RU2058482C1 - Process of formation of pulse high-speed jets of poorly conductive fluids and device for its implementation - Google Patents

Process of formation of pulse high-speed jets of poorly conductive fluids and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2058482C1
RU2058482C1 RU93047561A RU93047561A RU2058482C1 RU 2058482 C1 RU2058482 C1 RU 2058482C1 RU 93047561 A RU93047561 A RU 93047561A RU 93047561 A RU93047561 A RU 93047561A RU 2058482 C1 RU2058482 C1 RU 2058482C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
weakly
liquid
barrel
weakly conducting
conductive fluid
Prior art date
Application number
RU93047561A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93047561A (en
Inventor
А.В. Виноградов
Original Assignee
Виноградов Алексей Владимирович
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 Виноградов Алексей Владимирович filed Critical Виноградов Алексей Владимирович
Priority to RU93047561A priority Critical patent/RU2058482C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2058482C1 publication Critical patent/RU2058482C1/en
Publication of RU93047561A publication Critical patent/RU93047561A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: magneto hydrodynamic equipment. SUBSTANCE: process of formation of pulse high-speed jets of poorly conductive fluids consists in injection of poorly conductive fluid by portions with formation of gas space on side opposite to direction of movement of pulse high-speed jets of poorly conductive fluid. Plasma column is formed for each portion of fluid through which discharge current is passed simultaneously with passing of electric current through poorly conductive fluid. Acceleration of portion of poorly conductive fluid takes place as result of interaction of discharge current with external magnetic field. Device for realization of proposed process has barrel with extended accelerating electrodes forming oblong channel for portion of poorly conductive fluid which has compartment for creation of plasma column where igniting electrode is placed between accelerating electrodes and is connected to meter feeding portion of poorly conductive fluid into barrel. EFFECT: enhanced operational reliability and efficiency of device. 10 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к магнитогидродинамической технике и может быть использовано для пробивания отверстий в твердых материалах, а также для механического воздействия на твердые тела: для резки, чистки и т.п. The invention relates to magnetohydrodynamic technology and can be used for punching holes in solid materials, as well as for mechanical impact on solids: for cutting, cleaning, etc.

Широко известны способы создания высоконапорных струй жидкостей и устройства для их осуществления. Большинство таких устройств содержит камеру с жидкостью, источник высокого давления и сопло. Скорость жидкости ограничена величиной напорного давления, которое, в свою очередь, ограничено прочностью камеры. Widely known methods for creating high-pressure jets of liquids and devices for their implementation. Most of these devices include a fluid chamber, a high pressure source, and a nozzle. The fluid velocity is limited by the pressure value, which, in turn, is limited by the strength of the chamber.

Для технологических применений в качестве источника энергии наиболее удобно, как правило, применять электроэнергию. При этом высокое давление в разрядной камере обычно получают за счет электрогидравлического эффекта от электрического разряда в жидкости. Однако при этом получаются очень высокие импульсные давления, что приводит к необходимости использования в конструкции специальных материалов. For technological applications, it is most convenient, as a rule, to use electricity as an energy source. In this case, high pressure in the discharge chamber is usually obtained due to the electro-hydraulic effect of the electric discharge in the liquid. However, this results in very high impulse pressures, which leads to the need to use special materials in the design.

Кроме того, из-за потерь энергии разряда на сжимание жидкости при высоких давлениях и на излучение из-за высоких температур в канале разряда давление в разрядной камере быстро падает со временем, что снижает эффективность разгона жидкости. In addition, due to the loss of discharge energy due to compression of the liquid at high pressures and radiation due to high temperatures in the discharge channel, the pressure in the discharge chamber rapidly decreases with time, which reduces the efficiency of liquid acceleration.

В некоторых способах и устройствах для их осуществления разгон жидкости осуществляют совместным воздействием высокого давления от электрогидравлического эффекта и сил электромагнитной породы. In some methods and devices for their implementation, the acceleration of the liquid is carried out by the combined action of high pressure from the electro-hydraulic effect and the forces of electromagnetic rock.

Так, известен способ создания импульсных высокоскоростных жидкостей, заключающийся в том, что приводят во взаимодействие поток электрического тока, пропускаемого через жидкость, помещенную в продолговатый канал, с внешним магнитным полем, прикладываемым нормально направлению потока в жидкости (Повх И.Л. Техническая гидродинамика, Л. Машиностроение, 1969, с.472). So, there is a known method of creating pulsed high-speed liquids, which consists in the interaction of the flow of electric current passing through a fluid placed in an elongated channel with an external magnetic field applied normally to the direction of flow in the fluid (Povkh I.L. Technical hydrodynamics, L. Mechanical Engineering, 1969, p. 472).

Известно устройство для создания импульсных высокоскоростных струй жидкостей, осуществляющее вышеуказанный способ и содержащее ствол, имеющий вытянутые ускоряющие электроды, образующие продолговатый канал для размещения жидкости и соединенные с источником питания, и магнитную систему, создающую внешнее магнитное поле, нормальное ускоряющим электродам (смотри там же). A device for creating pulsed high-speed jets of liquids is known that implements the above method and contains a barrel having elongated accelerating electrodes forming an elongated channel for holding liquid and connected to a power source, and a magnetic system that creates an external magnetic field normal to accelerating electrodes (see ibid.) .

