Мощные импульсные плазмотроны и высокоскоростные электроразрядные ускорители масс на их основе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

(

На правах рукописи

КОЛИКОВ ВИКТОР АНДРЕЕВИЧ

МОЩНЫЕ ИМПУЛЬСНЫЕ ПЛАЗМОТРОНЫ И ВЫСОКОСКОРОСТНЫЕ ЭЛЕКТРОРАЗРЯДНЫЕ УСКОРИТЕЛИ МАСС НА ИХ ОСНОВЕ

01.04.13 - ЭЛЕКТРОФИЗИКА, ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

САНКТ ПЕТЕРБУРГ - 2005

Работа выполнена в Институте электрофизики и электроэнергетики Российской Академии наук

Научный консультант - доктор технических наук, профессор, академик РАН, Ругберг Ф.Г.

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор, чл. - корр. РАН Грехов И.В. Доктор технических наук, профессор Бочаров Ю.Н. Доктор технических наук, профессор Баранов Г. А.

Ведущая организация:

Институт сильноточной электроники СО РАН

Защита состоится 14 декабря 2005 г. в 4ъ часов на заседании диссертационного совета Д 002.131.01 вИЭЭРАН по адресу: г. Санкт Петербург, Дворцовая наб. 18.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЭЭ РАН.

Автореферат разослан чРФ*> лЬ^ТТ^ 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

К.Т.Н.

Киселев А. А.

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность

К середине XX века, по мере развития ряда научных направлений и появления новых отраслей техники, все чаше стала возникать потребность в проведении экспериментальных работ по ускорению тел различных масс и форм до сверхвысоких скоростей. Именно к этому времени специалисты, занятые в такой бурно развивающейся области как ракетная техника, столкнулись с отсутствием надежных экспериментальных данных по движению тел в различных газовых средах и их взаимодействию с другими телами при скоростях несколько километров в секунду, необходимых для создания новых гиперзвуковых и космических аппаратов.

Кроме того, теоретические оценки показали возможность получения термоядерной реакции в результате высокоскоростного столкновения тел, содержащих изотопы водорода.

И. наконец, для выполнения исследований состояния вещества и фазовых переходов при давлениях до сотен тысяч атмосфер, также требовалось создание ускорителей способных разгонять тела до сверхвысоких скоростей.

Частично, проблемы, связанные с созданием космической техники, решалась с помощью кумулятивных зарядов, которые разгоняли тела массой 2-3 г до скорости 7000 м/с. Однако ряд специфических черт, присущих этим устройствам, а именно -ограниченная упомянутой величиной масса ускоряемых тел и неопределенная ориентация их и и\ вектора скорости в пространстве, сделал невозможным применение этого метода при решении таких задач, как моделирование соударения крупных метеоритных частиц с космическими аппаратами, воспроизведение условий вхождения спускаемых космических аппаратов в атмосферы планет Солнечной системы, отработка формы этих аппаратов и т.д

Невозможность применеиия для проведения этих работ метательных устройств использующих энергию пороховых газов, связана с тем. что скорость разгона тел. которую обеспечивают такие ускорители не превышает, как правило, 1800 м/с Это ограничение скорости метания тел обусловлено физико-химическими свойствами пороховых газов, а именно - их большой молекулярной массой -28 и, как следствие этого, низкой скоростью распространения звука, которая определяет скорость передачи энергии в рабочем газе и скорость метания тел.

Потребность в альтернативных, в большей степени отвечающих современным требованиям, методах ускорения тел до сверхвысоких скоростей стала причиной возникновения нового крупною направления в экспериментальной физике, основывающегося на таких отраслях знаний как: электродинамика, аэродинамика, газодинамика, физическая химия, физика плазмы, физика твердого тела, физика полупроводников, а также на ряде других научных дисциплин. По мере расширения работ в рамках данного научного направления сформировались, как вполне самостоятельные, некоторые его составляющие, представленные такими типами ускорителей. как: двухступенчатые легкогазовые; электроразрядные: электротермохимические; электродинамические: индукционные; комбинированные и т.д. Анализ работ по данной тематике, проведенный нами к моменту принятия решения о начале исследований в области высокоскоростного метания тел с использованием электроразрядных легкогазовых ускорителей и сопоставление его результатов с имеющимся у нас научным заделом по созданию мощных импульсных плазмотронов, работающих на водороде, показал, чго существует огромный разрыв между потенциальными возможностями метода и уровнем его реализации. Помимо этого.

начальной

исследования мегаамперных импульсных дуг в

1Щ1в

Библиотека

плотности имеют большую самостоятельную научную значимость, а полученные при этом результаты могут бьпь использованы, например, в плазмохимических процессах по деструкции особо токсичных веществ с высокой энергией химических связей, проведение которых требует уникальных параметров рабочего газа, получаемых в мощных импульсных плазмотронах.

Таким образом, актуальность темы диссертации обусловлена, во-первых, потребностью в высокоскоростных ускорителях тел для решения, как ряда фундаментальных научных, так и прикладных проблем, и, во-вторых, недостаточной глубиной, выполненных, на тот момент времени, исследований физических основ метода ускорения тел с помощью электроразрядных легкогазовых ускорителей.

1.2. Цель работы и задачи исследований

Основной целью диссертационной работы является создание высокоэффективных надежных высокоскоростных электроразрядных легкогазовых ускорителей тел на основе импульсных плазмотронов.

Для достижения поставленной цели проведены исследования процессов происходящих:

- в разрядных камерах ускорителей:

- при ускорении метаемых тел и их движении в баллист ической трассе;

- при высокоскоростном взаимодействии метаемых тел с различными преградами

При выполнении работ по данным направлениям исследований были решены

следующие задачи:

- созданы два универсальных экспериментальных стенда, оснащенные программируемыми емкостными источниками питания напряжением 10 и 25 кВ. с запасаемой энергией 6 и 19 МДж соответственно, служащие для исследования импульсных дуг. горящих в водороде при величине тока до 2 МА, скорости его нарастания до 1.5><1010 А/с, начальном давлении до 42 МПа и импульсном давлении до 620 МПа, а также для проведения баллистических исследований:

- создан ряд высокоэффективных и надежных ускорителей тел калибром от 16 до 57 мм. предназначенных для проведения комплекса баллистических исследований при скоростях до ~6 км/с и массе ускоряемых тел от 3 до 300 г;

- создана компьютеризированная система измерения, регистрации, накопления, хранения и обработки экспериментальных данных, оснащенная всей необходимой диагностической аппаратурой, в том числе, высокоскоростными съемочными камерами и спектрографами

Работы по теме проводились на основании: планов РАН, кон факта № 40 006 11.1130 от 01 06 2002 с Министерством промышленности, науки и технологий; проектов РФФИ №№ 96-02-16590, 02-02-16770 и 04-02-17527.

