Генератор мощных электрических импульсов

 

Использование: генератор мощных электрических импульсов относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования мощных электрических импульсов, а также для ускорения электронов. Сущность изобретения: устройство содержит генератор импульсного напряжения, формирующий элемент, вакуумный диод, соленоид, шахту прерывания с затвором, прерыватель тока, каретку с захватом, электропривод, блок управления, панель катушек, имеющая индуктор с запасом проволочек, ловитель для захвата каретки. 1 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для формирования мощных электрических импульсов, а также для ускорения электронов.

Известен генератор мощных электрических импульсов, содержащий источник тока, индуктивный накопитель, обостряющий разрядник и прерыватель тока на электрически взрываемых проволочках, расположенный внутри индуктивного накопителя (см. авт.св. СССР N 621296, кл. Н 03 К 3/02). Индуктивный накопитель представляет собой соленоид, намотанный на диэлектрический цилиндр-шахту прерывателя, который снабжен крышкой, служащей для доступа к прерывателю тока и его замены.

Основным недостатком известного генератора является его недостаточно высокая производительность, обусловленная необходимостью извлечения прерывателя тока из накопителя для перезарядки после каждого срабатывания. Кроме того, для снаряжения прерывателя тока должно быть предусмотрено соответствующее приспособление, а также место для его установки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является генератор тормозного излучения [1] содержащий генератор импульсных напряжений, блок вакуумного обостряющего разрядника и вакуумного диода, формирующий элемент, имеющий соленоид, шахту прерывателя с затвором и прерыватель тока. Кроме того, генератор тормозного излучения снабжен устройством снаряжения прерывателя (УСП) с запасом проволоки на катушках, а также вакуумной и пневмосистемами.

В известном устройстве после каждого срабатывания прерывателя тока его вручную извлекают из шахты прерывателя и устанавливают в УСП, где в процессе снаряжения на прерыватель тока винтообразно наматываются проводники. Это ухудшает условия труда персонала из-за необходимости применения ручного труда с прерывателем, покрытым порошкообразными окислами меди продуктами взрыва проволочек в воздухе, которые, как вредные вещества подпадают под Перечень N 1 (Приложение 2 к распоряжению Президиума АН СССР от 20.04.89 N 10143-535), что снижает производительность генератора, а также требует дополнительной площади для размещения УСП.

Целью изобретения является улучшение условий труда персонала, повышение производительности генератора за счет сокращения цикла перезарядки прерывателя тока и уменьшение площади, требуемой для размещения генератора.

Цель достигается тем, что в генераторе мощных электрических импульсов, содержащем генератор импульсов напряжения, блок вакуумного обостряющего разрядника и вакуумного диода в качестве нагрузки, формирующий элемент, имеющий соленоид, шахту прерывателя с затвором-крышкой и прерыватель тока, УСП с запасом проволоки на катушках, а также вакуумную и пневмосистемы, УСП установлено на формирующем элементе за затвором-крышкой, имеет электропривод и блок управления, выполнено из неподвижной панели с расположенными на ней катушками с запасом проволоки и кондуктором, и каретки, перемещающейся возвратно-поступательно с помощью управляемого блоком управления электропривода, с захватом для прерывателя, имеющим вращательное движение от управляемого блоком управления электропривода, причем на конце прерывателя тока, обращенном к каретке, выполнен ловитель для захвата каретки. В исходном положении каретка размещена за затвором-крышкой.

Заявленное размещение УСП на формирующем элементе за шахтой прерывателя и исполнение УСП в виде каретки, перемещающейся возвратно-поступательно, с захватом, имеющим вращательное движение, и управляемого блоком управления электропривода, а также установка на конце прерывателя тока ловителя для захвата каретки позволило в значительной степени улучшить условия труда персонала и увеличить производительность генератора в целом за счет исключения необходимости вручную извлекать прерыватель тока из шахты прерывателя, устанавливать его в УСП для перезарядки и вновь устанавливать в шахту прерывателя, и уменьшить площадь, требуемую для размещения генератора, так как нет отдельного УСП.

Конструктивное размещение УСП на формирующем элементе, выполнение каретки с захватом, наличие электропривода, управляемого блоком управления, и установка на конце прерывателя тока ловителя для захвата каретки обеспечивают надежность работы УСП в предложенной компоновке, а следовательно, способствуют достижению цели.

При анализе патентной и научно-технической литературы установлено, что в устройствах намотки известно применение кареток с механизмом возвратно-поступательного перемещения (см. авт.св. N 1480924, кл. В 21 D 11/06, В 21 F 3/04). Однако предлагаемое расположение и исполнение УСП в виде каретки с захватом существенно отличается от известных.

Остальные признаки, заявленные в отличительной части формулы, являются новыми, не известными в науке и технике.

На чертеже представлена схема предлагаемого генератора мощных электрических импульсов, который рассмотрен на примере генератора тормозного излучения на основе сильноточного ускорителя электронов.

