Электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел



Электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел
Электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел
Электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел
Электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел
Электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел

 


Владельцы патента RU 2518162:

Егоров Олег Георгиевич (RU)

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 мощной сильноточной импульсной электротехники, а более конкретно к системам электропитания электромагнитных гиперскоростных ускорителей (рельсотронов) диэлектрических твердых тел.

Из предшествующего уровня техники известно электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел, содержащее подключенный к блоку электропитания рельсовый электромагнитный ускоритель (рельсотрон), включающий силовой корпус с внутренним продольным ускорительным каналом, который образован двумя расположенными параллельно продольными (рельсовыми) электродами, разделенными диэлектрическими стенками и дном, а также расположенное в ускорительном канале и вплотную к его дну метаемое диэлектрическое твердое тело с плавкой металлической перемычкой, выполненной, предпочтительно, из фольги, расположенной на обращенной к дну ускорительного канала поверхности метаемого тела и электрически соединяющей между собой электроды, при этом расположенные в входной части рельсового электромагнитного ускорителя концы электродов подключены к блоку электропитания, который выполнен в виде емкостного накопителя энергии (см. Бордов А.Ю. и Осташев В.Е. Оптимизация параметров емкостной системы электропитания электродинамического ускорителя макротел рельсотронного типа/ Препринт ИВТАН, №6-181М, 1986, 166).

Основной недостаток этого устройства, взятого в качестве прототипа, заключается в том, что оно характеризуется низким кпд преобразования электрической энергии, запасенной в блоке электропитания, в кинетическую энергию метаемого диэлектрического твердого тела (см. Гидродинамика высоких плотностей энергии. Труды международного семинара 11-15 августа 2003 г., Новосибирск, 2004, с.367), поскольку после выхода метаемого твердого тела из ускорительного канала дуговой разряд, образовавшийся между электродами в результате взрыва плавкой металлической перемычки и переместившийся к концам электродов, расположенным на выходе ускорительного канала, будет продолжать гореть. Следовательно, оставшаяся после выхода метаемого диэлектрического твердого тела из ускорительного канала часть запасенной в блоке электропитания электрической энергии будет бесполезно расходоваться на омический нагрев электродов и поддержание горения дугового разряда. Следствием вышесказанного является также высокая эрозия электродов и значительный интервал времени между следующими один за другим актами метания (низкая частота метания) при последовательном метании группы макротел с помощью одного рельсового электромагнитного ускорителя.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по повышению эффективности использования электрической энергии, запасенной в блоке электропитания электромагнитного устройства для метания диэлектрических макротел, путем преобразования упомянутой выше запасенной электрической энергии в кинетическую энергию последовательно метаемой группы макротел (серии или очереди из макротел), а также за счет рекуперации энергии, обусловленной электрическим током, протекающим по электродам. Достигаемый при этом технический результат заключается не только в повышении эффективности использования электрической энергии, запасенной в блоке электропитания патентуемого устройства, с одной стороны, за счет повышения кпд преобразования запасенной электрической энергии в кинетическую энергию группы метаемых макротел, а с другой стороны, за счет рекуперации энергии, обусловленной током, протекающим по электродам, но также и в снижении эрозии электродов и увеличении частоты метания группы макротел.

Поставленная задача решена тем, что электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел содержит блок электропитания, выполненный в виде индуктивного накопителя энергии, блок пассивной временной нагрузки с тремя входными выводами и N, где N≥2, одинаковых метательно-рекуперативных модулей с тремя входными и двумя выходными выводами, при этом первый выходной вывод блока электропитания соединен с первым входным выводом блока пассивной временной нагрузки и с первым входным выводом каждого метательно-рекуперативного модуля, второй выходной вывод блока электропитания соединен со вторым входным выводом блока пассивной временной нагрузки и со вторым входным выводом каждого метательно-рекуперативного модуля, первый выходной вывод каждого метательно-рекуперативного модуля соединен с третьим входным выводом блока пассивной временной нагрузки, второй выходной вывод n-го метательно-рекуперативного модуля, где n=1, 2, 3, …, (N-1), соединен с третьим входным выводом (n+1)-го метательно-рекуперативного модуля, а второй выходной вывод N-го метательно-рекуперативного модуля соединен с третьим входным выводом первого метательно-рекуперативного модуля, блок пассивной временной нагрузки выполнен в виде последовательно соединенных между собой насыщающегося дросселя с узкой прямоугольной петлей намагничивания и полупроводникового ключа, переходящего при нулевом токе через него в разомкнутое положение, при этом первый вывод насыщающегося дросселя и минусовой вывод полупроводникового ключа являются соответственно первым и вторым входными выводами блока пассивной временной нагрузки, а соединенные между собой второй вывод насыщающегося дросселя и плюсовой вывод полупроводникового ключа являются третьим входным выводом блока пассивной временной нагрузки, каждый метательно-рекуперативный модуль включает рельсовый электромагнитный ускоритель, первый и второй насыщающиеся дроссели с узкой прямоугольной петлей намагничивания, первый и второй полупроводниковые ключи, переходящие при нулевом токе через них в разомкнутое положение, накопительный конденсатор, диод, три ключа и два рекуператора, при этом рельсовый электромагнитный ускоритель включает два расположенных параллельно продольных электрода, размещенное в промежутке между ними метаемое диэлектрическое твердое тело с расположенной на его тыльной поверхности плавкой металлической перемычкой, соединяющей электрически электроды между собой во входной части рельсового электромагнитного ускорителя, датчик положения метаемого диэлектрического твердого тела, установленный в выходной части рельсового электромагнитного ускорителя, а также рекуперативный индуктивный преобразователь, расположенный по всей длине электродов параллельно их одноименным боковым сторонам и выполненный в виде основной и дополнительной обмоток, каждая из которых охватывает всю площадь продольного сечения промежутка между электродами, первый вывод первого насыщающегося дросселя является первым входным выводом метательно-рекуперативного модуля, второй вывод первого насыщающегося дросселя соединен с концом первого электрода, расположенным во входной части рельсового электромагнитного ускорителя, расположенный там же конец второго электрода соединен с плюсовым выводом первого полупроводникового ключа и плюсовым выводом диода, минусовой вывод которого является вторым входным выводом метательно-рекуперативного модуля, минусовой вывод первого полупроводникового ключа является третьим входным выводом метательно-рекуперативного модуля и соединен с первым выводом накопительного конденсатора и первым выводом первого ключа, второй вывод которого является первым выходным выводом метательно-рекуперативного модуля, второй вывод накопительного конденсатора соединен с минусовым выводом диода, с первым выводом основной и с первым выводом дополнительной обмоток рекуперативного индуктивного преобразователя, второй вывод упомянутой выше 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 метательно-рекуперативного модуля, второй вывод упомянутой выше дополнительной обмотки соединен с первым выводом третьего ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом второго рекуператора, второй вывод которого соединен со вторым выводом первого рекуператора и с минусовым выводом диода.