1.3. Научная новизна

В процессе проведения исследований получены новые научные результаты

1 В результате проведенных работ исследованы- эффективность передачи энергии из источника питания в дугу, электрической энергии дуги во внутреннюю энергию рабочего газа и внутренней энергии рабочего газа в кинетическую энергию метаемого тела при начальных давлениях водорода от 5 до 42 МПа. токах до 2 МА и уровне передаваемой энергии до 2 МДж:

- электрические, теплофизические и динамические параметры дуг при токах до 2 МА и начальном давлении до 42 МПа;

- эрозионные свойства материалов, используемых в электродных системах, при величине разрядного тока до 1,4 МА. срсднемассовой температуре газа до 4500 К и зарядах до 900 Кл;

- режимы горения дуг в разрядных камерах ''коаксиального" гипа:

- волновые процессы в разрядных камерах;

- влияние на скорость метания и эффективность процесса ускорения тел параметров рабочего газа, длительности и формы импульса тока;

- сравнительные характеристики процессов ускорения тел при использовании в качестве рабочего газа водорода и азота.

2 В результате проведенных работ разработаны:

- три типа импульсных плазмотронов для работы на водороде при начальном давлении до 42 МПа. уровне электрической энергии вложенной в дугу до 2 МДж, токе до 2 МА. импульсном давлении до 620 МПа и температуре до 4500 К. Установлено, что оптимальным при данных условиях является импульсный плазмотрон с "коаксиальной" разрядной камерой:

- пять ускорителей калибром от 16 до 57 мм. предназначенных, в том числе, для проведения исследований сильноточных дуг и определения влияния их параметров и параметров рабочего газа на характеристики ускорителей:

- диагностическая камера для моделирования и комплексных исследований процессов, происходящих в разрядных камерах ускорителей, при разгоне метаемых тел.

- сменная разрядная камера ускорителя, включающая в себя электродную систему, генератор водорода, метаемое тело и инициирующий дугу элемент.

3. Экспериментально доказана возможность создания надежных и высокоэффективных, с кпд. >20 %. работающих на водороде, электроразрядных легко!азовых ускорителей теп при уровне вкладываемой в рабочий газ энергии >2 МДж. обеспечивающих скорости метания тел до 6 км/с.

1.4. Практическая ценное! ь

Практическая ценность диссертационной работы состоит в том. что ее результаты позволили создать:

1. Серию одноступенчатых электроразрядных легкогазовых ускорителей калибром от 12.7 до 57 мм:

2. Три комбинированных установки на базе:

- электроразрядного ускорителя и рельсотрона:

- электроразрядного ускорителя и мультипликатора:

- ступени адиабатического сжатия водорода и электроразрядного ускорителя

3. Импульсный плазмотрон одноразового действия, предназначенный для работы в качестве сменной электроразрядной камеры ускорителя и обеспечивающий высокую степень воспроизводимое ги параметров процесса ускорения, высокую частоту повторения рабочих циклов и большой ресурс работы ускорителя.

Полученные автором результаты могут быть использованы при:

- проведении исследований сильноточных импульсных дуг, горящих в газах со сверхвысокой (>3Х1022 см"3 нормальных атомов) начальной концентрацией:

- создании сверхмощных надежных и высокоэффективных импульсных плазмотронов и высокоскоростных электроразрядных легкогазовых ускорителей тел на их основе, работающих при уровне энерговклала >2 МДж;

- проведении исследований по высокоскоростному метанию тел сложной конструкции и их взаимодействию с преградами:

- разработке технологических процессов с применением плотной газовой плазмы

1.5. Личный вклад автора

- принято участие в разработке, созданных в ИЭЭ РАН, мощных импульсных плазмотронов, работающих на водороде, и в исследованиях процессов, происходящих в их разрядных камерах Обоснована возможность использования импульсных плазмотронов для создания высокоскоростных электроразрядных ускорителей тел:

- сформулированы технические требования, разработана документация и принято участие в создании стенда высокоскоростного метания тел и источника питания конденсаторного типа ИГ1У-10:

- проведены оценочные расчеты основных характеристик и разработаны конструкции ряда одноступенчатых электроразрядных ускорителей и комбинированных ускорительных систем на ик основе и исследованы и\ характеристики;

- разработаны и исследованы более 30 вариантов разрядных камер ускорителей.

- разработаны и использованы при проведении исследований аппаратные средства измерения основных электрических и баллистических характеристик ускоритетей при работе в условиях мощных потей рассеяния;

- принято участие в исследовании сильноточных импульсных дуг. горящих в водороде при начальном давлении до 42 МПа и баллистических характеристик высокоскоростных э.пектроразрядных легкогазовых ускорителей гел при скоростях метания тел до 6 км/с:

- на основании более 200 проведенных экспериментов создана компьютерная база экспериментальных данных, служащая для классификации, обрабо1ки. и построения зависимостей более чем по 200 параметрам

1.5. Апробация работы

Основные результаты работы были доложены на следующих конференциях и симпозиумах.

- Третья Всесоюзная конференция ''Импульсные источники энергии". 20-22 июня. 1989. Ленинград.

- Пятая международная конференция по генерации мегагауссных полей и родственным экспериментам (MG-V). 1989. Новосибирск

- 2 Г' International Electric Propulsion Conference. July 18-20. 1990. Orlando, Florida, USA

- 22nd International Electric Propulsion Confcrcncc, 1991. Viareggi. Italy.

- 6,h International Conference on Megagauss Magnetic Field Generation and Related Topics, November 8-11, 1992, Albuquerque, New Mexico. USA.

- 4th European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, May 02-06, 1993. Celle, Germany.

- 9,h IEEE International Pulsed Power Conference, June 21-23, 1993. Albuquerque, New Mexico. USA

- 7,h Symposium on Electromagnetic Launch Technology, April 20-24. 1994, San-Diego. CA. USA.