Генератор мощных электрических импульсов содержит последовательно соединенные генератор 1 импульсных напряжений, формирующий элемент 2 и блок 3 вакуумного обостряющего разрядника и вакуумного диода (в качестве нагрузки). Генератор 1 импульсных напряжений является первичным накопителем и выполнен по известной схеме Аркадьева-Маркса; конструктивно он крепится к формирующему элементу 2 с помощью патрубка (на чертеже не показан), электрический контакт между генератором 1 и элементом 2 осуществляется цангой (на чертеже не показана). Формирующий элемент 2 служит для формирования импульса высокого напряжения, возникающего при обрыве тока в промежуточном индуктивном накопителе, и имеет соленоид 4, шахту прерывателя 5 с затвором-крышкой 6. Внутри шахты 5 установлен прерыватель 7 тока, представляющий собой набор жестко закрепленных на расстоянии друг от друга диэлектрических дисков, расположенных на центральном валу. За затвором-крышкой 6 в исходном положении находится каретка 8 УСП. Каретка выполнена с захватом 9 и возможностью возвратно-поступательного движения внутрь и за пределы шахты 5 с по мощью электропривода 10, управляемого блоком 11 управления. Сразу за затвором 6 установлена панель 19 катушек 13 с запасом проволоки для снаряжения прерывателя 6, имеющая кондуктор 14, в котором выполнены отверстия для пропускания через них проволочек 15 и сквозь который проходит прерыватель при движении из шахты и в нее. Каретка 8 имеет захват 9 для соединения с ловителем 16 на конце прерывателя 7 тока, формирующий элемент 2 одним концом конструктивно крепится к блоку 3 вакуумного обостряющего разрядника и вакуумного диода, который предназначен для обострения импульса высокого напряжения, формирования пучка электронов и генерации тормозного излучения и выполнен по известной схеме.

Генератор мощных электрических импульсов на примере генератора тормозного излучения на основе сильноточного ускорителя электронов работает следующим образом.

Энергия предварительно накапливается до заданной величины в генераторе 1 импульсных напряжений, после его срабатывания передается в формирующий элемент 2 через последовательно включенные соленоид 4 и электрически взрываемые проволочки 15 снаряженного прерывателя 7 тока, находящегося в шахте прерывателя 5. К моменту взрыва каретка 8 устройства снаряжения находится за затвором 6 шахты прерывателя. Прерыватель 7 срабатывает проволочки взрываются, теряют проводимость и размыкают цепь. На индуктивности контура (суммарная соленоида 4 и генератора 1 импульсных напряжений) возникает пропорциональный di/dt импульс высокого напряжения, амплитуда которого в несколько раз выше выходного напряжения генератора 1 импульсов напряжения. Этот импульс прикладывается к блоку 3 вакуумного обостряющего разрядника и вакуумного диода, обостряется в вакуумном обостряющем разряднике и прикладывается к промежутку катод-анод вакуумного диода. С катода идет взрывная эмиссия электронов, которые ускоряются высоким напряжением и попадают на мишень (на чертеже не показана). Генерируется тормозное излучение.

После срабатывания прерывателя 7 давление из шахты 5 прерывателя сбрасывается и из пневматической системы (на чертеже не показана) в шахту 5 прерывателя подается сжатый воздух давлением до 3 ати, в результате чего происходит сброс в фильтрующую систему продуктов взрыва прерывателя и продувка самой шахты 5. Для подготовки генератора к следующему циклу осуществляется намотка медных проволочек на каркас прерывателя 7 (снаряжение прерывателя), перед намоткой концы проволочек 15 проходят через сквозные отверстия кондуктора 14 панели катушек 12 и фиксируются на вале захвата 9 каретки 8 и в процессе намотки сматываются с катушек 13. Движение от электропривода 10 передается через передачу каретке 8, находящейся в исходном положении за затвором 6, который открывается, и она начинает перемещаться к прерывателю 7. При достижении кареткой 8 прерывателя 7 ловитель 16 на его конце входит в захват 9 каретки 8 и прерыватель 7 выводится из шахты 5 прерывателя за затвор 6, останавливается, захват 9 начинает вращаться и производится фиксирующая намотка проволочек 15 на конец прерывателя. В ходе дальнейшего перемещения каретки с прерывателем из шахты прерывателя при одновременном вращении захвата осуществляется винтообразная намотка проволочек 15 на прерыватель 7, затем каретка останавливается, а захват продолжает вращаться и происходит фиксирующая намотка проволочек на противоположном конце прерывателя. После реверса электропривода 10 каретка 8 совершает перемещение в сторону шахты прерывателя и прерыватель 7 наматывается в обратном направлении с последующей фиксацией проволочек 15 на его конце. После фиксации проволочек каретка 8 досылает прерыватель 7 в шахту, останавливается, захват 9 расцепляется с ловителем 16 прерывателя 7 и каретка 8 отходит в исходное положение, производится фиксирующая намотка проволочек на вал захвата 9 и закрывается затвор-крышка шахты прерывателя, перерубая проволочки. Вся система вернулась в исходное состояние. Скоростью перемещения каретки 8 определяется шаг намотки проволочек на прерывателе, а следовательно, и длина наматываемых проволочек. В процессе работы УСП управляется блоком 11 управления.

Заявленный генератор мощных электрических импульсов благодаря предложенной компоновке его элементов, их конструкции имеет улучшенные условия труда персонала, более высокую производительность за счет сокращения цикла перезарядки прерывателя тока в 1,5-2 раза, и при этом уменьшается площадь, требуемая для его размещения.

Формула изобретения

ГЕНЕРАТОР МОЩНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий генератор импульсных напряжений, блок вакуумного разрядника и вакуумного диода, формирующий элемент с соленоидом, шахтой прерывателя, снабженной затвором, и прерывателем тока, устройство снаряжения прерывателя с запасом проволоки на катушках, отличающийся тем, что в нем устройство снаряжения прерывателя смонтировано на формирующем элементе, выполнено из неподвижной панели с расположенными на ней катушками с запасом проволоки и кондуктором, и каретки, перемещающейся возвратно-поступательно с помощью управляемого блоком управления электропривода, с захватом для прерывателя, имеющем вращательное движение от управляемого блоком управления электропривода, причем на конце прерывателя тока, обращенном к каретке, устроен ловитель для захвата каретки, которая в исходном положении размещена за затвором.

РИСУНКИ

Рисунок 1