Указанный способ и устройство для его осуществления предназначены в основном для перекачки хорошо проводящих жидкостей (расплавленных металлов). При разгоне таким способом электролитов жидкость быстро нагревается проходящим через нее током до закипания, после чего происходит электрический пробой столбика жидкости и его разрушение. Расчеты показывают, что разгон электролита типа морской воды ограничен из-за указанного эффекта скоростями 150-200 м/с. The specified method and device for its implementation are mainly intended for pumping well-conducting liquids (molten metals). When electrolytes are dispersed in this way, the liquid is quickly heated by the current passing through it until it boils, after which an electric breakdown of the liquid column occurs and its destruction. Calculations show that the acceleration of an electrolyte such as sea water is limited due to the indicated effect to velocities of 150-200 m / s.

Известен способ создания импульсных высокоскоростных струй жидкостей, заключающийся в том, что приводят во взаимодействие поток электрического тока, пропускаемого через жидкость, помещенную в кольцеобразный канал, с внешним бегущим магнитным полем (Брановер Г.Г. Цинобер А.Б. Магнитная гидродинамика несжимаемых сред, М. Наука, 1970, с.330-332). There is a method of creating pulsed high-speed jets of liquids, which consists in the interaction of the flow of electric current passing through a fluid placed in an annular channel with an external traveling magnetic field (Branover G.G. Zinober A.B. Magnetic hydrodynamics of incompressible media, M. Nauka, 1970, pp. 330-332).

В указанном способе бегущее магнитное поле воздействует на плавающие в жидкости твердые тела, имеющие высокую электропроводность и специальные ферромагнитные вставки. In this method, a traveling magnetic field acts on solids floating in a liquid having high electrical conductivity and special ferromagnetic inserts.

Известно устройство для создания импульсных высокоскоростных струй жидкостей, осуществляющее вышеуказанный способ и содержащее кольцеобразный канал для размещения жидкости и твердых тел, имеющих высокую электропроводность, ферромагнитные вставки и индуктор бегущего магнитного поля (смотри там же). A device for creating pulsed high-speed jets of liquids is known that implements the above method and contains an annular channel for accommodating liquids and solids having high electrical conductivity, ferromagnetic inserts and a traveling magnetic field inductor (see ibid.).

Указанный способ и устройство для его осуществления при использовании для ускорения порций жидкости требуют непрерывной подачи тел-посредников, поскольку они вылетают из устройства вместе с порциями жидкости. The specified method and device for its implementation when used to accelerate portions of liquid require a continuous supply of bodies of intermediaries, since they fly out of the device along with portions of liquid.

Известны способ создания импульсных высокоскоростных струй жидкостей, в том числе и слабопроводящих, и устройство для его осуществления, в которых ограничение, связанное с низкой проводимостью жидкости, устранено (Механика жидкости и газа, N 5, 1988, с.39-44). A known method of creating pulsed high-speed jets of liquids, including weakly conductive, and a device for its implementation, in which the restriction associated with low conductivity of the liquid is removed (Mechanics of liquid and gas, N 5, 1988, p. 39-44).

Указанный способ создания импульсных высокоскоростных струй слабопроводящих жидкостей заключается в том, что приводят во взаимодействие поток электрического тока, пропускаемого через слабопроводящую жидкость, помещенную в продолговатый канал, с внешним магнитным полем, прикладываемым нормально направлению потока электрического тока, создаваемого в слабопроводящей жидкости (смотри там же). The indicated method for creating pulsed high-speed jets of weakly conducting liquids consists in interacting with the flow of electric current passing through a weakly conducting liquid placed in an elongated channel with an external magnetic field applied normally to the direction of the flow of electric current generated in a weakly conducting liquid (see ibid. )

В указанном способе поток слабопроводящей жидкости вводят в продолговатый канал непрерывно, а электрический разряд осуществляют непосредственно в жидкости. In this method, a stream of weakly conducting liquid is introduced continuously into the elongated channel, and the electric discharge is carried out directly in the liquid.

Известно устройство для создания импульсных высокоскоростных струй слабопроводящих жидкостей, осуществляющее вышеуказанный способ и содержащее ствол, имеющий вытянутые ускоряющие электроды, образующие продолговатый канал для размещения слабопроводящей жидкости и соединенные с источником питания, и магнитную систему, создающую внешнее магнитное поле, нормальное ускоряющим электродам (смотри там же). A device is known for creating pulsed high-speed jets of weakly conducting liquids, implementing the above method and comprising a barrel having elongated accelerating electrodes forming an elongated channel for accommodating a weakly conducting liquid and connected to a power source, and a magnetic system that creates an external magnetic field normal to accelerating electrodes (see there same).

В указанном устройстве ускоряющие электроды расположены коаксиально. Один из торцов ствола герметично закрыт дном из диэлектрика. Кольцевой объем между электродами заполнен жидкостью. Вблизи дна электроды соединены между собой тонкой проволочной перемычкой. На электроды подают напряжение в несколько киловольт. При этом проволочная перемычка взрывообразно разрушается и жидкость ускоряется за счет электрогидравлического эффекта. Под действием тока, протекающего по коаксиальным электродам, в зазоре между ними образуется кольцевое магнитное поле. Взаимодействие тока в разрядном промежутке с магнитным полем приводит к появлению дополнительной ускоряющей силы, действующей на жидкость. In the specified device, the accelerating electrodes are located coaxially. One of the ends of the barrel is hermetically sealed with a dielectric bottom. The annular volume between the electrodes is filled with liquid. Near the bottom, the electrodes are interconnected by a thin wire jumper. A voltage of several kilovolts is applied to the electrodes. In this case, the wire jumper is explosively destroyed and the fluid is accelerated due to the electro-hydraulic effect. Under the influence of the current flowing through the coaxial electrodes, an annular magnetic field is formed in the gap between them. The interaction of the current in the discharge gap with the magnetic field leads to the appearance of an additional accelerating force acting on the liquid.