- Hypervelocity Impact Symposium. 17-19 October, 1994, Santa Fe. NM, USA.

- 5 European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, April 10-14, 1995. Toulouse, France.

- Conference of the American Physical Society Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter, August 13-18, 1995. Seattle, Washington, USA.

- 8th Symposium on Electromagnetic Launch Technology. April 21-24, 1996, Baltimore, Maryland, USA.

- 23rd IEEE Internationa! Conference on Plasma Science, June 3-5. 1996. Boston, Massachusetts, USA.

- 27th AIAA Plasmadynamics and Laser Conference, June 18-20, 1996. New Orleans, LA, USA

- 4th European Conference on Thermal Plasma Processes. July 15-18, 1996, Athens. Greece.

- 8lh International Conference on Switching Arc Phenomena. 3-6 September, 1996. Lodz, Poland.

- I6,h International Ballistics Symposium and Exhibition, 23-27 September, 1996, San-Francisco. СЛ. USA.

- 5,h European Conference on Thermal Plasma Processes. 13-16 July. 1998. Saint Petersburg. Russia.

- 12th IEEE International Pulsed Power Conference, 27-30 June. 1999. Monterey. CA. USA.

- 10th Symposium on Electromagnetic Launch Technology. 25-28 April, 2000. San Francisco, СЛ. USA.

- 28lh International conference on plasma sciencc, 17-22 June. 2001. Las Vegas. Nevada, USA.

- 3rd Conference on magnetic and plasma air dynamics, 2001. Moscow. Russia.

- 11th Symposium on Electromagnetic Launch Technology. 14-17 May, 2002, Saint-Louis. Prance

- European Materials Research Society Spring Meeting. 2002, Strasbourg, France

- XVII Международная конференция "Уравнения состояния вещества". 2002. Эльбрус.

- XVIII Международная конференция '"Воздействие интенсивных потоков энергии на вещество". 1-6 марта, 2003. Эльбрус.

- IV International Conference Plasma Physics and Plasma Technology. 15-19 September. 2003, Minsk, Belarus.

- 12th International Congress on Plasma Physics. 25-29 October. 2004. Nice. France

- 15,h IEEE International Pulsed Power Conference, 13-17 June. 2005. Monterey. СЛ. USA

1.6. Публикации

Основной материал диссертации опубликован в 76 работах, некоторые из которых перечистены в конце автореферата, среди них 19 ciaien. 53 доклада Основные положения защищены авторским свидетельством на изобретение.

1.7. Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения. 6 глав с выводами по каждой из них. заключения и списка литературы Диссертация изложена на 291 странице машинописного текста, включает 127 рисунков. 3 таблицы и список литературы из 279 наименований.

1.8. Основные положения, выносимые на защиту:

1 Создание стенда для исследования импульсных плазмотронов и электроразрядных ускорителей на их основе, использующих в качестве рабочего газа водород при начальном давлении до 42 МПа, работающих при уровне энергии вложенной в дугу до 2 МДж, токе до 2 МА, падении напряжения на дуге до 15 кВ. импульсном давлении рабочего газа до 620 МПа и среднемассовой температуре рабочего газа до 4500 К.

2. Результаты экспериментальных исследований по определению' оптимального

типа импульсного плазмотрона для создания электроразрядных ускорителей тел; мсж)лектродны\ расстояний, при которых осуществляется наиболее эффективная передача энергии из источника питания в рабочий газ. наиболее эффективного режима работы импульсного плазмотрона; влияния программирования ввода энергии в разрядную камеру ускорителя на повышение скорости метания тел; эрозии электродных материалов.

3 Методы повышения эффективности процесса ускорения тел с помощью элсктроразрядных лет когазовых ускорителей

4 Метод оценки основных характеристик электроразрядных ускорителей при уровне внутренней энергии рабочего газа >2 МДж.

5. Создание комбинированных установок ускорения тел' электроразрядный ускоритель и рельсотрон. электроразрядный ускоритель и мультипликатор, ступень адиабатического сжатия и электроразрядный ускоритель

6 Достигнуты наивысшие в мировой практике массоскоростные (соотношение массы и скорости метаемого тела) показатели для данною типа ускорителей

2. КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследований, изложена научная новизна, определены защищаемые автором положения и показана практическая значимость полученных результатов.

В первой главе, на основании анализа публикаций по теме высокоскоростного метания тел. сделан вывод о том что за время проведения исследований в этой области сформировалось отдельное направление в экспериментальной физике представленное различными методами ускорения тел до сверхвысоких скоростей. Середина XX века ознаменовалась началом активной практической реализации некоторых из этих методов

Анализ основных методов высокоскоростного метания тел показывает, что:

- двухступенчатые легкогазовые ускорители, являясь надежным инструментом для проведения исследований при скоростях до 10—11 км/с и обладая наивысшими на сегодняшний день среди всех прочих ускорителей массо-скоростными показателями (кинетическая энергия метаемых тел приближается к 107Дж). имеют очень большие линейные размеры - до 60 м в длину;

- рельсотроны, считавшиеся наиболее перспективными устройствами для достижения наивысших скоростей метания тел, в настоящее время характеризуются достигнутыми скоростями 6-7 км/с. кроме того рельсотроны в чистом виде практически не используются. - на практике применяют комбинированные схемы с инжекторами, осуществляющими предварительный разгон метаемых тел;

- индукционные ускорители, обладают рядом достоинств, такими как' отсутствие контакта между метаемым телом и направляющими; хорошая согласованность с источником питания, высокий к н д. Однако для обеспечения их эффективной работы, помимо инжектора, нуждаются в сложной системе управления ситьноточной комму 1аиией, служащей дня создания ''бегущего поля"', кроме тот о достигнутая на них величина ускорения на один - два порядка меньше, чем у других ускорителей,

- ускорители, использующие энергию пороховых газов, обладают относительно низкой скоростью метания тел, которая даже в том случае, когда давление в камере сгорания составляет 1000 МПа, а масса тела очень мала, не превышает 3000 м/с;

- ускоритети на кислородо-водородо-гелиевой смеси не позволяют получить устойчивого воспроизведения параметров процесса ускорения из-за детонационных явлений при сгорании рабочей смеси и обладают низким к н л •

- комбинированные установки являю1ся наиболее приспособленными для решения широкою круга задач, [ к они объединяют в себе достоинства нескольких устройств С помощью комбинированных ускорителей достигнуты скорости метания тел массой -0.1 г свыше 15 км/с. однако они. как правило, являются технически сложными уиройствами.

