Плазменный ускоритель

 

Союз Советскин

Социалистическин

Республик (i » 6ОО94 1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.11»76 (21) 2420000/18-25 с присоединением заявки Ж(23) Приоритет

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень ¹ 19 (5 l ) M. Кл.

Н 05 Н 1/20

Государственный каинтет

СССР оо делан нзобретеннй н отнрытнВ (5З) >АК621. .384.6 (088.8) Дата опубликования описания 19.05.80 (72) Авторы изобретения

В. С. Комельков и B. И. Модзолевский (7I ) Заявитель

Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г. М. Кржижановского (54) ПЛАЗМЕННЫЙ УСКОРИТЕЛЬ

Изобретение относится к устройствам для получения высокоскоростной плазьж, . именуемым обычно плазменными инжекторами, ускорителями или плазменными пушками. ,-В таких устройствах плазма с требуемыми параметрами получается с помощьто сильноточных искровых разрядов, выполняемых в системе профилированных эпек1 родов. Известны „скорители плазмы, в которых центральный электрод имеет вид стержни, а внешний электрод выполнен в виде конуса или цилиндра. Один электрод от другого изолирован лишь в торцовой части с помощью проходного изолятора.

Известен также плазменный инжектор, содержащий внешний и внутренний коаксиально расположенные электроды, причем, внешне электрод состоит из конической и цилиндрической частей. Внутренний электрод в виде полото стержня расположен р пределах конусной части внешнего электрода. Размеры межэлектродного зазора вблизи торца внутреннего электрода

2 обеспечивают плотность тока в зазоре не

5" -2 меньше 10 Аlсм для давления рабочего тела 1 атм при амплитудах тока в сотни кА, а длина цилиндрической части внешнего электрода не меньше расстояния, на которое токовый слой смещается к моменту образования сплошного токового поршня, и не больше расстояния, на которое он смещается к моменту достижения полем величины 200-300 кЭ у внешнего электр ода.

Диаметр основания конической части внешнего электрода гарантирует электрическую прочность но изоляции и пробой у торца стержневого электрода при на1$ чальном давлении рабочего тела выше

1 00 мм рт» ст» BbIcoTB конической i BcTH выбрана минимальной для уменьшения паразитной индуктивности и в то же время достаточной для предотвращения эрозии

26 изоляции при наличии излучения и ударных волн, приходящих из разрядной зоны.

Однако известное устройство не обеспечивает требуемого режима захвата и ускорения рабочего тела> когда его на= чальное давление становится меньше

100 мм. рт. ст. При таких давлениях место перехода конической части внешнего электрода в цилиндрическую уже не задает область начального пробоя и зона протекания тока оказывается у поверхности изолятора в основании конусной части электродного устройства. Уве- . личение расстояния по поверхности изолятора между электродами слабо влияет на увеличение прочности этого промежутка и тем слабее, чем меньше давление.

Протекание тока по поверхности изолятора вызывает его эрозию, утяжеление ускоряемой плазмы продуктами разложения материала изолятора, перераспределение разрядного тока в межэлектродном пространстве с "зависанием порой значительной его доли вблизи основания электродного устройства ускорителя, и, как следствие, снижение скорости.

1Лелью изобретения является распространение рабочих режимов ускорения на область начальных давлений рабочего тела менее 100 мм. рт. ст.

Нля достижения этой пели цилиндрическая; часть внешнего электрода погружена внутрь его конической части, а по внутренней поверхности конической части внешнего электрода смонтирован изолятор.

Кроме того, внутренний электрод снабжен изоляционным цилиндром и экраном из тугоплавкого металла.

На чертеже изображен общий вид предложенного электродного устройства плазменного усилителя в разрезе.

Внешний коаксиальный электрод имеет коническую часть 1 и цилиндрическую часть 2. Е1илиндр. 2 заходит внутрь конуса 1 нв глубину h.. Внутренний диаметр, конуса в месте захода цилиндра равен

DI, внутренний диаметр цилиндра Х)

Изолятор 3 смонтирован внутри конической части по всей высоте плотно прилегающим к ее поверхности. Внутренний коаксиальный электрод 4 снабжен изоляционным цилиндром 5 и экраном 6 из тугоплавкого металла, предотвращающим попадание на изолятор излучения и ударных волн из разрядной области.

При подаче напряжения пробой происходит в начале цилиндрической части внешнего электрода. Электрическая прочность этого района межэлектродного промежутка меньше в сравнении с электрической прочностью сстальной конструкции, изоляция которой выполнена твк, что она

4 — — +—

Мове 4 2, 20 или Л 2. 4 2

Минимальная глубина выступа Ьм и. приблизительно равна ширине верхней полки конической части верхнего электроElB.

Э, " Э я мин

Таким образом величина и должна вы- бираться из соотношения

Q4 2 04 Dg — cg e—

>л+Oa

Например, для обычно применяемых конст4о рукций 0< =60 мм, +=30 мм и 15 (Ь4

< 20 мм.

В частном случае коническая часть внешнего электрода может быть цилиндрической.

Описанная конструкция электродного устройства позволяет полностью исключить изолятор из разрядной области, защитить его от воздействия облучения и ударных волн и принудительно задать

О строго определенную зону привязки главного тока разряда в течение первой чеч верти периода разрядного тока.

Использование изобретения позволит при одних и тех же токах питающего

>5 устройства увеличить скорость плазменной струи путем снижения начального давле-. ния рабочего тела ниже 100 мм. рт. ст, что особенно важно для получения высакотемпер атур ной плазмы.

094 1 4 выдерживает максимальное рабочее напряжение на сборных шинах. В течение первой четверти периода рабочего тока важно, чтобы его зона протекания не уходила бы в область верхней полки конической части. Этому препятствует выступ цилиндрической части, опущенной относительно нее на глубину h тем большую, чем больше диаметры D и D . С другой

to стороны, величина выступа не может быть черезмерно большой из-зв увеличения индуктивности токоподвода, которая становится больше также при увеличении внутренних диаметров внешнего электрода D и Е и сохранении диаметра центрального электрода неизменным. Поэтому максимальная глубина выступа определяется в соответотвии с формулой

60 цуормупа изобретения

1. Плазменный ускоритель, содержащий внешний и внутренний коаксиально расположенные электроды, причем внешний электрод состоит из конической и цилиндрической частей, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью распространения рабочих режимов ускорения на область начальных давлений рабочего тела менее

0941 6

100 мм. рт. ст., цилиндрическая часть внешнего электрода погружена внутрь его конической части, по внутренней поверхности конической части внешнего электр рода смонтирован изолятор.

2. Ускоритель по п. 1, о т л и— ч в ю шийся тем, что внутренний электрод снабжен изоляционным цилиндром и экраном из тугоплавкого металла.

Составитель К. Медведев

Редактор F.. Месроповв Техред А. Шепанская Корректор С. Шекмар

Заказ 2186/61 Тираж 885 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ун. IIpoBKTHBR 4