RU2716276C1 - Электротермический ускоритель твердых тел - Google Patents
Электротермический ускоритель твердых тел Download PDFInfo
- Publication number
- RU2716276C1 RU2716276C1 RU2019126964A RU2019126964A RU2716276C1 RU 2716276 C1 RU2716276 C1 RU 2716276C1 RU 2019126964 A RU2019126964 A RU 2019126964A RU 2019126964 A RU2019126964 A RU 2019126964A RU 2716276 C1 RU2716276 C1 RU 2716276C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- barrel
- flange
- accelerator
- electrothermal
- hammer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J27/00—Ion beam tubes
- H01J27/02—Ion sources; Ion guns
- H01J27/16—Ion sources; Ion guns using high-frequency excitation, e.g. microwave excitation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ускорительной технике, а именно, технике моделирования воздействия микрометеоритов и частиц космического мусора на элементы конструкции и конструкционные материалы космических аппаратов. Электротермический ускоритель твердых тел содержит разрядную камеру, в которой расположены емкостный накопитель электрической энергии, анод, катод, соединённые в электрическую цепь, изолятор, рабочее тело, инициатор заряда, присоединённые к разрядной камере баллистический ствол с установленным в нём ударником и вакуумная камера с расположенной в ней мишенью, причем ударник снабжён фланцем, герметично соединённым с торцом ствола, на фланце выполнена кольцевая канавка, форма и размеры которой выбраны из условия его среза заданным давлением рабочей среды, при этом срезаемый диаметр фланца меньше диаметра канала ствола. Технический результат - повышение скорости соударения ударника и мишени. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к ускорительной технике, а именно, технике моделирования воздействия микрометеоритов и частиц космического мусора на элементы конструкции и конструкционные материалы космических аппаратов.
Известен электротермический ускоритель (ЭТУ), содержащий разрядную камеру, в которой установлены емкостный накопитель электрической энергии, катод, анод, соединенные в электрическую цепь, изолятор, рабочее тело, инициатор заряда в виде углеродной нити, присоединенные к разрядной камере баллистический ствол с установленным в нем ударником и вакуумная камера с расположенной в ней мишенью (Фиг. 1) [1].
В ЭТУ разгон ударника осуществляется давлением плазмы, образующейся при импульсном протекании электрического тока, который вызван разрядом емкостного накопителя. Резко возрастающее давление срывает ударник с места запрессовки в ствол и, преодолевая сопротивление его движению в стволе, разгоняет ударник. Для увеличения перепада давлений мишень устанавливается в вакуумной камере.
По данным работы [2] диаметр ударника больше диаметра ствола на 0,1 мм, т.е. он запрессовывается в ствол с большим натягом. В запрессованном состоянии происходит движение ударника в стволе, сопровождаемое смятием и срезом его поверхностных слоев, а также повреждением канала ствола.
Это создает большое сопротивление движению ударника и не позволяет достичь скоростей ударника выше 4,2 км/с при скорости потока плазмы до 15 км/с.При этом эффективность преобразования запасенной энергии емкостного накопителя в кинетическую энергию ударника составляет 3-5% [2].
Недостатками известных ЭТУ является низкая скорость вылета ударника вследствие низкого начального давления рабочего тела на ударник и торможение ударника при движении по стволу, которое определяется степенью натяга при запрессовке ударника в канал ствола. Величина давления не является заданным параметром, а является функцией величины натяга, который может удержать давление рабочего тела до определенного предела. Выше его происходит срыв ударника для движения.
Задачей изобретения является увеличение скорости соударения ударника и мишени (достижение технического результата)
Поставленная задача решается тем, что электротермический ускоритель твердых тел содержит разрядную камеру, в которой расположены емкостный накопитель электрической энергии, анод, катод, соединенные в электрическую цепь, изолятор, рабочее тело, инициатор заряда, присоединенные к разрядной камере баллистический ствол с установленным в нем ударником и вакуумная камера с расположенной в ней мишенью, причем ударник снабжен фланцем, герметично соединенным с торцом ствола, на фланце выполнена кольцевая канавка, форма и размеры которой выбраны из условия его среза заданным давлением рабочей среды, при этом срезаемый диаметр фланца меньше диаметра канала ствола.
