Резонансный электромагнитный ускоритель

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. Ускоритель содержит также средства коммутации обмоток соленоидов по сигналам управляющего устройства, силовые шины коммутации и конденсаторный источник энергии, силовые ключи, изолированные драйвера, обратные диоды, датчик тока и шину управления. Технический результат предложенного резонансного электромагнитного ускорителя заключается в значительном снижении массогабаритных параметров благодаря применению одного накопителя для питания нескольких ступеней и возможности разгонять частицы различных форм и размеров до космических скоростей. 1 ил.

 

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

Известен линейный многоступенчатый ускоритель, состоящий из ферромагнитной частицы, диэлектрической трубки, тягового соленоида, управляющего устройства, датчика линейного ускорения трубки и средства поочередной коммутации (Патент РФ №2331033, МПК F41B 6/00, опубл. 10.08.2008. Бюл.22).

Наиболее близким аналогом является многоступенчатый ускоритель с бегущим переключением соленоидов (Патент РФ №2324249, МПК F41B 6/00, от 10.05.2008. Бюл.13), содержащий ферромагнитный ускоряемый объект, цилиндрическую немагнитную трубку с соосно закрепленными на ней и последовательно расположенными тяговыми соленоидами, средства коммутации обмоток соленоидов по сигналам управляющего устройства и конденсаторный источник энергии.

Однако они обладают следующими недостатками:

- Ускоритель имеет низкую эффективность ускорения частицы.

- Наличие цепей рекуперации самоиндукции катушек.

- Применение двух конденсаторных накопителей.

- Использование полумостового включения коммутаторов, что удваивает потери на активном сопротивлении ключей.

- Жесткий режим коммутации.

- Усложненная конструкция тяговых соленоидов из-за наличия сенсорных обмоток.

Поставлена задача разработать электромагнитный ускоритель, свободный от вышеуказанных недостатков.

Поставленная задача достигается тем, что в электромагнитном ускорителе, содержащем ферромагнитный ускоряемый объект, цилиндрическую немагнитную трубу 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, согласно изобретению введены силовые ключи, изолированные драйвера, обратные диоды, датчик тока и шина управления, первые входы тяговых соленоидов подключены к соответствующим им выходам силовых ключей, вторые входы тяговых соленоидов подключены к первой силовой шине коммутации, первые входы силовых ключей подключены к соответствующим выходам изолированных драйверов, вторые входы силовых ключей подключены к второй силовой шине коммутации, входы драйверов подключены к шине управления, первый выход конденсаторного источника энергии подключен к первой силовой шине коммутации, второй выход конденсаторного источника энергии подключен к входу датчика тока, первый выход датчика тока подключен к второй силовой шине коммутации, второй выход датчика тока подключен к входу управляющего устройства, выход управляющего устройства подключен к шине управления.

Сущность изобретения подтверждается чертежом, где изображена структурная схема резонансного электромагнитного ускорителя.

Устройство содержит ферромагнитный ускоряемый объект 1, диэлектрическую трубку 2, тяговые соленоиды 3, силовые ключи 4, изолированные драйверы ключей 5, обратные диоды 6, конденсаторный накопитель энергии 7, систему управления 8, датчик тока 9, шину управления 10, силовые шины коммутации соленоидов 11. Ферромагнитная частица 1 находится внутри немагнитной диэлектрической трубки 2, на которой соосно закреплены тяговые соленоиды 3. Подключенные одним концом обмотки через силовую шину коммутации соленоидов 11 к конденсаторному накопителю энергии 7, а другим к силовым ключам. Управляющие электроды силовых ключей 4 подключены к выходам соответствующих изолированных драйверов 5, входы которых через шину управления 10 соединены с системой управления 8. Последовательно силовым ключам 4 подключены обратные диоды 6, катоды которых через силовую шину коммутации соленоидов 11 соединены с накопителем 7 так, что каждая ступень образует замкнутый контур. Между одним электродом накопителя 7 и силовой шиной коммутации соленоидов включен датчик тока 9, выход которого соединен с системой управления 8.