В указанном устройстве для осуществления вышеописанного способ сложно обеспечить высокую частоту повторения рабочего цикла из-за необходимости установки проволочной перемычки. Кроме того, необходимо предъявлять высокие требования к прочности материалов устройства, что связано с высокими давлениями при взрывном разрушении перемычки. In the specified device for implementing the above method, it is difficult to provide a high repetition rate of the duty cycle due to the need to install a wire jumper. In addition, it is necessary to make high demands on the strength of the materials of the device, which is associated with high pressures during the explosive destruction of the bridge.

Большая энергоемкость источника питания, требуемая для создания и поддержания магнитного поля высокой напряженности в течение всего времени разгона жидкости, приводит к большим габаритам и весу источника питания, а значит, и всего устройства в целом. The large power consumption of the power source required to create and maintain a high magnetic field during the entire acceleration of the liquid, leads to large dimensions and weight of the power source, and therefore the entire device.

Из-за низкой проводимости жидкости в указанном способе и устройстве для его осуществления невозможно пропускать ток непосредственно через жидкость, иначе последняя вскипает, не достигнув требуемой скорости. Due to the low conductivity of the liquid in the specified method and device for its implementation, it is impossible to pass current directly through the liquid, otherwise the latter boils without reaching the desired speed.

В основу изобретения положена задача разработки способа создания импульсных высокоскоростных струй слабопроводящих жидкостей, по которому слабопроводящую жидкость вводят в продолговатый канал и создают такие условия для ее разгона, что позволяют максимально увеличить скорость и частоту выброса струй, а также создать простое устройство для создания импульсных высокоскоростных струй слабопроводящих жидкостей, которое так конструктивно выполнено, что позволяет осуществить вышеуказанный способ. The basis of the invention is the development of a method for creating pulsed high-speed jets of weakly conducting liquids, through which a weakly conducting liquid is introduced into an elongated channel and creating such conditions for its acceleration that maximizes the speed and frequency of ejection of jets, as well as creating a simple device for creating pulsed high-speed jets weakly conducting liquids, which is so structurally designed that allows the implementation of the above method.

Это достигается тем, что по способу создания импульсных высокоскоростных струй слабопроводящих жидкостей, заключающемуся в том, что приводят во взаимодействие поток электрического тока, пропускаемого через слабопроводящую жидкость, помещенную в продолговатый канал, с внешним магнитным полем, прикладываемым нормально направлению потока электрического тока, создаваемого в слабопроводящей жидкости, согласно изобретению слабопроводящую жидкость вводят в продолговатый канал порционально с созданием газового промежутка со стороны, противоположной направлению перемещения импульсных высокоскоростных струй слабопроводящей жидкости, и для каждой порции слабопроводящей жидкости в этом газовом промежутке создают плазменный столб, через который пропускают разрядный ток одновременно с пропуском электрического тока через слабопроводящую жидкость, в результате чего при взаимодействии разрядного тока с внешним магнитным полем происходит ускорение порции слабопроводящей жидкости. This is achieved by the fact that by the method of creating pulsed high-speed jets of weakly conductive liquids, which consists in the interaction of the flow of electric current passing through a weakly conductive fluid placed in an elongated channel with an external magnetic field applied normally to the direction of the flow of electric current generated in weakly conductive liquid, according to the invention, a weakly conductive liquid is introduced portionwise into the oblong channel with the creation of a gas gap from the side, opposite to the direction of movement of the pulsed high-speed jets of a weakly conducting liquid, and for each portion of a weakly conducting liquid in this gas gap a plasma column is created through which a discharge current is passed simultaneously with the passage of an electric current through a weakly conducting liquid, as a result of which, when the discharge current interacts with an external magnetic field, acceleration portions of slightly conductive fluid.

Порцию слабопроводящей жидкости можно разделить на отдельные части, отделенные одна от другой плазменными промежутками. A portion of a slightly conductive liquid can be divided into separate parts, separated from one another by plasma gaps.

Желательно, чтобы создание газового промежутка осуществляли путем выбора заданного участка ввода порции слабопроводящей жидкости в продолговатый канал со стороны его боковой стенки. It is desirable that the creation of the gas gap was carried out by selecting a predetermined portion of the introduction of a portion of a weakly conducting liquid into the elongated channel from the side of its side wall.

Целесообразно, чтобы создание газового промежутка осуществляли путем ввода порции слабопроводящей жидкости в продолговатый канал со стороны его торца и отрыва порции слабопроводящей жидкости от этого торца. It is advisable that the creation of the gas gap was carried out by introducing a portion of a weakly conductive fluid into the elongated channel from the side of its end and tearing off a portion of the weakly conductive fluid from this end.

Разумно, чтобы отрыв порции слабопроводящей жидкости от торца продолговатого канала осуществляли путем перекрытия потока слабопроводящей жидкости, подаваемой поз избыточным давлением, большим статического давления в торце продолговатого канала. It is reasonable that a portion of the weakly conductive fluid is separated from the end of the oblong channel by shutting off the flow of weakly conductive fluid supplied by excess pressure greater than the static pressure in the end of the oblong channel.

Вполне разумно, чтобы отрыв порции слабопроводящей жидкости от торца продолговатого канала осуществляли путем подачи газа в течение времени между соседними порциями слабопроводящей жидкости. It is reasonable that the portion of the weakly conducting liquid be separated from the end of the elongated channel by supplying gas for a period of time between adjacent portions of the weakly conducting liquid.

