Установка для электродугового подогрева толкающего газа в ударной трубе

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (t>}657678

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Зайвлеио 2801.77 {2!) 2447395/24 — 07 с присоедииеиием заявки J6

{23) Ириоритет (51) М. Кл.

Н 05 В 7/18

Н 05 Н .1/26

С 01 М 9/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретенийи открытий

Опубликовано 150479.Бюллетень М 14 (53) УДК 621,365.

° .29,(088.8) Дата опубликования описания 1504.79 (" .. .:.: - -В.С. Ожигин, A. В. Михайлов и И. H. Ермилов

Я, )

У

{72) Авторы имбретеиия

P3) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО ПОДОГРЕВА

ТОЛКАЮЩЕГО ГАЗА В УДАРНОИ ТРУБЕ

Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам электродугового нагрева газов и может быть использовано в экспериментальной газовой динамйке для получения интенсивных ударных волн в ударных трубах.

Известно использование в ударных трубах для нагрева толкающего газа дугового электрического разряда между торцами камеры (1). Это устройство имеет низкий КПД,вследствие больших потерь тепла через стенки камеры за время истечения толкающего газа.

Известна также установка для электродугового подогрева толкающего газа в ударной трубе, содержащая цилиндрическую камеру с торцовой диафрагмой со стороны выхода газа, расположенные вдоль оси камеры коаксиальные электроды, снабженные токоподводами для подсоединения источника питания дугового разряда, и охватывающий камеру соленоид, подключенный к самостоятельному источнику питания (2)..

В этом устройстве внешним электродом служит спираль. Разряд, возникающий между электродами, под действием магнитного поля соленоида вращается и перемещается вдоль электродов со скоростью, определяемой разрядным током, величиной магнитного поля и шагом спирали.

Недостатком данного устройства является ограничение давления толкающего газа в камере высокого давления ударной трубы. Силой, движущей поступательно электрическую дугу, является сила взаимодействия тока дуги с магнитным полем контура дуги, и при давлении газа в камере выше нескольких атмосфер этой силы будет недостаточно для перемещения дуги из-за возрастающей силы сопротивления толкающего газа. В этом случае дуга в процессе вращения будет перескакивать на предыдущий виток спирали. Кроме того, даже при давлении ниже нескольких ат-. мосфер,нельзя регулировать нагрев газа изменением тока дуги,так как при этом изменяется поступательная скорость дуги, а она для эффективного подогрева в условиях ударной трубы должна быть строго определенной, равной скорости волны разряжения.

Цель изобретения — повышение эффективности нагрева тол <ающего газа в камере высокого давления ударной трубы и интенсивности ударной волны.

3 6576 для достижения этой цели электроды выполнены из немагнитного материала, например меди, токоподводы электродов расположены со стороны диафрагмы, а вдоль оси камеры электроизолировано от внутреннего электрода установлен токопроводящий стержень, под5 соединенный к дополнительному источ-. нику питания. Осесимметричное круговое магнитное поле токопроводящего стержня, взаимодействуя с током дуги создает силу, вызывающую поступательное движение дуги, причем эта сила регулируется в широких пределах величиной тока в стержне, что позволяет независимо от тока дуги и давления газа в камере получать l5 нужную поступательную скорость дуги.

Цилиндрический внешний электрод вместо спирального позволяет менять частоту вращения дуги при заданной скорости поступательного движения р0 дуги.

