Способ формирования электрических импульсов, имитирующих электростатические разряды с элементов плазменных двигателей космических аппаратов, и устройство для его осуществления



Способ формирования электрических импульсов, имитирующих электростатические разряды с элементов плазменных двигателей космических аппаратов, и устройство для его осуществления
Способ формирования электрических импульсов, имитирующих электростатические разряды с элементов плазменных двигателей космических аппаратов, и устройство для его осуществления

 

H03K3/53 - Импульсная техника (измерение импульсных характеристик G01R; механические счетчики с электрическим входом G06M; устройства для накопления /хранения/ информации вообще G11; устройства хранения и выборки информации в электрических аналоговых запоминающих устройствах G11C 27/02; конструкция переключателей для генерации импульсов путем замыкания и размыкания контактов, например с использованием подвижных магнитов, H01H; статическое преобразование электрической энергии H02M;генерирование колебаний с помощью схем, содержащих активные элементы, работающие в некоммутационном режиме, H03B; импульсная модуляция колебаний синусоидальной формы H03C;H04L ; схемы дискриминаторов с подсчетом импульсов H03D;

Владельцы патента RU 2566809:

Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" (АО "НПЦ "Полюс") (RU)

Изобретение относится к технике электроракетных плазменных двигательных установок (ЭРПДУ) и может быть использовано для квалификационных испытаний составных частей ЭРПДУ - плазменных двигателей (ПД) и систем электропитания и управления (СПУ) на устойчивость к воздействию электростатических разрядов, обусловленных объемной электризацией космических аппаратов. Техническим результатом предложенных решений является расширение функциональных возможностей формирования электрических имитационных импульсов, что позволяет повысить уровень квалификации ПД и СПУ по стойкости к ЭСР. Технический результат достигается тем, что при использовании емкостного накопителя в качестве источника статического электричества его ток разрядки в испытуемое оборудование (ИО) разделяют на индуктивную и емкостно-индуктивную составляющие с помощью дополнительных емкости, индуктивности и двух разделительных диодов, формируя длительность фронта имитационного импульса, а с момента выравнивания напряжений на дополнительной и накопительной емкостях их энергии суммируют и направляют в ИО через соединенные последовательно индуктивности, завершая формирование импульса в целом. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к технике электроракетных плазменных двигательных установок (ЭРПДУ) и может быть использовано для квалификационных испытаний составных частей ЭРПДУ - плазменных двигателей и систем электропитания и управления (СПУ) на устойчивость к воздействию электростатических разрядов (ЭСР), обусловленных объемной электризацией космических аппаратов (КА).

Известен способ формирования электрических импульсов, имитирующих электростатические разряды с элементов плазменных двигателей космических аппаратов, заключающийся в использовании емкостного накопителя энергии, его зарядке от регулируемого высоковольтного источника постоянного тока до требуемого напряжения и последующей разрядке с помощью быстродействующего ключа на испытуемое оборудование /Описание испытательного оборудования для генерации высоковольтных импульсов: паспорт ИНК ТПУ ФЮРА. 341490.51031312 ПС. Томск, 2013/.

Недостаток способа - существенное отличие процессов формирования имитационного импульса разряда от реальных процессов, происходящих при ЭСР, из-за отсутствия действий, имитирующих внутренние процессы в источнике ЭСР при разряде.

Известен способ формирования электрических импульсов, имитирующих электростатические разряды с различных механизмов, заключающийся в использовании емкостного накопителя, его зарядке от регулируемого высоковольтного источника постоянного тока до требуемого напряжения и последующей разрядке с помощью ключа на испытуемое оборудование через индуктивность /Кечиев Л.Н., Пожидаев Е.Д. Защита электронных средств от воздействия статического электричества. - М.: Издательский Дом "Технологии", 2005 (с. 274)/.

Недостаток способа - взаимозависимость длительностей фронта, вершины импульса и импульса и целом, обусловленная наличием только одной индуктивной составляющей разрядного тока емкостного накопителя, невозможность раздельного установления требуемой длительности фронта импульса, во многом определяющего уровень электромагнитных помех при ЭСР, и длительности вершины импульса.