Это достигается также тем, что в устройстве для создания импульсных высокоскоростных струй слабопроводящих жидкостей, осуществляющем вышеуказанный способ и содержащем ствол, имеющий вытянутые ускоряющие электроды, образующие продолговатый канал для размещения слабопроводящей жидкости и электрически соединенные с источником питания, и магнитную систему, создающую внешнее магнитное поле, нормальное ускоряющим электродам, согласно изобретению ствол имеет отсек для создания плазменного столба и предусмотрены поджигающий электрод, расположенный в этом отсеке между ускоряющими электродами, и дозатор для подачи порций слабопроводящей жидкости в продолговатый канал ствола. This is also achieved by the fact that in the device for creating pulsed high-speed jets of weakly conducting liquids, implementing the above method and comprising a barrel having elongated accelerating electrodes forming an elongated channel for accommodating a weakly conducting liquid and electrically connected to a power source, and a magnetic system that creates an external magnetic field normal to the accelerating electrodes, according to the invention, the barrel has a compartment for creating a plasma column and an ignition electrode is provided, placed in the compartment between the acceleration electrodes, and a dispenser for supplying a weakly conducting fluid portions into an elongated bore.

Дозатор может быть соединен с продолговатым каналом ствола за отсеком ствола по направлению перемещения высокоскоростных струй слабопроводящей жидкости или с торцом продолговатого канала ствола со стороны отсека. The dispenser can be connected to the elongated bore of the barrel behind the barrel compartment in the direction of movement of high-speed jets of weakly conducting liquid or to the end of the elongated bore of the barrel from the compartment side.

Преимущества предлагаемых способа и устройства для его осуществления заключаются в том, что простыми средствами обеспечивается максимальное увеличение скорости и частоты выброса струй слабопроводящей жидкости. The advantages of the proposed method and device for its implementation are that simple means provide the maximum increase in the speed and frequency of the ejection of jets of a slightly conductive liquid.

На фиг. 1 изображена общая схема предлагаемого устройства для создания импульсных высокоскоростных струй слабопроводящих жидкостей, осуществляющего заявляемый способ (перед началом ускорения слабопроводящей жидкости); на фиг. 2 общая схема варианта выполнения предлагаемого устройства, осуществляющего заявляемый способ. In FIG. 1 shows a General diagram of the proposed device for creating pulsed high-speed jets of weakly conducting liquids, implementing the inventive method (before accelerating a weakly conducting liquid); in FIG. 2 is a general diagram of an embodiment of the proposed device implementing the inventive method.

Предлагаемый способ создания импульсных высокоскоростных струй слабопроводящих жидкостей заключается в том, что приводят во взаимодействие поток электрического тока, пропускаемого через слабопроводящую жидкость, помещенную в продолговатый канал, с внешним магнитным полем, прикладываемым нормально направлению потока электрического тока, создаваемого в слабопроводящей жидкости. Слабопроводящую жидкость вводят в продолговатый канал порционально с созданием газового промежутка со стороны, противоположной направлению перемещения импульсных высокоскоростных струй слабопроводящей жидкости, и для каждой порции слабопроводящей жидкости в этом газовом промежутке создают плазменный столб, через который пропускают разрядный ток одновременно с пропуском электрического тока через слабопроводящую жидкость, в результате чего при взаимодействии разрядного тока с внешним магнитным полем происходит ускорение порции слабопроводящей жидкости. The proposed method for creating pulsed high-speed jets of weakly conducting liquids is that they interact with the flow of electric current passing through a weakly conducting liquid placed in an elongated channel with an external magnetic field applied normally to the direction of the flow of electric current generated in a weakly conducting liquid. A weakly conducting liquid is introduced into the oblong channel portionwise with the creation of a gas gap on the side opposite to the direction of movement of the pulsed high-speed jets of a weakly conducting liquid, and for each portion of a weakly conducting liquid in this gas gap a plasma column is created through which a discharge current is passed simultaneously with the passage of an electric current through the weakly conducting liquid as a result of which, when the discharge current interacts with an external magnetic field, a portion accelerates with aboprovodyaschey liquid.

Создание газового промежутка в первом варианте выполнения предлагаемого способа осуществляют путем ввода порции слабопроводящей жидкости в продолговатый канал со стороны его боковой стенки. The creation of a gas gap in the first embodiment of the proposed method is carried out by introducing a portion of a weakly conducting liquid into the elongated channel from the side of its side wall.

Таким образом, разрядный ток проходит через хорошо проводящий плазменный столб, который механически давит на разгоняемую порцию жидкости. Слабопроводящая жидкость и плазменный столб оказываются параллельно подсоединенными. Поскольку проводимость плазмы в разряде на несколько порядков превышает проводимость жидкости, то разогрев жидкости электрическим током незначителен и вскипания не происходит. Для облегчения образования плазменного столба и исключения возникновения высоких давлений при пробое жидкости создают плазменный столб не в жидкости, а в газе позади порции жидкости. Для этого порцию жидкости перед разгоном располагают путем выбора места ввода в ствол так, чтобы по обе стороны от нее был газовый промежуток. Этот промежуток с нужной стороны от столбика жидкости ионизируется импульсом высокого напряжения (поджигающий импульс). Одновременно с импульсом высокого напряжения подают ускоряющее напряжение. Если ускоряющее напряжение подать позже поджигающего импульса, то ионизированный газ может уже потерять проводимость и разряда не произойдет, а если раньше, то столбик жидкости окажется подключенным к высокому напряжению и может произойти его вскипание и электрический пробой. Пробой в объеме жидкости ведет к разбрызгиванию жидкости. Thus, the discharge current passes through a well-conducting plasma column, which mechanically presses on the accelerated portion of the liquid. The weakly conducting liquid and the plasma column are connected in parallel. Since the plasma conductivity in the discharge is several orders of magnitude higher than the liquid conductivity, the heating of the liquid by electric current is negligible and boiling does not occur. To facilitate the formation of a plasma column and to eliminate the occurrence of high pressures during the breakdown of a liquid, a plasma column is created not in the liquid, but in the gas behind the portion of the liquid. To do this, a portion of the liquid before acceleration is positioned by choosing the place of entry into the barrel so that there is a gas gap on both sides of it. This gap on the right side of the liquid column is ionized by a high voltage pulse (igniting pulse). Simultaneously with the high voltage pulse, an accelerating voltage is supplied. If the accelerating voltage is supplied later than the igniting pulse, then the ionized gas may already lose conductivity and the discharge will not occur, but if earlier, the liquid column will be connected to a high voltage and boiling and electrical breakdown may occur. Breakdown in the volume of liquid leads to spraying of the liquid.

