Способ ускорения магнитных диполей



Способ ускорения магнитных диполей

 


Владельцы патента RU 2451894:

Доля Сергей Николаевич (RU)

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для решения научных и прикладных задач. Ускорение магнитных диполей в данном способе осуществляют полем бегущего по спиральной структуре токового импульса. Магнитные диполи, (намагниченные железные стержни), содержащие внутри себя сверхпроводящую кольцевую обмотку с током, с диаметром Dsh=20 мм и полной длиной ltot=65 мм, имеющие коническую головную часть с длиной lcone=20 см, предварительно ускоряют газодинамическим способом до скорости Vin=0.6 км/с, соответствующей скорости инжекции в основной ускоритель. Внутри магнитных диполей помещают сверхпроводящую обмотку с наружным диаметром Dout=2 см, толщиной δsc=0.2 см и длиной lsc=40 см и возбуждают в ней кольцевой ток с плотностью тока jsc=3*105 А/см2, ускоряемые магнитные диполи имеют массу m=1 кг и достигают дальности полета Smах=12300 км при длине ускорения Lacc=2.27 км. Изобретение позволяет увеличить конечную скорость магнитных диполей. 1 ил., 3 табл.

 

Описание изобретения

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для решения научных и прикладных задач.

Область техники

Известен, [1], способ электростатического ускорения макрочастиц, заключающийся в том, что макрочастицы предварительно электрически заряжают, передавая им контактным способом часть заряда от высоковольтного источника питания.

Однако сферическая форма частиц, используемая в этом способе, не является оптимальной по многим причинам, прежде всего ускорительным. С увеличением радиуса макрочастиц резко падает эффективность ускорения. Для того чтобы лучше понять принципиальные недостатки ускорения частиц сферической формы, составим сравнительную Таблицу 1 основных параметров ускоряемых шариков в зависимости от их диаметра для случая железных шариков.

Таблица 1
Основные параметры ускоряемых объектов
Dsp, мк А Z Z/A еФ, МэВ М,г βsp
2 2*1013 6*107 3*10-6 0.1 3.2*10-11 4*10-5
20 2*1016 6*109 3*10-7 1 3.2*10-8 1.2*100-5
200 2*1019 6*1011 3*10-8 10 3.2*10-5 4*10-6
2*103 2*1022 6*1013 3*10-9 102 3.2*10-2 1.2*10-6

Во всех случаях напряженность электрического поля на поверхности шариков составляет величину Еповерх=109 В/см. В первом столбце расположен Dsp - диаметр шарика в микронах, во втором столбце А - атомная масса шарика в единицах атомной массы нуклона, в третьем столбце находится заряд Z, посаженный на шарик в единицах заряда электрона, в четвертом столбце Z/A - отношение заряда, расположенного на шарике к его массе, в пятом столбце потенциал Ф шарика - энергия, которую должен иметь электрон, чтобы преодолеть отталкивание ранее размещенных на шарике электронов, в шестом М - масса шарика в граммах, в седьмом βsp - начальная скорость шариков, приобретенная ими после ускорения в электростатическом поле с напряжением Uinj.=250 кВ, выраженная в единицах скорости света βsp=Vsp/c, где с=3*105 км/сек, скорость света в вакууме.

Из сравнения данных, приведенных в Таблице 1, видно, что при увеличении диаметра шариков атомный вес и масса (столбцы 1,6) растут как куб радиуса, как квадрат радиуса увеличивается необходимый заряд, который надо разместить на шарике для достижения напряженности поля Еповерх=109 В/см. Для шарика с диаметром Dsp=2 мм заряд, (в единицах заряда электрона), Q=I*τ=2А*5 мкс=6*1013, уже близок к предельному заряду, ускоряемому за один импульс в линейных ускорителях. Отношение заряда, размещенного на шарике к его массе, (столбец 4), линейно уменьшается с увеличением диаметра, и это значит, что с ростом диаметра линейно уменьшается эффективность ускорения, то есть в поле одной и той же напряженности, при одной и той же длине ускорителя, шарики большего диаметра наберут меньшую скорость.

Видно, что эффективно ускорять электростатическим способом сферические макрочастицы эффективно, только если их диаметр составляет единицы микрон.

Цилиндрическая форма макрочастиц с острым конусом в головной части позволяет получить значительно лучшие баллистические характеристики, чем для макрочастиц сферической формы, а именно острый конус позволяет достичь очень малого коэффициента аэродинамического сопротивления, что важно для преодоления атмосферы без потери скорости.

Наконец, вытянутая цилиндрическая форма макрочастиц позволят получить значительную глубину проникновения в вещество, во много раз большую, чем для макрочастиц сферической формы, что представляет интерес для ряда практических приложений.

Однако ограничение на диаметр цилиндра, связанное с кулоновским расталкиванием посаженных на цилиндр электронов, при этом остается.

Известен, [2], способ ускорения магнитных диполей пушкой Гаусса - одной из разновидностей электромагнитного ускорителя масс, названной так по имени немецкого ученого Карла Гаусса, заложившего основы математической теории электромагнетизма.

Пушка Гаусса состоит из соленоида, внутри которого находится ствол (как правило, диэлектрик). В один из концов ствола вставляется снаряд (сделанный из ферромагнетика). При протекании электрического тока в соленоиде возникает магнитное поле, которое разгоняет снаряд, «втягивая» его внутрь соленоида. На концах снаряда при этом образуются полюса, симметричные полюсам катушки, из-за чего после прохода центра соленоида снаряд притягивается в обратном направлении, то есть тормозится.

Для наибольшего эффекта импульс тока в соленоиде должен быть кратковременным и мощным. Как правило, для получения такого импульса используются электрические конденсаторы с высоким рабочим напряжением.

Параметры обмотки, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлета снаряда к соленоиду индукция магнитного поля в соленоиде была максимальна, но при дальнейшем приближении снаряда резко падала.

Этот способ может быть выбран за прототип.

Недостатки прототипа

Однако, несмотря на кажущуюся простоту пушки Гаусса и очевидные преимущества, ее практическое использование сопряжено с серьезными трудностями.

Из используемых в магнитных диполях ферромагнитных материалов наиболее подходящим является железо, имеющее большой удельный магнитный момент и высокую температуру Кюри. Удельный магнитный момент присущ используемому веществу и увеличен быть не может. Более того, из-за того, что магнитный диполь должен включать в себя также реактивный двигатель с запасом топлива и приборы навигации, то удельный магнитный момент у диполя будет даже меньше, чем у чистого железа. Это не позволяет достичь большой конечной скорости магнитному диполю в пушке Гаусса.