Известно устройство формирования электрических импульсов, имитирующих ЭСР с элементов поверхности КА, содержащее регулируемый источник высокого напряжения постоянного тока, отрицательный вывод которого заземлен, а положительный соединен с обкладкой емкостного накопителя и выводом ключа, второй вывод которого заземлен, вторая обкладка емкостного накопителя соединена с выходным контактным наконечником и анодом зарядного диода, катод которого заземлен /Описание испытательного оборудования для генерации высоковольтных импульсов: паспорт ИНК ТПУ ФЮРА. 341490.51031312 ПС. Томск, 2013 (с. 4. рис. 2)/.

Недостаток устройства - экспоненциальный характер имитационного импульса с малой длительностью фронта и продолжительным спадом, зависимость длительности фронта импульса только от комплексного сопротивления испытуемого оборудования.

Известно устройство формирования электрических импульсов, имитирующих электростатические разряды с различных механизмов (аналогично разряду с керамического ускорительного канала плазменного двигателя на его анод), содержащее источник высокого напряжения постоянного тока, положительный вывод которого заземлен, а отрицательный вывод через зарядный резистор подключен к выводу переключателя, общим выводом соединенного с обкладкой емкостного накопителя с заземленной второй обкладкой, к третьему выводу переключателя подключена индуктивность, вторым выводом соединенная с выходным контактным наконечником устройства, вторым выходным выводом которого является общее заземление /Кечиев Л.Н., Пожидаев Е.Д. Защита электронных средств от воздействия статического электричества. - М.: Издательский Дом "Технологии", 2005 (с. 274, рис. 6, 9)/.

Недостаток устройства - зависимость длительности фронта формируемого имитационного импульса от величины индуктивности, невозможность раздельной установки длительностей фронта и вершины импульса.

Техническим результатом предлагаемых решений является расширение функциональных возможностей формирования электрических импульсов, имитирующих ЭСР с элементов плазменных двигателей, обеспечение раздельного формирования длительностей фронта и вершины импульсов, что позволяет повысить уровень квалификации по стойкости к ЭСР составных частей ЭРПДУ - плазменных двигателей и систем их питания и управления.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе формирования электрических импульсов, имитирующих ЭСР с элементов плазменных двигателей КА, включающем использование емкостного накопителя энергии, его зарядку от регулируемого высоковольтного источника постоянного тока до требуемого напряжения и последующую разрядку с помощью быстродействующего ключа на испытуемое оборудование через индуктивность, ток разрядки емкостного накопителя в испытуемое оборудование подают, разделив его на индуктивную и емкостно-индуктивную составляющие, формируя фронт имитационного импульса, а с момента выравнивания напряжений емкостного накопителя и емкости, обеспечивающей формирование фронта импульса, энергии емкостей суммируют и направляют в испытуемое оборудование через суммарную индуктивность тракта, формируя при этом длительность вершины импульса.

В устройство для осуществления способа формирования электрических импульсов, имитирующих ЭСР с элементов плазменных двигателей КА, содержащее регулируемый источник высокого напряжения постоянного тока, отрицательный вывод которого заземлен, а положительный подключен к зарядному резистору, вторым выводом соединенному с выводом обкладки емкостного накопителя энергии, вывод второй обкладки которого подключен к аноду зарядного диода, катод которого заземлен, к общей точке зарядного резистора и емкостного накопителя подсоединен ключ с заземленным вторым выводом, а к общей точке емкостного накопителя и зарядного диода подключена индуктивность, введены дополнительные емкость и индуктивность, один вывод дополнительной индуктивности является выходом формирователя импульсов, а второй соединен со вторым выводом основной индуктивности, к точке их соединения подключены два последовательно соединенных разделительных диода, один из них анодом подключен к общей точке индуктивности, а катод второго заземлен, к общей точке диодов подключен вывод обкладки дополнительной емкости, вывод второй обкладки которого соединен с общей точкой основной индуктивности и емкостного накопителя энергии.

На фиг. 1 показана электрическая схема устройства для осуществления предложенного способа формирования электрических импульсов, имитирующих электростатические разряды с элементов плазменных двигателей космических аппаратов.

