RU2027971C1 - Rail conduction electromagnetic accelerator of solids - Google Patents

Rail conduction electromagnetic accelerator of solids Download PDF

Info

Publication number
RU2027971C1
RU2027971C1 SU4535945A RU2027971C1 RU 2027971 C1 RU2027971 C1 RU 2027971C1 SU 4535945 A SU4535945 A SU 4535945A RU 2027971 C1 RU2027971 C1 RU 2027971C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
accelerator
power supply
solids
external
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Е.Ф. Лебедев
В.Е. Осташев
А.В. Ульянов
О.В. Фатьянов
Original Assignee
Научно-исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий Научного объединения "ИВТАН" РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Научно-исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий Научного объединения "ИВТАН" РАН filed Critical Научно-исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий Научного объединения "ИВТАН" РАН
Priority to SU4535945 priority Critical patent/RU2027971C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2027971C1 publication Critical patent/RU2027971C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: accelerating equipment. SUBSTANCE: two inductively coupled electric circuits are placed into power form and are insulated from it in rail conduction electromagnetic accelerator of solids. Internal electric circuit is formed by pair of electrodes 1 positioned longitudinally and current armature 2. Electrodes 1 are connected to power supply system 10 with output part of accelerator which ensures prevention of formation of parasitic electric arcs in trail of current armature and removal of limiting for time of electromagnetic acceleration. External electric circuit is formed by electrodes 4 and short-circuiting jumper 6 shorting electrodes in output part of accelerator. Electrodes 4 of external circuit are linked to power supply system 9 from input part of accelerator. EFFECT: increased velocity of throwing of solids. 2 dwg

Description

Изобретение относится к прямому преобразованию электрической энергии в механическую (кинетическую энергию метаемого тела), в частности к реализации способа электромагнитного разгона твердых тел в рельсовых ускорителях кондукционного типа. The invention relates to the direct conversion of electrical energy into mechanical energy (kinetic energy of a propelled body), in particular, to the implementation of a method for electromagnetic acceleration of solids in conductive rail accelerators.

Известен рельсовый кондукционный электромагнитный ускоритель твердых тел, содержащий помещенные в силовой корпус электроизоляционные стенки и электрический контур, образованный парой продольно расположенных параллельных электродов, закороченных токовым якорем и подключенных с выходной части ускорителя к системе электропитания [1]. Known rail conductive electromagnetic solid state accelerator containing insulated walls placed in the power housing and an electrical circuit formed by a pair of longitudinally spaced parallel electrodes shorted by a current armature and connected from the output of the accelerator to the power supply system [1].

Прототипом настоящего изобретения является рельсовый кондукционный электромагнитный ускоритель твердых тел, содержащий помещенные в силовой корпус электроизоляционные стенки и два индуктивно связанных электрических контура, образованных внутренней и внешней парами продольно расположенных параллельных электродов, подключенных к независимым системам электропитания, причем внешняя пара электродов закорочена в выходной части ускорителя и подключена к системе электропитания [2]. A prototype of the present invention is a rail conductive electromagnetic solid-state accelerator comprising electrical insulating walls and two inductively coupled electrical circuits formed in the power housing formed by internal and external pairs of longitudinally arranged parallel electrodes connected to independent power supply systems, the external pair of electrodes being shorted in the output part of the accelerator and connected to the power supply system [2].

Недостатком данного устройства является то, что штатный эффективный режим протекания тока в канале ускорителя является абсолютно неустойчивым. При этом возможность увеличения длительности его существования сопряжена с более высоким уровнем внутриканального электрического напряжения при фиксированном ускорении или меньшей величиной электромагнитной силы при заданной величине магнитного поля в пространстве за якорем, определяемой технической прочностью конструкции. The disadvantage of this device is that the regular effective current flow in the accelerator channel is absolutely unstable. At the same time, the possibility of increasing the duration of its existence is associated with a higher level of in-channel electrical voltage at a fixed acceleration or lower magnitude of the electromagnetic force for a given value of the magnetic field in the space behind the armature, determined by the technical strength of the structure.

Целью изобретения является увеличение скорости метания твердых тел. The aim of the invention is to increase the speed of throwing solids.