Создание газового промежутка во втором варианте выполнения предлагаемого способа осуществляют путем ввода порции слабопроводящей жидкости в продолговатый канал со стороны его торца и отрыва порции слабопроводящей жидкости от этого торца. Отрыв порции слабопроводящей жидкости от торца продолговатого канала в этом варианте осуществляют путем перекрытия потока слабопроводящей жидкости, подаваемой под избыточным давлением, большим статического давления в торце продолговатого канала, а порцию слабопроводящей жидкости разделяют на отдельные части, отделенные одна от другой плазменными промежутками. Остальные приемы способа выполняют аналогично, как это описано выше в первом варианте выполнения способа. The creation of a gas gap in the second embodiment of the proposed method is carried out by introducing a portion of a weakly conductive fluid into the oblong channel from the side of its end face and tearing off a portion of the weakly conductive fluid from this end face. In this embodiment, a portion of the weakly conducting liquid is separated from the end of the oblong channel by blocking the flow of the weakly conducting liquid supplied under an excess pressure greater than the static pressure in the end of the oblong channel, and the portion of the weakly conducting liquid is divided into separate parts separated by plasma gaps. The remaining methods are performed in the same way as described above in the first embodiment of the method.

Третий вариант выполнения предлагаемого способа осуществляют аналогично второму варианту выполнения способа. Отличие заключается в том, что отрыв порции слабопроводящей жидкости от торца продолговатого канала осуществляют путем подачи газа в течение времени между соседними порциями слабопроводящей жидкости. The third embodiment of the proposed method is carried out similarly to the second embodiment of the method. The difference lies in the fact that the separation of a portion of a weakly conducting fluid from the end of the elongated channel is carried out by supplying gas for a time between adjacent portions of a weakly conducting fluid.

При осуществлении предлагаемого способа следует иметь в виду, что порцию слабопроводящей жидкости можно разделить на части и в первом варианте его выполнения. Кроме того, следует иметь в виду, что предлагаемым способом можно ускорять любые слабопроводящие жидкости, в том числе и воду. When implementing the proposed method, it should be borne in mind that a portion of a slightly conductive liquid can be divided into parts in the first embodiment. In addition, it should be borne in mind that the proposed method can accelerate any weakly conducting liquids, including water.

Предлагаемое устройство содержит ствол 1 (фиг.1), имеющий вытянутые ускоряющие электроды 2 и 3, образующие совместно с диэлектрическими прокладками 4 и 5, расположенными на вытянутых поверхностях электродов 2 и 3, продолговатый канал 6 для размещения порции слабопроводящей жидкости 7. Электроды 2 и 3 электрически соединены с источником 8 питания. Устройство содержит также магнитную систему 9, создающую внешнее магнитное поле, нормальное ускоряющим электродам 2 и 3, и дозатор 10 для подачи порции слабопроводящей жидкости 7 в продолговатый канал 6 ствола 1. Ствол 1 имеет отсек 11 для создания плазменного столба, в котором между ускоряющими электродами 2 и 3 расположен поджигающий электрод 12. Магнитная система 9 содержит соленоиды 13 и 14, охватывающие ствол 1. Одни из концов проводников соленоидов 13 и 14 соединены с электродами 2 и 3 соответственно. Другой конец проводника соленоида 13 соединен через ключ 15 с источником 8 питания и через сопротивления 16 с первичной обмоткой 17 импульсного трансформатора 18, соединенной с другим концом проводника соленоида 14. Вторичная обмотка 19 трансформатора 18 одним концом соединена через сопротивление 20 с поджигающим электродом 12, а другим концом с электродом 3 и одним из концов проводника соленоида 14. Параллельно источнику 8 питания подключен диод 21 и конденсаторная батарея 22, соединенная с ключом 15 и с первичной обмоткой 17 трансформатора 18 и концом проводника соленоида 14. The proposed device comprises a barrel 1 (Fig. 1) having elongated accelerating electrodes 2 and 3, forming, together with dielectric spacers 4 and 5 located on the elongated surfaces of the electrodes 2 and 3, an elongated channel 6 to accommodate a portion of a slightly conductive liquid 7. Electrodes 2 and 3 are electrically connected to a power source 8. The device also contains a magnetic system 9, which creates an external magnetic field normal to the accelerating electrodes 2 and 3, and a dispenser 10 for supplying a portion of a weakly conducting liquid 7 into the elongated channel 6 of the barrel 1. The barrel 1 has a compartment 11 for creating a plasma column in which between the accelerating electrodes 2 and 3, an ignition electrode 12 is located. Magnetic system 9 contains solenoids 13 and 14 spanning the barrel 1. One of the ends of the conductors of the solenoids 13 and 14 is connected to the electrodes 2 and 3, respectively. The other end of the conductor of the solenoid 13 is connected through a key 15 to a power source 8 and through resistance 16 to the primary winding 17 of the pulse transformer 18 connected to the other end of the conductor of the solenoid 14. The secondary winding 19 of the transformer 18 is connected at one end through a resistance 20 to the ignition electrode 12, and the other end with the electrode 3 and one of the ends of the conductor of the solenoid 14. Parallel to the power supply 8 is connected a diode 21 and a capacitor bank 22 connected to the key 15 and to the primary winding 17 of the transformer 18 and the end p ovodnika solenoid 14.