Устройство содержит регулируемый источник высокого напряжения постоянного тока 1, отрицательный вывод которого заземлен, а положительный подключен к зарядному резистору 2, вторым выводом соединенному с выводом обкладки емкостного накопителя энергии 3, вывод второй обкладки которого подключен к аноду зарядного диода 4, катод которого заземлен, к общей точке зарядного резистора 2 и емкостного накопителя 3 подсоединен ключ 5 с заземленным вторым выводом, а к общей точке емкостного накопителя 3 и зарядного диода 4 подключены одним выводом индуктивность 6 и вывод одной обкладки дополнительной емкости 7, вывод второй обкладки которой подключен к общей точке соединенных последовательно разделительных диодов 8 и 9, катод одного 9 из них заземлен, а анод второго 8 подключен к общей точке второго вывода основной 6 и одного из выводов дополнительной 10 индуктивностей, второй вывод дополнительной индуктивности 10 через соединитель 11 подключен к калибровочному резистору (или испытуемому объекту) 12.

Устройство для осуществления способа формирования электрических импульсов, имитирующих ЭСР с элементов плазменных двигателей КА, работает следующим образом.

При включении регулируемого источника высокого напряжения 1 емкостный накопитель 3 через зарядный резистор 2 и диод 4 заряжается до заданного напряжения. При замыкании ключа 5 диод 4 запирается напряжением емкостного накопителя 3, разрядный ток которого разделяется на две составляющие: индуктивную по цепи 3-6-10-11-12 и емкостно-индуктивную по цепи 3-7-8-10-11-12.

Емкостно-индуктивная составляющая разрядного тока емкостного накопителя 3, формируя фронт имитационного импульса на калибровочном резисторе 12, заряжает дополнительную емкость 7, напряжение на ней растет, а на емкостном накопителе 3 снижается. В момент выравнивания напряжений на емкостях 3 и 7 диод 8 запирается, диод 9 открывается, а энергия емкостей суммируется и направляется через индуктивности 6 и 10 и соединитель 11 в калибровочный резистор (или испытуемое оборудование) 12, при этом завершается формирование вершины имитационного импульса и его спада. На фиг. 2 представлена осциллограмма выходного напряжения формирователя импульсов, нагруженного безындуктивным калибровочным резистором 50 Ом.

1. Способ формирования электрических импульсов, имитирующих электростатические разряды с элементов плазменных двигателей космических аппаратов, включающий зарядку емкостного накопителя энергии от высоковольтного источника постоянного тока и его разрядку с помощью ключа на испытуемое оборудование через разрядную индуктивность, отличающийся тем, что ток разряда емкостного накопителя в испытуемое оборудование подают, разделив его на индуктивную и емкостно-индуктивную составляющие, формируя фронт имитационного импульса, а с момента выравнивания напряжений емкостного накопителя и емкости, обеспечивающей емкостно-индуктивную составляющую тока разряда, их энергии суммируют и направляют в испытуемое оборудование через суммарную индуктивность тракта разряда, завершая формирование вершины импульса и его спада.

2. Устройство формирования электрических импульсов, имитирующих электростатические разряды с элементов плазменных двигателей космических аппаратов, содержащее регулируемый источник высокого напряжения постоянного тока, отрицательный вывод которого заземлен, а положительный подключен к зарядному резистору, вторым выводом соединенному с выводом обкладки емкостного накопителя энергии, вывод второй обкладки которого подключен к аноду зарядного диода, катод которого заземлен, к общей точке зарядного резистора и емкостного накопителя подсоединен ключ с заземленным вторым выводом, а к общей точке емкостного накопителя и зарядного диода подключена одним выводом индуктивность, отличающееся тем, что в устройство введены дополнительные емкость и индуктивность, один вывод дополнительной индуктивности является выходом формирователя импульсов, а второй вывод соединен со вторым выводом основной индуктивности, к точке их соединения подключены два последовательно соединенных разделительных диода, один из них анодом подключен к общей точке индуктивностей, а катод второго заземлен, к общей точке диодов подключен вывод обкладки дополнительной емкости, вывод второй обкладки которого соединен с общей точкой основной индуктивности и емкостного накопителя энергии.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электронике и может быть использовано в системах управления (СУ) для контроля прохождения команд в коммутационных схемах. Технический результат заключается в повышении надежности и помехозащищенности схемы.

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, криптографического кодирования и передачи информации и может быть использовано для построения генераторов случайных последовательностей импульсов большой неповторяющейся длительности.

Изобретение относится к средствам создания источников вторичного электропитания (ИВЭП) аппаратуры систем управления объектами ракетно-космической и авиационной техники, а также робототехническими комплексами.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных схемах различного назначения. Достигаемый технический результат - повышение надежности работы при возможности многократного повышения частоты импульсов.

