RU2695538C1 - Device for accelerating bodies from superconducting materials - Google Patents

Device for accelerating bodies from superconducting materials Download PDF

Info

Publication number
RU2695538C1
RU2695538C1 RU2018120628A RU2018120628A RU2695538C1 RU 2695538 C1 RU2695538 C1 RU 2695538C1 RU 2018120628 A RU2018120628 A RU 2018120628A RU 2018120628 A RU2018120628 A RU 2018120628A RU 2695538 C1 RU2695538 C1 RU 2695538C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channel
power winding
accelerated
axis
position sensor
Prior art date
Application number
RU2018120628A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Викторович Василенко
Виктор Владимирович Гудков
Алексей Анатольевич Колтаков
Евгений Викторович Носов
Павел Александрович Сокол
Original Assignee
Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
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 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2018120628A priority Critical patent/RU2695538C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2695538C1 publication Critical patent/RU2695538C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41B—WEAPONS FOR PROJECTING MISSILES WITHOUT USE OF EXPLOSIVE OR COMBUSTIBLE PROPELLANT CHARGE; WEAPONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F41B6/00—Electromagnetic launchers ; Plasma-actuated launchers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

FIELD: instrument engineering.SUBSTANCE: invention relates to accelerating bodies from superconducting materials. Device comprises in-series connected body position transducer, signal converter and power winding. Power winding is located below channel axis, and body position sensor is above channel axis, at that guide channel is made of non-conducting material and its inner diameter exceeds diameter of accelerated body.EFFECT: high efficiency of converting electromagnetic energy into kinetic energy of the accelerated body by reducing friction losses.1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к ускорительной технике, позволяющей получить высокие скорости ускоряемого тела (снаряда), и может быть использовано в том числе для проведения научных и прикладных работ.The invention relates to accelerator technology, which allows to obtain high speeds of the accelerated body (projectile), and can be used, including for scientific and applied work.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является «Коаксиальный электромагнитный ускоритель» [RU 2406279 МПК F41B 6/00, заявл. 06.09.2019, опубл. 10.12.2010 (прототип)], состоящий из первичной обмотки в виде сверхпроводящего соленоида, подключенную к источнику постоянного тока, внутри которой коаксиально размещен магнитный экран в виде трубы из сверхпроводящего материала, подключенной к блоку охлаждения, на конце трубы размещена дополнительная обмотка, подключенная к источнику импульсного тока, при этом внутри трубы под дополнительной обмоткой или на трубе рядом с ней размещен снаряд, выполненный из электропроводящего материала. Изобретение позволяет плавно разгонять тела в течение длительного времени до необходимой скорости, снизить массу и габариты устройства.Closest to the technical nature of the claimed device is a "Coaxial electromagnetic accelerator" [RU 2406279 IPC F41B 6/00, stated. 09/06/2019, publ. 12/10/2010 (prototype)], consisting of a primary winding in the form of a superconducting solenoid, connected to a direct current source, inside of which a magnetic screen is coaxially placed in the form of a pipe of superconducting material connected to a cooling unit, an additional winding connected to a pulse current source, while inside the pipe under an additional winding or on the pipe next to it is placed a projectile made of electrically conductive material. The invention allows to smoothly accelerate the body for a long time to the required speed, to reduce the mass and dimensions of the device.

Недостаткам данного устройства является низкая эффективность преобразования электромагнитной энергии в кинетическую энергию ускоряемого тела, обусловленная наличием потерь на трение, возникающим при движении снаряда в стволе.The disadvantages of this device is the low efficiency of the conversion of electromagnetic energy into the kinetic energy of the accelerated body, due to the presence of friction losses that occur when the projectile moves in the barrel.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности преобразования электромагнитной энергии в кинетическую энергию ускоряемого тела за счет снижения потерь на трение.The technical result of the invention is to increase the efficiency of conversion of electromagnetic energy into kinetic energy of an accelerated body by reducing friction losses.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройство ускорения тел из сверхпроводящих материалов, состоящее из первичной обмотки в виде сверхпроводящего соленоида, подключенной к источнику постоянного тока, внутри которой коаксиально размещен направляющий канал, согласно изобретению, дополнительно введены последовательно соединенные датчик положения тела, преобразователь сигналов и силовая обмотка, причем силовая обмотка размещена ниже оси канала, а датчик положения тела - выше оси канала, при этом направляющий канал выполнен из непроводящего материала и его внутренний диаметр превышает диаметр ускоряемого тела.The specified technical result is achieved in that in a device for accelerating bodies of superconducting materials, consisting of a primary winding in the form of a superconducting solenoid, connected to a direct current source, inside which a guide channel is coaxially placed, according to the invention, a series-connected body position sensor and a signal converter are additionally introduced and a power winding, and the power winding is located below the axis of the channel, and the body position sensor is above the axis of the channel, while the guide channel full of non-conductive material and its inner diameter exceeds the diameter of the accelerated body.