- анализ результатов исследований импульсных плазмотронов, созданных в ИЭЭ РАН. позвотяет еде тать вывод о том. что используя их в качестве разрядных камер эдектроратрядных ускорителей, можно погучать параметры водорода, которые позволят разгонять тела массой в десятки грамм до скоростей 3-6 км/с с кпд до 20 % Основные достоинства электроразрядных ускорителей тел возможность ретулировать в широких пределах параметры рабочего газа и длительность процесса ввода энергии в нагрузку; наличие некоторой доли диссоциированного водорода, рекомбинация которого в заснарятном пространстве повышает температуру рабочего газа, отсутствие окислительных сред в рабочем газе Основные недостатки э тетстротермическая эрозия электродов, продукты которой загрязняют рабочий газ повышая его молекулярную массу: водород в качеиве рабочего 1аза представляет некоторую опасность при работе с ускорителем.

Таким образом, на основании пре гсган тенных данных, можно сделать о том что электроразрялный метод ускорения ге г. если и не является лучшим, то. в любом случае. може1 рассматриваться как конку регпоспособный. в сравнении с любым из перечисленных выше методов ускорения.

Во второй главе представлены типы разрядных камер импульсных плазмотронов в соответствии с и\ классификацией по признакам формы и взаимного распо южения электродов Проведен сравнительный анализ их достоинств и недостатков, на основании которою сделан вывод об их пригодности для создания высокоскоростных > теклроразрядных ускорителей, работающих на водороде мри начальных давлениях до 40 МПа и вкладываемой в дугу энергии --1 МДж при напряжении на источнике до 10 кВ Экспериментально установлено, что:

- в разрядных камерах со стержневым и коаксиальным электродами (рис 1). неотъемлемая часть конструкции - термостойкий изолятор (лайнер) (9). является, практически одноразовым элементом, кроме того, на этих разрядных камерах, при высоких начальных давлениях рабочего газа, невозможно обеспечить стабильное горение дуги при напряжении источника питания 10 кВ:

- разрядные камеры с коаксиальными электродами (рис.2) характеризует малая длительность одиночного импульса тока и. как следствие, низкий уровень, вкладываемой за время импульса в дугу энергии:

- коаксиальные разрядные камеры (рис 3) являются наиболее простыми и надежными конструкциями и по сумме всех характеристик наиболее приемлемы для работы на водороде при высоком и сверхвысоком начальном давлении и при уровнях энерговклада >1 МДж.

На протяжении более тридцати пяти лет в ИЭЭ РАН было создано восемь импульсных плазматронов и шестнадцать ускорителей кагибром от 5 до 57 мм. различающихся, как типом разрядных камер, так и методом ускорения, в том числе гиперскоростной ускоритель масс (1СУМ-7) калибром 16 мм. разработанный для достижения максимальных скоростей метания тел (рис 4)

1 -токоввод, 2,4 - уплотнение, 3,5,11 - изоляция, 6 - гоковвод,7 - катод, 8 - анод, 9 - лайнер, 10 - поджигающая проволочка, 12 - корпус, 13 - ствол, 14 - метаемое тело Рис 1 Разрядная камера с соосными кольцевым и стержневым электродами.

т^ ^ д л: ^ * ^ м ' -г - а л _£ X

1 - корпус. 2 - катод, 3 - метаемое тело, 4 - диафрагма, 5 - и юляция 6 - уплотнения, 7 - поджноющая провоточка, 8 - анодная вегавка, 9 - ствол. 10 - затворная гайка, 11 - кольцо для съема державки, 12 - фиксатор, 13 - электрододержатель, 14 - июляционная в гулка, 15 - гайка, 16 - державка электродов, 17 - бандаж, 18 - защитное кольцо, 19 - гайка

диафрагмы 20-опорная втулка Рис 3 Коаксиальная разрядная камера

1 - уплотнение, 2,4 - и юляция, 3 - токоввод, 5 - защи гное кольца, 6 - катод 7 - анод, 8 - поджигающая проволочка, 9 - корпус Рис 2 Разрядная камера с коаксиальными электродами.

X ¿^ - ' ~ <1" ^ ^ ус-

1 - токоввод, 2 изоляция, 3 - державка. 4 - запорная гайка, 5 - уп-кмннтельные кольца,

6 - катод, 7 - поджигающая провоточка, 8 - анодная вставка, 9 - гайка. 10 - диафрагма, 11 - метаемое тело, 12 - ствол 13 - уплотнение, 14 - корпус разрядной камеры Рис.4 Ускоритель ГСУМ-7.

катоды аноды

Рис.5 Электроды.

Были испытаны более тридцати вариантов разрядных камер ускорителей, около сорока вариантов катодов и анодов (рис 5), причем некоторые из них. такие как

молибденовые, разрушались в первом же эксперименте, а медные или стальные выдерживали до десяти и более рабочих циклов и заменялись в связи с модернизацией конструкции разрядной камеры.

Представлены характеристики электродных материалов, использованных в экспериментах Материалы оценивались по механической прочности; эрозионной стойкости, технологичности, доступности: стоимости. Данные по удельной эрозии электродных материалов при величинах разрядного тока от 300 до 1400 кА. среднемассовой температуры рабочего газа от 700 до 4500 К и электрическою заряда от 70 до 900 Кл представлены на рис 6

лт

■Катод □Анод 0Я

■

Г

ш — 1 . I

¥1

МВД виде ВНЖ VI Сг Си Мо Стал. А1 Материал электрода Рис 6 Удельная эрозия материалов катода и анода.

ТОО НО 900 tooo 1100 1200 ООО 1400 TOK.KA

Рис.7 Зависимости удельной эрозии материалов катода от тока.

900 10Ю 1SQO 2000 2500 0000 3500 4000 4М0 ЯП Температура К

Рис.9 Зависимость удельной эрозии материалов катода от среднемассовой температуры газа.