Оптимальной для эффективного нагрена газа является скорость дуги, равная скорости волны разрежения, так как после раскрывания диафрагмы газ начинает истекать из отсека высокого давления, причем, в движение последовательно приходят все новые участки газа. Поверхность, разделяющая истекающий газ и еще невозмущенный

ràs. является волной разрежения, которая днижется к торцу отсека высокого давления. Работающим в данный момент газом является газ, движущийся из области волны разрежения. Поэтому нагрев газа только в области волны разрежения вследствие резкого уменьшения потерь тепла из-за уменьшения времени теплопередачи (нагретый газ тут же вступает в работу ) происходит до значительно больших 40 температур в сравнении со случаем нагрева всего объема газа, когда неработающий газ, до которого не дошла волна разрежения, отдает тепло стенке камеры. 45

Источник питания дугового разряда подключен к электродам вблизи диафрагмы, поскольку в этом случае сила взаимодействия тока дуги с магнитным полем контура тока дуги складывается 50 с силой взаимодействия дуги с магнитным полем токопроводящего стержня, увеличивая скорость поступательного движения дуги, что имеет принципиальное значение при высоких давлениях толкающего газа.

Для исключения влияния внешнего электрода и центрального электрода на распределение магнитных полей соленоида и токопроводящего стержня внутри камеры, оба электрода выполнены из немагнитного материала.

lia фиг. 1 схематично изображена установка для электродугового подогревателя толкающего газа; на фиг. 2разрез A-A фиг. 1. 65

7Å

Внутри камеры 1 установлен медный цилиндр 2, являющийся внешним электродом. Между стенкой камеры 1 и внешним электродом 2 по всей длине камеры расположен соленоид 3, электрически изолированный от них диэлектриком

4. Внутри медного полого внутреннего электрода 5 и в изоляторе 6 проходит токопроводящий стержень 7, соединенный с источником тока 8. Электроды 2 и 5 соединены с источником питания дугового разряда 9 со стороны диаф-. рагмы 10. Начало разряда возникает в месте расположения запального электрода 11. Соленоид 3 соединен с источником питания 12.

Устройство работает следующим образом.

В камере, заполненной толкающим газом под нужным давлением, между электродами 2 и 5 зажигается с помощью запального электрода 11 вращающийся в магнитном поле соленоида 3 дуговой разряд.,Под действием возросшего данления раскрывается диафрагма 10 и от синхроимпульса, которым может сдружить, например, контактный датчик, наклеенный на диафрагму

10, подключается источник 8 токопроводящего. стержня 7. Дуговой разряд вместе с волной разрежения под действием магнитных полей соленоида 3 и токопроводящего стержня 7 движется по спиральной траектории вдоль камеры от диафрагмы 10 к -противоположному торцу камеры, осуществляя эффективный нагрев толкающего газа и формируя ударную волну.

Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность нагрева толкающего газа и интенсивность ударной волны по сравнению с известныьж устройствами, использующими разряд между торцами камеры высокого давления, за счет уменьшения теплоотдачи нагретого газа стенкам камеры. Кроме того, это устройство по сравнению с прототипом позволяет осуществлять эффективный нагрев газов при давлениях в несколько десятков и даже сотен атмосфер.

Формула изобретения

Установка для электродугового подогрева толкающего газа в ударной трубе, содержащая цилиндрическую камеру с торцовой диафрагмой; установленной со стороны выхода газа, расположенные вдоль оси камеры коаксиальные электроды, снабженные токоподводами для подсоединения источника питания дугового разряда, и охватывающий камеру соленоид, подключенный к самостоятельному источнику питания, отличающаяся тем, что, с целью увеличения зффектинносPU2. f

Составитель Н. Писаревская

Техред Н. Бабурка Корректор Е. Дичинская

Редактор Д. Зубов

Тираж 943 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

А А

Заказ 1828/61

Филиал ППП Патент, г. Ужгоро „ ул. Проектная, 4

5 . 6576 и нагрева газа и интенсивности ударной волны, электроды выполнены из немагнитного материала, например, меди, токоподводы электродов расположены сс стороны диафрагмы, а вдоль оси камеры электроизолировано от внутреннего электрода установлен токопровэ- .5 дящий стержень, подсоединенный к дополнительному источнику питания.

78

Источники- информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Петров Л.М. и др. Изучение возможности электродугового подогрева толкающего газа в ударной трубе. Ракетная техника и космонавтика, 1972, т. 10 Р 12.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 144563, кл. Н 05 Н 1/04, 1961.