Патент ссср 337895

 

337895

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респуолик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 18Л11.1970 (№ 1413663/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05.Ч.1972. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 29.V.1972

М. Кл. Н 02п 4/02

Комитет по делам иэобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.362:538.4 (088.8) Авторы изо.бретения

Заявитель

А. И. Бертинов и Д, А. Бут

Московский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе

ИМПУЛЬСНЫЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к области получения электроэнергии при помощи импульсных электродинамических генераторов и касается усовершенствования генераторов.

Известен импульсный электродинамический генератор, в котором потенциальная энергия сжатого газа преобразуется в кинетическую энергию движущегося металлического поршня и затем путем деформации магнитного поля в электрическую энергию, выделяемую в нагрузке. Генератор содержит разгонный ствол, обмотку, выполненную в виде многовитковой

;пружинны, и средства коммутации.

Цель изобретения — создание импульсного электродинамического генератора с повышенным к.п.д. преобразования энергии.

Это достигается тем, что однорядовая обмотка закреплена одним торцом на стенке ствола, а другим — на подвижном фланце, способном перемещаться вдоль оси под действием избыточного давления газа. Газ поступает по трубопроводам из канала ствола в полости, образованные фланцем и расширенным в области обмотки стволом. Торцовые части витков обмотки не покрыты изоляцией.

На чертеже показан импульсный электродинамический генератор, общий вид.

Генератор состоит из камеры 1 высокого давления или сгорания, разгонного ствола 2, рабочего тела 8, пружинной обмотки 4, ство2 ла пневматического тормоза 5, нагрузки 6, выключателя 7, бессилового коммутатора 8, конденсаторной батареи 9, фланца 10, изолирующей втулки 11, электросвечи 12, перепуск5 ных трубопроводов 13 и 14, отсеков 15 и 16, регулировочных дросселей 17 и 18, предохранительного клапана 19, магистрали 20 проду в ки, амортизационной пружинны 21. Генератор ориентирован в пространстве так, чтобы

10 днище ствола 2 и камера 1 занимали нижнее положение по отношению к катушке.

Обмотка 4 выполнена в виде пружины с небольшим ходом, изготавливаемой из легкого

15 упругого высокопроводящего сплава (например, альдрея). Неизолированные торцовые поверхности витков обмотки обрабатывают по высокому классу чистоты. При сжатии пружины они плотно примыкают друг к другу, обес20 печивая хороший электрический контакт между витками.

Торцовые поверхности витков покрыты техническим серебром для уменьшения контактного сопротивления. Передняя часть обмотки

4 крепится к фланцу 10, а задняя часть упирается во внутренний торец изолирующей втулки 11. В металлическом рабочем теле 8, представляющем собой поршень, по периферии выполнены сквозные отверстия (не показаны

ЗО на чертеже) .

337895

Нагрузка б подключается непосредственно к зажимам обмотки 4 через вспомогательньш выключатель 7, который осуществляет коммутацию цепей и имеет характерное время срабатывания в пределах 10- сек. Таким выключателем может служить, например, игнитрон, Помимо нагрузки б к зажимам обмотки 4 через вспомогательный коммутатор 8, аналогичный выключателю 7, подключается конденсаторная батарея 9. В качестве нагрузки используется любой токоприемник, требующий кратковременных сильноточных импульсов электроэнергии высокого напряжения.

Работает генератор следующим образом.

В камеру 1 из специальной емкости вводится порция сжатого газа или топливная смесь, которая воспламеняется от электросвечи 12.

Сжатые газы ускоряют рабочее тело 8 в направляющем стволе 2 до необходимой скорости порядка 300 м/сек. В определенный момент времени к обмотке 4 подключается предварительно заряженная батарея 9 конденсаторов так, что при подлете тела 8 к обмотке в последней протекает максимальный ток возбуждения и создается осесимметричное магнитное поле соленоидального типа.

При движении рабочего тела в определенные моменты времени перепускные трубопроводы 18 и затем 14 подключаются к полости высокого давления ствола 2 и в них распространяются волны сжатия. Место присоединения трубопровода 13 к стволу 2 выбирается с учетом скорости волны сжатия, скорости тела 3 и массы обмотки 4 так, что при подлете тела к обмотке, когда ток возбуждения в обмотке максимален, силы давления в отсеке 15 отжимают вверх фланец 10, полностью сжимая и закорачивая обмотку. При подъеме фланца 10 сжатые газы выходят из отсека 15 через щель, образующуюся между фланцем и выступом втулки 11, чем ограничивается силовое воздействие газов на фланец и обмотку.

Возрастание индукции в зазоре между телом

8 и короткозамкнутой обмоткой 4 сопровождается существенным увеличением тока в последней.

Когда тело 8 приближается к выходу из обмотки 4, значение полного тока в обмотке максимально. В этот момент волна сжатия, распространяющаяся в трубопроводе 14, повышает давление в отсеке 1б до такой величины, что фланец 10 опускается, а пружинная обмотка 4 разжимается. Данная координация механических процессов достигается соответствующим выбором точек подсоединения трубопроводов 13 и 14 к стволу 2, соотношением их сечений, а также регулировочными дроссе5

35 лями 17 и 18. Разжатие и размыкание обмотки 4 с большим током при водят к рез кому у в:личению напряжения на ее зажимах и включению нагрузки б в рабочий режим. Выключатель 7 в этот момент замкнут, а коммутатор

8 разомкнут. Энергия сжатого магнитного поля преобразуется в электрическую энергию, выделяемую в нагрузке. Таким образом, обмотка 4 объединяет в себе функции обмотки возбуждения, якорной обмотки, индуктивного накопителя и силового коммутатора, причем силовая коммутация не является сосредоточенной на контактах какого-либо аппарата, а равномерно распределена по виткам обмотки, что существенно облегчает ее реализацию.

Число витков обмотки 4 должно быть достаточно большим, чтобы напряжение на нагрузке, деленное на число витков, было меньше суммы прианодного и прикатодного падения напряжения для материала обмотки в соответствующей газовой среде. При невыполнении этого условия возможно возникновение цепочки межвитковых разрядов непосредственно на обмотке, Необходимо, чтобы постоянная времени затухания тока в цепи обмотка 4 — нагрузка б была того же порядка (или меньше), чем время выхода тела 8 из обмотки. Для выполнения этого условия длина тела может несколько превышать длину обмотки.

После выхода из обмотки 4 тело 8 попадает в ствол пневматического тормоза 5 и замедляется до полного останова за счет сжатия газа в стволе. После останова тела оно возвращается в исходное положение,и весьцикл повторяется.

Предмет изобретения

Импульсный электродинамический генератор, содержащий ствол, в котором свободно перемещается поршень, камеру, обеспечивающую ускорение поршня, камеру, обеспечивающую торможение поршня, однорядовую обмотку, расположенную соосно и заподлицо внутренней стенке ствола между камерами, отличающийся тем, что, с целью повышения к.п.д. преобразования энергии, однорядовая обмотка закреплена одним торцом на стенке ствола, а другим — на подвижном фланце, способном перемещаться вдоль оси под действием избыточного давления газа, поступающего по трубопроводам из канала ствола в полости, образованные фланцем и расширенным в области обмотки стволом, причем, по крайней мере, торцовые части витков обмотки не покрыты изоляцией, 337895

Редактор И. Грузова

Заказ 1535/5 Изд. № 677 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Царьков

Техред Л. Богданова

Корректоры: А. Николаева и Е. Давыдкина