Рис.8 Зависимости удельной эрозии материалов анода от тока

мо i«e |Ш хюо 19оо эооо зеео 4000 «os soco

Температура к

Рис 10 Зависимость удельной эрозии материалов анода от среднемассовой температуры газа.

Получены зависимости удельной эрозии электродных материалов от величины тока и среднемассовой температуры рабочего газа (рис 7-10) Установлено, что для обеспечения эффективного процесса ускорения тел до скоростей 4000-6000 м/с необходимо применять материалы с высоким уровнем эрозионной стойкости, те сплавы вольфрама, а при скоростях метания 2000-4000 м/с могут быть использованы сталь, медь и алюминий.

В третьей главе дано описание баллистических стендов ИЭЭ РАН В настоящее время в ИЭЭ РАН функционируют два балчистических стенда' "малый"' и "большой" Кроме них созывались меньшие баллистические стенды, предназначенные для решения конкретных задач по высокоскоростному метанию. "Малый" стенд, с источником питания ИПУ-10. оснащен двумя баллистическими трассами длиной 7 м и 3 м (рис.11) Источник питания ИПУ-10 собран из 4320 конденсаторов К41-И7 Емкость батареи -0,113 Ф, энергия запасаемая в батарее при напряжении 10 кВ -5.6 МДж

Источник питания ИПУ-10 разделен на шесть одинаковых автономных модулей, которые подключаются к нагрузке с помошью воздушных разрядников тригатронного типа. Такая схема источника питания, за счет изменения емкости, индуктивности, активного сопротивления и последовательного во времени подключения модулей к нагрузке, позволяет регулировать' энергоемкость батареи в широком диапазоне изменения величины зарядного напряжения: длительность, форму и амплитуду разрядного тока: эпюру мощности разряда.

Помимо баллистических экспериментов, на "малом" стенде ведутся исследования сильноточных импульсных дуг с помощью диагностической камеры.

"Большой" стенд (рис 12) оснащен источником питания Е7-25 напряжением 25 кВ с энергозапасом до 19 МДж и баллистической трассой длиной 50 м.

Рис 11 "Малый"' баллистический стенд ИЭЭ РАН с источником питания ИПУ-10.

^ Ау1г

Рис 12 "Большой" баллистический стенд ИЭЭ РАН с источником питания 1:7-25.

Стенды оснащеньг приборами для измерения величины энергии, запасенной и выделившейся из конденсаторной батареи; начального давления рабочего газа в разрядной камере, диагностическими средствами, позволяющими исследовать процессы, происходящие в электроразрядных ускорителях, оптическими и фото! рафическими приборами для определения и регистрации внутрибаллиаических характеристик ускорителей. аэродинамических характеристик метаемых тел. процесса взаимодействия метаемых тел с преградами и времени раскрытия запорных диафрагм, компьторизированной системой сбора, хранения и обработки экспериментальных данных Отработаны меры но защите измерительных и управляющих цепей от импульсных электромагнитных полей рассеяния и высокого напряжения, обеспечивающие высокую достоверность и точность регистрируемых параметров, а также безопасность проводимых экспериментов. На основании более 200 опытов по

ускорению тел создана компьютерная база экспериментальных данных, служащая для классификации, обработки, и построения зависимостей более чем по 200 параметрам.

В четвертой главе представлены, созданные в ЮЗ РАН, одноступенчатые легкогазовые ускорители калибром от 16 мм до 57 мм, на которых осуществлялись исследования процессов происходящих в разрядной камере, в канале ускорения, на трассе полета и при взаимодействии метаемых тел с преградами На рис 14 представлен график зависимостей скорости метания тел па ускорителях УСРТ и УСРТ-М от их массы при величине внутренней энергии газа 0.2- 0.5 МДж; 0,5-1,0 МДж; 1,0-2.0 МДж.

Кривые построены на основании данных около 130 экспериментов, проведенных при калибре ускорителей 30 и 31.5 мм, длине ствола 4 м, объеме разрядной камеры 01 0,5 до 1,5 дм'\ массе метаемых тел от 12 до 300 г и начальном давлении от 10 до 42 МПа

Зависимости скорости метаемых тел от ич массы при использовании "макетного'" ускорителя калибром 30 мм со стволом длиной 2 м представлены на рис.15. На ускорителе была достигнута скорость 2350 м/с при метании тел массой - 70 г и 4800 м/с -массой 12 г.

Для экспериментального определения физического максимума скорости метания тел на электроразрядных легкогазовых ускорителях, был создан ускоритель калибром 16 мм -ГСУМ-7 (см. рис 4) Разрядная камера ускорителя была рассчитана на работу при импульсном давлении до 900 МПа. объем разрядной камеры ускоршеля составлял -250 см3, длина ствола - 3.6 м.

Для обеспечения минимального загрязнения рабочего газа продуктами эрозии этектродов, элементы электродной системы были изюювдены из материала обладающего наивысшей эрозионной стойкостью - псевдосплава ВНДС. В качестве ме1аемых тел использовались полиэтиленовые цилиндры массой 2.8 и 3,8 г

Рис 14 Зависимости скорости метаемых Рис 15 Зависимости скорости метаемых тел от их массы (длина а вола 4 м) тел от их массы (длина ствола 2 м).

На рис 16 представлен график зависимости скорости метания этих тел от вложенной в дугу энергии На графике видно, что для разюна тел массой 2.8 г до -8000 м/с (последние участки кривых между точками 0.4 и 1.0 МДж являются графической линейной экстраполяцией, не учитывающей снижение эффективности ускорения при увеличении скорости метания) необходимо вложить в разряд энергию ~1 МДж. В условиях реального эксперимента эта ве шчипа должна, как минимум, вдвое превышать указанное значение.

Для проведения баллистических экспериментов с метаемыми телами массой до 1000 г, был создан ускоритель калибром 57 мм с длиной ствола 4.6 м и объемом разрядной камеры 4,5 дм3 Для питания ускорителя была создана конденсаторная батарея

Е7-25 напряжением 25 кВ с энергозапасом 19 МДж На основании, полученных экспериментальных данных для коэффициента перевода энергии из источника питания в кинетическую энергию метаемых тел, для 57-мм ускорителя была построена зависимость скорости метания тел массой тс = 100, 400 и 1000 г от внутренней энергии газа (рис 17)

Рис 16 Зависимость скорости метания тел Рис 17 Зависимость скорости метания тел от вложенной в туту энерг ии при калибре от внутренней энергии газа для 57-мм ускорителя 16 мм. ускорителя.