В описываемом варианте устройства, осуществляющего предлагаемый способ, дозатор 10 соединен с продолговатым каналом 6 ствола 1 за отсевом 11 ствола 1 по направлению перемещения высокоскоростных струй слабопроводящей жидкости (направление стрелки А). Дозатор 10 соединен с резервуаром 23. In the described embodiment of the device that implements the proposed method, the dispenser 10 is connected to the elongated channel 6 of the barrel 1 behind the screening 11 of the barrel 1 in the direction of movement of high-speed jets of weakly conducting liquid (arrow A). The dispenser 10 is connected to the reservoir 23.

Устройство, представленное на фиг.2, выполнено аналогично устройству по фиг. 1. Отличие заключается в том, что оно осуществляет второй и третий варианты выполнения предлагаемого способа, по которым порция слабопроводящей жидкости 7 разделена на отдельные части 24, отделенные одна от другой плазменными промежутками, поэтому дозатор 10 соединен с торцом 25 канала 6 ствола 1 со стороны отсека 11 и имеется блок 26 управления трансформатором 18. Стрелками Б показано направлена магнитного поля. The device shown in FIG. 2 is made similarly to the device in FIG. 1. The difference lies in the fact that it implements the second and third embodiments of the proposed method, in which a portion of a weakly conductive liquid 7 is divided into separate parts 24, separated from one another by plasma gaps, so the dispenser 10 is connected to the end face 25 of the channel 6 of the barrel 1 from the side compartment 11 and there is a transformer control unit 26. The arrows B indicate the direction of the magnetic field.

Принцип работы предлагаемого устройства для создания импульсных слабопроводяших жидкостей, осуществляющего заявляемый способ, заключается в следующем. The principle of operation of the proposed device for creating a pulsed weakly conducting liquids carrying out the inventive method is as follows.

Разгон порции слабопроводящей жидкости 7 (фиг.1) начинается при замыкании ключа 15. Трансформатор 18 дает импульс высокого напряжения, подаваемый на электрод 12. Воздух вблизи электрода 12 ионизируется и пробивается напряжением, приложенным к ускоряющим электродам 2 и 3. Ток, текущий через плазменный столб в отсеке 11, проходит также и через обмотку соленоидов 13 и 14, создающих между ускоряющими электродами 2 и 3 магнитное поле. Взаимодействие разрядного тока с магнитным полем приводит к ускорению порции жидкости 7. The acceleration of a portion of a slightly conductive liquid 7 (Fig. 1) begins when the key 15 is closed. Transformer 18 gives a high voltage pulse supplied to the electrode 12. Air near the electrode 12 is ionized and pierced by the voltage applied to the accelerating electrodes 2 and 3. The current flowing through the plasma the pillar in compartment 11 also passes through the winding of the solenoids 13 and 14, which create a magnetic field between the accelerating electrodes 2 and 3. The interaction of the discharge current with the magnetic field leads to the acceleration of a portion of the liquid 7.

После вылета порции жидкости 7 из ствола 1 и израсходовании энергии, распределенной в батарее 22, и индуктивности соленоидов 13 и 14, разряд прекращается и начинается подготовка следующего ускорительного цикла. Для этого конденсаторная батарея 22 заряжается от источника 8 питания, дозатор 10 впрыскивает очередную порцию жидкости 7 в канал 6 ствола 1. Затем процесс повторяется. After the departure of a portion of the liquid 7 from the barrel 1 and the consumption of energy distributed in the battery 22, and the inductance of the solenoids 13 and 14, the discharge stops and the preparation of the next accelerator cycle begins. To do this, the capacitor bank 22 is charged from the power source 8, the dispenser 10 injects the next portion of the liquid 7 into the channel 6 of the barrel 1. Then the process is repeated.

До начала ускорения порция жидкости 7 удерживается в заданном месте капиллярными силами и силами инерции, так как при частоте повторения цикла порядка 100 Гц порция жидкости 7 не успевает существенно сместиться под действием силы тяжести и других сил. Prior to acceleration, a portion of the liquid 7 is held in place by capillary and inertial forces, since at a cycle repetition rate of the order of 100 Hz, the portion of the liquid 7 does not have time to substantially shift due to gravity and other forces.

Принцип работы устройства по фиг.2 аналогичен принципу работы устройства по фиг.1. Отличие заключается в том, что ускорение очередной порции жидкости 7 начинается до вылета предыдущей порции из ствола 1. Это позволяет повысить частоту выброса порций жидкости. The principle of operation of the device of figure 2 is similar to the principle of operation of the device of figure 1. The difference is that the acceleration of the next portion of the liquid 7 begins before the departure of the previous portion of the barrel 1. This allows you to increase the frequency of the ejection of portions of the liquid.

