Импульсный рельсовый ускоритель

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для ускорения макротел, моделирования микрометеоритов и техногенных частиц, применяться в физике высокоскоростного удара. Технический результат состоит в обеспечении больших скоростей метаемого якоря, повышении долговечности рельсовых электродов. Импульсный рельсовый ускоритель содержит проводящий якорь, рельсовые электроды, подмагничивающие катушки, датчик тока, неуправляемые разрядники, конденсаторы импульсного накопителя, управляемые разрядники, разделительные резисторы импульсного накопителя, блоки питания, драйверы управляемых разрядников, систему управления. Он обладает гибкой модульной конструкцией, позволяющей наращивать число ступеней для достижения необходимых скоростей. Все модули имеют одинаковую конструкцию, что упрощает разработку реального образца. 1 ил.

 

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для ускорения макротел, моделирования микрометеоритов и техногенных частиц, применяться в физике высокоскоростного удара.

Известен рельсовый электромагнитный ускоритель твердых тел, состоящий из силового корпуса, параллельных электродов, образующих внешнюю и внутреннюю пары, соединенные перемычкой, а также двух источников питания и двух коммутаторов. (Патент РФ №2066434, МПК F41B 6/00. Опубликован 10.09.1996). Недостатком данного ускорителя является невозможность увеличения скорости объекта без снижения ресурса силовых электродов.

Также известен рельсовый кондукционный ускоритель твердых тел (Патент РФ №2027971, МПК F41B 6/00. Опубликован 27.01.1995), обладающий аналогичными недостатками.

Наиболее близким является рельсовый электромагнитный ускоритель, содержащий силовой корпус и находящиеся в нем рельсы и подмагничивающие катушки, соединенные последовательно с источником тока через скользящий по рельсам якорь. Подмагничивающие катушки выполнены двухслойными для уменьшения силовых нагрузок на рельсы. (Патент РФ №2418350, МПК H02K 41/02. Опубликован 10.05.2011)

Однако он обладает рядом недостатков:

- недолговечность электродов из-за сильной эрозии рельсовых электродов в начальный момент ускорения якоря;

- невозможность увеличивать энергию источника питания без уменьшения долговечности элементов конструкции рельсотрона, что накладывает ограничения на скорость якоря.

Поставлена задача разработать ускоритель, свободный от указанных недостатков, повысить максимальную скорость якоря, упростить конструкцию установки.

Поставленная задача решается тем, что в ускорителе, содержащем силовой корпус и находящиеся в нем рельсы и подмагничивающие катушки соединенные с источником тока через скользящий по рельсам якорь, согласно изобретению добавлены как минимум два импульсных накопителя энергии, состоящие из высоковольтных конденсаторов, управляемых разрядников, разделительных резисторов, драйверы управляемых разрядников, неуправляемые разрядники, блоки питания, датчик тока и система управления, выход каждого блока питания соединен с соответствующим незаземленным входом импульсного накопителя, первый конденсатор которого через управляемый разрядник соединен со вторым конденсатором, соединенным с блоком питания через разделительный резистор, выход импульсного накопителя подключен к электроду первого неуправляемого разрядника с напряжением пробоя ниже, чем у разрядника, к которому подключен второй импульсный накопитель, вторые электроды неуправляемых разрядников объединены и подключены к первой подмагничивающей катушке, соединенной с рельсовым электродом, который через скользящий якорь, второй рельсовый электрод и подмагничивающую катушку соединен с землей, управляющие электроды каждого управляемого разрядника подключены к соответствующим выходам драйверов разрядников, на входы которых поступает управляющий сигнал с системы управления, соединенной с датчиком тока, установленным в разрыв силовой цепи рельсовых электродов и якоря.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид двухступенчатого импульсного рельсового ускорителя.

Устройство содержит проводящий якорь 1, рельсовые электроды 2, подмагничивающие катушки 3, датчик тока 4, неуправляемые разрядники 5, конденсаторы импульсного накопителя 6, управляемые разрядники 7, разделительные резисторы импульсного накопителя 8, блоки питания 9, драйверы управляемых разрядников 10, систему управления 11. Проводящий якорь 1 скользит по рельсовым электродам 2, соединенным через соответствующие подмагничивающие катушки 3 один к земле другой к силовому выводу датчика тока 4, второй силовой вывод которого подключен к первым электродам неуправляемых разрядников 5, второй электрод которых соединен с соответствующими конденсаторами импульсного накопителя 6, включенными последовательно через управляемые разрядники 7, конденсаторы импульсного накопителя подключены через разделительные резисторы импульсного накопителя 8 к блокам питания 9, поджигающий электрод управляемых разрядников подключен к выходу драйверов управляемых разрядников 10, входы которых соединены с системой управления 11, подключенной к датчику тока.