Преимущество патентуемого электромагнитного устройства для метания диэлектрических макротел (по сравнению с прототипом, содержащим емкостный накопитель энергии и один рельсовый электромагнитный ускоритель) заключается в том, что: а) вследствие введения в патентуемое устройство дополнительных рельсовых электромагнитных ускорителей, каждый из которых входит в состав соответствующего ему метательно-рекуперативного модуля, включающего также патентуемую электрическую схему соединения двух насыщающихся дросселей (магнитных ключей), двух полупроводниковых ключей, накопительного конденсатора, трех ключей, диода и двух рекуператоров; б) вследствие патентуемого выполнения и размещения на каждом рельсовом электромагнитном ускорителе рекуперативного индуктивного преобразователя, основная и дополнительная обмотки которого через соответствующий ключ подключены соответственно к первому и второму рекуператорам; в) вследствие соединения второго выходного вывода n-го, (где n=1, 2, …, (N-1), а N - количество метательно-рекуперативных модулей, при этом N≥2) метательно-рекуперативного модуля с третьим входным выводом (n+1)-го метательно-рекуперативноо модуля, а второго выходного вывода N-го метательно-рекуперативного модуля с третьим входным выводом первого метательно-рекуперативного модуля (иными словами, вследствие соединения основной обмотки рекуперативного индуктивного преобразователя n-го метательно-рекуперативного модуля через последовательно соединенные второй насыщающийся дроссель и второй полупроводниковый ключ с накопительным конденсатором (n+1)-го метательно-рекуперативного модуля; а также г) вследствие выполнения блока электропитания в виде индуктивного накопителя энергии обеспечивается повышение эффективности использования электрической энергии, запасенной в блоке электропитания, поскольку, во-первых, за счет принудительного гашения сильноточного дугового разряда между электродами рельсового электромагнитного ускорителя после выхода из его ускорительного канала метаемого диэлектрического твердого тела повышается не только кпд преобразования электрической энергии в кинетическую энергию метаемого диэлектрического твердого тела, но и уменьшается эрозия электродов; во-вторых, обеспечивается заряд накопительного конденсатора (n+1)-го метательно-рекуперативного модуля во время движения метаемого диэлектрического твердого тела по ускорительному каналу n-го метательно-рекуперативного модуля за счет напряжения, которое при перемещении сильноточного дугового разряда вдоль электродов индуцируется в основной обмотке рекуперативного индуктивного преобразователя n-го метательно-рекуперативного модуля; в-третьих, обеспечивается рекуперация магнитной энергии, запасенной в объеме междуэлектродного промежутка во время движения сильноточного дугового разряда и метаемого диэлектрического твердого тела по соответствующему этим электродам ускорительному каналу. Использование в патентуемом устройстве блока электропитания, выполненного в виде индуктивного накопителя энергии, обеспечивает (при выводе накопленной в нем энергии в нагрузку) длительность постоянного по величине электрического тока, которая достаточна для проведения последовательного метания группы диэлектрических твердых тел, а также существенное уменьшение весогабаритных и стоимостных параметров. Кроме того, обеспечивается высокая частота метания диэлектрических твердых тел (интервал времени между следующими один за другим актами метания меньше одной миллисекунды при использовании в качестве рекуператоров плазменных ускорителей), так как в момент выхода метаемого диэлектрического твердого тела из ускорительного канала n-го метательно-рекуперативного модуля завершена зарядка накопительного конденсатора (n+1)-го метательно-рекуперативного модуля (иными словами, обеспечена полная готовность следующего метательно-рекуперативного модуля к проведению очередного в данной серии метания диэлектрического твердого тела).

Остальные технические результаты, достигаемые при использовании патентуемого изобретения, станут ясными из дальнейшего изложения.

В дальнейшем настоящее изобретение поясняется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения ожидаемых технических результатов патентуемой совокупностью существенных признаков.

На фиг.1 изображена блок-схема электромагнитного устройства для метания диэлектрических макротел; на фиг.2 - то же, принципиальная схема; на фиг.3 - размещение катушек индуктивности обмоток рекуперативного индуктивного преобразователя с одной стороны относительно электродов рельсового электромагнитного ускорителя, вид сверху; на фиг.4 - размещение катушек индуктивности обмоток рекуперативного индуктивного преобразователя с двух сторон относительно электродов рельсового электромагнитного ускорителя, вид сверху; на фиг.5 - блок-схема электромагнитного устройства для метания диэлектрических макротел с четырьмя метательно-рекуперативными модулями.

Электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел содержит блок 1 электропитания, выполненный в виде индуктивного накопителя энергии, блок 2 пассивной временной (используемой только до начала акта метания первого макротел в серии и после ее завершения) нагрузки (БПВН), а также, по меньшей мере, два одинаковых метательно-рекуперативных модуля 3 и 4 (МРМ), при этом первый и второй входные выводы БПВН 2, а также первые и вторые входные выводы МРМ 3 и 4 соединены соответственно с первым и вторым выводами блока 1 электропитания (фиг.1). Кроме того, третий входной вывод МРМ 3 соединен со вторым выходным выводом МРМ 4, третий входной вывод МРМ 4 соединен со вторым выходным выводом МРМ 3, а первые выходные выводы МРМ 3 и МРМ 4 соединены с третьим входным выводом БПВН 2.

БПВН 2 (фиг.2) содержит насыщающийся дроссель 21 с узкой прямоугольной петлей намагничивания, который соединен последовательно с полупроводниковым ключом 22 (предпочтительно тиристором), переходящим при нулевом токе через него в разомкнутое положение, при этом первый вывод насыщающегося дросселя 21 и минусовой вывод полупроводникового ключа 22 являются соответственно первым и вторым входными выводами БПВН 2, а соединенные между собой второй вывод насыщающегося дросселя 21 и плюсовой вывод полупроводникового ключа 22 являются третьим входным выводом БПВН 2.