Сущность изобретения заключается в том, что дополнительно введены последовательно соединенные датчик положения тела, преобразователь сигналов и силовая обмотка, причем силовая обмотка размещена ниже оси канала, а датчик положения тела - выше оси канала, при этом направляющий канал выполнен из непроводящего материала и его внутренний диаметр превышает диаметр ускоряемого тела.The essence of the invention lies in the fact that in addition a series-connected body position sensor, a signal converter and a power winding are introduced, the power winding being placed below the channel axis and the body position sensor above the channel axis, while the guide channel is made of non-conductive material and its inner diameter exceeds the diameter of the accelerated body.

Известно, что в результате взаимодействия магнитного поля силовой обмотки и сверхпроводящего тела возникает магнитная сила, обеспечивающая компенсацию силы тяжести ускоряемого тела [Калашников С.Г. Элетричество. - М.: Наука, 1970. - С. 361-365.], при этом исключается непосредственный контакт ускоряемого тела с внутренней поверхностью канала за счет чего исключаются потери на трение, таким образом повышается эффективность преобразования электромагнитной энергии в кинетическую энергию ускоряемого тела.It is known that as a result of the interaction of the magnetic field of the power winding and the superconducting body, a magnetic force arises, providing compensation for the gravity of the accelerated body [Kalashnikov SG Eletricity. - M .: Nauka, 1970. - S. 361-365.], This eliminates direct contact of the accelerated body with the inner surface of the channel, thereby eliminating friction losses, thereby increasing the efficiency of the conversion of electromagnetic energy into kinetic energy of the accelerated body.

Датчик положения тела в канале предназначен для измерения смещения положения ускоряемого тела относительно оси канала и может быть выполнены в виде двух индукционных преобразователей.The body position sensor in the channel is designed to measure the displacement of the position of the accelerated body relative to the axis of the channel and can be made in the form of two induction transducers.

Преобразователь сигналов служит для формирования управляющего напряжения, подаваемого на силовую обмотку. На фиг. 3 представлена блок-схема возможной реализации преобразователя сигналов, включающая усилитель сигналов и усилитель мощности.The signal converter is used to form a control voltage supplied to the power winding. In FIG. 3 is a block diagram of a possible implementation of a signal converter, including a signal amplifier and a power amplifier.

Силовая обмотка создает магнитное поле, компенсирующее силу тяжести ускоряемого тела и может быть выполнена в виде плоской обмотки.The power winding creates a magnetic field that compensates for the gravity of the accelerated body and can be made in the form of a flat winding.

Направляющий канал выполнен из непроводящего материала и его внутренний диаметр превышает диаметр ускоряемого тела.The guide channel is made of non-conductive material and its inner diameter exceeds the diameter of the accelerated body.

Предлагаемое устройство представлено на фиг. 1, 2 и 3, где: 1 - тело из сверхпроводящего материала; 2 - направляющий канал; 3 - сверхпроводящий соленоид; 4 - силоваяобмотка; 5 - импульсный генератор постоянного тока (взрывной МГД-генератор); 6 - преобразователь сигналов измерительных обмоток; 7 - датчик положения тела в канале; 8 - усилитель сигнала, 9 - усилитель мощности.The proposed device is presented in FIG. 1, 2 and 3, where: 1 - a body of superconducting material; 2 - a directing channel; 3 - superconducting solenoid; 4 - power winding; 5 - pulsed DC generator (explosive MHD generator); 6 - signal converter measuring windings; 7 - body position sensor in the channel; 8 - signal amplifier, 9 - power amplifier.

Предлагаемое устройство работает следующим образом: ускоряемое тело 1, охлажденное до температуры сверхпроводящего состояния удерживается и центрируется относительно оси направляющего канала 2 при помощи вспомогательной силовой обмотки 4, управляемой от преобразователя сигналов 6. При этом магнитное поле силовой обмотки 4 (вектор В фиг. 1) за счет взаимодействия со сверхпроводящим телом 1 индуцирует электромагнитные силы, которые удерживают тело 1 в подвешенном состоянии на оси направляющего канала 2. Сигнал от датчика положения 7 подается на вход преобразователя сигналов 6, на выходе которого формируется управляющее напряжение, воздействующее на силовую обмотку 4. Причем, величина управляющего напряжения, а с ним и величина удерживающей силы пропорциональна смещению тела 1 относительно оси канала 2. Генератор постоянного тока 5 (например, импульсный взрывной МГД - генератор) генерирует импульс постоянного тока, питающий обмотку сверхпроводящего соленоида 3. Возникающее при этом магнитное поле взаимодействует со сверхпроводящим телом 1 и создает силу Лоренца (вектор F фиг. 1), заставляя его ускорятся вдоль оси канала 2. При этом магнитное поле силовой обмотки 4 удерживает тело 1 от непосредственного контакта со стенками направляющего канала 2 на время его ускорения.The proposed device operates as follows: the accelerated body 1, cooled to a temperature of the superconducting state, is held and centered relative to the axis of the guide channel 2 using an auxiliary power winding 4, controlled from the signal converter 6. In this case, the magnetic field of the power winding 4 (vector In Fig. 1) due to interaction with the superconducting body 1, it induces electromagnetic forces that hold the body 1 in suspension on the axis of the guide channel 2. The signal from the position sensor 7 is supplied to the input of the signal converter 6, at the output of which a control voltage is generated that acts on the power winding 4. Moreover, the magnitude of the control voltage, and with it the magnitude of the holding force, is proportional to the displacement of the body 1 relative to the axis of the channel 2. DC generator 5 (for example, a pulsed explosive MHD generator) generates a direct current pulse supplying the winding of the superconducting solenoid 3. The resulting magnetic field interacts with the superconducting body 1 and creates the Lorentz force (vector F of FIG. 1), forcing it to accelerate along the axis of the channel 2. In this case, the magnetic field of the power winding 4 keeps the body 1 from direct contact with the walls of the guide channel 2 for the time of its acceleration.