Устройство работает следующим образом. Конденсаторы импульсного накопителя 6 заряжаются от соответствующих источников питания 9 каждый до определенного напряжения, причем напряжение конденсаторов одного накопителя должно быть выше напряжения другого, а в случае многоступенчатой конструкции напряжение конденсаторов каждого следующего накопителя должно быть выше предыдущего. Разница в напряжении между соседними импульсными накопителями должна быть достаточной, чтобы не вызывать срабатывание неуправляемого разрядника 5 следующего накопителя при срабатывании предыдущего. После заряда конденсаторов 6 происходит инициация пробоя в управляемом разряднике 7 по сигналу системы управления 11. Драйвер 10 нужен, чтобы преобразовать сигнал системы управления в импульс, способный вызвать пробой управляемого разрядника. Конденсаторы накопителя оказываются соединенными последовательно через управляемый разрядник, что вызывает скачкообразное увеличение напряжения на неуправляемом разряднике выше пробивного напряжения. Таким образом, происходит замыкание силовой цепи и через подмагничивающие катушки, рельсовые электроды и проводящий якорь начинает протекать импульсный ток разряда накопителя, создающий магнитное поле, которое, взаимодействуя с током скользящего якоря, вызывает его ускорение. После разряда первого накопителя, энергия которого должна быть ниже, чем энергия последующего, якорь приобрел некоторую начальную скорость и продолжает движение по рельсам. Датчик тока фиксирует нулевой ток в силовой цепи, в результате чего система управления посылает сигнал на управляемый разрядник второго накопителя, усиленный соответствующим драйвером. Происходят аналогичные процессы, что протекали в первом накопителе, но с большей энергетикой, более мощный импульс тока вызывает большее ускорение якоря. Накопителей может быть больше чем два, максимальное количество ограничено только длиной рельсовых электродов.

Применение предложенного технического решения позволяет снизить эрозию рельсовых электродов, что достигается благодаря распределению токовой нагрузки на всю длину рельс, причем первая ступень работает на пониженном токе относительно следующей. Это позволяет уменьшить эффект выгорания электродов в начале движения якоря, и основную энергию направить в рельсотрон при уже разогнанном до определенной скорости якоре, следовательно, можно уменьшить время воздействия, увеличив амплитуду тока. Амплитуду тока позволяет увеличить применение импульсного накопителя, который при той же запасенной энергии способен отдать вдвое больший ток с более крутыми фронтами в меньший интервал времени. Предложенное техническое решение позволяет увеличивать выходную скорость якоря благодаря более эффективному и плавному режиму ускорения, кроме того, дает возможность увеличивать суммарную энергию накопителя, не изменяя параметров рельсовых электродов и подмагничивающих катушек, не ухудшая при этом параметров долговечности, что достигается благодаря наращиванию числа ступеней, работа которых строго разделена во времени. Эта особенность дает возможность сочетать конденсаторы разных типов и параметров, группируя одинаковые конденсаторы в отдельные накопители, что было невозможно сделать в классической схеме рельсотрона. Следует отметит, что управление рельсотроном осуществляется управляемыми разрядниками, рассчитанными на вдвое меньшее напряжение, чем выходное напряжение накопителей, что позволяет снизить стоимость установки в целом. Таким образом, импульсный рельсовый ускоритель позволяет увеличить выходную скорость метаемого якоря, повысить долговечность рельсовых электродов и снизить стоимость установки.

Импульсный рельсовый ускоритель, содержащий силовой корпус и находящиеся в нем рельсы и подмагничивающие катушки, соединенные с источником тока через скользящий по рельсам якорь, отличающийся тем, что в него введены как минимум два импульсных накопителя энергии, состоящие из высоковольтных конденсаторов, управляемых разрядников, разделительных резисторов, драйверы управляемых разрядников, неуправляемые разрядники, блоки питания, датчик тока и система управления, выход каждого блока питания соединен с соответствующим незаземленным входом импульсного накопителя, первый конденсатор которого через управляемый разрядник соединен со вторым конденсатором, соединенным с блоком питания через разделительный резистор, выход импульсного накопителя подключен к электроду первого неуправляемого разрядника с напряжением пробоя ниже, чем у разрядника, к которому подключен второй импульсный накопитель, вторые электроды неуправляемых разрядников объединены и подключены к первой подмагничивающей катушке, соединенной с рельсовым электродом, который через скользящий якорь, второй рельсовый электрод и вторую подмагничивающую катушку соединен с землей, управляющие электроды каждого управляемого разрядника подключены к соответствующим выходам драйверов разрядников, на входы которых поступает управляющий сигнал с системы управления, соединенной с датчиком тока, установленным в разрыв силовой цепи рельсовых электродов и якоря.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приводу, оснащённому изогнутым линейным асинхронным электродвигателем. Технический результат заключается в повышении надёжности конструкции системы привода для работы при повышенном весе и инерции вращающейся рамы, а также в возможности увеличения центрального отверстия гентри.

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в ударных приводах машин и механизмов. Технический результат заключается в повышении эффективности ударного электромеханического преобразователя.