Основываясь на энер!егических характеристиках источника питания К7-25 и экспериментальных значениях коэффициента перевода энергии от источника питания во внутреннюю энергию газа. - величина внутренней энергии газа может достигать 15 МДж. Однако импульсное давчение. соответствующее этой величине внутренней энергии газа, при указанных параметрах ускорителя будет приблизительно в 2 раза превышать предел прочности разрядной камеры ускорителя равный 600 МПа Таким образом, допустимая величина внутренней энергии газа, исходя из условия прочности, не может превысить 7 МДж Из графика видно, что при эюй величине внутренней энергии, тело массой 1000 г может быть ускорено до скорости 1700 м/с массой 400 г до 2700 м/с и массой 100 г до 4200 м/с.

Реальная скорость метания тел с помощью легкогазового электроразряднот ускорителя в ситу действия ряда факторов, в том числе присущих именно этому типу ускорителей, меньше ее расчетного значения полученного на основании форму ты (1) для максимальной скорости

V =

у

'к

УК+УС7

(1)

где IV, - внутренняя энергия рабочего газа; т, - масса рабочего газа, тс - масса метаемого тела, - объем камеры, Уст - объем ствола; к - показатель адиабаты.

К упомянутым факторам относятся- загрязнение газа продуктами эрозии электродов, тепловые потери на нагревание и испарение стенок камеры и ствола, трение метаемого тела и газа о стенки ствола, конфигурация газодинамического тракта ускорителя и разрядной камеры

Откорректированную величину скорости метаемого тела ус можно получить с помощью коэффициента к0. представляющего собой произведение коэффициентов, учитывающих влияние этих факторов и определяемого как отношение величины скорости полученной по формуле (1) к реальной величине скорости-

(3)

где V - скорость, рассчитанная по формуле (1).

Коэффициент к, учитывает потери скорости от теплопередачи и трения газа в стволе, его величина составляет 0.95-0.96 и увеличивается с ростом калибра ускорителя.

Коэффициент к2 учитывает потери скорости от трения метаемого тела о стенки ствола и зависит от чистоты поверхности канала ствола, материала и длины метаемого тела и составляет 0.93-0.95. Величина коэффициента уменьшается с ростом скорости и увеличивается при увеличении калибра ускорителя.

Коэффициент к3 зависит от формы переходной части между разрядной камерой и стволом и для угла конусности 90-60 0 составляет 0,95-0,97

Коэффициент к4 учитывает влияние на скорость звука в рабочем газе продуктов эрозии эпектролов и влияние соотношения скорости метания тела и скорости звука. В си IV особой значимости данного фактора остановимся на нем ботее подробно Продукты эрозии электродов, находящиеся в парообразном состоянии образуют с водородом газовую смесь, величина скорости звука в которой будет тем ниже, чем выше концентрация атомов металла, т е чем выше кажущаяся молекулярная масса газовой смеси Кажущаяся молекулярная масса газовой смеси /<£„ рассчитывалась по формуле (4). в предположении, чго в парообразной фазе находится -20 % эродировавшею металла.

где g,- массовые доли смеси (gl = М/Мс„. где М, и Мси - масса /-го компонента и

масса смеси), ¡л,- молекулярная (атомная) масса ;-го компонента. Зависимость кажущейся молекулярной массы газовой смеси от отношения массы чистого водорода к массе, эродировавшего с электродов металла, представлена на рис.18 Как видно из графика значения молекулярной массы газовой смеси находятся в пределах от 2,05 аем. что соответствует значению молекулярной массы практически чистого водорода, до 3 4 а е м . что несколько ниже атомной массы гелия.

1

(4)

п

да юоо 1500 гаи 2900 эос» Э500 «во ¿ню Температура К

0 5 10 15 20 25 30 35 «

Мг/Мп

Рис 18 Зависимость кажущейся молекулярной масса рабочего газа от отношения массы чистого водорода к массе, эродировавшего с электродов металла

Рис 19 Зависимость скорости звука в чистом воюроде и в рабочем газе 01 температуры

Зависимости скорости звука в чистом водороде и с учетом его загрязнения продуктами эрозии электродов от средпсмассовой температуры представтены на рис 19

Среднестатистическая величина кажущейся молекулярной массы рабочего газа равна 2.5 ае м . таким образом, для среднестатистическою эксперимента этот параметр рабочего газа на 25 % превышает молекулярную массу чистого водорода

Обращает на себя внимание то, что кривая для чистого водорода и большинство точек, принадлежащих кривой рабочего газа в интервале температур до 2000 К практически совпадают, далее кривая рабочего газа проходит несколько ниже, причем степень ее отклонения растет с ростом температуры Это связано с тем, что при расчете молекулярной массы рабочего газа (как смеси водорода и атомов металла электродов), доля парообразной фракции в обшей массе эродировавшего металла быта принята постоянной и равной 20 % без учега ее роста при повышении температуры газа. хотя, как мы видим, такая зависимость существует и при высоких температурах газа ее необходимо учитывать. Зависимость эта обусловлена увеличением массы металла, находящегося в парообразном состоянии при среднемассовых температурах газа, превышающих температуру плавления металла электродов

Предел скорости метания тел с помощью газодинамических, в том числе, электроразрядных ускорителей, определяется величиной скорости истечения рабочего газа в вакуум, а на практике не превышает в 1.8-2.5 скорости звука Для всего диапазона скоростей проводимых экспериментов величина коэффициента к4 составляет от 0,73 до 0,99, причем она заметно уменьшается с момента, когда скорость метания тел становится выше скорости звука в рабочем газе (рис 20)

Рис 20 Зависимость коэффициента к., от отношения скорости метания тел к скорое 1 и звука в рабочем газе

Рис.21 Зависимость коэффициента к0 от отношения массы метаемого тела тс к массе газа тр.

Коэффициент к5 учитывает затраты энергии на ускорение продуктов эрозии в стволе Если предположить, что концентрация металла одинакова во всем объеме камеры и ствола (что на самом деле не совсем так), то для учета кинетической энергии продуктов эрозии необходимо в формуле (1) к массе газа т, прибавить массу эродировавшего металла ш„. Таким образом, при характерных значениях отношения массы чистого газа к массе эродировавшего металла т/т„= 0,5-27 коэффициент к} будет меняться от 0.75 до 0,96.