Таким образом, прототип имеет принципиальный недостаток - конечная скорость и соответственно энергия ускоренных магнитных диполей в нем мала.

Техническая задача, которую решает данный способ, состоит в устранении указанного недостатка, то есть в увеличении конечной скорости магнитных диполей.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что магнитные диполи ориентируют в пространстве так, чтобы их ось намагничивания совпадала с осью ускорения и ускоряют полем бегущего токового импульса, при этом внутри магнитных диполей создают дополнительный магнитный момент с помощью сверхпроводящей обмотки, расположенной внутри них с наружным диаметром Dout=2 см, толщиной δsc=0.2 см и длиной lsc=40 см и возбуждают в ней кольцевой ток с плотностью тока jsc=3*105 А/см2, а ускоряемые магнитные диполи имеют массу m=1 кг, диаметр Dsh=20 мм, полную длину ltot=65 см, длину конусной части lcone=20 см, магнитные диполи достигают дальности полета Smax=12300 км при длине ускорения Lacc=2.27 км.

Связь отличительных признаков с положительным эффектом

Увеличить конечную скорость магнитного диполя можно двумя путями: можно увеличивать амплитуду ускоряющего токового импульса или удельный магнитный момент. Значительное увеличение амплитуды импульса наталкивается на технические трудности: необходимо сильно увеличивать электрическую прочность изоляции, для предотвращения «разворота» магнитного диполя на 180° в поле импульса будет требоваться все большее значение магнитного поля. Сверхпроводящая обмотка, расположенная внутри магнитного диполя, дает увеличение удельного магнитного момента в несколько раз по сравнению с чисто железным диполем, что позволяет значительно увеличить темп ускорения и конечную скорость магнитных диполей.

Поскольку крайне неэффективно управлять параметрами полета магнитного диполя с помощью электрических или магнитных полей, необходимо иметь магнитный диполь «структурным», то есть он должен включать в себя маневровый реактивный двигатель, запас топлива и приборы навигации.

Для достижения скорости 8.5 км/с потребуется длина ускорения порядка нескольких километров, так что ускоритель придется располагать горизонтально. Соответствующий угол между направлением скорости и горизонтом, потребный для пересечения атмосферы, должен устанавливаться за счет действия подъемной силы, действующей на магнитный диполь. Это означает, что головная часть магнитного диполя должна иметь соответствующую асимметрию и детали, стабилизирующие ориентацию магнитного диполя в пространстве.

Осуществление изобретения. Работа устройства

1. Предварительное ускорение магнитных диполей газодинамическим методом

Для ускорения магнитных диполей полем бегущей волны - волна должна быть очень медленной. Надо сказать, что относительная скорость β=10-6 соответствует обычной скорости, равной: V=0.3 км/с, и она меньше скорости звука в воздухе. Газодинамический способ ускорения не позволяет достичь скорости, существенно превышающей скорость звука в воздухе. Например, технические характеристики пушки АП 35/1000, выпускаемой немецкой фирмой «Рейнметалл» таковы: начальная скорость стрельбы Vin=1.5 км/с, диаметр снаряда: dsh=35 мм. Фирма «Маузер» разрабатывает авиационную пушку с калибром (диаметром снаряда) dsh=30-35 мм и начальной скоростью снаряда Vin=1.8 км/с.

Для достижения малого коэффициента аэродинамического сопротивления магнитного диполя требуется форма диполя в виде длинного цилиндра с острым конусом в головной части. При этом из-за малого диаметра магнитного диполя и большой его длины трудно будет достичь такой начальной скорости Vin как у авиационных пушек, поэтому в нашем случае начальную скорость магнитного диполя надо выбирать меньшей.

Возможно, впрочем, использование подкалиберного снаряда позволит достичь большей начальной скорости, чем мы предполагаем.

2. Выбор основных параметров

Выберем параметры ускоряемого диполя: диаметр Dsh=20 мм, полную длину диполя ltot=65 см, длину конусной части lcone=20 см. Материал магнитного диполя - железо, начальная скорость магнитного диполя: Vin=0.6 км/с, конечная скорость магнитного диполя: Vfin=8.5 км/с, градиент магнитного поля в ускоряющем магнитный диполь импульсе выберем равным: ∂Hzw/∂z=G=2 кГс/см.

В отличие от ускорения электрически заряженных цилиндров, [3], где удельный заряд (Z/A) может регулироваться тем, что на цилиндре «размещается» различное число электронов, удельный магнитный момент железа постоянен и равен: m=2*10-10 эВ/(Гс*нуклон).

Поясним подробнее. Магнитный момент, приходящийся на одну молекулу в железе, [4], стр.524, составляет величину nb=2.219 магнетонов Бора. Табличное значение магнетона Бора равно: [4], стр.31, mb=9.27*10-21 эрг/Гс. Учитывая, что атомная масса железа А равна А=56, найдем, что магнитный момент, приходящийся на один нуклон в железе, равен: m=2*10-10 эВ/Гс*нуклон. Удельный магнитный момент диполя может быть увеличен, если внутри диполя поместить сверхпроводящую обмотку из Nb3Sn и пропустить по ней кольцевой ток.

3. Возможность увеличения удельного магнитного момента в магнитном диполе

Рассчитаем, насколько увеличится удельный магнитный момент - магнитный момент, приходящийся на единицу массы магнитного диполя, если в области его цилиндрической части с длиной lcyl, равной lcyl=40 см, поместить сверхпроводящий слой из Nb3Sn с радиусом rсуl=1 см и толщиной δcyl=0.2 см. Будем считать плотность тока в сверхпроводнике равной, [4], стр.312, Jsc=3*105 А/см2. Тогда линейная плотность тока jsc (А/см) в таком сверхпроводящем слое будет равна: jsc (А/см)=Jspcyl=6*104 А/см. Такая линейная плотность тока создаст на поверхности сверхпроводника напряженность магнитного поля Hsc, равную: Hsc (кГс)=1.226*j (А/см)≈70 кГс, что не противоречит возможности достижения плотности тока Jsc=3*105 А/см2, [4], стр.312.

Общий ток, текущий в сверхпроводящем слое Isc, будет равен:

Isc=jsc*lcyl=2.4*106A, приведет к появлению магнитного момента

Msc=Isc*πrcyl2=7*106A*см2 или, в системе СГС, Msc=7*105 эрг/Гс.

