RU185560U1

RU185560U1 - Electromagnetic starter

Info

Publication number: RU185560U1
Application number: RU2018122677U
Authority: RU
Inventors: Вадим Анатольевич Шахнов; Владимир Григорьевич Костиков; Руслан Владимирович Костиков
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2018-12-11

Abstract

Заявляемая полезная модель относится к электромагнитным пусковым устройствам и может быть использована в качестве установки для метания снарядов, а также в стендах для испытаний электронной аппаратуры на механические воздействия, а также в устройствах динамического типа для перемещения тела по некоторой траектории, предназначенным для метания тел без применения взрывчатого или горючего метательного заряда. Техническим результатом полезной модели является создание электромагнитного пускового устройства, в котором возможно использование ускоряемого тела из немагнитного материала, что сокращает время запуска за счет увеличения скорости нарастания электромагнитного потока в катушке, при этом упрощается конструкция устройства. Кроме того, предлагаемая полезная модель расширяет арсенал известных средств аналогичного назначения. Технический результат достигается за счет того, что предлагаемое электромагнитное пусковое устройство содержит ускоряемое тело, ствол из немагнитного материала в виде стакана с надетой на него катушкой в виде соленоида из электропроводящего пружинящего материала, к концам которой присоединена цепочка из последовательно соединенных между собой ключа и емкостного накопителя, параллельно которому подсоединен источник постоянного тока. При этом в устройство дополнительно введено основание с отверстием, ствол выполнен в виде стакана, катушка одним концом прикреплена к наружной поверхности дна стакана, а другим концом прикреплена к основанию соосно с отверстием в нем. 1 ил.

The inventive utility model relates to electromagnetic starting devices and can be used as an installation for throwing shells, as well as in stands for testing electronic equipment for mechanical stress, as well as in dynamic type devices for moving the body along a certain trajectory designed to throw bodies without using explosive or combustible propelling charge. The technical result of the utility model is the creation of an electromagnetic starting device, in which it is possible to use an accelerated body of non-magnetic material, which reduces the starting time by increasing the slew rate of the electromagnetic flux in the coil, while simplifying the design of the device. In addition, the proposed utility model expands the arsenal of well-known tools for similar purposes. The technical result is achieved due to the fact that the proposed electromagnetic starting device contains an accelerated body, a barrel of non-magnetic material in the form of a cup with a coil on it in the form of a solenoid made of electrically conductive spring material, to the ends of which is connected a chain of a key and a capacitive storage device connected in series parallel to which a DC source is connected. At the same time, the base with the hole is additionally introduced into the device, the barrel is made in the form of a glass, the coil is attached at one end to the outer surface of the bottom of the glass, and the other end is attached to the base coaxially with the hole in it. 1 ill.

Description

Заявляемая полезная модель относится к электромагнитным пусковым устройствам и может быть использована в качестве установки для метания снарядов, а также в стендах для испытаний электронной аппаратуры на механические воздействия, а также в устройствах динамического типа для перемещения тела по некоторой траектории, предназначенным для метания тел без применения взрывчатого или горючего метательного заряда.The inventive utility model relates to electromagnetic starting devices and can be used as an installation for throwing shells, as well as in stands for testing electronic equipment for mechanical stress, as well as in dynamic type devices for moving the body along a certain trajectory designed to throw bodies without using explosive or combustible propelling charge.

Известна электромагнитная пусковая установка, которая может использоваться как электромагнитное разгонное устройство поражающих элементов в средствах поражения систем активной защиты особо важных объектов (см. описание к патенту РФ на изобретение №2116604, МПК F41B 6/00, авторы Гамаюнов А.В., Ким К.К., опубликованное 27.07.1998). Устройство содержит конусный сверхпроводящий соленоид, внутри которого расположена ускоряющая катушка, выполненная в виде усеченного конуса. Выводы соленоида шунтированы сверхпроводящим ключом с управляющим нагревателем и цепочкой из последовательно соединенных источника ЭДС, переменного резистора и переключателя. Внутри ускоряющей катушки установлен конический вкладыш из электропроводящего материала, а выводы ускоряющей катушки подсоединены к цепочке из последовательно соединенных коммутатора и конденсаторной батареи. Снаряд (ускоряемое тело) из электропроводящего материала жестко прикреплен к большему основанию вкладыша.Known electromagnetic launcher, which can be used as an electromagnetic accelerating device of damaging elements in the means of destruction of active defense systems of critical objects (see the description of the patent of the Russian Federation for invention No. 2116604, IPC F41B 6/00, authors Gamayunov A.V., Kim K .K., Published on July 27, 1998). The device contains a conical superconducting solenoid, inside of which there is an accelerating coil made in the form of a truncated cone. The conclusions of the solenoid are shunted by a superconducting key with a control heater and a chain of emf source, variable resistor and switch connected in series. A conical insert made of electrically conductive material is installed inside the accelerating coil, and the terminals of the accelerating coil are connected to a chain of series-connected commutator and capacitor bank. A shell (accelerated body) of electrically conductive material is rigidly attached to the larger base of the liner.

