Рельсовый электромагнитный ускоритель (рэу)
Владельцы патента RU 2418350:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) (RU)
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в технике электромагнитного ускорения металлических якорей с приемлемыми для практики исходными характеристиками и ресурсами, в частности, для высокоскоростного встречного метания твердых тел. Технический результат состоит в повышении стабильности выходных характеристик и ресурса. Рельсовый электромагнитный ускоритель содержит силовой корпус и находящиеся в нем рельсы и подмагничивающие катушки, соединенные последовательно через скользящий по рельсам якорь с источником тока. Подмагничивающие катушки используются не только для уменьшения токовых нагрузок на якорь, но и уменьшения силовых нагрузок на рельсы (магнитное «подвешивание»), для чего рельсы изготавлены двухслойными из токоподводящий и токопередающий частей и виброизолируются от корпуса, катушек и якоря. 2 ил.
Изобретение относится к технике электромагнитного ускорения металлических якорей.
Известны конструкции рельсовых ускорителей, состоящих из силового корпуса и размещенных в нем направляющих рельсов, подключенных к источнику тока через скользящий по рельсам металлический якорь [1]. В ускорителе Розена, взятого за прототип, имеются кроме рельсов последовательно соединенные с ними подмагничивающие катушки, позволяющие уменьшить токовую нагрузку на якорь без потерь скорости метания [2]. Однако для данного типа рельсовых ускорителей характерны, особенно при высоких скоростях метания, высокая нестабильность выходных характеристик и малый ресурс, причиной которых являются дефекты рельсового канала: технологические и динамические неровности.
Целью настоящего изобретения является уменьшение нестабильности выходных характеристик и увеличение ресурса рельсового ускорителя с помощью следующих схемных и конструктивных решений:
1. Использование подмагничивания не только для уменьшения токовой нагрузки на якорь, но и силовой нагрузки на рельсы (магнитная подвеска).
2. Изготовление якоря легко деформируемым под действием электродинамических сил, что позволяет создавать равномерное контактное прижатие в процессе разгона и демпфировать его низкочастотные колебания.
3. Для подавления высокочастотных колебаний контактного прижатия предусматривается постепенное плавление определенных элементов якоря и выдавливание расплава в зону контакта, при этом также увеличивается фактическая площадь контакта и уменьшается контактное трение.
4. Использование специального индуктора для страгивания якоря и создания начального контактного прижатия якоря к рельсам.
5. Управление током через якорь для предотвращения дугообразования, особенно при страгивании якоря и его выходе из ускорителя, а также для корректировки токоподвода к якорю при необходимости уменьшения разброса временных и скоростных параметров якоря.
Перечисленные меры позволяют уменьшить разброс временных, угловых и скоростных характеристик ускорителя и увеличить его ресурс по сравнению с современными пороховыми пушками на 3-4 порядка. Эти оценки получены расчетным путем и подтверждены экспериментами. Для многих приложений эти обстоятельства имеют решающее значение, например для проведения экспериментальных исследований по встречному метанию.
Электрическая схема ускорителя приведена на фиг.1. На фиг.2 показано поперечное сечение ускорителя.
Обозначения на фиг.1 и фиг.2:
1 - генератор импульсного тока, им может быть конденсаторная батарея, униполярный генератор и другие устройства, способные быстро отдавать накопленную энергию в ждущем режиме;
2 - ключ, подсоединяющий кольцевой индуктор 7, связанный с корпусом РЭУ и являющийся элементом устройства подачи якоря в рельсовый канал;
3 и 4 - ключи, подсоединяющие генератор импульсного тока для передачи в подмагничивающие катушки необходимой для разгона якоря энергии, замыкающие цепь разгона якоря и отключающие генератор;
5 - регистратор контактного свечения;
6 - подмагничивающие катушки;
7 - кольцевой индуктор;
8 - ускоряемое тело;
9 - якорь;
10 - токоподводящая часть рельса;
11 - токопередающая часть рельса;
12 - шунты (RLC - цепочки), подключаемые к рельсам вблизи разгоняемого якоря и служащие для измерений, дугогашения и коррекции токоподвода к якорю;
13. - вибпропоглощающая изоляционная прокладка между рельсами, корпусом и катушками;
14. - силовой корпус.
Литература
1. М.П.Галанин, А.Д.Лебедев, А.П.Лотоцкий, К.К.Миляев. Тепловые и электромагнитные процессы на контактах электродинамического ускорителя // Препр. инст. прикл. матем. им. М.В.Келдыша РАН, 2000, №42.
2. Высокоскоростные ударные явления. М.: Изд - во «Мир», 1973, стр.18.
Рельсовый электромагнитный ускоритель, содержащий силовой корпус и находящиеся в нем рельсы и подмагничивающие катушки, соединенные последовательно через скользящий по рельсам якорь с источником тока, отличающийся тем, что подмагничивающие катушки используются не только для уменьшения токовых нагрузок на якорь, но и уменьшения силовых нагрузок на рельсы (магнитное «подвешивание»), для чего рельсы изготавливаются двухслойными из токоподводящей и токопередающей частей и виброизолируются от корпуса, катушек и якоря.