Общая масса сверхпроводящего слоя может быть вычислена, исходя из того, что плотность сверхпроводника Nb3Sn равна ρNb3Sn=8 г/см3, атомная масса А=400 и в общем объеме сверхпроводника Vsp=50 см3 содержится NNb3Sn=2.4*1026 нуклонов. Удельный магнитный момент, магнитный момент, приходящийся на единицу массы (нуклон), при этом получается равным: msc=Msc/ NNb3Sn=2*10-9 эВ/Гс*нуклон, что примерно в 10 раз больше, чем в железе, [4], стр.524.

Пусть масса железа в магнитном диполе составляет mFe=0.4 кг, масса сверхпроводника также равна mNb3Sn=0.4 кг, масса реактивного двигателя, топлива, приборов навигации и управления равна mFuel=0.2 кг, тогда удельный магнитный момент в таком магнитном диполе будет равен: mmd=8.8*10-10 эВ/Гс*нуклон, что, примерно, в 4.4 раза больше, чем в железе.

Возьмем градиент магнитного поля ускоряющего диполи импульса равным: ∂Hzw/∂z=2 кГс/см. В этом случае темп набора энергии магнитным диполем будет равен: ΔWsh=m*∂Hzw/∂z=1.76*10-4 эВ/(м*нуклон). Для достижения прироста энергии, от начальной до конечной энергии Wfin, соответствующей конечной скорости, Vfin=8.5 км/с, Wfin=0.4 эВ/нуклон, потребуется длина ускорения: Lacc=Wfin/ΔWsh=2.27 км.

4. Пути достижения требуемых параметров ускорителя

Перейдем теперь к определению параметров спирали, в которой должно произойти ускорение магнитных диполей с удельным магнитным моментом: m=8.8*10-10 эВ/Гс*нуклон от начальной скорости: βin=2*10-6 до конечной скорости: βfin=2.83*10-5, β=V/c, с=3*1010 см/с - скорость света в вакууме.

Радиусы спирали, [5], начальный и конечный возьмем равными: r0in=50 см, r0fin=30 см. Ускоритель из-за наличия затухания надо будет разбивать на секции. Поэтому можно выбрать в пределах одной секции и начальное, и конечное значение параметра х оптимальным и равным: x=6.28*50/(2*10-6*1.3*108)=1.2

Выбор длины волны λ0=1.3*108 означает, что мы выбрали длительность ускоряющего магнитного диполя импульса равной: (f0=с/λ0=230 Гц), τpulse=1/(2f0)=2.17 мс.

Замедленная длина волны равна: βλ0=2*10-6*1.3*108=260 см, и градиенту магнитного поля ∂Hzw/∂z=G=2 кГс/см, соответствует амплитуда магнитного поля импульса: Hzw=82.8 кГс. Эту амплитуду магнитного поля находят из соотношения: ∂Hzw/∂z=k3Hzw=2πHzw/βλ0. Откуда и получается значение: Hzw=βλ0*G/2π=82.8 кГс.

Чтобы найти мощность потока, необходимую для создания магнитного поля такой напряженности, найдем связь между компонентой электрического поля Ezw=E0I0(k1r) и магнитного поля Hzw=(k1/k)tgΨI0(k1r0)E0I0(k1r)/I1(k1r0), [5]. Для внутренней области спирали, где k1 - поперечный волновой вектор: k=(ω/с)*ε1/2 - волновой вектор, r0 - радиус спирали, выражение равно: (k1/k)=1/βф, tgΨ≈h/2πr0, так что (k1/k)*tgΨ=ε1/2, для начала спирали k1r0=1.2 и соотношение I0(k1r0)/I1(k1r0)=2. Таким образом, на оси спирали, компоненте магнитного поля Hzw=82.8 кГс, соответствует напряженность электрического поля: Ezw≈347.2 кВ/см.

Значение скобки, {}, в формуле (13) работы [5] для значения аргумента х=1.2, {}={(1+I0K1/I1K0)(I12-I0I2)+ε(I0/K0)2+(1+I1K0/I0K1)(K0K2-K12)} равно: {}=3,77*ε так, что требуемая мощность Р для достижения напряженности поля Ezw=347.2 кВ/см для начальной скорости магнитного диполя βin=2*10-6, может быть найдена из формулы, [5]:

Мощность волны, выраженная в Ваттах, равна, [5]:

Согласно формуле (2) для достижения градиента магнитного поля на оси поля G=2 кГс/см потребуются мощность: Р=12.23 ГВт. Такая мощность может быть достижима для импульсной техники.

Разложим синусоидальный импульс, [5], соответствующий полуволне

Epulse=E0pulsesin(2π/T0)t, 2π/Т00, ω0=2πf0 в ряд Фурье.

Спектр импульса достаточно узкий и занимает область частот от 0 до 2ω0. Поскольку в спиральном волноводе дисперсия (зависимость фазовой скорости от частоты) слабая, можно ожидать, что весь спектр частот от 0 до 2ω0 будет распространяться примерно с одной и той же фазовой скоростью. В результате полуволновой синусоидальный импульс в пространстве будет расплываться только за счет увеличения фазовой скорости волны. Согласование спирального волновода с подводящим фидером в этом случае надо осуществлять в полосе частот: Δf≈ω0/2π.

Введем понятие амплитуды импульса , связанное с напряженностью поля на оси спирали E0pulse соотношением, [5]:

Таким образом, амплитуда импульса напряжения, распространяющегося по спирали, должна быть равна: MB. Амплитуда импульса тока: , волновое сопротивление линии: . В Таблице 2 собраны основные параметры ускорителя магнитных диполей.

Таблица 2
Параметры ускорителя
Параметр Значение
m=8.8*10-10, диэлектрик вне спирали, ∂Hz/∂z=2 кГс/см, мощность волны, Р Р=12.23 ГВт. µ=1, ε=1280
Скорость, начальн. - конечная, βф βф=2*10-6-2.83*10-5
Радиус спирали, начальн. - конечн., r0 r0=50-30 см
Частота волны, f0 f0=230 Гц
Напряженность электрич. поля, Ezw Ezw=347 кВ/см
Длина ускорителя, Lacc Lacc=2.27 км
Длительность импульса, τ τ=2.17 мс
Амплитуда напряжения, =14.37 MB
Амплитуда тока, =0.85 kA
Волновое сопротивление, ρволн. ρволн.=16.9 кОм

5. Предотвращение разворота диполя на 180° в магнитном поле импульса наложением однородного магнитного поля

Все было бы хорошо, если бы диполь был точечным. Но магнитный диполь не точка и действие на него со стороны радиальной компоненты магнитного поля приводит к «опрокидыванию», развороту диполя. Два взаимодействующих контура будут стремиться установиться так, чтобы их плоскости были параллельны друг другу, а направление обоих токов было одинаково. В отличие от «разностных» сил, ускоряющих диполь и приводящих к радиальному смещению центра тяжести, действие пары сил, приводящих к «развороту» диполя, суммируется.