Каждый МРМ 3 (4) содержит рельсовый электромагнитный ускоритель, включающий расположенные параллельно продольные (рельсовые) электроды 301 (401) и 302 (402), размещенные в силовом корпусе (на чертеже не показан), который выполнен, например, как и в прототипе, с внутренним продольным глухим ускорительным каналом, метаемое диэлектрическое твердое тело 303 (403) и соединяющую между собой электроды 301 и 302 (401 и 402) во входной части рельсового электромагнитного ускорителя плавкую металлическую перемычку 304 (404), которая выполнена, предпочтительно, из фольги и расположена на тыльной поверхности метаемого диэлектрического твердого тела 303 (403). Кроме того, рельсовый электромагнитный ускоритель содержит рекуперативный индуктивный преобразователь, расположенный по всей длине электродов 301 и 302 (401 и 402) параллельно их одноименным (правым, левым) боковым сторонам, при этом рекуперативный индуктивный преобразователь включает две обмотки, а именно основную и дополнительную обмотки, каждая из которых охватывает всю площадь продольного сечения промежутка между электродами. В одном предпочтительном воплощении изобретения, основная обмотка выполнена в виде одной катушки 305 (405) индуктивности, расположенной по всей длине электродов 301 и 302 (401 и 402) параллельно одной из двух их пар одноименных боковых сторон (фиг.2 и 3) и охватывающей всю площадь продольного сечения промежутка между электродами 301 и 302 (401 и 402), при этом первый и второй выводы катушки 305 (405) индуктивности являются соответственно первым и вторым выводами основной обмотки рекуперативного индуктивного преобразователя, а коэффициент связи между витками основной обмотки и электродами 301 и 302 (401 и 402) не превышает величины 0,35 (предпочтительно от 0,1 до 0,2). Иными словами, ось катушки 305 (405) индуктивности параллельна обращенным друг к другу поверхностям электродов 301 и 302 (401 и 402), расположена на одинаковом расстоянии от их концов и имеет внутренний размер, соответствующий геометрическим размерам продольного сечения промежутка между упомянутыми выше электродами. В другом предпочтительном воплощении изобретения, основная обмотка рекуперативного индуктивного преобразователя выполнена в виде соединенных последовательно или параллельно двух, предпочтительно, одинаковых катушек 305 и 306 (405 и 406) индуктивности (фиг.4), расположенных по всей длине электродов 301 и 302 параллельно соответствующей каждой катушке 305 и 306 (405 и 406) индуктивности паре одноименных боковых сторон электродов 301 и 302 (401 и 402) и по отдельности охватывающих всю площадь продольного сечения промежутка между электродами 301 и 302 (401 и 402), при этом в случае последовательного соединения катушек 305 и 306 (405 и 406) индуктивности между собой первый вывод катушки 305 (405) индуктивности и второй вывод катушки 306 (406) индуктивности являются соответственно первым и вторым выводами основной обмотки рекуперативного индуктивного преобразователя, а при их параллельном соединении соединенные между собой первые выводы катушек 305 и 306 (405 и 406) индуктивности и соединенные между собой вторые выводы упомянутых выше катушек индуктивности являются соответственно первым и вторым выводами основной обмотки рекуперативного индуктивного преобразователя. В одном предпочтительном воплощении изобретения дополнительная обмотка рекуперативного индуктивного преобразователя выполнена в виде одной катушки 307 (407) индуктивности, расположенной по всей длине электродов 301 и 302 (401 и 402) параллельно одной из двух их пар одноименных боковых сторон (фиг.2 и 3) и охватывающей всю площадь продольного сечения промежутка между электродами 301 и 302 (401 и 402), при этом первый и второй выводы катушки 307 (407) индуктивности являются соответственно первым и вторым выводами дополнительной обмотки рекуперативного индуктивного преобразователя. Что касается коэффициента связи между витками дополнительной обмотки и электродами 301 и 302 (401 и 402), то его величина выбирается такой, чтобы сумма упомянутых выше коэффициентов связи была близка к единице (0,95÷098). В другом предпочтительном воплощении изобретения, дополнительная обмотка рекуперативного индуктивного преобразователя выполнена аналогично тому, как выполнена описанная выше основная обмотка, а именно в виде соединенных последовательно или параллельно двух, предпочтительно, одинаковых катушек 307 и 308 (407 и 408) индуктивности (фиг.4), расположенных по всей длине электродов 301 и 302 (401 и 402) параллельно соответствующей каждой катушке 307 и 308 (407 и 408) индуктивности паре одноименных боковых сторон электродов 301 и 302 (401 и 402) и по отдельности охватывающих всю площадь продольного сечения промежутка между электродами 301 и 302 (401 и 402), при этом при последовательном соединении катушек 307 и 308 (407 и 408) индуктивности первый вывод катушки 307 (407) индуктивности и второй вывод катушки 308 (408) индуктивности являются соответственно первым и вторым выводами дополнительной обмотки рекуперативного индуктивного преобразователя, а при параллельном соединении катушек 307 и 308 (407 и 408) соединенные между собой первые выводы и соединенные между собой вторые выводы этих катушек индуктивности являются соответственно первым и вторым выводами дополнительной обмотки рекуперативного индуктивного преобразователя. Рельсовый электромагнитный ускоритель содержит также датчик 309 (409) положения метаемого диэлектрического твердого тела 304 (404), который расположен в его выходной части с обеспечением возможности фиксации момента выхода из ускорительного канала, образованного электродами 301 и 302 (401 и 402) и корпусом, метаемого диэлектрического твердого тела 303 (403).

Кроме того, каждый МРМ 3 (4) содержит первый насыщающийся дроссель 310 (410) с узкой прямоугольной петлей намагничивания, первый вывод которого является первым входным выводом МРМ 3 (4), а его второй вывод соединен с концом электрода (первого) 301 (401), расположенным во входной части рельсового электромагнитного ускорителя. Расположенный там же конец электрода (второго) 302 (402) соединен с плюсовым выводом первого полупроводникового ключа 311 (411), предпочтительно тиристора, переходящего при нулевом токе через него в разомкнутое (непроводящее) положение, а также с плюсовым выводом диода 312 (412), минусовой вывод которого является вторым (на фиг.2 заземленным) входным выводом МРМ 3 (4). Минусовой вывод первого полупроводникового ключа 311 (411) является третьим входным выводом МРМ 3 (4) и соединен с первым выводом первого ключа 313 (413), второй вывод которого является первым выходным выводом МРМ 3 (4), а также с первым выводом накопительного конденсатора 314 (414), второй вывод которого соединен с минусовым выводом диода 312 (412), а также с первыми выводами катушек 305 (405) и 307 (407) индуктивности, которые являются первыми выводами соответственно основной и дополнительной обмоток рекуперативного индуктивного преобразователя. Второй вывод основной обмотки (на фиг.2 - второй вывод катушки 305 (405) индуктивности) рекуперативного индуктивного преобразователя соединен с первым выводом второго ключа 315 (415), а также с первым выводом второго насыщающегося дросселя 316 (416) с узкой прямоугольной петлей намагничивания, второй вывод которого соединен с минусовым выводом второго полупроводникового ключа 317 (417), предпочтительно тиристора, переходящего при нулевом токе через него в разомкнутое положение. Плюсовой вывод второго полупроводникового ключа 317 (417) является вторым выходным выводом МРМ 3 (4), а второй вывод второго ключа 315 (415) соединен с первым выводом первого рекуператора 318 (418), второй вывод которого соединен с первым выводом основной обмотки (на фиг.2 - с первым выводом катушки 305 (405) индуктивности) рекуперативного индуктивного преобразователя. Второй вывод дополнительной обмотки (на фиг.2 - второй вывод катушки 307 (407) индуктивности) рекуперативного индуктивного преобразователя соединен с первым выводом третьего ключа 319 (419), второй вывод которого соединен с первым выводом второго рекуператора 320 (420), второй вывод которого соединен с первым выводом дополнительной обмотки (на фиг.2 - с первым выводом катушки 307 (407) индуктивности) рекуперативного индуктивного преобразователя. В случае, когда патентуемое устройство содержит более двух МРМ (на фиг.5 дополнительные МРМ обозначены соответственно позициями 5 и 6), первый входной вывод всех МРМ соединен с первым выходным выводом блока 1 электропитания, второй входной вывод всех МРМ соединен со вторым выходным выводом блока 1 электропитания, первые выходные выводы всех МРМ соединены с третьим входным выводом БПВН 2, второй выходной вывод n-го МРМ (где, n=1, 2, 3, …, (N-1), а N - количество МРМ в патентуемом устройстве, при этом N≥2) соединен с третьим входным выводом (n+1)-го МРМ, а второй выходной вывод N-го МРМ соединен с третьим входным выводом первого МРМ.

Электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел работает следующим образом. В исходном состоянии все ключи устройства находятся в разомкнутом положении, метаемые диэлектрические твердые тела 303 и 403 с соответствующей каждому из них плавкой металлической перемычкой 304 и 404 расположены во входной части соответствующего каждому из них рельсового электромагнитного ускорителя, при этом предварительно от источника постоянного напряжения (не показан) осуществляется зарядка до напряжения U0 накопительного конденсатора того МРМ, с помощью которого будет осуществлено метание первого макротела в соответствующей серии, например накопительного конденсатора 314 МРМ 3 (фиг.2), при этом заземленный на фиг.2 второй вывод (обкладка) накопительного конденсатора 314 имеет положительный потенциал. Кроме того, от генератора накачки (не показан) предварительно осуществляется зарядка индуктивного накопителя энергии блока 1 электропитания, при этом после достижения током через индуктивный накопитель энергии заданного значения - I0, соответствующего максимуму накопленной в нем энергии, производится отключение индуктивного накопителя энергии от генератора накачки и одновременно осуществляется перевод полупроводникового ключа 22 БПВН 2 в замкнутое положение путем подачи на него соответствующего сигнала с блока управления (не показан). Таким образом, обеспечивается готовность патентуемого устройства к работе, при этом весь ток I0 от блока 1 электропитания протекает через БПВН 2, поскольку после перевода полупроводникового ключа 22 в замкнутое положение насыщающийся дроссель 21 переходит в насыщенное состояние.

Для обеспечения метания диэлектрического твердого тела 303 первый 311 и второй 317 полупроводниковые ключи МРМ 3 переводятся в замкнутое положение путем подачи соответствующих сигналов с блока управления. В результате образуется замкнутый колебательный контур, содержащий последовательно соединенные первый входной вывод МРМ 3, первый насыщающийся дроссель 310, электрод 301, плавкую металлическую перемычку 304, соединяющую электрод 301 с электродом 302, электрод 302, первый полупроводниковый ключ 311, накопительный конденсатор 314, заряженный до напряжения U0, второй входной вывод МРМ 3, второй входной вывод БПВН 2, полупроводниковый ключ 22, насыщающийся дроссель 21, первый входной вывод БПВН 2, соединенный с первым входным выводом МРМ 3. Наличие в этом замкнутом контуре заряженного накопительного конденсатора 314 приводит к возникновению в нем колебательного процесса, при этом величина напряжения U0 (иными словами, энергия заряженного накопительного конденсатора 314) выбирается из условия обеспечения максимального значения разрядного тока накопительного конденсатора 314 в этом колебательном контуре, которое не меньше I0. В процессе разряда накопительного конденсатора 314 величина тока через БПВН 2 уменьшается, а ток через МРМ 3, а следовательно, через первый насыщающийся дроссель 310, увеличивается. В результате первый насыщающийся дроссель переходит из ненасыщенного состояния в насыщенное состояние. При достижении током разряда накопительного конденсатора 314 значения I0 (например, соответствующего максимальному значению разрядного тока через интервал времени, равный четверти периода упомянутого выше колебательного процесса) ток через насыщающийся дроссель 21 становится равным нулю (насыщающийся дроссель 21 переходит в ненасыщенное состояние), а следовательно, и ток через полупроводниковый ключ 22 будет иметь нулевое значение. Таким образом, с одной стороны, весь ток от блока 1 электропитания будет поступать в МРМ 3 (иными словами, осуществлена переброска тока из БПВН 2 в МРМ 3), а с другой стороны, создаются условия для перехода полупроводникового ключа 22 в разомкнутое положение. При достижении разрядным током максимального значения напряжение на накопительном конденсаторе 314 становится равным нулю (накопительный конденсатор 314 полностью разряжен), однако наличие диода 312 приводит к срыву упомянутого выше колебательного процесса за счет шунтирования им цепочки из последовательно соединенных между собой первого полупроводникового ключа 311 и накопительного конденсатора 314. Следовательно, после полного разряда накопительного конденсатора 314 начинается переход первого полупроводникового ключа 311 из замкнутого положения в разомкнутое положение, поскольку ток через него равен нулю. При этом ток от блока 1 электропитания начнет протекать по другой цепи, содержащей последовательно соединенные первый входной вывод МРМ 3, первый насыщающийся дроссель 310, электрод 301, плавкую металлическую перемычку 304, электрод 302, диод 312 и второй входной вывод МРМ 3, а напряжение на первом (незаземленном) входном выводе БПВН 2 будет равно нулю. Иными словами, насыщающийся дроссель 21 БПВН 2 будет продолжать находиться в ненасыщенном состоянии, а следовательно, будут сохраняться условия для перехода полупроводникового ключа 22 в разомкнутое положение.

В результате протекания тока через плавкую металлическую перемычку 304 происходит ее взрыв с образованием сильноточного дугового разряда, который под действием электродинамических сил ускоренно перемещается вдоль электродов 301 и 302, приводя в движение (толкая перед собой) метаемое диэлектрическое твердое тело 303. Использование блока 1 электропитания в виде индуктивного накопителя энергии позволяет обеспечить (путем соответствующего выбора величины его индуктивности) постоянную величину тока упомянутого выше сильноточного дугового разряда во время перемещения его вдоль электродов 301 и 302. С момента начала движения метаемого диэлектрического твердого тела 303 напряжение на первом (незаземленном) входном выводе БПВН 2 будет увеличиваться, а его величина будет определяться падением напряжения на электродах 301 и 302. Следовательно, через некоторый промежуток времени напряжение на первом (незаземленном) входном выводе БПВН 2 достигнет величины, достаточной для перехода насыщающегося дросселя 21 из ненасыщенного состояния в насыщенное состояние. Таким образом, время, необходимое для перехода полупроводникового ключа 22 из замкнутого в разомкнутое положение, не должно превышать интервала времени, соответствующего нахождению насыщающегося дросселя 21 в ненасыщенном состоянии. В патентуемом устройстве обеспечивается возможность увеличения в два раза времени нахождения насыщающегося дросселя 21 в ненасыщенном состоянии без увеличения объема его сердечника путем заряда накопительного конденсатора 314 до напряжения, которое на 4÷5% больше упомянутого выше напряжения U0. В этом случае, при токе разряда накопительного конденсатора 314, равном I0, напряжение на первом входном выводе БПВН 2 будет, в отличие от того, как описано выше, равно не нулю, а (4÷5)-10-2U0, а следовательно, величина магнитной индукции в сердечнике насыщающегося дросселя 21 также будет отлична от нуля. Магнитная индукция в сердечнике насыщающегося дросселя 21 будет в этом случае иметь направление, которое противоположно ее первоначальному направлению, но величину, которая недостаточна для перевода его в насыщенное состояние. Следовательно, с момента начала движения метаемого диэлектрического твердого тела 303 напряжение на первом входном выводе БПВН 2 будет, в отличие от описанного выше случая, сначала уменьшаться до нуля, а только затем расти. Таким образом, в этом случае сердечник насыщающегося дросселя 21 используется дважды, что позволяет в два раза увеличить интервал времени, соответствующий нахождению насыщающегося дросселя 21 в ненасыщенном состоянии при том же объеме его сердечника.