Изобретение относится к электромеханике и может быть использовано в ударных приводах машин и механизмов, которые предназначены для создания циклических ударных импульсов, например, при деформации объектов в технологическом процессе.

Изобретение относится к электротехнике, к линейным асинхронным двигателям, и может быть использовано в высокоскоростном транспорте. Технический результат состоит в облечении прохождения криволинейных участков экипажем криволинейного транспорта.

Изобретение относится к электротехнике, к линейным двигателям, преобразующим электрическую энергию непосредственно в поступательное перемещение, и может быть использовано в приводе электрического транспорта.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в приводах линейного перемещения, например, в железнодорожном транспорте. Технический результат состоит в упрощении конструкции и повышении эффективности работы.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с нелинейным или возвратно-поступательным движением рабочих органов. Технический результат состоит в повышении к.п.д.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в дискретных электроприводах. Технический результат состоит в повышении кпд в режиме фиксации якоря после совершения шага.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для электроприводов с прямолинейным движением рабочих органов. .

Изобретение относится к электротехнике, предназначено для дискретных электроприводов и позволяет реализовать шаговое перемещение электропроводящего якоря линейного асинхронного электропривода (ЛАЭ) и стабилизацию в продольном и поперечном направлениях.

Изобретение относится к системе доставки различных видов полезной нагрузки в верхние слои атмосферы и выше. Система пуска ракет (1) включает трубчатую тележку пуска ракет (2) с фрикционными приводами кабельного/тросового пути (26), перемещаемую ниже двухосевого шарнира (63), прикрепленного к земле, поднимаемую в коаксиальную переносную трубу (124, 143), ведущую к трем основным привязным кабелям/тросам (27), вес которых компенсируется аэростатами (164).

Изобретение относится к вооружению, а именно к системам наведения на цель. Размещают средства разведки и наблюдения командира (СРНК) и вооружение оператора (ВО) на местности на двух шасси, устанавливают единое компьютерное время в пультах управления командира (УК) и оператора (О), ориентируют СРНК и ВО на местности и в движении относительно географических координат, обнаруживают и сопровождают цель с помощью средств разведки и наблюдения, вводят координаты цели в пульт управления командира, передают периодически скорость движения и время замера координат цели из пульта УК в пульт О, определяют прогнозируемую точку нахождения цели к моменту наведения визира вооружения на цель с учетом скорости движения цели перемещений шасси, нацеливают вооружение на прогнозируемую точку нахождения цели.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к выбрасывающему устройству, и может быть использовано для группового выброса нескольких объектов с различными скоростями.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в технике электромагнитного ускорения металлических якорей с приемлемыми для практики исходными характеристиками и ресурсами, в частности, для высокоскоростного встречного метания твердых тел.

Изобретение относится к области пусковых устройств. .

Изобретение относится к прикладной гидромеханике, в частности к вопросу нестационарного гидродинамического взаимодействия элементов энергопропульсивного комплекса подводных аппаратов (ПА), и может быть использовано для практической оценки и оптимизации стартовых характеристик энергопропульсивных комплексов ПА.
Изобретение относится к автоматическому оружию и может быть использовано в установках, которые имеют реактивный двигатель. .

Изобретение относится к технике двойного назначения и может быть использовано в пусковых установках (ПУ). ПУ содержит самоходное шасси, пакет трубчатых стволов, установленных на выдвижную артиллерийскую часть, устройства отвода газовой струи и защиты торцевой части пакета стволов, выполненные в виде совкообразного щита, представляющего собой поверхности второго порядка параболического типа, устройство частичного гашения пламени, дальномер и высотомер в виде компьютерного устройства, пневмоцилиндры со штоками. Внутренние поверхности совкообразного щита содержат пламенегаситель огня и газовой струи и выполнены в виде слоев ячеистой сетчатой конструкции из жаропрочного, тугоплавкого, прочного материала с большим коэффициентом поглощения тепла и малым коэффициентом трения скольжения. Изобретение позволяет повысить эффективность ПУ и использовать как градозащитное устройство для выпадения искусственного дождя. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области ускорительной техники и может быть использовано для ускорения макротел, моделирования микрометеоритов и техногенных частиц, применяться в физике высокоскоростного удара. Технический результат состоит в обеспечении больших скоростей метаемого якоря, повышении долговечности рельсовых электродов. Импульсный рельсовый ускоритель содержит проводящий якорь, рельсовые электроды, подмагничивающие катушки, датчик тока, неуправляемые разрядники, конденсаторы импульсного накопителя, управляемые разрядники, разделительные резисторы импульсного накопителя, блоки питания, драйверы управляемых разрядников, систему управления. Он обладает гибкой модульной конструкцией, позволяющей наращивать число ступеней для достижения необходимых скоростей. Все модули имеют одинаковую конструкцию, что упрощает разработку реального образца. 1 ил.

Наверх