Наиболее простым решением, препятствующим развороту на 180° диполя в ускоряющем поле волны, является наложение внешнего однородного магнитного поля, которое на процесс ускорения диполя влиять, в силу своей однородности, не будет, а будет лишь удерживать диполь от разворота в пространстве.

Наложим внешнее магнитное поле Hout на спираль с диполем, такое, чтобы оно удерживало магнитный диполь от переворачивания. Магнитное поле волны составляет величину порядка Hzw=82.8 кГс, соответственно для компенсации малых отклонений sinθ<1 внешнее магнитное поле должно быть более Ноut>100 кГс.

Таким образом, мы зафиксировали ориентацию магнитного диполя в пространстве. Разворачивающий момент теперь будет действовать на витки спирали, по которым течет импульсный ток, и их необходимо надежно закреплять. Можно рассматривать механическую модель такого ускорителя, которая должна состоять из двух магнитов, направленных друг к другу одноименными полюсами. Один из магнитиков - это намагниченный железный магнитный диполь. Второй магнитик - это импульс тока, бегущий по виткам спирали. Одноименные полюса магнитиков отталкиваются, импульс тока по виткам спирали бежит ускоренно и ускоряет (толкает) намагниченный магнитный диполь. От переворачивания толкаемый магнитик удерживает специальный узкий канал, (ствол) в котором он не может «развернуться». Толкающий магнитик также не может «развернуться», он удерживается от разворота механическими силами.

Известно, что в однородном магнитном поле нет выделенной оси, и однородное поле на диполь не действует, это означает, что магнитный диполь может смещаться в поперечном направлении под действием поля волны или просто из-за не нулевой начальной радиальной скорости.

Запишем формально уравнение радиального движения в виде:

Угол отклонения магнитного диполя от оси

где Hr1 - радиальная компонента магнитного поля волны,

Учитывая, что центр диполя должен двигаться вблизи оси, будем считать Hr1 малым по сравнению с полем волны Hzw

заменим Hr1=(k1r/2)Hzw, преобразуем формулу (10) для угла отклонения φ

и преобразуем уравнение (6) к виду:

окончательно получим, заменяя k1 на k3 и mHzw/Mc2=Wλm,

Линеаризуем уравнение (11), представим r=rb0+r1, тогда для r1 получим дифференциальное уравнение

Выражение, стоящее перед радиусом r1, имеет смысл квадрата имкремента радиального движения:

где

Как и в случае ускорения заряженных частиц инкремент пропорционален частоте ускорения, однако для диполей он оказался много меньше, чем для заряженных частиц, где соответствующее выражение имеет вид, [5]:

Это значит, что радиус магнитного диполя в секции нарастает экспоненциально. Возьмем начальный радиус влёта магнитных диполей в секцию равным: rb0=0.1 см, начальную радиальную скорость примем равной нулю. Зависимость радиуса от времени тогда выглядит так:

и это означает, что в отсутствие внешней фокусировки магнитный диполь будет отклоняться от оси полем волны. Подстановка численных значений в формулу (16) показывает, что инкремент нарастания радиального отклонения велик и надо вводить радиальную фокусировку.

6. Радиальная фокусировка магнитным полем, имеющим переменную составляющую

Чтобы исключить возможность «ухода» магнитных диполей по радиусу, надо ввести радиальную фокусировку. Проще всего это сделать, если наложить на внешнее однородное поле Hout дополнительное синусоидальное поле, так что суммарное поле будет представлять собой комбинацию постоянного поля Hout0, удерживающего магнитный диполь от «разворота», и переменной составляющей Hout1*sinkzz, которая автоматически появится, если катушки соленоида, создающего продольное магнитное поле Hout, поставить достаточно редко. При этом kz=2π/аz, где az - пространственный период расстановки катушек. Такой риппл, гофр Hout=Hout0+Hout1*sinkzz магнитного поля приведет к появлению знакопеременного градиента внешнего магнитного поля и появлению знакопеременной силы в уравнении радиального движения, в предположении k≈kz,

где kzVz - частота колебаний во внешнем магнитном поле.

Произведем замену переменных kzVzt=ωoutt=2τ. Тогда ∂/∂t=1/2ωout∂/∂τ и уравнение (17) можно записать в виде:

и, таким образом, уравнение поперечного движения сведется к уравнению Матье, [6]:

где

В зависимости от значения параметров а и q у уравнения Матье есть области устойчивых и неустойчивых решений. Выбирая расстановку катушек, формирующих магнитное поле (kz) и ток в них (Hout1) такими, чтобы решение уравнения (21) попадало в область устойчивости, можно будет получить устойчивое ускорение магнитных диполей. Условие устойчивости выглядит так, [6]: 0.92>q>a. После сокращения на Wλm, kzrb0, ωout2 и (Hout0-Hzw)-1 получим:

Амплитуда знакопеременного поля должна превосходить поле волны, умноженное на 4π(аzзам)2.

Возможно, небольшие фокусирующие магнитные элементы можно будет размещать вблизи оси спирального волновода. Так же, как и трубки дрейфа в линейном ускорителе типа Альвареца, магнитные элементы, возможно, не будут сильно влиять на распространение ускоряющего импульса по спиральному волноводу. Тогда пространственный период изменения магнитного поля можно сделать достаточно малым, аz≈10 см.

Подставляя цифры в последнее выражение: Hzw=82.8 кГс, f0=230 Гц, βz=2*10-6, аz≈10 см, с=3*1010 см/с - скорость света в вакууме, получим:

Такое значение переменной составляющей магнитного поля позволит формировать знакопеременное поле на основе постоянных магнитов состава NdFeB, аналогично тому, как это делается для фокусировки электронных пучков в лампах бегущей волны.