Изобретение относится к способам управления зарядными устройствами накопительных конденсаторов и может быть использовано в электрофизических установках с емкостными накопителями энергии. Предложено в способе управления зарядными устройствами емкостного накопителя энергии на начальной стадии зарядки рабочую частоту изменять в функции текущего значения напряжения емкостного накопителя энергии, а на основной стадии выбирать ее величину исходя из требуемого максимального значения мощности на цикле зарядки.

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике и может быть использовано в импульсном рентгеновском ускорителе прямого действия. Технический результат - формирование серии последовательности импульсов тормозного излучения с минимальным размером фокусного пятна для регистрации быстропротекающих процессов.

Изобретение относится к области размагничивания кораблей и может быть использовано для питания рабочих обмоток размагничивания с установкой на судах размагничивания и на береговых станциях размагничивания взамен используемых в настоящее время электромеханических систем.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах радиоавтоматики и системах автоматического управления летательными аппаратами.

Изобретение относится к области управления транзистором и может использоваться в автоматике, телемеханике, робототехнике. Достигаемый технический результат - обеспечение надежной изоляции между управляющей и управляемой цепью.

Использование: в области электротехники. Технический результат - уменьшение потерь электрической энергии.

Изобретение относится к импульсной и вычислительной технике и может использоваться при построении самосинхронных комбинационных и вычислительных устройств, систем цифровой обработки информации. Технический результат заключается в обеспечении самосинхронной работы одноразрядного сумматора, характеризующегося отсутствием сквозного переноса при реализации на нем многоразрядного сумматора. Технический результат достигается за счет того, что в схему, содержащую два элемента И-НЕ и элемент неравнозначности, положительные и отрицательные компоненты двух слагаемых, прямой компонент первого входа переноса, прямой и инверсный компоненты второго входа переноса, прямой компонент первого выхода переноса, прямой и инверсный компоненты второго выхода переноса, положительный и отрицательный компоненты суммы, введены два элемента ИЛИ-И-ИЛИ-НЕ, два элемента ИЛИ-И-НЕ, пять элементов ИЛИ-НЕ, два элемента И-ИЛИ-НЕ, два элемента И, один элемент И-ИЛИ, два гистерезисных триггера, инвертор, нулевые компоненты входов слагаемых и выхода суммы, инверсный компонент первого входа переноса, инверсный компонент первого выхода переноса и индикаторный выход. 1 ил., 2 табл.