При реализации второго варианта способа в устройстве по фиг.2 дозатор 10 выполняет функцию заслонки, перекрывающей поток жидкости, подаваемой под давлением по магистрали. При резком перекрытии потока порция жидкости 7 отрывается силами инерции от торца 25 ствола 1. После того, как порция жидкости 7 пройдет при движении по инерции поджигающий электрод 12, блок 26 управления через импульсный трансформатор 18 подает на поджигающий электрод 12 высоковольтный импульс, ионизирующий пары жидкости, заполняющие отсек 11 между торцом 25 ствола 1 и порцией жидкости 7. Ионизация пара приводит к пробою разрядного промежутка между ускоряющими электродами (на фиг. 2 не показаны) и началу нового цикла ускорения. Поскольку во втором варианте способа в стволе 1 одновременно находится несколько плазменных столбов, пропускающих ток (позади каждой порции жидкости), то необходимы меры для устранения шунтирующего влияния плазменных столбов одного на другой, например, путем разделения ускоряющих электродов на отдельные секции по длине ствола 1. When implementing the second variant of the method in the device of figure 2, the dispenser 10 performs the function of a damper that blocks the flow of liquid supplied under pressure along the line. With a sharp shutdown of the flow, a portion of the liquid 7 is torn off by inertia from the end face 25 of the barrel 1. After a portion of the liquid 7 passes through the inertia, the ignition electrode 12, the control unit 26 sends a high-voltage pulse ionizing the liquid vapor to the ignition electrode 12 through the pulse transformer 18 filling the compartment 11 between the end face 25 of the barrel 1 and a portion of the liquid 7. Ionization of the vapor leads to a breakdown of the discharge gap between the accelerating electrodes (not shown in FIG. 2) and the beginning of a new acceleration cycle. Since in the second variant of the method several plasma columns passing the current (behind each portion of liquid) are simultaneously located in the barrel 1, measures are necessary to eliminate the shunting effect of the plasma columns on one another, for example, by dividing the accelerating electrodes into separate sections along the length of the barrel 1.

При реализации третьего варианта способа в устройстве по фиг.2 дозатор 10 после подачи очередной порции жидкости 7 в ствол 1 подает порцию газа, достаточную для перемещения порции жидкости 7 за пределы поджигающего электрода 12. В этом варианте жидкость может подаваться в ствол 1 при более низком давлении, чем при реализации второго варианта способа. В остальном второй и третий варианты реализации способа не различаются между собой. When implementing the third variant of the method in the device of FIG. 2, the dispenser 10, after supplying the next portion of the liquid 7 to the barrel 1, supplies a portion of the gas sufficient to move the portion of the liquid 7 outside the ignition electrode 12. In this embodiment, the liquid can be supplied to the barrel 1 at a lower pressure than when implementing the second variant of the method. The rest of the second and third variants of the method do not differ from each other.

Предлагаемые способ и устройство для его осуществления просты в реализации. Поскольку ток протекает через плазму, а не через жидкость, в данном устройстве можно ускорить слабопроводящие жидкости, в том числе воду. Ускорение электромагнитными силами позволяет избежать ограничения по максимальной скорости струи, связанного со сравнительно низкой величиной скорости ударной волны в газе. Обеспечив примерно постоянный разрядный ток, легко получить режим разгона, близкий к равноускоренному. В этом случае максимальное давление жидкости на стенки устройства имеет минимальное значение при прочих равных условиях. Это позволяет изготовить устройство из доступных материалов. Устройство конструктивно несложно. Нет высоких требований к прочности материалов. The proposed method and device for its implementation are simple to implement. Since the current flows through the plasma, and not through the liquid, in this device it is possible to accelerate weakly conducting liquids, including water. Acceleration by electromagnetic forces avoids the limitation on the maximum jet velocity associated with the relatively low velocity of the shock wave in the gas. Providing approximately constant discharge current, it is easy to obtain an acceleration mode close to uniformly accelerated. In this case, the maximum fluid pressure on the walls of the device has a minimum value, ceteris paribus. This allows you to make the device from available materials. The device is structurally simple. There are no high requirements for the strength of materials.

Claims (9)