Коэффициент к( учитывает отклонение процесса расширения газа в стволе от адиабатического. В решении задачи Лаграпжа предполагается, что ввод энергии в газ происходит мгновенно, те. давление в момеж начала движения метаемого тела равно максимальному давлению в разрядной камере. В условиях реальною эксперимента метаемое тело начинает двигаться в момент разрыва диафрагмы - на 70-80-ой мкс. т е до

наступления максимума давления в разрядной камере Па практике \ помяну toe ус ювие в решении задачи Лагранжа. с известной степенью прибтижения. выполняется в двух случаях, либо когда давление разрыва шафрагмы близко к максимальному давлению в камере, либо когда масса метаемого 1ела велика настолько, чтобы обеспечить на

ЧОМС1Ч НОМиШЧЧ Л 1)1 ВЫПО IHCIIHl иЮВИЯ П'<(,,„ IIl. П прир,НМСНИС Ool^Md рафящои ) )черы i с' (-ЧС[ перемешен,(я мсыемою »e u I , of>>,ev разрянои кач^рв Не шчши к'1 »ффиниснi<1 y-, oiipe it > к н i основании )i luepiriuna imilix данных и при тс mf= 0.2-8 0 составляет 0,75-0.97

Коэффициент к-т учитывает уширение разрядной камеры т е отношение /?„„,/-,„,. ríe Rr¡ рашм рнрятпой к ni^pu i „ ратиус ciBoia ло с U'i'e i венный фамор о'~лс юмивакчнии чнешченп; ск(ро<.,и \iuaeuom ie ia Во .er ipuinen ба мистике оч по ¡учи i название "бу 1ы ючноа ь" 'Jio свойство "бутылочной и" объясняется icm. чю при о шлаковых величинах объема камера шаметр которой ботыпе шамегра ство1а имеет 11пм\ мепшчо чем ii у котором jinsieip ранен тиамстру ствола, и пошш\ отражение волн разряжения от задней стенки камеры, а. следовательно, процесс выравнивания давления вдоль такой камеры происходит быстрее, чго, в результате, приводит к рос ¡у дав тения на метаемого тело Так например, прирост скорости метания при использовании камеры с "бутылочностью" 3-6 и степенью расширения 4 по сравнению с цилиндрической камерой, при одинаковых условиях, составляет 12 %, т е к7= 1.12.

Рис 22 Зависимость коэффициента^ 01 Рис 23 Расчетная зависимость калибра скорости метания тела ускорителя от внутренней энергии газа.

Коэффициент к0 является суммарным поправочным коэффициентом и равен к0 = Зависимость кд. определяемого как отношение, реальной

скорости метаемого тепа, к ее величине, рассчитанной но формуле (1). от отношения массы метаемого тела тс к чассс рабочего газа т представлена на рис 21 Из графика видно, что средняя величина коэффициента щ в широком диапазоне отношения масс практически постоянна и равна 0.92. а при значениях mímг уменьшается В ряде е ту чаев удобнее использовать значения поправочного коэффициента щ в зависимости от скорости метания тела (рис 22)

На основании значений коэффициента к„ можно построить зависимость калибра ускорителя соответствующего внутренней энергии Iаза при значениях коэффициента массы метаемого тета сч = 2 5. скорости метания ^ - 3000 м/с. стспсни расширения е = 3.5. качерною давления Рк = 500 МПа. длины ствола ускорителя равной 70 его калибрам и коэффициента перевода внутренней энергии 1аза в кинетическую энергию метаемого тела -0.27 (рис 23) Для полученной величины калибра ускорителя определяются масса метаемою тела (рис 24) и обьем разрядной камеры (рис.25)

Рис 24 Зависимость массы метаемых тел от Рис 25 Зависимость объема разрядной калибра ускори геля при сч = 2,5. камеры от калибра ускорителя при е = 3.5.

Установлено, что посредством программируемого ввода энергии в дугу, при одинаковых значениях каморного давления, можно увеличить скорость метания тел по сравнению с синхронным включением батареи, чго позволяет достичь одной и той же скорости метания при меньших механических нагрузках на метаемого тело Основными отличиями программируемого режима от синхронного являются: во-первых, практически постоянная во времени мощность разряда, во-вторых, меньшая, при равных уровнях вводимой энергии, величина импульсного давления в разрядной камере ускорителя: в-1ретьи\. меньшая скорость падения давления по стволу Такие отличия можно объяснить увеличением длительности ¡окового импульса, коюрая в программированном режиме, в среднем, составляет 0.8 1.0 мс, а в синхронном режиме -0.5 мс, при этом средняя величина пиковой мощности разряда в синхронном режиме - 3*109 ВА. а в программируемом режиме - 1.2' 109 В А

Для определения зависимостей скорости метания и эффективности ускорения от длшельности ввода энер1ии в дугу и ог характера изменения мощности, - на '"макетном"' ускорителе с длиной ствола 2 м, была выполнена серия экспериментов с программированием разряда батареи Применялись два способа включения 6 модулей батареи 2+2+2 и 3+3. с временными задержками между моментами включения групп модулей к нагрузке от 150 до 250 мкс.

На рис.26 и 27 представлены графики зависимостей скорости метания тел массой около 701 от внутренней энсрти газа и от импульсного давления в разрядной камере

Рис.26 Зависимости скорости метания тел Рис.27 Зависимость скорости метания тел массой -70 г 01 внутренней энергии газа массой -70 г от давления в разрядной камере.

Из графиков видно, что при одних и тех же величинах внутренней энергии газа и

импульсного давления в камере скорость метаемого тела в режиме программируемого разряда в среднем на 7 10 % выше, чем при синхронном пуске батареи

На рис 28 представлен график зависимости коэффициента перевода внуфенней энергии газа в кинетическую энергию метаемого гела от скорости метания тел массой около 70 г при объеме разрядной камеры 1,2 дм3. Из графика видно, что значения коэффициента передачи в режиме синхронного пуска батареи в среднем на 10 % ниже, чем в режиме программируемого разряда.