Генератор Аркадьева-Маркса относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использован в ускорителях заряженных частиц или других импульсных сильноточных устройствах. Сущность изобретения заключается в том, что по сравнению с известным генератором Аркадьева-Маркса, содержащим несколько каскадов с конденсаторами и разрядником в каждом каскаде, а также импульсный зарядный трансформатор, все элементы генератора расположены в металлическом герметичном корпусе, новым является то, что разрядник первого каскада выполнен управляемым и снабжен системой запуска, корпус генератора разделен на две секции с фланцами, в одной секции расположен импульсный зарядный трансформатор и система запуска, каскады генератора установлены в другой секции и закреплены на металлической пластине, причем пластина зажата между смежными фланцами секций корпуса до смыкания торцевых прилегающих поверхностей пластины и фланцев и имеет отверстия, в которых с радиальным зазором относительно краев отверстий установлены диэлектрические держатели высоковольтных выводов импульсного трансформатора и системы запуска. Техническим результатом является повышение качества сборки и надежности работы генератора Аркадьева-Маркса при сохранении масс-габаритных характеристик. Дополнительным техническим результатом является повышение стабильности выходных напряжений. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной высоковольтной технике и может быть использовано в составе высоковольтного оборудования. Сущность изобретения: корпус генератора импульсных напряжений, содержащий аппаратуру генератора импульсных напряжений, заполненный диэлектрической жидкостью, выполнен в виде герметичной емкости, на наружной поверхности которой герметично установлены два снабженных обратными клапанами компенсационных бачка, сопряженных с внутренним объемом корпуса и содержащих герметичные газовые полости и гибкие выпуклые мембраны, отделяющие эти полости от полостей, заполненных диэлектрической жидкостью. Корпус также снабжен ребрами жесткости, а аппаратура генератора размещена на плите, установленной на направляющих корпуса. На торце корпуса расположено отверстие, сопряженное с проходящей по всей длине корпуса трубкой, для заливки диэлектрической жидкости и поступления воздуха при ее сливе, а также отверстие для выхода воздуха при заливке и сливе диэлектрической жидкости. Помимо этого на торце корпуса имеется смотровой купол, с отверстием для выхода воздуха и защитными дугами. Технический результат - расширение диапазона рабочей температуры при его закреплении в любом положении и с целью исключения контакта диэлектрической жидкости с окружающей средой. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Группа изобретений относится к импульсной технике и может быть использована для систем питания мощных лазеров. Техническим результатом является формирование импульсов напряжения с высокой частотой повторения импульсов. Генератор включает последовательно соединенные индуктивный накопитель энергии и дрейфовый диод с резким восстановлением обратного сопротивления, а также нагрузку, подсоединенную параллельно дрейфовому диоду, и ключи. При этом ключи расположены последовательно, а индуктивный накопитель энергии подключен к точке соединения ключей между собой с возможностью регулировки амплитуды импульсов на нагрузке посредством изменения времени замыкания и размыкания ключей. Момент замыкания второго ключа находится в интервале времени между размыканием первого ключа и моментом изменения полярности тока через индуктивный накопитель, а момент его размыкания находится в интервале времени от начала формирования импульса на нагрузке до момента следующего замыкания первого ключа. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к высоковольтной импульсной технике и может быть использовано для создания наносекундных компактных генераторов. Достигаемый технический результат - уменьшение искажений выходного импульса генератора путем подавления высокочастотных колебаний переходного процесса. Генератор высоковольтных импульсов собран по схеме Аркадьева - Маркса и содержит каскады с конденсаторами и разрядником в каждом каскаде, расположенные в металлическом корпусе, LC-контур, корректирующий форму импульса, нагрузку, при этом корпус содержит дополнительный металлический патрубок, в котором соосно с ним расположены конденсатор, катушка индуктивности и нагрузка, конденсатор выполнен в виде металлического стакана, катушка индуктивности выполнена в виде жесткой цилиндрической спирали. 6 ил.

Изобретение относится к управлению энергопотреблением в электронной схеме, в частности к управлению рабочими точками тактовой частоты и источника напряжения в электронной схеме. Достигаемый технический результат - снижение энергопотребления. Тактовый сигнал для электронной схемы генерируют путем генерации на основании того, какой из множества случаев прикладного использования в настоящее время активен, первый сигнал, который указывает первую выбранную из множества рабочих точек тактового сигнала, на основании текущего требования к быстродействию электронной схемы генерируют второй сигнал, который указывает вторую выбранную из рабочих точек тактового сигнала, на основании того, какой из первого и второго сигналов связан с рабочей точкой более высокой тактовой частоты, генерируют третий сигнал, который указывает, какая рабочая точка тактового сигнала и, возможно, уровня напряжения должна быть активной, третий сигнал используют для управления генерацией тактового сигнала. 2 н. и 24 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться для подачи высоковольтных импульсов на различные приборы и устройства. Техническим результатом является увеличение надежности блока электронных ключей за счет равномерного распределения напряжения, прикладываемого между отдельными ключевыми элементами. Блок электронных ключей для коммутации высокого напряжения на нагрузке содержит N ключей на базе полевых или биполярных транзисторов с изолированным затвором (БТИЗ), соединенных последовательно друг с другом и помещенных в корпус, при этом вход блока электронных ключей подключен к высоковольтному источнику питания или к нагрузке, а выход подключен к нагрузке или ее низкопотенциальному выводу, при этом параллельно каждому электронному ключу между стоком и истоком полевых транзисторов или коллектором и эмиттером для БТИЗ каждого i-го транзистора включен компенсирующий конденсатор Скомп, а величина его емкости определяется в соответствии с заданным соотношением. 3 ил.

Использование: для формирования высоковольтных импульсов. Сущность изобретения заключается в том, что в генератор импульсов введено, по крайней мере, одно LC-звено, состоящее из индуктивного накопителя и конденсатора, при этом индуктивный накопитель LC-звена одним выводом соединен с нагрузкой и к точке их соединения подключен диод, а другим выводом индуктивный накопитель LC-звена соединен со второй индуктивностью и к точке их соединения одним выводом подключен конденсатор LC-звена, соединенный другим выводом с землей. Технический результат: уменьшение потерь мощности в резонансном контуре и увеличение амплитуды выходного импульса. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх