд 11.The operation of the electrodynamic gun is as follows. First, a superconducting solenoid 1 is fed from a power source 2 using a resistor 3 and a key 4, which creates a magnetic flux that partially closes through the internal cavity of the conical shell 10. Then the superconducting key 5 is transferred to the superconducting state, for example, by turning off the power of the heating element 6. As a result, a closed superconducting circuit is formed, consisting of a superconducting solenoid 1 and a superconducting key 5. Next, the switch 8 and the capacitor bank are triggered 9 times presses on the accelerating coil 7, the magnetic field of which induces eddy currents in the walls of the conical liner 10. The interaction of these eddy currents with the magnetic field of the accelerating coil 7 leads to the appearance of an electrodynamic force compressing the conical liner 10 together with the magnetic field of the superconducting solenoid 1, which closes through the internal cavity conical liner 10. The result is a high density magnetic field. Due to the conical shape of the insert 10, the indicated magnetic field moves towards the projectile 11, inducing eddy currents in it, the interaction of which with the magnetic field leads to the emergence of a force accelerating the projectile 11.

Т.к. между сверхпроводящим соленоидом 1 и ускоряющей катушкой 7 расположен электропроводящий экран 12, магнитное поле ускоряющей катушки 7 индуцирует в стенках электропроводящего экрана 12 вихревые токи, которые создают свое магнитное поле, направленное навстречу магнитному полю ускоряющей катушки 7, т.е. компенсирует его. В результате магнитное поле ускоряющей катушки 7 практически не проникает в зону расположения сверхпроводящего соленоида 1. Таким образом повышает надежность работы электродинамической пушки.Because an electrically conductive screen 12 is located between the superconducting solenoid 1 and the accelerating coil 7, the magnetic field of the accelerating coil 7 induces eddy currents in the walls of the electrically conducting screen 12, which create their own magnetic field directed towards the magnetic field of the accelerating coil 7, i.e. compensates for it. As a result, the magnetic field of the accelerating coil 7 practically does not penetrate into the location zone of the superconducting solenoid 1. Thus, it increases the reliability of the electrodynamic gun.

Claims

An electrodynamic gun containing an accelerating coil, the terminals of which are connected to a chain of series-connected commutator and a capacitor battery, and a projectile of electrically conductive material, the accelerating coil is made in the form of a truncated cone, the cone of which is a superconducting solenoid, the terminals of which are shunted by a superconducting key and a chain of sequentially connected by a power source, a variable resistor, a key, a conical liner made of electric conductive material, and a projectile rigidly attached to a larger base of the conical insert, characterized in that between the conical superconducting solenoid and the accelerating coil is a conical electromagnetic screen.