Недостатками данной электромагнитной пусковой установки являются ограничения, обусловленные необходимостью изготовления вкладыша и ускоряемого тела только из электропроводящего материала, а также недопустимо большое время запуска и сложность устройства в связи с двухэтапным процессом запуска снаряда. Использование ускоряемого тела из неэлектропроводного материала в аналоге не представляется возможным.The disadvantages of this electromagnetic launcher are limitations due to the need to manufacture the liner and the accelerated body only from electrically conductive material, as well as the unacceptably long launch time and the complexity of the device in connection with the two-stage process of launching the projectile. The use of an accelerated body of non-conductive material in the analogue is not possible.

Наиболее близким по назначению и технической сущности решением, выбранным в качестве прототипа, является танк с электромагнитной пушкой (см. описание к патенту РФ на изобретение №2390720, МПК F41H 7/02, автор Житников Э.Д., опубликованное 27.05.2010), содержащий катушку в виде соленоида, намотанную на ствол из немагнитного материала, внутри которого помещен сердечник из магнитного материала, и генератор (аккумулятор, конденсатор). Данное изобретение, как и заявляемая полезная модель, относится к ускорителям тел при помощи разряда источника электроэнергии на катушку в виде соленоида.The closest to the purpose and technical nature of the solution, selected as a prototype, is a tank with an electromagnetic gun (see the description of the patent of the Russian Federation for the invention No. 2390720, IPC F41H 7/02, author Zhitnikov ED, published 05/27/2010), containing a coil in the form of a solenoid wound on a barrel of non-magnetic material, inside which a core of magnetic material is placed, and a generator (battery, capacitor). This invention, as well as the claimed utility model, relates to body accelerators by discharging an electric power source to a coil in the form of a solenoid.

Недостатком прототипа является невозможность использования в нем ускоряемого тела из немагнитного материала и завышенное время запуска, что ограничивает область использования известного технического решения-прототипа.The disadvantage of the prototype is the inability to use an accelerated body of non-magnetic material in it and an overestimated launch time, which limits the scope of use of the known technical solution of the prototype.

Техническим результатом полезной модели является создание электромагнитного пускового устройства, в котором возможно использование ускоряемого тела из немагнитного материала, что сокращает время запуска за счет увеличения скорости нарастания электромагнитного потока в катушке, при этом упрощается конструкция устройства. Кроме того, предлагаемая полезная модель расширяет арсенал известных средств аналогичного назначения.The technical result of the utility model is the creation of an electromagnetic starting device, in which it is possible to use an accelerated body of non-magnetic material, which reduces the starting time by increasing the slew rate of the electromagnetic flux in the coil, while simplifying the design of the device. In addition, the proposed utility model expands the arsenal of well-known tools for similar purposes.

Технический результат достигается за счет того, что предлагаемое электромагнитное пусковое устройство содержит ускоряемое тело, ствол из немагнитного материала в виде стакана с надетой на него катушкой в виде соленоида из электропроводящего пружинящего материала, к концам которой присоединена цепочка из последовательно соединенных между собой ключа и емкостного накопителя, параллельно которому подсоединен источник постоянного тока. При этом в устройство дополнительно введено основание с отверстием, ствол выполнен в виде стакана, катушка одним концом прикреплена к наружной поверхности дна стакана, а другим концом прикреплена к основанию соосно с отверстием в нем.The technical result is achieved due to the fact that the proposed electromagnetic starting device contains an accelerated body, a barrel of non-magnetic material in the form of a cup with a coil on it in the form of a solenoid made of electrically conductive spring material, to the ends of which is connected a chain of a key and a capacitive storage device connected in series parallel to which a DC source is connected. At the same time, the base with the hole is additionally introduced into the device, the barrel is made in the form of a glass, the coil is attached at one end to the outer surface of the bottom of the glass, and the other end is attached to the base coaxially with the hole in it.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена функциональная схема электромагнитного пускового устройства.The proposed utility model is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a functional diagram of an electromagnetic starting device.