Можно вообще исключить постоянное магнитное поле, а удержание диполя от разворота и удержание его по радиусу осуществлять только одним знакопеременным магнитным полем, не имеющим постоянной составляющей. Такой результат получается, если амплитуда внешнего поля Hout будет в 2 раза превосходить поле импульса Hzw, умноженное на отношение полупериода внешнего поля аz к пространственной протяженности импульса lp: Hout>2(az/lp)Hzw.

7. Затухание мощности при распространении импульса по спирали

Затухание волны в спиральном волноводе будет приводить к тому, что амплитуда распространяющегося по спирали импульса будет уменьшаться по мере движения импульса от начала к концу спирали, и это уменьшение связано с омическими токами, идущими на нагрев спирали.

Ток Iφ протекает по виткам спирали и, собственно, омические потери это

где Iφ - ток, текущий по витку в Амперах, R - сопротивление витка в Омах. Тогда ΔР/виток - будет выражено в Ваттах.

Найдем сначала сопротивление витка. Сопротивление вычисляется по обычной формуле: R=ρl/s, где ρ=1.7*10-6 Ом*см - удельное сопротивление меди, будем считать виток медным, 1=2πr0 - длина витка, r0 - радиус спирали, s - поперечное сечение витка. Поскольку ток, текущий по спирали, высокочастотный (переменный), появился множитель, 1/2 и такой ток проникает в проводник на глубину скин - слоя, которую и надо найти.

Выражение для глубины скин - слоя можно записать в виде:

где с=3*1010 см/с - скорость света в вакууме, σ=5.4*1017 1/с - проводимость меди, ω0=2πf0 - круговая частота, f0=260 Гц - частота волны, распространяющейся в спирали. Подстановка численных значений в формулу (27) дает: δ=0.4 см.

Получилась глубина скин - слоя, δ=0.4 см, много большая, чем расстояние между витками спирали h=1/n=0.02 см, n≈50 - число витков спирали, приходящихся на 1 см длины спирали. Это означает, что для уменьшения сопротивления одного витка и соответственно для уменьшения затухания наматывать спираль надо довольно широкой лентой, с шириной: Н=2δ=0.8 см. Ленту надо располагать широкой стороной Н по радиусу, с расстоянием между витками, например, h/2, так, чтобы из шага намотки h величину h/2 занимал виток и пространство h/2, было равно пробелу между витками.

Тогда сопротивление одного витка R=pl/s будет равно:

Подставляя численные значения для начала спирали r0=50 см, найдем

Теперь надо найти Iφ- ток, текущий по виткам. Для этого воспользуемся формулой

где Hzsurf - магнитное поле на поверхности спирали, Hzsurf≈Hzw. Откуда ток, текущий по виткам спирали, nIφ может быть найден: nIφ(А/см)=Hzsurf/(4π/c)=(1.226)-1*Hzsurf(А/см)=Hzsurf(Гc). Дальше - ток в одном витке равен:

Подставляя численные значения в формулу (31), что ток в одном витке равен: Iφ(A)=[82.8 кА/см]/(50 витков/см)=1.656 кА/виток.

Омические потери тока в одном витке равны:

Поскольку на 1 см находится n витков, потери энергии на 1 см будут в п раз больше:

Введем соотношение

откуда

это длина, на которой напряженность поля уменьшится в е раз вследствие затухания. Видно, что движение магнитного диполя при ускорении надо рассчитывать с учетом затухания мощности импульса при распространении мощности по спиральному волноводу.

8. Захват магнитных диполей в режим ускорения. Допуска

Рассчитаем требуемую точность совпадения начальной ускоряющей объект фазы волны (импульса) с синхронной фазой. Теория захвата частиц в бегущую волну дает, [7]: Δφ=3φs, (+φs-2φs). Реально это означает, например, в нашем случае, где λ/4 по длительности соответствует 1 мс или 90°, что одному градусу по фазе примерно соответствует временной промежуток 10 мкс. В линейных ускорителях группирователь дает фазовую ширину сгустка ±15° и, чтобы не иметь больших фазовых колебаний, потребуем, чтобы точность синхронизации магнитного диполя с ускоряющим импульсом была: Δτ=±15*10 мкс=±150 мкс. Такая точность синхронизации, по-видимому, вполне достижима для порохового старта - предварительного газодинамического ускорения магнитных диполей.

Рассчитаем теперь допуск на точность совпадения начальной скорости магнитного диполя и фазовой скорости распространяющегося по спиральной структуре импульса. Введем величину g=(p-ps)/ps - относительную разность импульсов, [7]. В нерелятивистском случае - это просто относительный разброс скоростей g=(V-Vs)/Vs. Вертикальный размах сепаратрисы рассчитывается по формуле, [7]:

где: φs=45°=π/4, ctgφs=1, [1-φs/ctgφs]1/2=0.46, 2*0.46=0.9, ω0=2πf0=1.44*103, Ωs0=[Wλmctgφs/2πβs]1/2.

Определим величину: Wλm=(m∂Hz/∂z)λ0sinφs/Mc2 - относительный набор энергии магнитным диполем на длине волны λ0 в вакууме. В нашем случае: λ0=c/f0=1.3*108 см, sinφs=0.7, Mc2=1 ГэВ, Wλm=3.64*10-8, ctgφs=1. Подставляя численные значения, получим: g=(Vin-Vs)/Vs=ΔV/Vs и, наконец, ΔV/Vs=±[3.64*10-8/(6.28*2*10-6)]1/2*0.9=±0.05.

Таким образом, допустимое несовпадение начальной скорости магнитного диполя со скоростью импульса составляет величину порядка: ΔV/Vs=±5%.

9. Выпуск магнитных диполей в атмосферу

Магнитные диполи должны ускоряться в довольно глубоком вакууме, P1≈10-6 мм рт.ст., в то же время применение их предполагается при нормальных атмосферных условиях: Р2≈103 мм рт.ст., так что разница давлений составляет примерно 9 порядков. Для создания такого градиента давления можно использовать несколько буферных полостей, представляющих собой, например, цилиндрические камеры, разделенные торцевыми стенками, в которые встроены импульсные диафрагмы. Каждая полость должна иметь индивидуальную вакуумную откачку.