Claims (1)

Устройство ускорения тел из сверхпроводящих материалов, состоящее из первичной обмотки в виде сверхпроводящего соленоида, подключенной к источнику постоянного тока, внутри которой коаксиально размещен направляющий канал, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные датчик положения тела, преобразователь сигналов и силовая обмотка, причем силовая обмотка размещена ниже оси канала, а датчик положения тела - выше оси канала, при этом направляющий канал выполнен из непроводящего материала и его внутренний диаметр превышает диаметр ускоряемого тела.A device for accelerating bodies of superconducting materials, consisting of a primary winding in the form of a superconducting solenoid, connected to a direct current source, inside which a guide channel is coaxially placed, characterized in that a body position sensor, a signal transducer and a power winding are further connected in series, the power winding being placed below the axis of the channel, and the body position sensor is above the axis of the channel, while the guide channel is made of non-conductive material and its inner diameter meter exceeds the diameter of the accelerated body.
RU2018120628A 2018-06-04 2018-06-04 Device for accelerating bodies from superconducting materials RU2695538C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120628A RU2695538C1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Device for accelerating bodies from superconducting materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018120628A RU2695538C1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Device for accelerating bodies from superconducting materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2695538C1 true RU2695538C1 (en) 2019-07-24

Family

ID=67512250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018120628A RU2695538C1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 Device for accelerating bodies from superconducting materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2695538C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2406279C1 (en) * 2009-06-09 2010-12-10 Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" Coaxial electromagnetic accelerator
RU148449U1 (en) * 2014-07-22 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" ELECTRODYNAMIC GUN
CN106123681A (en) * 2016-06-24 2016-11-16 广西大学 Study of EM rail-gun launcher beaten by rifle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2406279C1 (en) * 2009-06-09 2010-12-10 Федеральное государственное учреждение Российский научный центр "Курчатовский институт" Coaxial electromagnetic accelerator
RU148449U1 (en) * 2014-07-22 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" ELECTRODYNAMIC GUN
CN106123681A (en) * 2016-06-24 2016-11-16 广西大学 Study of EM rail-gun launcher beaten by rifle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102374146B (en) Pulse laser plasma electricity hybrid micro-propulsion unit and method
US20160245613A1 (en) Electromagnetic Muzzle Velocity Controller and Booster for Guns
Jian et al. Linear ultrasonic motor for absolute gravimeter
RU2695538C1 (en) Device for accelerating bodies from superconducting materials
Xiang et al. Design and experiment of reluctance electromagnetic launcher with new-style armature
US20050102105A1 (en) Vibration generator for seismic applications
Huang et al. A miniature multi-pulse series loading Hopkinson bar experimental device based on an electromagnetic launch
RU2667893C1 (en) Device for studying vacuum discharge of electrons in magnetic field
RU2727925C1 (en) Method of delivering a cryogenic fuel target for controlled inertial thermonuclear synthesis, a system and a carrier
Xue et al. Toroidal field electromagnetic launcher
KR102447765B1 (en) Linear Motion Generation System
Sivkov Hybrid electromagnetic system for acceleration of solids
Abdo et al. The Effect of Coil Geometry and Winding Method on the Electromagnetic Launcher Performance
RU2743990C1 (en) Superstrong pulse magnet
Grygorczuk et al. A Multi-Sectioning, Reconfigurable Electromagnetic Hammering Propulsion for Mole Penetrators
OA20392A (en) System for generating a linear movement
Qiao et al. Analysis of muzzle velocity measuring device for small arms grenade
CN117073458B (en) Submerged-type distributing device and control method
Cheng The Design and Simulation of a Novel Electromagnetic Launcher with Permanent Magnet
Piekielny et al. Influence of the different capacitor configurations of the supply system on the efficiency of the rail accelerator
MOHAMED DEVELOPMENT OF A PULSED LAUNCHER SYSTEM
RU2136102C1 (en) Electric gravitation motor
SU1725410A1 (en) Broad-band undulator
Tian et al. Measurement and Analysis of Multiple Parameters of Enhanced Accelerator
Sosnowski Analysis of the Advantages of Applying HTC Superconductors in Electromagnetic Drives