Устройство работает следующим образом. Конденсаторный накопитель 7 согласован с соленоидами 3 так, что переходные процессы во всех контурах имеют периодический характер. Частота свободных колебаний каждого следующего контура увеличивается за счет уменьшения индуктивности соленоидов 3 каждой следующей ступени. В начальный момент времени по сигналу системы управления 8 отпирается силовой ключ 4 первой ступени ускорителя. Конденсаторный накопитель 7 начинает разряжаться на первый соленоид, в резонансном режиме. Ток, протекающий через соленоид, порождает магнитное поле, которое, взаимодействуя с ферромагнитным ускоряемым объектом 1, начинает втягивать его в диэлектрическую трубку ускорителя 2. К моменту времени, когда объект достигает середины первой катушки, должен пройти полупериод резонансных колебаний RLC контура первой ступени. Ток, изменяющийся по синусоидальному закону к этому моменту времени, становится равным нулю, а конденсаторный накопитель перезаряжается до напряжения обратной полярности, за вычетом потерь и затраченной энергии. Датчик тока 9 фиксирует нулевое значение и подает сигнал на систему управления 8, которая через соответствующие драйверы 5 закрывает первый ключ 4 и с некоторой задержкой открывает второй. Задержка включения второго ключа необходима для входа частицы в эффективную ускоряющую зону следующего соленоида. При замыкании второго ключа повторяется процесс резонансного перезаряда накопителя, но полупериод колебаний уменьшается за счет снижения индуктивности второго соленоида. Это необходимо для согласования времени пролета ускоряемого объекта и времени протекания тока во второй ступени ускорителя. Диоды 6 в цепях коммутации защищают силовые ключи от пробоя обратным напряжением и отсекают вторую полуволну тока. Соленоиды четных и нечетных ступеней подключены таким образом, что накопитель поочередно перезаряжается через них, направление тока, несмотря на меняющуюся полярность напряжения накопителя, остается постоянным. Дальнейшая работа ускорителя контролируется системой управления, последовательно включающей тяговые соленоиды по сигналу датчика тока.

Применение предложенного технического решения позволяет повысить эффективность разгона за счет использования всей энергии конденсаторного накопителя на каждой ступени и за счет снижения длительности импульса исключить явление самоиндукции, повысить помехозащищенность системы, значительно снизить массогабаритные параметры благодаря применению одного накопителя для питания нескольких ступеней и отсутствию цепей рекуперации самоиндукции. Таким образом, предложенный ускоритель имеет большую эффективность, позволяет разгонять частицы различных форм и размеров до космических скоростей.

Резонансный электромагнитный ускоритель, содержащий 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, отличающийся тем, что в него введены силовые ключи, изолированные драйвера, обратные диоды, датчик тока и шина управления, первый входы тяговых соленоидов подключены к соответствующим им выходам силовых ключей, вторые входы тяговых соленоидов подключены к первой силовой шине коммутации, первые входы силовых ключей подключены к соответствующим выходам изолированных драйверов, вторые входы силовых ключей подключены ко второй силовой шине коммутации, входы драйверов подключены к шине управления, первой выход конденсаторного источника энергии подключен к первой силовой шине коммутации, второй выход конденсаторного источника энергии подключен к входу датчика тока, первый выход датчика тока подключен ко второй силовой шине коммутации, второй выход датчика тока подключен к входу управляющего устройства, выход управляющего устройства подключен к шине управления.



 

Похожие патенты:

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

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 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.

Изобретение относится к электромагнитным пусковым установкам. Ускоритель содержит силовой корпус и находящиеся в нем рельсы, источник тока и подмагничивающие катушки, неполярные коммутаторы, систему управления коммутаторами, конденсаторный накопитель и источник питания накопителя. Подмагничивающие катушки выполнены в виде секций, расположенных вдоль силового корпуса оппозитно рельсам. Каждая секция подмагничивающих катушек представляет собой пару одинаковых соосных катушек, последовательно соединенных между собой. Один из выводов каждой секции подключен напрямую к конденсаторному накопителю, а второй соединен с накопителем через неполярный коммутатор, управляющий электрод которого подключен к системе управления электродами. Рельсы соединены с источником тока, синхронизирующий вывод которого подключен к системе управления коммутаторами. Конденсаторный накопитель подключен к источнику питания накопителя. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности электромагнитного усилителя. 3 ил.

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

Наверх