Рассчитаем количество частиц воздуха, которые проникнут в первую, ближайшую к атмосфере, полость. Пусть радиус раскрытия диафрагмы составляет r0d=10 см и время, на которое она открывается, составляет t1=10-3 с. Тогда линейная скорость движения лепестков ирисовой диафрагмы будет составлять V11=r0d/t1=104 см/с, что не должно представлять большой проблемы для работы механизма. Среднюю скорость теплового движения молекул воздуха будем считать примерно равной скорости звука в воздухе: Из всевозможных пространственных ориентаций скорости только 1/6 (1/6 - это одна грань куба) направлена в сторону диафрагмы. Число молекул в сантиметре кубическом воздуха при нормальных условиях, число Лошмидта, равно ρ0L=2.7*1019 молекул/см3. Тогда число молекул, прошедших из атмосферы в первую буферную полость за время, пока диафрагма находится в открытом состоянии, равно:

Подставляя численные значения в формулу (37) найдем, что общее число частиц, прошедших из атмосферы в первую буферную полость, равно: N0=4*1022 частиц. Пусть объем первой полости составляет величину, равную V01=103 л=106 см3. Тогда плотность молекул в ней после срабатывания диафрагмы будет равна n0=4*1016 молекул/см3.

Плотность частиц (и давление: р=nkT) в первой буферной полости примерно на 3 порядка меньше плотности частиц в атмосфере при нормальных условиях, так что потребуется, по крайней мере, 3 таких полости для создания соответствующего градиента давления.

Рассмотрим теперь динамику плотности частиц в полости в течение времени между срабатываниями устройства. Пусть полость откачивается через отверстие с площадью S1=104 см2. Будем считать, что все молекулы, попавшие на эту площадь, удаляются из объема. Будем считать, что время между выстрелами составляет t2=10-1 с, то есть частота срабатывания устройства равна F=10 Гц. Уравнение, описывающее уменьшение плотности частиц при откачке, может быть записано в виде:

Решение этого уравнения может быть записано в виде:

для времени откачки t=t2 показатель экспоненты примерно равен 5, так, что за счет откачки плотность молекул в первой буферной полости уменьшается более чем в 100 раз, n=n0*7*10-3, и плотность частиц в первом буферном объеме перед следующим выстрелом будет составлять величину: n1=4*1016*7*10-3=3*1014 молекул/см3, на 5 порядков меньше, чем число Лошмидта: ρ0L=2.7*1019 молекул/см3, соответствующее числу молекул в сантиметре кубическом воздуха при нормальных условиях.

Видно, что перед следующим выстрелом полость можно считать пустой.

Предложенный способ можно реализовать с помощью устройства

На Фиг.1 приведена схема устройства. Устройство состоит из пушки 1, где магнитные диполи 2 разгоняются до начальной скорости Vin=0.6 км/с. Полем высоковольтного токового импульса с напряжением: Uacc=14.37 MB, распространяющимся по секциям 3 спирального волновода с общей длиной Lacc=2.27 километров, магнитные диполи ускоряют до конечной скорости Vfin=8.5 км/с. Расположенными над секциями токовыми катушками 4, создающими магнитное поле, магнитные диполи удерживают от разворота на 180°, этими же катушками создают периодическое изменение величины магнитного поля, которым ускоряемые магнитные диполи удерживают вблизи оси. Выпуск магнитных диполей в атмосферу осуществляется через три буферные полости, представляющие собой отрезки трубы, разделенной торцевыми стенками, в которые встроены импульсные диафрагмы 5. Каждая буферная полость имеет индивидуальную откачку 6.

Возможное применение в военном деле.

1. Подъемная сила

При длине ускорителя Lacc≈2.27 км его можно располагать только горизонтально. Для вывода магнитного диполя за пределы атмосферы можно использовать небольшую асимметрию формы магнитного диполя, такую, чтобы эта форма создавала подъемную силу Fу. Уравнение вертикального движения при этом может быть записано в виде:

где Су - аэродинамический коэффициент подъемной силы, ρ0=1.3*10-3 г/см3 - плотность воздуха у поверхности Земли, Vx=8.5 км/с - горизонтальная скорость магнитного диполя. Str - поперечное сечение магнитного диполя.

Потребуем, чтобы за время tfly=10 с магнитный диполь поднялся на высоту Hfly=10 км, где сопротивлением воздуха можно пренебречь. Найдем из выражения (40), каким должен быть коэффициент подъемной силы Су для этого случая:

Подставляя цифры в выражение (41): m=103 г, Str=3.14 см2, найдем, что коэффициент подъемной силы Су должен быть равен: Су≈10-2, что, по-видимому, не трудно выполнить небольшим скосом в носовой части магнитного диполя.

2. Баллистика. Аэродинамическое сопротивление

Рассчитаем движение магнитных диполей, ускоренных электродинамическим способом и выпущенных под углом Θ к горизонту с учетом сопротивления воздуха. Уравнение движения магнитных диполей можно записать в виде:

где m - масса магнитного диполя, V - скорость, g - 0.01 км/сек2 - ускорение силы тяжести, - барометрическая формула изменения плотности атмосферы с высотой, ρ0=1.3*10-3 г/см3 - плотность воздуха у поверхности Земли, Н0=7 км - значение высоты, на которой плотность падает в е раз.

Аэродинамическим коэффициентом или коэффициентом аэродинамического сопротивления называется безразмерная величина, учитывающая «качество» формы магнитного диполя,

В нашем случае, поскольку начальная скорость V0=8.5 км/с, и сила притяжения к Земле частично компенсируется центробежной силой, второй член в уравнении (42) больше первого, первым членом в уравнении (42), а именно mg*sinΘ, можно пренебречь по сравнению со вторым.

Тогда уравнение (42) упрощается и выглядит так:

Решение уравнения (44) может быть записано в виде:

Для того, чтобы можно было вычислять изменение скорости магнитных диполей со временем, необходимо найти аэродинамический коэффициент Сх.

3. Расчет коэффициента аэродинамического сопротивления магнитных диполей для воздуха

Будем считать, что магнитный диполь имеет форму цилиндрического стержня с конической головной частью. Тогда, при ударе молекулы азота по острому конусу изменение продольной скорости молекул равно:

где Θt - угол конуса при вершине. Молекулы газа передают магнитному диполю импульс:

Изменение импульса в единицу времени - сила, сила лобового торможения,

Разделив Fx1 на (1/2)ρV2xS, получим коэффициент аэродинамического сопротивления для острого конуса при зеркальном отражении молекул от конуса, (формула Ньютона):

Пусть длина конусной части магнитного диполя равна: lcone=20 см при диаметре Dsh=20 мм. Это означает, что угол при вершине конуса равен: Θt=10-1 и Cх air=10-2.