Заявляемое устройство содержит ускоряемое тело 1, ствол 2 в виде стакана из немагнитного материала с надетой на него с зазором катушкой 3 в виде соленоида из электропроводящего пружинящего материала, к концам которой присоединена цепочка из последовательно соединенных между собой ключа 4 и емкостного накопителя 5. Параллельно накопителю подсоединен источник 6 постоянного тока. Катушка одним концом прикреплена к наружной поверхности дна стакана, а другим концом прикреплена к основанию 7 соосно с отверстием 8.The inventive device contains an accelerated body 1, the barrel 2 in the form of a cup of non-magnetic material with a coil 3 mounted on it with a gap in the form of a solenoid made of an electrically conductive spring material, to the ends of which is connected a chain of a key 4 and a capacitive drive 5 connected in series with each other. Parallel to the drive DC source 6 is connected. The coil at one end is attached to the outer surface of the bottom of the glass, and the other end is attached to the base 7 coaxially with the hole 8.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Емкостный накопитель 5 заряжается от источника 6 постоянного тока. При замыкании ключа 4 происходит разряд емкостного накопителя 5 на катушку 3, через которую протекает импульсный ток. Через расположенные рядом витки ток протекает в одном направлении. В результате взаимодействия электромагнитных полей, создаваемых током в рядом расположенных витках, происходит взаимное притяжение витков. Поскольку один из крайних витков катушки жестко прикреплен к основанию 7, в результате сокращения расстояния между витками происходит перемещение ствола 2, скрепленного с другим крайним витком катушки, в сторону основания 7. При достижении стволом 2 поверхности основания 7 заканчивается его движение и под действием силы инерции продолжается движение ускоряемого тела 1 во внутренней полости ствола и далее через отверстие 8 за пределы основания. После размыкания ключа 4 и прекращения протекания тока через катушку расстояние между витками под действием пружинящих усилий увеличивается до начальных размеров, и ствол возвращается в исходное положение.The proposed device operates as follows. Capacitive storage 5 is charged from a DC source 6. When the key 4 is closed, the capacitive storage 5 is discharged to the coil 3, through which the pulse current flows. Through adjacent coils, current flows in one direction. As a result of the interaction of electromagnetic fields created by current in adjacent coils, a mutual attraction of the coils occurs. Since one of the extreme turns of the coil is rigidly attached to the base 7, as a result of reducing the distance between the turns, the barrel 2, fastened with the other extreme turn of the coil, moves towards the base 7. When the barrel 2 reaches the surface of the base 7, its movement ends and under the action of inertia the movement of the accelerated body 1 continues in the inner cavity of the barrel and then through the hole 8 beyond the base. After opening the key 4 and stopping the flow of current through the coil, the distance between the turns under the action of springing forces increases to its initial size, and the barrel returns to its original position.

Расстояние, на которое перемещается ствол, может быть ограничено другими способами, например, полным сжатием катушки до соприкосновения витков, которые в этом случае должны иметь электроизолирующее покрытие.The distance that the barrel moves can be limited by other methods, for example, by completely compressing the coil until the coils touch, which in this case must have an electrically insulating coating.

Достоинством предлагаемого устройства является отсутствие в его составе компонентов из магнитных материалов, индуктивность которых приводит к снижению скорости нарастания тока в витках катушки и, следовательно, к снижению скорости движения ствола. Устройство отличается упрощенной конструкцией и малой массой, что снижает трудоемкость изготовления и повышает надежность его работы в условиях эксплуатации.The advantage of the proposed device is the absence in its composition of components from magnetic materials, the inductance of which leads to a decrease in the slew rate of the current in the turns of the coil and, therefore, to a decrease in the velocity of the barrel. The device has a simplified design and low weight, which reduces the complexity of manufacturing and increases the reliability of its operation in operating conditions.

Claims

An electromagnetic starting device containing a barrel of non-magnetic material with a coil in the form of a solenoid made of electrically conductive material mounted on it with a gap, to the ends of which is connected a chain of a key and a capacitive storage device connected in series, parallel to which a DC source is connected, characterized in that the device is additionally introduced a base with a hole, the barrel is made in the form of a glass, the coil is made of spring material, while the coil is attached at one end to the outer surface of the bottom of the glass, and the other end is attached to the base coaxially with a hole in it.