Способ создания ударных волн

 

.з Ген, y о

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОПИCÀНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 28.12.70 (21) 1604813/26-25 (щ370900

{51}М. ИЛ.2 с присоединением заявки ¹

Н 05 Н 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 050480 Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 080480

{53} УДЕ 533.9.03/, /. 07 (088. 8) (72.) Авторы изобретения

В.С.Комельков и В.И.Модзолевский (71) Заявитель (5 4) СПОСОБ СОЭДАНИЯ УДАРНЫХ ВОЛН

Иат и

Изобретение относится к способам создания мощных ударных волн и мо,жет быть использовано при изучении взаимодействия потоков высокой энер5 гии при решении прикладных задач проблемы управляемого термоядерного.синтеза,магнитогидродинамики и.астрофизики.

Известен способ создания ударных волн с помощью сильноточного разря- 10 да в пространстве между двумя коаксиальными электродами. Образующийся в кольцевэм зазоре токовый слой с радиально текущими токами взаимодействует с собственным азимутальным 15 магнитным полем и выталкивается в осевом направлении. С помощью известного способа не удается получить ско7 рости ударных волн выше 10 см/с в газах при начальном давлении выше 20

5 Торр. Это связано с тем, что формирование токовой оболочки происходит с запаздыванием по времени и возможно только при определенных критических плотностях тока в скин-слое (от- 25

10 кА/см и выше); подъем магнитного давления в поршне определяется индуктивностью и рабочим напряжением разрядного контура; к моменту максимума тока значительно-возрастает 30 масса захваченного газа и индуктивность разрядного контура.

Целью изобретения является увеличение давления в импульсе сжатия.

Это достигается тем, что величину максимального тока в разряде и скорость его нарастания выбирают в соответствии с формулами где Д вЂ” амплитуда разрядного тока, AR — радиус отверстия внешнего электрода-сопла, см;

Р— начальное давление, Торр;

Ю вЂ” длина внешнего электрода-сопла, см; тсср- средняя скорость плазмы в сопле, см/с.

На чертеже приводится устройство, позволяющее осуществить предлагаемый способ.

Устройство содержит внешний электрод 1 в виде конуса, переходящего в цилиндр, на оси которого с острием в самой узкой его части расположен внутренний стрежневой электрод 2.

Оба электрода помещены в камеру, за370900 току в момент выхода струи на торец, а скорость его нарастания — времени выхода скин-слоя на сопла.

Наибольшую величину магнитного поля получают при выходе токовой оболочки на торец в момент максимума

> разрядного тока. Крутизну нарастания полного магнитного поля регулируют подбором величины скорости и толщины скин-слоя фронтальной поверхности оболочки в момент ее выхода на торец.

Время выхода токовой оболочки на торец в момент максимума тока устанавливают подбором длины внешнего электрода в зависимости от траектории фронта струи, а также подбором

15 ускоряемой массы газа.

В описанном устройстве была использована батарея конденсаторов емкостью

31,2 мкФ с рабочим напряжением

25 кВ и периодом колебаний 8 мкс.

10 Давление водорода в камере 100 Торр.

При толщине скин-слоя, равной 1 см, при .скорости фронта оболочки у торU,а, равной 5,4 10 см/с, время нарастания напряженности магнитного поля до максимума равно 0,185 мкс, а поперечная составляющая скорости генерируемой ударной волной оказалась равной 4 10 см/с.

Формула изобретения где

Йр полненную рабочим газом до требуемого давления.

Первоначально пробой происходит вблизи острия центрального электрода. Разрядный ток концентрируется в достаточно узкой области, заполняя все сечение между внутренним электродом и соплом. Под давлением сил магнитного давления он ускоренно выталкивается по направлению к выходу из сопла с образованием токового шнура 3. В момент выхода на торец при правильно подобранных параметрах контура и размерах электродов образуется оболочка 4, являющаяся продолжением внешнего электрода. К моменту выхода на торец магнитное поле у внутренней поверхности сопла достигает максимальной величины, что обеспечивается надлежащим выбором длины его цилиндрической части.

Как только струя выйдет за пределы сопла на длину скин-слоя, магнитное поле у торца внешнего электрода возрастает до максимальной величины.

Из-за малой инерционности боковой части оболочки и большой скорости нарастания приложенного к ней магнитного поля в поперечном направлении генерируется ударная волна. Формирование таких же волн наблюдается и позднее при выходе на торец токовых оболочек, образованных в последующих полупериодах разрядного тока.

Таким образом, сильная ударная волна возникает в момент выхода плазменной оболочки с протекающим в ней разрядным током на торец внешнего электрода-сопла. B этом случае ударная волна генерируется в направлении, перпендикулярном оси электродной системы в отличие от продольных волн, 40 формируемых известными способами.

Газ, ионизованный и ускоренный в сопле, приобретает направленную скорость, значительно превышающую тепловые скорости частиц в токовой оболочке. Сгусток плазмы вместе с фронтальным скин-слоем, выбрасывается из сопла. Ток фронтального слоя замыкается на внешней электрод через газ с плотностью, близкой к начальной плотности в рабочей камере. Магнитное давление, определяющее скорость удар ной волны,. соответствует разрядному

Способ создания ударных волн путем осуществления импульсного разряда в заполненной рабочим телом системе коаксиальных электродов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения давления в импульсе сжатия, величину максимального тока в разряде и скорость его нарастания выбирают в соответствии с формулами

5>2,3 lD Д lР и К р амплитуда разрядного тока, А; радиус отверстия внешнего электрода-сопла, см; начальное давление, Торр; длина внешнего электродасопла, см; средняя скорость плазмы, см/с.

Составитель A.Âåõoâ

Редактор Е.Месропова Техред И.Асталош Корректор O,Koâèícêàÿ

Заказ 720/47 Тираж 885 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ПШ! Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4