В процессе перемещения сильноточного дугового разряда по ускорительному каналу увеличивается длина петли тока, образованной параллельно расположенными электродами 301, 302 и электрически соединяющим их между собой сильноточным дуговым разрядом (не показан). В результате увеличения длины упомянутой выше петли тока увеличивается магнитный поток, пронизывающий охватывающие эту петлю тока основную и дополнительную обмотки рекуперативного индуктивного преобразователя МРМ 3. При изменении же магнитного потока, пронизывающего основную и дополнительную обмотки рекуперативного индуктивного преобразователя МРМ 3, в них индуцируется напряжение. Поскольку (как отмечалось выше) второй полупроводниковый ключ 317 МРМ 3 находится в замкнутом положении, то при соответствующем напряжении на выводах основной обмотки (выполненной, например, как показано на фиг.2 в виде катушки 305 индуктивности) рекуперативного индуктивного преобразователя второй насыщающийся дроссель 316 переходит в насыщенное состояние. Следовательно, напряжение, индуцируемое в основной обмотке (на фиг.2 - в катушке 305 индуктивности) рекуперативного индуктивного преобразователя МРМ 3, подается на второй (заземленный) входной вывод и на второй выходной вывод МРМ 3, а далее с них соответственно на второй (заземленный) и третий входные выводы МРМ 4, к которым подключен накопительный конденсатор 414 МРМ 4. Таким образом, в патентуемом устройстве (без использования дополнительного источника напряжения) во время перемещения метаемого диэлектрического твердого тела 303 по ускорительному каналу осуществляется зарядка накопительного конденсатора 414 до напряжения, зависящего, как известно, от числа витков в основной обмотке (в случае, представленном на фиг.2 - в катушке 305 индуктивности) рекуперативного индуктивного преобразователя МРМ 3 и максимального значения скорости изменения магнитного потока, которое в рассматриваемом случае имеет место в момент выхода (вылета) метаемого диэлектрического твердого тела 303 из ускорительного канала. Здесь необходимо отметить, что второй вывод (обкладка) накопительного конденсатора 414 имеет положительный потенциал. Из вышесказанного следует, что количество витков в основной обмотке (на фиг.2 - в катушке 305 индуктивности) рекуперативного индуктивного преобразователя и коэффициент связи между витками основной обмотки и электродами 301 и 302 выбираются такими, чтобы после выхода метаемого диэлектрического твердого тела 303 из ускорительного канала энергия заряженного накопительного конденсатора 414 была достаточной для создания в замкнутом колебательно-коммутационном контуре разрядного тока, имеющего максимальную величину, которая не меньше I0. При этом было установлено, что для выполнения этого условия во всех практически важных случаях целесообразно выполнить основную обмотку рекуперативного индуктивного преобразователя с коэффициентом связи между ее витками и электродами 301 и 302, не превышающим 0,35. Таким образом, в момент выхода метаемого диэлектрического твердого тела 303 из ускорительного канала рельсового электромагнитного ускорителя МРМ 3 обеспечивается готовность МРМ 4 к работе.