Профиль кольцевой канавки выполнен в виде треугольника, одна сторона которого расположена перпендикулярно оси ствола. Кроме того, ударник установлен в канале ствола с натягом переходных посадок или с кольцевым зазором, а кольцевой зазор выбран минимальным и задан из условия отсутствия касания ударника и ствола.
На фиг 1. изображен электротермический ускоритель твердых тел.
На фиг 2. изображен ударник, снабженный фланцем.
Электротермический ускоритель твердых тел, содержит разрядную камеру, в которой установлены емкостный накопитель электрической энергии (1), катод (2), анод (3), соединенные в электрическую цепь, изолятор (4), рабочее тело (5), инициатор заряда (б) в виде углеродной нити, присоединенные к разрядной камере баллистический ствол (7) с установленным в нем ударником (8) и вакуумная камера (9) с расположенной в ней мишенью (10)(Фиг. 1).
Ударник (8) выполнен с герметично закрепленным к торцу ствола (7) фланцем (11), на котором выполнена кольцевая канавка, концентричная оси ударника (12), обеспечивающая срезание фланца по диаметру меньше диаметра ствола (Фиг. 2).
Для снижения сопротивления при движении ударника (8) в стволе (7) и снижения повреждаемости ствола (7), он устанавливается с натягом переходных посадок, который значительно меньше, чем натяг при запрессовке. Требуемое давление плазмы удерживается фланцем ударника (11) до его среза и натягом при установке ударника (8), задается параметрами фланца (11) и кольцевой канавки (12) и позволяет, в отличие от прототипа, использовать любую степень натяга ударника (8) в стволе (7).
Возможна установка ударника (8) в стволе (7) с зазором. Тогда параметры фланца (11) рассчитываются из условия удержания требуемого давления плазмы.
При установке ударника (8) в стволе (7) с минимальным кольцевым зазором, величина которого задана из условия сохранения в нем непрерывности потока плазмы, предотвращается их касание и исключается внешнее трение между ними. После среза фланца (11) поток плазмы давит на торец ударника (8), задавая ему движение в стволе (7), и устремляется в кольцевой зазор ударника (8) и ствола (7). Имея более высокую скорость, чем ударник (8), он разделяет ударник (8) и ствол (7) от соприкосновения, снимает сопротивление его движению по стволу и, обтекая ударник (8), создает ему дополнительную тягу по боковой поверхности. В результате возрастает скорость его удара по мишени.
Предлагаемое изобретение позволит повысить к.п.д.
электротермического ускорителя и существенно увеличить скорость вылета ударника из ствола за счет повышения начального давления в разрядной камере и снижения сопротивления при движении ударника в баллистическом стволе вследствие снижения натяга ударника. При установке ударника с зазором и отсутствии касания ударника и ствола сопротивление его движению определяется только силами инерции ударника. Также уменьшается повреждаемость ствола.
Литература
1. Воробьев А.А. Теоретико-экспериментальное исследование процессов внутренней баллистики электротермического ускорителя макротел. Прикладная механика и техническая физика. Т. 59, №4, с. 10-18, 2018.
2. А.В. Козлов, А.В. Котов, В.П. Полищук, А.В. Шурупов. «Легкоплазменный» электротермический ускоритель. Вестник ОИВТ РАН, №1, с. 22-25, 2018.
Claims (5)
1. Электротермический ускоритель твердых тел, содержащий разрядную камеру, в которой расположены емкостный накопитель электрической энергии, анод, катод, соединённые в электрическую цепь, изолятор, рабочее тело, инициатор заряда, присоединённые к разрядной камере баллистический ствол с установленным в нём ударником и вакуумная камера с расположенной в ней мишенью, отличающийся тем, что ударник снабжён фланцем, герметично соединённым с торцом ствола, на фланце выполнена кольцевая канавка, форма и размеры которой выбраны из условия его среза заданным давлением рабочей среды, при этом срезаемый диаметр фланца меньше диаметра канала ствола.
2. Электротермический ускоритель твёрдых тел по п. 1, отличающийся тем, что профиль кольцевой канавки выполнен в виде треугольника, одна сторона которого расположена перпендикулярно оси ствола.
3. Электротермический ускоритель твёрдых тел по п. 1, отличающийся тем, что ударник установлен в канале ствола с натягом переходных посадок.
4. Электротермический ускоритель твёрдых тел по п. 1, отличающийся тем, что ударник установлен в канале ствола с кольцевым зазором.