Указанная цель достигается тем, что в рельсовом кондукционном электромагнитном ускорителе твердых тел, содержащем помещенные в силовой корпус электроизоляционные стенки и два индуктивно связанных электрических контура, образованных внутренней и внешней парами продольно расположенных параллельных электродов, подключенных к независимым системам электропитания, причем внешняя пара электродов закорочена в выходной части ускорителя и подключена к системе электропитания, подключение электродов внутренней пары электродов к системе электропитания выполнено с выходной части ускорителя, а параметры системы электропитания и геометрические характеристики контура выбраны из условия:
0 <

Figure 00000002
<
Figure 00000003
, где Lв', Lн' - погонные индуктивности соответственно внутреннего и внешнего контуров;
Iв, Iн - электрические токи в контурах;
hв, hн - расстояние между электродами каждого контура.This goal is achieved by the fact that in a rail conductive electromagnetic solid state accelerator containing electrical insulating walls placed in the power housing and two inductively coupled electrical circuits formed by internal and external pairs of longitudinally arranged parallel electrodes connected to independent power supply systems, the external electrode pair being shorted in the output part of the accelerator and is connected to the power supply system, connecting the electrodes of the inner pair of electrodes to the system power supply is made from the output part of the accelerator, and the parameters of the power supply system and the geometric characteristics of the circuit are selected from the condition:
0 <
Figure 00000002
<
Figure 00000003
where L in ', L n ' - linear inductance of the internal and external circuits, respectively;
I in , I n - electric currents in the circuits;
h in , h n - the distance between the electrodes of each circuit.

На фиг. 1 показан рельсовый кондукционный электромагнитный ускоритель в поперечном сечении его выходной части в области закоротки-перемычки между электродами внешнего контура; на фиг. 2 - электрическая схема подключения контуров к системам электропитания. In FIG. 1 shows a rail conductive electromagnetic accelerator in the cross section of its output part in the short-circuit region between the electrodes of the external circuit; in FIG. 2 - electrical circuit for connecting circuits to power systems.

Рельсовый кондукционный электромагнитный ускоритель твердых тел содержит внутреннюю пару электродов 1, продольно расположенных параллельно друг другу и образующих с токовым якорем 2 внутренний электрический контур ускорителя. Rail conductive electromagnetic solid state accelerator contains an inner pair of electrodes 1, longitudinally parallel to each other and forming with the current armature 2 the internal electric circuit of the accelerator.

Электроды 1 внутренней пары электроизолированы друг от друга электроизоляционными стенками 3, а от электродов 4 внешней пары - электроизоляционными прокладками 5. Внешний контур ускорителя образуют электроды 4 и перемычка 6, закорачивающая электроды в выходной части ускорителя. Сборка электродов 1 и 4 и диэлектриков 3 и 5 при необходимости электроизолирована от силового корпуса 7, в который она помещена, диэлектрическими прокладками 8. Каждая пара электродов 1 и 4 подключена к независимой системе электропитания, при этом электроды 4 внешнего контура подключены к системе электропитания 9 с входной части ускорителя, а электроды 1 внутреннего контура - к своей системе электропитания 10 с выходной части ускорителя. Соседние электроды внешнего и внутреннего контуров, располагаемые по одну сторону от продольной оси ускорителя, подключены к одинаковому полюсу систем электропитания 9 и 10, что обеспечивает протекание по контурам электрических токов противоположного направления. The electrodes 1 of the inner pair are electrically insulated from each other by insulating walls 3, and from the electrodes 4 of the outer pair by insulating spacers 5. The external circuit of the accelerator is formed by electrodes 4 and a jumper 6, shorting the electrodes in the output part of the accelerator. The assembly of electrodes 1 and 4 and dielectrics 3 and 5, if necessary, is insulated from the power housing 7 in which it is placed, by dielectric spacers 8. Each pair of electrodes 1 and 4 is connected to an independent power supply system, while the electrodes 4 of the external circuit are connected to the power supply system 9 from the input part of the accelerator, and the electrodes 1 of the internal circuit to their power supply system 10 from the output part of the accelerator. Neighboring electrodes of the external and internal circuits located on one side of the longitudinal axis of the accelerator are connected to the same pole of the power supply systems 9 and 10, which ensures the flow of electric currents in the opposite direction along the contours.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