После выхода (вылета) метаемого диэлектрического твердого тела 303 из ускорительного канала ток величиной I0, поступающий от блока 1 электропитания на первый и второй входные выводы МРМ 3, протекает по цепи, включающей первый входной вывод МРМ 3, находящийся в насыщенном состоянии первый насыщающийся дроссель 310, электрод 301, сильноточный дуговой разряд (не показан), горящий между концами электродов 301 и 302, которые расположены в выходной части рельсового электромагнитного ускорителя, электрод 302, диод 312 и второй входной вывод МРМ 3, а ток в контуре, включающем второй входной вывод МРМ 3, основную обмотку рекуперативного индуктивного преобразователя МРМ 3, второй насыщающийся дроссель 316, второй полупроводниковый ключ 317, второй выходной вывод МРМ 3, третий входной вывод МРМ 4, накопительный конденсатор 414, второй входной вывод МРМ 4 и второй входной вывод МРМ 3, становится равным нулю. В результате, второй насыщающийся дроссель 316 переходит из насыщенного в ненасыщенное состояние, создавая, тем самым, условие для перехода второго полупроводникового ключа 317 в разомкнутое положение. В момент выхода (вылета) метаемого диэлектрического твердого тела 303 из ускорительного канала датчик положения 309 формирует сигнал, по которому в замкнутое положение переводятся второй 315 и третий 319 ключи МРМ 3, а также первый 411 и второй 417 полупроводниковые ключи МРМ 4. В результате образуется замкнутый колебательный контур, включающий соединенные между собой второй входной вывод МРМ 4, заряженный до напряжения U1 накопительный конденсатор 414, находящийся в замкнутом положении первый полупроводниковый ключ 411, электрод 402, плавкую металлическую перемычку 404, электрод 401, первый насыщающийся дроссель 410, первый входной вывод МРМ 4, первый входной вывод МРМ 3, первый насыщающийся дроссель 310, электрод 301, сильноточный дуговой разряд (не показан), горящий между концами электродов 301 и 302, расположенными в выходной части рельсового электромагнитного ускорителя, электрод 302, диод 312 и второй входной вывод МРМ 3, соединенный со вторым входным выводом МРМ 4. Наличие в этом замкнутом контуре заряженного накопительного конденсатора 414 приводит к возникновению в нем колебательного процесса, при этом, как уже отмечалось выше, величина напряжения U1 (иными словами, энергия заряженного за счет электромагнитной индукции накопительного конденсатора 414) обеспечивает максимальное значение разрядного тока накопительного конденсатора 414 в этом контуре, которое не меньше величины I0. В процессе разряда накопительного конденсатора 414 величина тока через МРМ 3, а следовательно, через первый насыщающийся дроссель 310 и сильноточный дуговой разряд между электродами 301 и 302 уменьшается, а через первый насыщающийся дроссель 410 увеличивается. В результате, первый насыщающийся дроссель 310 переходит из насыщенного состояния в ненасыщенное состояние, а первый насыщающийся дроссель 410, наоборот, переходит из ненасыщенного состояния в насыщенное состояние. Таким образом, энергия накопительного конденсатора 414, заряженного за счет подачи на него напряжения, индуцируемого в основной обмотке рекуперативного индуктивного преобразователя во время движения метаемого диэлектрического твердого тела 303 по ускорительному каналу, расходуется на осуществление коммутационного процесса, заключающегося в переброске тока от блока 1 электропитания из МРМ 3 в МРМ 4. Поскольку, как отмечалось выше, первый насыщающийся дроссель 310 имеет узкую прямоугольную петлю намагничивания, то он в рассматриваемом случае выполняет, по существу, функцию коммутационного элемента последовательного типа. Иными словами, переход первого насыщающегося дросселя 310 из насыщенного в ненасыщенное состояние сопровождается, по существу, разрывом электрической цепи с сильноточным дуговым разрядом, которое сопровождается гашением последнего. При этом энергия магнитного поля, накопленная в объеме промежутка между электродами 301 и 302 за время протекания по этим электродам электрического тока, посредством токов, возбужденных в полностью охватывающих это магнитное поле основной и дополнительной обмотках рекуперативного индуктивного преобразователя, передается соответственно первому 318 и второму 320 рекуператорам, которые выполнены, предпочтительно, в виде плазменных ускорителей. В принципе, в качестве первого 318 (418) и второго 320 (420) рекуператоров могут быть использованы известные из уровня техники преобразователи электрической энергии в световую или тепловую. Выполнение основной и дополнительной обмоток рекуперативного индуктивного преобразователя с суммарным коэффициентом связи между витками этих обмоток и электродами 301 и 301, имеющим близкое к единице значение, обеспечивает высокую эффективность преобразования магнитной энергии, накопленной в объеме промежутка между электродами 301 и 302, в электрическую энергию. При достижении током через первый 318 и второй 320 рекуператоры нулевого значения второй 315 и третий 319 ключи переводятся из замкнутого в разомкнутое положение. Одновременно с описанным выше процессом рекуперации накопленной магнитной энергии происходит восстановление электрической прочности промежутка между электродами 301 и 302. После восстановления электрической прочности промежутка между электродами 301 и 302 между ними размещается другое метаемое диэлектрическое твердое тело 303 с плавкой металлической перемычкой 304. Через интервал времени, равный четверти периода описываемого колебательно-коммутационного процесса разряда накопительного конденсатора 414, ток разряда достигнет максимального значения, а напряжение на накопительном конденсаторе 414 станет равным нулю. Однако наличие диода 412, шунтирующего цепочку из последовательно соединенных между собой первого полупроводникового ключа 411 и накопительного конденсатора 414, приводит к срыву вышеописанного колебательного процесса. Следовательно, после полного разряда накопительного конденсатора 414 начнется переход первого полупроводникового ключа 411 в разомкнутое положение, поскольку ток через него равен нулю. Вследствие этого ток от блока 1 электропитания будет протекать уже по другой цепи, включающей последовательно соединенные первый входной вывод МРМ 4, первый насыщающийся дроссель 410, находящийся в насыщенном состоянии, электрод 401, плавкую металлическую перемычку 404, электрод 402, диод 412 и второй входной вывод МРМ 4. В результате протекания электрического тока через плавкую металлическую перемычку 404 происходит ее взрыв с образованием сильноточного дугового разряда, который под действием электродинамических сил ускоренно перемещается вдоль электродов 401 и 402, приводя в движение (толкая перед собой) метаемое диэлектрическое твердое тело 403. Как уже отмечалось выше, использование индуктивного накопителя энергии обеспечивает постоянную величину тока упомянутого выше сильноточного дугового разряда во время перемещения его вдоль электродов 401 и 402. С момента начала движения метаемого диэлектрического твердого тела 403 напряжение на первом (незаземленном) входном выводе МРМ 3 будет увеличиваться, при этом его величина будет определяться падением напряжения на электродах 401 и 402. Следовательно, через некоторый интервал времени напряжение на первом входном выводе МРМ 3 достигнет величины, которой будет достаточно для перехода первого насыщающегося дросселя 310 из ненасыщенного состояния в насыщенное состояние. Из вышесказанного следует, что время, необходимое для восстановления электрической прочности промежутка между электродами 301 и 302, не должно превышать интервала времени, в течение которого первый насыщающийся дроссель 310 находится в ненасыщенном состоянии. Как уже отмечалось выше, патентуемое устройство обеспечивает возможность увеличения в два раза интервала времени, в течение которого используемые в нем насыщающиеся дроссели (без увеличения объема их сердечника) будут находиться в ненасыщенном состоянии, путем зарядки соответствующего накопительного конденсатора до напряжения, которое на (4÷5)% превышает напряжение, необходимое для получения в соответствующем разрядном колебательном контуре разрядного тока, максимальное значение которого не меньше I0. Из вышесказанного следует, что для увеличения интервала времени, в течение которого первый насыщающийся дроссель 310 будет находиться в ненасыщенном состоянии, накопительный конденсатор 414 должен быть заряжен до напряжения (1,04÷1,05) U1. В этом случае, когда ток разряда накопительного конденсатора 414 равен I0, напряжение на первом входном выводе МРМ 3 будет равно (4÷5)10-2U1, а следовательно, величина магнитной индукции в сердечнике первого насыщающегося дросселя 310 будет иметь направление, которое противоположно ее первоначальному направлению (имеющему место при токе разряда, меньшем I0), но величину, которая недостаточна для перевода первого насыщающегося дросселя 310 из ненасыщенного состояния в насыщенное состояние. Таким образом, сердечник первого насыщающегося дросселя 310 используется дважды. Это позволяет в два раза увеличить интервал времени, в течение которого первый насыщающийся дроссель 310 находится в ненасыщенном состоянии при том же объеме его сердечника, а следовательно, обеспечить полное восстановление электрической прочности промежутка между электродами 301 и 302.

В процессе перемещения сильноточного дугового разряда по ускорительному каналу увеличивается длина петли тока, образованной параллельно расположенными электродами 401, 402 и электрически соединяющим их между собой сильноточным дуговым разрядом. В результате увеличения длины упомянутой выше петли электрического тока увеличивается магнитный поток, пронизывающий основную и дополнительную обмотки рекуперативного индуктивного преобразователя МРМ 4. При изменении магнитного потока, пронизывающего обмотки рекуперативного индуктивного преобразователя МРМ 4, в них индуцируется напряжение. Поскольку (как отмечалось выше) второй полупроводниковый ключ 417 находится в замкнутом положении, то при соответствующей величине напряжения на выводах основной обмотки (выполненной, как показано на фиг.2, в виде катушки 407 индуктивности) рекуперативного индуктивного преобразователя МРМ 4 второй насыщающийся дроссель 416 переходит из ненасыщенного в насыщенное состояние. В результате этого напряжение, индуцируемое в основной обмотке (катушке 407 индуктивности) рекуперативного индуктивного преобразователя МРМ 4, подается на второй (заземленный) входной вывод и второй выходной вывод МРМ 4, а далее с этих выводов соответственно на второй (заземленный) входной вывод и на третий входной вывод МРМ 3, к которым подключен накопительный конденсатор 314. Таким образом (аналогично тому, как осуществлялся описанный выше процесс зарядки накопительного конденсатора 414 до напряжения U1 или до напряжения (1,04÷1,05)U1 во время перемещения метаемого диэлектрического твердого тела 303 по ускорительному каналу), во время перемещения метаемого диэлектрического твердого тела 403 по ускорительному каналу рельсового электромагнитного ускорителя МРМ 4 осуществляется зарядка накопительного конденсатора 314 до напряжения U1 или до напряжения (l,04÷1,05)U1, а следовательно, подготовка МРМ 3 к метанию следующего диэлектрического твердого тела 303.