5. Электротермический ускоритель твёрдых тел по п. 4, отличающийся тем, что кольцевой зазор выбран минимальным и задан из условия отсутствия касания ударника и ствола.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019126964A RU2716276C1 (ru) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | Электротермический ускоритель твердых тел |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019126964A RU2716276C1 (ru) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | Электротермический ускоритель твердых тел |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2716276C1 true RU2716276C1 (ru) | 2020-03-11 |
Family
ID=69898232
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019126964A RU2716276C1 (ru) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | Электротермический ускоритель твердых тел |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2716276C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4924750A (en) * | 1988-12-23 | 1990-05-15 | General Electric Company | Electromagnetic launcher with improved current commutating switch performance |
WO1993022609A1 (en) * | 1992-04-27 | 1993-11-11 | Dyuar Incorporated | Electromagnetic launcher with advanced rail and barrel design |
RU2158162C1 (ru) * | 1999-11-12 | 2000-10-27 | Додонов Денис Юрьевич | Способ получения калейдоскопических эффектов |
RU2243474C1 (ru) * | 2003-07-31 | 2004-12-27 | Государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете Министерства образования Российской Федерации" | Коаксиальный ускоритель |
-
2019
- 2019-08-27 RU RU2019126964A patent/RU2716276C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4924750A (en) * | 1988-12-23 | 1990-05-15 | General Electric Company | Electromagnetic launcher with improved current commutating switch performance |
WO1993022609A1 (en) * | 1992-04-27 | 1993-11-11 | Dyuar Incorporated | Electromagnetic launcher with advanced rail and barrel design |
RU2158162C1 (ru) * | 1999-11-12 | 2000-10-27 | Додонов Денис Юрьевич | Способ получения калейдоскопических эффектов |
RU2243474C1 (ru) * | 2003-07-31 | 2004-12-27 | Государственное научное учреждение "Научно-исследовательский институт высоких напряжений при Томском политехническом университете Министерства образования Российской Федерации" | Коаксиальный ускоритель |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОЗЛОВ А.В. "Легкоплазменный" электротермический ускоритель. Вестник ОИВТ РАН, 2018, N 1, с. 22-25; N 1, 2018с. 22-25, 2018. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104632990A (zh) | 一种固体颗粒阻尼器装置 | |
Allen et al. | Dynamics of a projectile penetrating sand. Part II | |
CA1057901A (en) | Damping device for a fastening element setting gun | |
RU2716276C1 (ru) | Электротермический ускоритель твердых тел | |
CN104501654A (zh) | 一种感应式电磁线圈减速器及减速方法 | |
US8584585B2 (en) | Inertial delay fuse | |
CN105547806B (zh) | 20~40g圆柱状破片200~1100m/s加速弹托及方法 | |
CN114659404B (zh) | 一体化轨道的电磁加减速二段式电磁注入发射装置及方法 | |
US3763740A (en) | Collapsible pistons | |
Khramtsov et al. | Physical principles of operation of a two-stage light gas magnetoplasma launcher for high-vacuum ballistic tests | |
Manzon | Acceleration of macroparticles for controlled thermonuclear fusion | |
CN110145975B (zh) | 一种破片加速装置及加速方法 | |
CN103066497A (zh) | 具有快速操动机构的激光触发真空开关 | |
CN109556469B (zh) | 一种软发射式单兵火箭弹的击发装置 | |
Gerasimov et al. | Electroerosive wear of the barrel of a coaxial hybrid magnetoplasma accelerator in the acceleration of solids | |
RU86374U1 (ru) | Импульсный ионный ускоритель | |
Kozlov et al. | Electromagnetic launcher for heavy projectiles | |
CN114718939B (zh) | 飞机动力学测试试验用空气炮重活塞系统及其使用方法 | |
CN221173162U (zh) | 一种引信碰触开关灵敏度的模拟测试装置 | |
CN213148269U (zh) | 一种可控型二次高速击发装置 | |
RU121813U1 (ru) | Устройство для модифицирования поверхности твердого тела | |
JP2019090551A (ja) | 電磁飛翔体加速装置 | |
Kikuta et al. | Development of Micro-Particles Accelerator with Pulse Formation | |
Khramtsov et al. | Experimental and analytical study of a two-stage light-gas magnetoplasma launcher for ballistic tests under vacuum conditions | |
CN116123930A (zh) | 一种基于电磁弹射驱动三级轻气炮的弹道靶 |