После сборки пакета электродов 1 и 4, диэлектриков 3, 5, 8 и перемычки 6 его помещают в силовой корпус 7 и перемещением стенок корпуса 7 или иным способом создают предварительное напряжение конструкции. Затем в образовавшийся между электродами 1 внутреннего контура и боковыми стенками 3 канал помещают ускоряемое тело - якорь 2 или ускоряемое тело с якорем 2. After assembling the package of electrodes 1 and 4, dielectrics 3, 5, 8 and jumpers 6, it is placed in the power housing 7 and by moving the walls of the housing 7 or in another way create a preliminary voltage of the structure. Then, in the channel formed between the electrodes 1 of the inner circuit and the side walls 3, an accelerated body is placed - an anchor 2 or an accelerated body with an anchor 2.

Затем производят разряд запасенной в системах электропитания 9 и 10 электрической энергии соответственно во внешний и внутренний электрические контуры ускорителя. При взаимодействии тока Iв, протекающего через якорь 2, с поперечным магнитным полем Вн внешнего электрического контура возникает электромагнитная сила Fэм, ускоряющая якорь 2, а значит и метаемое тело.Then, the electric energy stored in the power supply systems 9 and 10 is discharged into the external and internal electric circuits of the accelerator, respectively. When the current I in flowing through the armature 2 interacts with the transverse magnetic field B n of the external electrical circuit, an electromagnetic force F em arises, accelerating the armature 2, and hence the missile body.

Подключение внутреннего контура к системе электропитания в выходной части ускорителя гарантирует исключение образования паразитных электрических дуг в следе токового якоря и снятие ограничения на время электромагнитного ускорения. В данном случае максимальная скорость вылета тела составит:
vmax =

Figure 00000004
Figure 00000005
dτ, где τэф - время штатного ускорения;
Fэм max - максимальная электромагнитная сила;
τ - время электромагнитного ускорения.Connecting the internal circuit to the power supply system in the output part of the accelerator guarantees the elimination of spurious electric arcs in the trace of the current armature and the removal of the time limit for electromagnetic acceleration. In this case, the maximum departure speed of the body will be:
v max =
Figure 00000004
Figure 00000005
dτ, where τ eff is the time of regular acceleration;
F em max - maximum electromagnetic force;
τ is the time of electromagnetic acceleration.

Для случая равноускоренного движения:
vmax =

Figure 00000006
τэф >
Figure 00000007
τo, где
Figure 00000008
, τo - максимальная электромагнитная сила и время электромагнитного ускорения прототипа.For the case of uniformly accelerated movement:
v max =
Figure 00000006
τ eff >
Figure 00000007
τ o where
Figure 00000008
, τ o - the maximum electromagnetic force and electromagnetic acceleration time of the prototype.

Claims (1)

РЕЛЬСОВЫЙ КОНДУКЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ УСКОРИТЕЛЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ, содержащий помещенные в силовой корпус электроизоляционные стенки и два индуктивно связанных электрических контура, образованных внутренней и внешней парами продольно расположенных параллельных электродов, подключенных к независимым системам электропитания, причем внешняя пара электродов закорочена в выходной части ускорителя и подключена к системе электропитания, отличающийся тем, что, с целью увеличения скорости метания твердых тел, подключение электродов внутренней пары электродов к системе электропитания выполнено с выходной части ускорителя, а параметры системы электропитания и геометрические характеристики контура выбраны из условия
Figure 00000009

где
Figure 00000010
- погонные индуктивности соответственно внутреннего и внешнего контуров;
Iв, Iн - электрические токи в контурах;
hв, hн - расстояние между электродами каждого контура.
A SOLID CONDUCTIVE ELECTROMAGNETIC ACCELERATOR OF SOLID BODIES, containing electrical insulating walls placed in the power housing and two inductively coupled electrical circuits formed by internal and external pairs of longitudinally spaced parallel electrodes connected to independent power supply systems, the external electrode pair being shorted to the output part of the accelerator and connected to the accelerator system power supply, characterized in that, in order to increase the speed of throwing solids, connecting the electrodes inside It couples the electrodes to the power supply system is configured to output part of the accelerator and power system parameters and geometric characteristics are selected from the contour conditions
Figure 00000009