Примером того, как быстро с ростом скорости для цилиндра с конической головной частью коэффициент аэродинамического сопротивления становится постоянным и соответствующим формуле (49), может служить график, приведенный в [8]. Видно, что обтекание воздухом цилиндра с конической головной частью перестает зависеть от скорости для числа Маха М=5, то есть для скорости, примерно равной Vind=1.6 км/с.

Для того, чтобы иметь острый конус в головной части магнитного диполя, он должен быть достаточно длинным. Ограничение на длину магнитного диполя заключается в том, что для хорошей эффективности его ускорения длина магнитного диполя ltot должна быть меньше четверти замедленной длины волны λзам=βλ0, то есть: ltot<βλ0/4. В нашем случае для начала ускорения βλ0/4=65 см.

4. Прохождение магнитных диполей сквозь атмосферу

Составим таблицу, где представим зависимость от времени вертикальной скорости магнитного диполя, его высоты подъема и горизонтальной скорости. Вертикальную скорость будет рассчитывать по формуле:

Набор высоты соответственно:

где V-y - средняя вертикальная скорость в промежутке времени Δt. Уменьшение горизонтальной скорости со временем будем описывать формулой (45);

Изменение плотности воздуха с высотой будем учитывать по барометрической формуле ρ=ρ0*ехр[-у/Н0], где Н0=7 км. В Таблице 3 приведены параметры полета магнитного диполя в зависимости от времени. Во второй колонке приведена вертикальная скорость магнитного диполя, в третьей - набранная высота, в четвертой - горизонтальная скорость магнитного диполя, которую он будет иметь после соответствующей секунды полета.

Таблица 3
Зависимость параметров полета от времени
t,c Vy, км/с Н, км Vx, км/с
0 0 0 8.5
1 0.144 0.144 8.36
2 0.284 0.428 8.22
3 0.42 0.843 8.11
4 0.55 1.4 8
5 0.65 2.05 7.9
6 0.743 2.8 7.82
7 0.8 3.6 7.76
8 0.86 4.46 7.7
9 0.91 5.37 7.65
10 0.954 6.32 7.6
11 0.992 7.3 7.56
12 1.024 8.3 7.53
13 1.052 9.37 7.5
14 1.075 10.44 7.48

5. Баллистика. Дальность полета

Для больших значений скорости V0≈7.5 км/с, Землю нельзя считать плоской. Запишем уравнение движения магнитного диполя в цилиндрической системе координат. Вертикальное направление теперь будет радиальным, а горизонтальное - азимутальным,

где R3=6400 км - радиус Земли, g=10-2 км/с - ускорение силы тяжести.

Уравнение (53) можно преобразовать к виду:

Решение уравнения (54) есть Vr=-g*t, и, как и в случае камня, брошенного под углом к горизонту в безвоздушном пространстве в плоском случае, найдем, что время поднятия до максимально большого удаления и возвращения в исходную точку равно:

Для азимутальной скорости Vφ=(Rзg)1/2=8 км/с, время получается бесконечным. Это означает, что магнитный диполь с такой скоростью, равной первой космической скорости, будет вращаться по круговой орбите и на Землю не упадет.

Для параметров магнитного диполя: Vr=1 км/с и Vφ=7.5 км/с время tmax поднятия до максимально большого удаления и возвращения в исходную точку равно: tmax=1650, с и соответственно дальность полета магнитного диполя равна: Smax=Vφ*tmax=12300 км.

Литература

1. А.И.Акишин. Космическое материаловедение. Методическое и учебное пособие, 2007, М., НИИЯФ МГУ, с.154.

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Пушка Гаусса.

3. C.H.Доля. Способ ускорения макрочастиц. Заявка на изобретение №2010 142684, от 20.10. 2010.

4. Таблицы физических величин. Справочник под ред. И.К.Кикоина. М.: Атомиздат, 1976.

5. C.H.Доля, К.А.Решетникова. Об электродинамическом ускорении макроскопических частиц. Сообщение ОИЯИ, Р9-2009-110, Дубна, 2009, http://www1.jinr.ru/Preprints/2009/110%28Р9-2009-110%29.pdf.

6. Н.В.Мак-Лахлан. Теория и приложения функций Матье. Перев. с англ., М.: Изд.-во иностр.лит., 1953.

7. И.М.Капчинский. Динамика частиц в линейных резонансных ускорителях. М.: Атомиздат, 1966.

8. http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/130514/Сверхзвуковое.

Способ ускорения магнитных диполей, заключающийся в том, что магнитные диполи ориентируют в пространстве так, чтобы их ось намагничивания совпадала с осью ускорения, и ускоряют полем бегущего токового импульса, отличающийся тем, что внутри магнитных диполей создают дополнительный магнитный момент с помощью сверхпроводящей обмотки, размещенной внутри них, с наружным диаметром Dout=2 см, толщиной δsc=0,2 см и длиной lsc=40 см и возбуждают в ней кольцевой ток с плотностью тока jsc=3·105 А/см2, а ускоряемые магнитные диполи имеют массу m=1 кг, диаметр Dsh=20 мм, полную длину ltоt=65 см, длину конусной части lcone=20 см, магнитные диполи достигают дальности полета Smax=12300 км при длине ускорения Lacc=2,27 км.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для создания потока искусственных микрометеоритов и в военном деле. .

Изобретение относится к области ускорительной техники и может использоваться для ускорения плазмы до гиперскоростей. .

Изобретение относится к ускорительной технике. .

Изобретение относится к области вооружений, в частности к устройствам для воздействия на материальные объекты излучателями высоких частот с целью их уничтожения. .

Изобретение относится к импульсной технике и предназначено для ускорения макротел. .

Изобретение относится к бесшумному оружию. .

Изобретение относится к электротермохимическим ускорителям и может быть использовано для исследования высокоскоростных ударных явлений. .

Изобретение относится к области вооружения, в частности к электромагнитным пусковым установкам. .

Изобретение относится к области вооружения, в частности к электромагнитным пусковым установкам. .