1. Способ создания импульсных высокоскоростных струй слабопроводящих жидкостей, заключающийся в том, что приводят во взаимодействие поток электрического тока, пропускаемого через слабопроводящую жидкость, помещенную в продолговатый канал, с внешним магнитным полем, прикладываемым нормально направлению потока электрического тока, создаваемого в слабопроводящей жидкости, отличающийся тем, что слабопроводящую жидкость вводят в продолговатый канал порционально с созданием газового промежутка со стороны, противоположной направлению перемещения импульсных высокоскоростных струй слабопроводящей жидкости, и для каждой порции слабопроводящей жидкости в этом газовом промежутке создают плазменный столб, через который пропускают разрядный ток одновременно с пропуском электрического тока через слабопроводящую жидкость, в результате чего при взаимодействии разрядного тока с внешним магнитным полем происходит ускорение порции слабопроводящей жидкости. 1. The method of creating pulsed high-speed jets of weakly conducting liquids, which consists in the fact that they interact with the flow of electric current passing through a weakly conducting liquid placed in an elongated channel with an external magnetic field applied normally to the direction of the flow of electric current generated in a weakly conducting liquid, characterized the fact that a weakly conducting liquid is introduced portionwise into the elongated channel with the creation of a gas gap from the side opposite to the direction ne repulsive high-speed jets of a weakly conducting liquid, and for each portion of a weakly conducting liquid in this gas gap a plasma column is created through which a discharge current is passed simultaneously with an electric current passing through a weakly conducting liquid, as a result of which, when a discharge current interacts with an external magnetic field, an acceleration of a portion of a weakly conducting liquids. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что порцию слабопроводящей жидкости разделяют на отдельные части, отделенные одна от другой плазменными промежутками. 2. The method according to claim 1, characterized in that the portion of the weakly conductive liquid is divided into separate parts separated from one another by plasma gaps. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что создание газового промежутка осуществляют путем выбора заданного участка ввода порции слабопроводящей жидкости в продолговатый канал со стороны его боковой стенки. 3. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the creation of a gas gap is carried out by selecting a predetermined portion of the input portion of a weakly conductive liquid into the elongated channel from the side of its side wall. 4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что создание газового промежутка осуществляют путем ввода порции слабопроводящей жидкости в продолговатый канал со стороны его торца и отрыва порции слабопроводящей жидкости от этого торца. 4. The method according to p. 1 or 2, characterized in that the creation of a gas gap is carried out by introducing a portion of a weakly conducting liquid into the elongated channel from the side of its end and tearing off a portion of a weakly conducting liquid from this end. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что отрыв порции слабопроводящей жидкости от торца продолговатого канала осуществляют путем перекрытия потока слабопроводящей жидкости, подаваемой под избыточным давлением, большим статического давления в торце продолговатого канала. 5. The method according to p. 4, characterized in that the separation of a portion of a weakly conductive fluid from the end of the oblong channel is carried out by blocking the flow of weakly conductive fluid supplied under excess pressure, greater than the static pressure at the end of the oblong channel. 6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что отрыв порции слабопроводящей жидкости от торца продолговатого канала осуществляют путем подачи газа в течение времени между соседними порциями слабопроводящей жидкости. 6. The method according to p. 4, characterized in that the separation of a portion of a weakly conductive fluid from the end of the elongated channel is carried out by supplying gas for a time between adjacent portions of a weakly conductive fluid. 7. Устройство для создания импульсных высокоскоростных струй слабопроводящих жидкостей, содержащее ствол, имеющий вытянутые ускоряющие электроды, образующие продолговатый канал для размещения слабопроводящей жидкости и электрически соединенные с источником питания, и магнитную систему, создающую внешнее магнитное поле, нормальное ускоряющим электродам, отличающееся тем, что в нем ствол имеет отсек для создания плазменного столба и предусмотрены поджигающий электрод, расположенный в этом отсеке между ускоряющими электродами, и дозатор для подачи порций слабопроводящей жидкости в продолговатый канал ствола. 7. A device for creating pulsed high-speed jets of weakly conducting liquids, containing a barrel having elongated accelerating electrodes forming an elongated channel for placing a weakly conducting liquid and electrically connected to a power source, and a magnetic system that creates an external magnetic field normal to accelerating electrodes, characterized in that in it, the barrel has a compartment for creating a plasma column, and an ignition electrode located in this compartment between the accelerating electrodes is provided, and OP for feeding portions of a slightly conductive fluid into the elongated bore of the barrel. 8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что дозатор соединен с продолговатым каналом ствола за отсеком ствола по направлению перемещения высокоскоростных струй слабопроводящей жидкости. 8. The device according to claim 7, characterized in that the dispenser is connected to an elongated bore of the barrel behind the barrel compartment in the direction of movement of high-speed jets of weakly conducting liquid. 9. Устройство по п.7, отличающееся тем, что дозатор соединен с торцом продолговатого канала ствола со стороны отсека. 9. The device according to claim 7, characterized in that the dispenser is connected to the end of the elongated barrel channel from the compartment side.
RU93047561A 1993-10-07 1993-10-07 Process of formation of pulse high-speed jets of poorly conductive fluids and device for its implementation RU2058482C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93047561A RU2058482C1 (en) 1993-10-07 1993-10-07 Process of formation of pulse high-speed jets of poorly conductive fluids and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93047561A RU2058482C1 (en) 1993-10-07 1993-10-07 Process of formation of pulse high-speed jets of poorly conductive fluids and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2058482C1 true RU2058482C1 (en) 1996-04-20
RU93047561A RU93047561A (en) 1996-05-20

Family

ID=20148187

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93047561A RU2058482C1 (en) 1993-10-07 1993-10-07 Process of formation of pulse high-speed jets of poorly conductive fluids and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2058482C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Брановер Г.Г., Цинобер А.Б. Магнитная гидродинамика несжимаемых сред, М.: Наука, 1970, с.330-332. Механика жидкости и газа, N 5, 1988, с.39-44. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Turchi et al. Generation of high‐energy plasmas by electromagnetic implosion
US10077644B2 (en) Method and apparatus for generating high-pressure pulses in a subterranean dielectric medium
US4422013A (en) MPD Intense beam pulser
EP2721628B1 (en) System and method to generate a self-confined high density air plasma
US2728877A (en) Apparatus for obtaining extremely high temperatures
EP0381722A1 (en) Process and apparatus for the production of fuel gas and the enhanced release of thermal energy from such gas
US20220136371A1 (en) Acoustic stimulation
US4571468A (en) Inductive store opening switch
WO2010114415A1 (en) Method for performing an electrohydraulic action on an oil formation and a device for carrying out said method
Bacqueyrisses et al. Phenomenological studies for optimizing subsonic underwater discharges
RU2058482C1 (en) Process of formation of pulse high-speed jets of poorly conductive fluids and device for its implementation
US3321919A (en) Apparatus for generating high density plasma
Lawson Collective and coherent methods of particle acceleration
EP0333854A4 (en) Controlled process for the production of thermal energy from gases and apparatus useful therefor.
RU2248591C2 (en) Borehole source of elastic vibrations
WO1991001036A1 (en) Energy source system
US3458858A (en) Acoustic generator of the spark discharge type
US5012720A (en) Plasma projectile accelerator with valve means for preventing the backward flow of plasma in passage through which projectile is accelerated
US3338789A (en) Fusion generator of high intensity, pulsed neutrons
US3317763A (en) Pulsed electrical power generation
US4888522A (en) Electrical method and apparatus for impelling the extruded ejection of high-velocity material jets
Gu et al. Pulsed operation of spherical inertial-electrostatic confinement device
Richardson et al. An exploding foil flying plate generator
RU204110U1 (en) IMPULSE GENERATOR OF NARROW DIRECTIONAL PLASMA FLOW
Fleurier et al. Fast valve for ion beam-plasma interaction