В момент выхода (вылета) метаемого диэлектрического твердого тела 404 из ускорительного канала датчик положения 409 формирует сигнал, по которому в замкнутое положение переводятся первый 311 и второй 317 полупроводниковые ключи МРМ 3, а также второй 415 и третий 419 ключи МРМ 4, при этом ток I0, поступающий на первый и второй входные выводы МРМ 4, протекает по цепи, включающей первый входной вывод МРМ 4, первый насыщающийся дроссель 410, находящийся в насыщенном состоянии, электрод 401, сильноточный дуговой разряд, горящий между концами электродов, которые расположены в выходной части рельсового электромагнитного ускорителя, электрод 402, диод 412 и второй входной вывод МРМ 4, а электрический ток в контуре, включающем соединенные между собой второй входной вывод МРМ 4, основную обмотку рекуперативного индуктивного преобразователя МРМ 4, второй насыщающийся дроссель 416, второй полупроводниковый ключ 417, второй выходной вывод МРМ 4, третий входной вывод МРМ 3, накопительный конденсатор 314, второй входной вывод МРМ 3 и второй входной вывод МРМ 4, становится равным нулю. В результате второй насыщающийся дроссель 416 переходит из насыщенного в ненасыщенное состояние, создавая тем самым условие для перехода второго полупроводникового ключа 417 в разомкнутое положение. После перевода первого 311 полупроводникового ключа в замкнутое положение образуется разрядный для заряженного до напряжения U1 накопительного конденсатора 314 замкнутый колебательно-коммутационный контур, включающий первый входной вывод МРМ 4, первый насыщающийся дроссель 410, находящийся в насыщенном состоянии, электрод 401, сильноточный дуговой разряд, горящий между концами электродов 401 и 402, расположенными в выходной части рельсового электромагнитного ускорителя, электрод 402, диод 412, второй входной вывод МРМ 4, второй входной вывод МРМ 3, накопительный конденсатор 314, первый полупроводниковый ключ 311, находящийся в замкнутом положении, электрод 302, плавкая металлическая перемычка 304, электрод 301, первый насыщающийся дроссель 310, находящийся в ненасыщенном состоянии, первый входной вывод МРМ 3, соединенный с первым входным выводом МРМ 4. Этот разрядный контур аналогичен описанному выше разрядному для заряженного до напряжения U1 накопительного конденсатора 414 колебательно-коммутационному контуру как по совокупности входящих в него функциональных элементов, так и по связям между этими элементами. Следовательно, процесс разряда накопительного конденсатора 314 будет адекватен описанному выше процессу разряда накопительного конденсатора 414. Действительно, при разряде накопительного конденсатора 314 ток через первый насыщающийся дроссель 410 будет уменьшаться, а ток через первый насыщающийся дроссель 310 увеличиваться. В результате первый насыщающийся дроссель 410 перейдет из насыщенного в ненасыщенное состояние, а первый насыщающийся дроссель 310 перейдет из ненасыщенного в насыщенное состояние. Переход первого насыщающегося дросселя 410 в ненасыщенное состояние приводит к гашению сильноточного дугового разряда между электродами 401 и 402. В свою очередь разрыв цепи с сильноточным дуговым разрядом приведет к тому, что энергия магнитного поля, запасенная в объеме промежутка между электродами 401 и 402 посредством токов, возбужденных в полностью охватывающих это магнитное поле основной и дополнительной обмотках рекуперативного индуктивного преобразователя, находящегося в МРМ 4, будет передана соответственно рекуператорам 418 и 420. Переход первого насыщающегося дросселя 310 в насыщенное состояние, а также переход первого насыщающегося дросселя 410 в ненасыщенное состояние обеспечивают переброску электрического тока от блока 1 электропитания из МРМ 4 в МРМ 3. После восстановления электрической прочности промежутка между электродами 401 и 402 осуществляется установка между концами электродов 401 и 402, расположенными во входной части рельсового электромагнитного ускорителя, следующего метаемого диэлектрического твердого тела 403 с плавкой металлической перемычкой 404.

В случае, когда количество МРМ больше двух (как показано на фиг.5), то после переброски электрического тока из БПВН 2 в первый МРМ 3 происходит метание первого диэлектрического твердого тела в данной серии и одновременно зарядка до напряжения U1 (или до напряжения (l,04÷l,05)U1) накопительного конденсатора, находящегося во втором МРМ 4. В момент вылета метаемого диэлектрического твердого тела из ускорительного канала рельсового электромагнитного ускорителя первого МРМ 3 осуществляется перевод полупроводниковых ключей второго МРМ 4 в замкнутое положение, а также перевод в замкнутое положение второго и третьего ключей первого МРМ 3. В результате перевода в замкнутое положение первого полупроводникового ключа МРМ 4 обеспечивается формирование разрядного замкнутого колебательно-коммутационного контура для накопительного конденсатора, находящегося во втором МРМ 4 и заряженного во время перемещения сильноточного дугового разряда вдоль электродов рельсового электромагнитного ускорителя, расположенного в МРМ 3. В результате перевода в замкнутое положение второго полупроводникового ключа МРМ 4 обеспечивается возможность подачи напряжения, индуцируемого в основной обмотке рекуперативного индуктивного преобразователя во время перемещения сильноточного дугового разряда вдоль электродов рельсового электромагнитного ускорителя, расположенного в МРМ 4, на второй и третий входные выводы третьего МРМ 5, к которым подключен находящийся в МРМ 5 накопительный конденсатор. В результате перевода в замкнутое положение второго и третьего ключей первого МРМ 3 обеспечивается подключение основной и дополнительной обмоток рекуперативного индуктивного преобразователя, находящегося в МРМ 3, к соответствующему каждой из них рекуператору, а следовательно, обеспечиваются условия, необходимые для передачи в упомянутые выше рекуператоры энергии магнитного поля, запасенной в межэлектродном промежутке рельсового электромагнитного ускорителя, находящегося в МРМ 3. В результате разряда накопительного конденсатора, находящегося во втором МРМ 4, осуществляется (за счет изменения состояний первых насыщающихся дросселей, расположенных в первом МРМ 3 и втором МРМ 4) переброска тока от блока 1 электропитания из первого МРМ 3 во второй МРМ 4.

Аналогично тому, как описано выше, в момент вылета метаемого диэлектрического твердого тела из ускорительного канала рельсового электромагнитного ускорителя второго МРМ 4 осуществляется перевод первого и второго полупроводниковых ключей, расположенных в следующем третьем МРМ 5, в замкнутое положение, а также перевод в замкнутое положение второго и третьего ключей, расположенных во втором МРМ 4. В результате перевода в замкнутое положение полупроводниковых ключей третьего МРМ 5 обеспечивается, во-первых, формирование замкнутого колебательно-коммутационного контура для разряда накопительного конденсатора, находящегося в третьем МРМ 5 и заряженного до соответствующего напряжения во время перемещения сильноточного дугового разряда вдоль электродов рельсового электромагнитного ускорителя, расположенного во втором МРМ 4, во-вторых, формирование замкнутого контура для зарядки накопительного конденсатора, расположенного в следующем четвертом МРМ 6, во время перемещения сильноточного дугового разряда вдоль электродов рельсового электромагнитного ускорителя, расположенного в третьем МРМ 5. В результате перевода в замкнутое положение второго и третьего ключей второго МРМ 4 обеспечивается подключение основной и дополнительной обмоток рекуперативного индуктивного преобразователя, расположенного во втором МРМ 4, к соответствующему каждой обмотке рекуператору. В результате разряда накопительного конденсатора, находящегося в третьем МРМ 5, осуществляется (за счет изменения состояния первых насыщающихся дросселей, находящихся во втором МРМ 4 и третьем МРМ 5) переброска тока от блока 1 электропитания из второго МРМ 4 в третий МРМ 5.

