Устройство для моделирования высокоскоростных встречных соударений плохопроводящих тел

 

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано для моделирования процессов высокоскоростных встречных соударений плохопроводящих или диэлектрических тел, что позволяет исследовать их механические характеристики. Устройство для соударения тел содержит поддоны индуктивно связанные с источниками импульсного магнитного поля, соударяемые тела установлены на поддонах. Каждый источник импульсного магнитного поля выполнен в виде направляющих рельсов, последовательно подключенных к источнику импульсного тока, в которых установлен поддон, при этом каждый поддон с парой рельсов образует ступень ускорения, параллельно соединенную с другой ступенью ускорения относительно источника импульсного тока. Между каждыми двумя ступенями ускорения расположены две ступени торможения каждого из поддонов, каждая из которых представляет собой дополнительный источник импульсного магнитного поля. Данное изобретение позволяет получать высокие результаты при исследовании параметров соударения за счет устранения факторов, искажающих данный эксперимент, таких как искажение результатов налетающими остатками поддона - фрагментами, частицами, расплавленным металлом, имеющими ту же скорость, что и соударяемые тела. 1 ил.

Изобретение относится к области высоковольтной импульсной техники и может быть использовано для моделирования процессов высокоскоростных встречных соударений как плохопроводящих, так и диэлектрических тел (частиц, фрагментов) с элементами конструкций, в частности для исследований механических характеристик новых материалов, элементов конструкций летательных и космических аппаратов в прикладных научных направлениях.

Известны устройства для осуществления высокоскоростных встречных соударений тел, применяемые, например, при встречной клепке заклепок. Эти устройства содержат два бойка, служащих электропроводящими поддонами для соударяемых элементов, при этом бойки с соударяемыми элементами и источником импульсного магнитного поля, индуктивно связанным с бойками (поддонами), представляют собой два электромагнитных молотка, причем бойки-поддоны с соударяемыми элементами установлены с возможностью синхронного движения навстречу друг другу (статья "Клепку ведут магнитными молотками". ж. "Изобретатель-рационализатор" N 10, 1972 г.). При встречном воздействии на заклепку работа деформации заклепки больше суммы работ двух молотков, так как при этом суммируются скорости соударения, а работа каждого из молотков возрастает пропорционально квадрату скорости. В результате получается увеличение полезной работы удара (З.И. Ицкович. Основы теории и технологические расчеты клепки в самолетостроении. Оборонгиз, М., 1948 г.). Однако известное устройство не позволяет проводить (моделировать) высокоскоростное встречное соударение плохо проводящих и диэлектрических тел без существенного искажения результатов налетающими остатками поддона - фрагментами, частицами, расплавленными металлом, имеющими ту же скорость, что и соударяемые тела.

Заявляемое изобретение решает задачу создания устройства для высокоскоростного соударения тел (элементов), позволяющего моделировать встречное соударение плохопроводящих или диэлектрических тел, лишенного вышеперечисленных недостатков.

Задача решается тем, что в устройстве для соударения тел, содержащем поддоны, индуктивно связанные с источником импульсного магнитного поля, с установленными на них соударяемыми телами, каждый источник импульсного магнитного поля выполнен в виде направляющих рельсов, последовательно подключенных к источнику импульсного тока, в которых установлен поддон с возможностью электрического взаимодействия, вследствие которого действующая на поддон электродинамическая сила направлена в сторону выходного конца рельсов, при этом каждый поддон с парой рельсов образует ступень ускорения, параллельно соединенную с другой ступенью ускорения относительно источника импульсного тока, а между каждыми двумя ступенями ускорения расположены две ступени торможения каждого из поддонов, каждая из которых представляет собой дополнительный источник импульсного магнитного поля, выполненный в виде последовательно соединенных с источником импульсного тока направляющих рельсов с возможностью электрического взаимодействия с соответствующим поддоном, вследствие которого действующая на поддон электродинамическая сила направлена против его первоначального движения, при этом ступени торможения соединены между собой параллельно относительно источника импульсного тока.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого способа моделирования, где: I, I' - ступени ускорения тел с поддонами; II, II' - ступени торможения поддонов; С - батареи конденсаторов; Р - коммутирующий разрядник; 1, 1' - рельсы ступеней ускорения, являющиеся источником импульсного магнитного поля; 2, 2' - электропроводящие поддоны; 3, 3' - плохопроводящие тела; 4, 4' - токоподводы; 5, 5' - рельсы ступеней торможения.

При этом батарея конденсаторов С соединена с коммутирующим разрядником Р и токоподводами 4, 4'. В рельсах ступеней ускорения 1, 1' установлены электропроводящие поддоны 2, 2', на которых расположены плохопроводящие тела 3, 3', предназначенные для высокоскоростного встречного ускорения. Рельсы ступеней торможения 5, 5' размещены между рельсами ступеней ускорения 1, 1'.

Работа устройства происходит следующим образом.

При срабатывании коммутирующего разрядника Р предварительно заряженная батарея конденсаторов С разряжается на ступени ускорения I и I', представляющие собой рельсотронные ускорители. Разрядный ток I последовательно протекает по токоподводам 4, 4', рельсам ступеней ускорения 1, 1' и ускоряющим электропроводящим поддонам 2, 2'. Возникают электродинамические силы, направленные в сторону выходного конца рельсов согласно правилу "левой руки". При сходе с рельсов 1, 1' поддонов 2, 2' с телами 3, 3' происходит разрыв электрических цепей рельсотронных ускорителей, возникает "пауза" тока. Дальнейшее вхождение ускоряемых поддонов 2, 2' с телами 3, 3', образующих ускоряемую массу в рельсы 5, 5' ступеней торможения II, II', приводит к закорачиванию их электрических цепей с последующим протеканием разрядного тока i, последовательно по токоподводам 4, 4', рельсам ступеней торможения 5, 5' ступеней II, II' и электропроводящим поддонам 2, 2'. Возникают электродинамические силы, действующие только на электропроводящие поддоны 2, 2' в направлении против их первоначального движения. Происходит торможение электропроводящих поддонов, а диэлектрические тела продолжают движение навстречу друг другу до соударения.

Формула изобретения

Устройство для соударения тел, содержащее индуктивно связанные с источниками импульсного магнитного поля поддоны, с установленными на них соударяемыми телами, отличающееся тем, что каждый источник импульсного магнитного поля выполнен в виде направляющих рельсов, последовательно подключенных к источнику импульсного тока, в которых установлен поддон с возможностью электрического взаимодействия, вследствие которого действующая на поддон электродинамическая сила направлена в сторону выходного конца рельсов, при этом каждый поддон с парой рельсов образует ступень ускорения, параллельно соединенную с другой ступенью ускорения относительно источника импульсного тока, а между каждыми двумя ступенями ускорения расположены две ступени торможения каждого из поддонов, каждая из которых представляет собой дополнительный источник импульсного магнитного поля, выполненный в виде последовательно соединенных с источником импульсного тока направляющих рельсов с возможностью электрического взаимодействия с соответствующим поддоном, вследствие которого действующая на поддон электродинамическая сила направлена против его первоначального движения, при этом ступени торможения соединены между собой параллельно относительно источника импульсного тока.

РИСУНКИ

Рисунок 1