Where
Figure 00000010
- linear inductances of the internal and external circuits, respectively;
I in , I n - electric currents in the circuits;
h in , h n - the distance between the electrodes of each circuit.
SU4535945 1990-10-22 1990-10-22 Rail conduction electromagnetic accelerator of solids RU2027971C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4535945 RU2027971C1 (en) 1990-10-22 1990-10-22 Rail conduction electromagnetic accelerator of solids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4535945 RU2027971C1 (en) 1990-10-22 1990-10-22 Rail conduction electromagnetic accelerator of solids

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2027971C1 true RU2027971C1 (en) 1995-01-27

Family

ID=21406947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4535945 RU2027971C1 (en) 1990-10-22 1990-10-22 Rail conduction electromagnetic accelerator of solids

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2027971C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518162C1 (en) * 2012-11-15 2014-06-10 Олег Георгиевич Егоров Electromagnetic unit for throwing of dielectric macro bodies
RU2551474C1 (en) * 2013-11-12 2015-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Pulsed rail accelerator
RU2583451C1 (en) * 2015-01-12 2016-05-10 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Rail accelerator of micron particles
CN109489481A (en) * 2018-12-29 2019-03-19 燕山大学 A kind of electromagnetic launch system with vibration-damping function

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Homan G.G., Cummings C.E., Fowlen C.M., Hodgdon M.L. Superconducting angmented rail gun (SARG) development. IEEE Transaction on magnetics, MAG-22, 1986, N 6, pp.1527-1531. *
Заявка Франции N 2576406, кл. F 42B 13/02, 1985. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2518162C1 (en) * 2012-11-15 2014-06-10 Олег Георгиевич Егоров Electromagnetic unit for throwing of dielectric macro bodies
RU2551474C1 (en) * 2013-11-12 2015-05-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Pulsed rail accelerator
RU2583451C1 (en) * 2015-01-12 2016-05-10 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Rail accelerator of micron particles
CN109489481A (en) * 2018-12-29 2019-03-19 燕山大学 A kind of electromagnetic launch system with vibration-damping function

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4682114A (en) Power modulator provided with a transformer
RU2027971C1 (en) Rail conduction electromagnetic accelerator of solids
US4412967A (en) Multistage high voltage accelerator for intense charged particle beams
RU2065557C1 (en) Electromagnetic solid-body rail accelerator
RU93019605A (en) RAIL ELECTROMAGNETIC ACCELERATOR FOR SOLID BODIES
KR102046247B1 (en) Electomagnetic accelerator using the trigered spakr gap
RU2066434C1 (en) Rail electromagnetic accelerator for solids
RU93035306A (en) TWO-STAGE ELECTROMAGNETIC ACCELERATOR FOR SOLID BODIES
RU2066825C1 (en) Two-stage electromagnetic conduction solid accelerator
RU2066824C1 (en) Two-stage electromagnetic solid accelerator
RU93035307A (en) TWO-SPEED ELECTROMAGNETIC CONDUCTOR ACCELERATOR FOR SOLID BODIES
Matsuzawa et al. Output voltage waveform improvement of the coaxial Marx‐type high‐voltage generator
JP2523852B2 (en) High voltage pulse generator
RU2194326C2 (en) Method for energy extraction from inductive storage and its transmission to load
RU93013545A (en) RAIL ELECTROMAGNETIC ACCELERATOR FOR SOLID BODIES
SU519072A1 (en) Linear induction accelerator
RU2154890C1 (en) Rail accelerator
SU911648A2 (en) Method of increasing electric strength of vacuum insulation
RU2154889C1 (en) Rail accelerator
RU2643507C1 (en) System of correcting flow trajectors of charged particles
HOLMBERG Electromagnetic response of an explosive magnetic flux compression generator: Study of a solenoid with static armatures(Elektrisk respons hos spraengaemnesdriven generator: Studie av spole med statiska maessingskaernor)
SU911689A1 (en) High-voltage pulse generator based on inductive accumulators of energy
SU947945A1 (en) Heavy current high-voltage frequency generator of nanosecond-duration range
RU2043951C1 (en) Electric pulse anti-icing device for flying vehicle
SU1653138A1 (en) Current pulse generator