В момент вылета метаемого диэлектрического твердого тела из ускорительного канала рельсового электромагнитного ускорителя, расположенного в третьем МРМ 5, осуществляется перевод в замкнутое положение полупроводниковых ключей, находящихся в следующем четвертом МРМ 6, а также перевод второго и третьего ключей третьего МРМ 5 в замкнутое положение, при этом процесс переброски тока от блока 1 электропитания из третьего МРМ 5 в четвертый МРМ 6 аналогичен вышеописанным процессам переброски тока из одного МРМ в следующий. В момент вылета метаемого диэлектрического твердого тела из ускорительного канала, расположенного в четвертом МРМ 6, осуществляется перевод в замкнутое положение полупроводниковых ключей, находящихся в первом МРМ 3, а далее описанный выше цикл повторяется до окончания соответствующей серии (очереди) из метаемых диэлектрических твердых тел. Из вышесказанного следует, что патентуемое устройство обеспечивает последовательное метание группы диэлектрических твердых тел, при этом используемое количество МРМ меньше количества диэлектрических твердых тел в группе. После метания последнего в соответствующей серии диэлектрического твердого тела первый ключ всех МРМ (на фиг.2 первые ключи МРМ 3 и МРМ 4 обозначены соответственно позициями 313 и 413) переводится в замкнутое положение и одновременно в замкнутое положение переводится полупроводниковый ключ 22 БПВН 2. В результате накопительный конденсатор, заряженный во время движения последнего метаемого диэлектрического твердого тела по ускорительному каналу, оказывается зашунтированным полупроводниковым ключом 22, а после перехода насыщающегося дросселя 21 из ненасыщенного в насыщенное состояние произойдет подключение к блоку 1 электропитания БПВН 2. После этого блок 1 электропитания отключается от БПВН 2 и подключается к упомянутому выше генератору накачки, что предотвращает бесполезное расходование энергии, оставшейся в индуктивном накопителе энергии.

Промышленная применимость патентуемого изобретения подтверждается также возможностью осуществления его с помощью известных в сильноточной энергетике функциональных узлов и электронных компонент.

Электромагнитное устройство для метания диэлектрических макротел, содержащее блок электропитания, выполненный в виде индуктивного накопителя энергии, блок пассивной временной нагрузки с тремя входными выводами и N, где N≥2, одинаковых метательно-рекуперативных модулей с тремя входными выводами и двумя выходными выводами, при этом первый выходной вывод блока электропитания соединен с первым входным выводом блока пассивной временной нагрузки и первым входным выводом каждого метательно-рекуперативного модуля, второй выходной вывод блока электропитания соединен со вторым входным выводом блока пассивной временной нагрузки и со вторым входным выводом каждого метательно-рекуперативного модуля, первый выходной вывод каждого метательно-рекуперативного модуля соединен с третьим входным выводом блока пассивной временной нагрузки, второй выходной вывод n-го метательно-рекуперативного модуля, где n=1, 2, 3, …, (N-1), соединен с третьим входным выводом (n+1)-го метательно-рекуперативного модуля, а второй выходной вывод N-го метательно-рекуперативного модуля соединен с третьим входным выводом первого метательно-рекуперативного модуля, блок пассивной временной нагрузки выполнен в виде последовательно соединенных между собой насыщающегося дросселя с узкой прямоугольной петлей намагничивания и полупроводникового ключа, переходящего при нулевом токе через него в разомкнутое положение, при этом первый вывод насыщающегося дросселя и минусовой вывод полупроводникового ключа являются соответственно первым и вторым входными выводами блока пассивной временной нагрузки, а соединенные между собой второй вывод насыщающегося дросселя и плюсовой вывод полупроводникового ключа являются третьим входным выводом блока пассивной временной нагрузки, каждый метательно-рекуперативный модуль включает рельсовый электромагнитный ускоритель, первый и второй насыщающиеся дроссели с узкой прямоугольной петлей намагничивания, первый и второй полупроводниковые ключи, переходящие при нулевом токе через них в разомкнутое положение, накопительный конденсатор, диод, три ключа и два рекуператора, при этом рельсовый электромагнитный ускоритель включает два расположенных параллельно продольных электрода, размещенное в промежутке между ними метаемое диэлектрическое твердое тело с расположенной на его тыльной поверхности плавкой металлической перемычкой, соединяющей электрически электроды между собой во входной части рельсового электромагнитного ускорителя, датчик положения метаемого диэлектрического твердого тела, установленный в выходной части рельсового электромагнитного ускорителя, а также рекуперативный индуктивный преобразователь, расположенный по всей длине электродов параллельно их одноименным боковым сторонам и выполненный в виде основной и дополнительной обмоток, каждая из которых охватывает всю площадь продольного сечения промежутка между электродами, первый вывод первого насыщающегося дросселя является первым входным выводом метательно-рекуперативного модуля, второй вывод первого насыщающегося дросселя соединен с концом первого электрода, расположенным во входной части рельсового электромагнитного ускорителя, расположенный там же конец второго электрода соединен с плюсовым выводом первого полупроводникового ключа и плюсовым выводом диода, минусовой вывод которого является вторым входным выводом метательно-рекуперативного модуля, минусовой вывод первого полупроводникового ключа является третьим входным выводом метательно-рекуперативного модуля и соединен с первым выводом накопительного конденсатора и с первым выводом первого ключа, второй вывод которого является первым выходным выводом метательно-рекуперативного модуля, второй вывод накопительного конденсатора соединен с минусовым выводом диода, с первым выводом основной и с первым выводом дополнительной обмоток рекуперативного индуктивного преобразователя, второй вывод упомянутой выше 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 метательно-рекуперативного модуля, второй вывод упомянутой выше дополнительной обмотки соединен с первым выводом третьего ключа, второй вывод которого соединен с первым выводом второго рекуператора, второй вывод которого соединен со вторым выводом первого рекуператора и с минусовым выводом диода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для решения научных и прикладных задач. Ускорение макрочастиц в данном способе осуществляют полем бегущего по спиральной структуре электрического импульса.

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

Изобретение относится к ядерной и лазерной физике и может быть использовано как инструмент исследования и как технологическое средство ускорения частиц в физическом эксперименте для решения задач в физике и технике прямого зажигания мишеней инерциального термоядерного синтеза.

Изобретение относится к области сильноточной электроники и может быть использовано для генерации импульсных пучков быстрых электронов (электронов с энергиями от нескольких десятков кэВ до нескольких сотен кэВ) с большой плотностью (до нескольких десятков А/см2) в газонаполненных промежутках атмосферного давления.

Изобретение относится к линейным индукционным ускорителям заряженных частиц и может быть использовано для ускорения интенсивных пучков легких ионов как в фундаментальных, так и в прикладных задачах.

Изобретение относится к области ускорительной техники. .

Изобретение относится к метательным устройствам, в частности к электромеханическому ускорителю снарядов. Электромеханический ускоритель снарядов содержит привод с электродвигателем и тяговым элементом, сцепление и направляющую.

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

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 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.
Наверх