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц

Изобретение относится к метательным устройствам, в частности к электромеханическому ускорителю снарядов. Электромеханический ускоритель снарядов содержит привод с электродвигателем и тяговым элементом, сцепление и направляющую. Сцепление жестко закреплено на тяговом элементе. Тяговый элемент выполнен непрерывным, огибающим приводное и натяжное колеса. Сцепление выполнено в виде пропущенного сквозь втулку с возможностью осевого перемещения стержня. Стержень взаимодействует с центральным отверстием снаряда. Снаряд выполнен в виде тела вращения. Электродвигатель выполнен роторным. Достигается повышение КПД ускорителя и стабильности полета снаряда. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области сильноточной импульсной электротехники. Технический результат - повышение эффективности использования электрической энергии, запасенной в индуктивном накопителе блока электропитания. Электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел содержит блок электропитания, блок пассивной временной нагрузки (БПВН) и N метательно-рекуперативных модулей (МРМ), при этом первый и второй выходные выводы блока электропитания соединены соответственно с первым и вторым входными выводами БПВН, а также с первым и вторым входными выводами каждого МРМ. Первый выходной вывод каждого МРМ соединен с третьим входным выводом БПВН, второй выходной вывод n-го МРМ соединен с третьим входным выводом (n+1)-го МРМ, где n=1, 2, …, (N-1), N≥2, а второй выходной вывод N-го МРМ соединен с третьим входным выводом первого МРМ. Каждый МРМ включает рельсовый электромагнитный ускоритель (РЭУ), дополнительно снабженный рекуперативным индуктивным преобразователем с основной и дополнительной обмотками, а также датчиком положения метаемого тела; два рекуператора, два полупроводниковых ключа, два насыщающихся дросселя, накопительный конденсатор, диод и три ключа. Первый вывод первого насыщающегося дросселя является первым входным выводом МРМ. Второй вывод первого насыщающегося дросселя соединен с первым электродом РЭУ, второй электрод которого соединен с плюсовым выводом первого полупроводникового ключа и плюсовым выводом диода, минусовой вывод которого является вторым входным выводом МРМ и соединен со вторым выводом накопительного конденсатора, первыми выводами обмоток рекуперативного индуктивного преобразователя и вторыми выводами обоих рекуператоров. Минусовой вывод первого полупроводникового ключа является третьим входным выводом МРМ и соединен с первым выводом накопительного конденсатора и первым выводом первого ключа, второй вывод которого является первым выходным выводом МРМ. Первый вывод основной обмотки соединен с первым выводом второго насыщающегося дросселя и первым выводом второго ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом первого рекуператора. Второй вывод второго насыщающегося дросселя соединен с минусовым выводом второго полупроводникового ключа, плюсовой вывод которого является вторым выходным выводом МРМ, а второй вывод дополнительной обмотки через третий ключ соединен с первым выводом второго рекуператора. 5 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Свободно осциллирующий электромагнитный ускоритель содержит ферромагнитный ускоряемый объект, цилиндрическую немагнитную трубу, резонаторы, блоки питания резонаторов, цепи обратной связи и систему просчета фазы колебаний. Технический результат - повышение эффективности разгона за счет использования всей энергии конденсаторного накопителя на каждой ступени и за счет снижения длительности импульса. 1 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для решения научных и прикладных задач. Ускорение макрочастиц в данном способе осуществляют градиентом поля бегущего по спиральной структуре электрического импульса. Способ ускорения макрочастиц заключается в том, что их предварительно электрически заряжают, предварительно ускоряют газодинамическим способом до скорости, соответствующей скорости инжекции в спиральный волновод, и окончательно ускоряют полем бегущего по виткам спирального волновода импульса напряжения. В качестве макрочастиц используют плоский конденсатор, который ускоряют полем бегущего по виткам импульса напряжения, при этом ускорение плоского конденсатора ведут в диэлектрическом канале, предотвращая его разворот на 180 градусов и его отклонение от оси ускорения. Технический результат - увеличение темпа ускорения. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Каскадный импульсный ускоритель твердых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, цилиндрические электроды, резисторы делителя, колонны разделительных сопротивлений, высоковольтные конденсаторы, неуправляемые разрядники, управляемые разрядники, систему управления, датчик тока, источник высокого напряжения, шину данных, мишень, согласующее устройство, электронно-вычислительную машину. Технический результат - повышение скоростей частиц, упрощение конструкции, позволяющей наращивать число ступеней для достижения необходимых скоростей, повышение надежности системы. 1 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Резонансный электромагнитный ускоритель содержит ферромагнитный ускоряемый объект, цилиндрическую немагнитную трубку с соосно закрепленными на ней и последовательно расположенными тяговыми соленоидами, средства коммутации обмоток соленоидов по сигналам управляющего устройства, силовые шины коммутации и конденсаторный источник энергии, силовые ключи, изолированные драйверы, обратные диоды, датчик тока, шину управления, главный коммутатор, основной драйвер и импульсный блок питания. Технический результат - повышение эффективности разгона резонансного электромагнитного ускорителя за счет периодического подзаряда конденсаторного накопителя в моменты задержек включения основных соленоидов до максимального напряжения. 1 ил.

Изобретение относится к области оружия и предназначено, в частности, для полного и быстрого уничтожения живой силы противника (или обращение его к бездействию) на любом расстоянии в зоне прямой видимости. Техническим результатом изобретения является то, что устройство содержит преобразователь частоты и излучатель, причем у преобразователя частоты входное напряжение любой формы преобразуется в двухканальное высокочастотное напряжение, при этом частоты каналов совпадают во времени и имеют форму эллипсов с различными значениями малых осей, а излучатель состоит из излучающих индуктивностей, каждая из которых расположена между обкладками конденсаторов, причем индуктивности и конденсаторы электрически связаны с выходными каналами преобразователя так, чтобы вектора напряженностей магнитных полей были направлены в сторону излучения, а вектора напряженностей электрических полей были направлены в сторону оси излучения. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Электромагнитное оружие имеет сферический, или параболический, или эллиптический в продольном сечении отражатель электромагнитных волн, который имеет постоянный кронштейн или несколько сменных кронштейнов, на котором в фокусе отражателя крепится взрывной электромагнитный заряд. Повышается дальность действия оружия. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для моделирования микрометеоритов и техногенных частиц. Резонансный ускоритель пылевых частиц содержит инжектор, индукционные датчики, усилители, мишень. Соосно инжектору установлены сквозной изолятор, экранирующий электрод, автогенератор и резонансный трансформатор, состоящий из диэлектрической трубы, первичной и вторичной обмотки и конического каркаса первичной обмотки. Технический результат - повышение скоростей и расширение диапазона ускоряемых частиц, повышение надежности и упрощение конструкции. 1 ил.
Наверх