Поскольку эффективность ускорения определяется в основном остаточной внутренней энергией рабочего газа, следовательно, слишком продолжительный ввод энергии в дугу должен привести к снижению эффективности процесса ускорения и. таким образом, должна существовать оптимальная величина длительности импульса тока. Как видно на рис 29 кривая зависимости эффективности передачи энергии от дштельности импульса тока имеет максимум при 0,9 мс, таким образом, для данных начальных условий экспериментов, в частности, при скоростях метания около 2000 м/с и длине ствола 2 м. оптимальная величина длительности импульса тока, соответствующая максимальной эффективности передачи внутренней энергии газа в кинетическую энергию метаемого тела, равна 0,8-1,0 мс

Рис.28 Зависимости коэффициента перевода внутренней энерт ии газа в кинетическую энергию метаемого тела от скорости метания Tejí массой около 70 i

Рис 29 Зависимость эффективности передачи внутренней энергии газа в кинетическую энергию метаемого тела от длительности импульса тока.

Основываясь на представленных выше зависимостях можно сделать вывод о том. что основным преимуществом программируемого ввода энергии над синхронным является более высокая скорое 1ь метания и эффективность перевода внутренней энергии газа в кинетическую энергию метаемого тела при одинаковых значениях энергии вложенной в дугу и каморного давления Этот вывод особенно важен в отношении каморного давления т.к . уменьшение его приводит к снижению механической нагрузки на метаемого тело что весьма важно при метании тел. содержащих ударные элементы с большим удлинением, которые, как правило, обладают невысокой механической устойчивостью

Определены зависимости скорости метания тел различных масс от величины вложенной в разряд энергии при использовании в качестве рабочего газа азота и водорода (рис 30) Зависимости, полученные на азоте, как видно из графика, на отрезке от 0.2 до 1 МДж имеют слабо выраженный растущий характер, а ггри значениях энергии свыше 1 МДж прирост скорости практически отсутствует При этом коэффициент перевода внутренней энергии газа в кинетическую энергию метаемого тела составляет 0.03 для тел массой 20 г и 0,05-0,06 для тел массой 70 г

Таким образом. представленные данные являются экспериментальным подтверждением необходимости использования

водорода или гелия для высокоэффективного ускорения тел до сверхвысоких скоростей при помощи электроразрядного газодинамического ускорителя.

К.п.д. г] электрора¡рядного ускорителя, питающегося от емкостного накопителя, определяется как отношение кинетической энерг ии метаемого тела к электрической энергии, запасенной в источнике питания IV,,

(5)

К

Процесс преобразования энергии в системе "источник питания - ускоритель" происходит в три этапа.

Энергия в дуге МДж

Начальное давление МПа

Рис 30 Зависимости скорости метания тел массой 20 и 70 I 01 вложенной в разряд энергии для водорода и азота.

Рис 31 Зависимость коэффициента перевода энерг ии из источника питания ИПУ-10 в луI у от начального давления водорода.

Первый этап - перевод энергии И7,,, запасенной в источнике питания, в энертию электрической дуги его эффективность характеризуется коэффициентом и определяется отношением:

Одним из факторов, опосредствовано (через сопротивление дуги) влияющих на величину коэффициента перевода энергии из батареи в дугу является начальное давление рабочего газа Р(1 Зависимость щ от Р0 для конденсаторной батареи ИПУ-10 представлена на рис.31 Зависимость имеет растущий характер, при этом средние значения меняются от 0,46 до 0,85 при изменении величины начального давления водорода от 5 до 42 МПа.

Второй этап - процесс преобразования энергии электрической дуги во внутреннюю энергию рабочею газа Его эффективность характеризуется коэффициентом г\{ и определяется отношением прирашения внутренней энергии газа Л\У_, к энергии, вложенной в дугу И'/.

Т]т=-г-. (7)

Основным параметром, влияющим на коэффициент 77/, является начальное давление водорода На рис 32 представлена зависимость коэффициента перевода электрической

энергии луги во внутреннюю энергию водорода от величины его начального давления Как видно из графика средние значения коэффициента /7, для диапазона начальных давлений от 20 до 42 МПа, которые являются типичными для условий проводимых баллистических экспериментов, составляют 0,7-0,9

На рис 33 представлена зависимость коэффициента перевода электрической энергии дуги во внутреннюю энергию водорода от объема разрядной камеры, при давлении в разрядной камере -40 МПа Зависимость имеег растущий характер, который может бьнь объяснен ростом эффективности поглощения энергии при увеличении геометрических размеров камеры и массы газа.

Рис 32 Зависимость коэффициента перевода электрической энергии дуги во внутреннюю энергию водорода от его начального давления.

ТОО ею 900 >000 1100 1г№ 13« 1400 1900 1ИО 1700

Объем камеры см

Рис 33 Зависимость коэффициента перевода электрической энергии дуги во внутреннюю энергию водорода от объема разрядной камеры.

Третий этап - разгон метаемого гела в канале ствола в процессе которого часть внутренней энергии толкающего газа РУ? превращается в кинетическую энер!ию метаемого тела Показатель эффеюIивности этого процесса - коэффициент г], определяется отношением Ч\ к И',

К

Анализ экспериментальных данных показывает, что коэффициент перевода внутренней энергии газа в кинетическую энергию метаемого тела т]к зависит от скорости метания тел, от массы метаемых тело, от отношения массы ускоряемого тела тс к массе рабочего газа га, и от степени расширения рабочего газа е - Ук+¡/¡'к.

Коэффициент перевода внутренней энергии газа в кинетическую энергию метаемого тела г]к уменьшается при увеличении скорости метания Ею зависимость от скорости метания тел для ускорителя калибром 3) мм с длиной ствола 4 м представлена на рис.34.

Как было сказано выше, зависимость падающая, при этом в интервале скоростей от 1000 до 6000 м/с его среднестатистическое значение изменяется от 0,27 до 0,1 При линейной экстраполяции на скорость 7000 м/с значение коэффициента равно -0.06 В отдельных экспериментах (со сверхтяжелыми метаемыми телами) величина коэффициента составляла 0,3-0,32.

Зависимость коэффициента перевода внутренней энергии рабочего газа в кинетическую энергию метаемых тел от их массы представлена на рис 35 Зависимость имеет растущий характер и при массе метаемых тел свыше 200 г асимптотично приближается к 0.3

1Л0 70» ЗОЛ «ЮО 5СЮО «ДО 7МС 8000

Скорое 1Ь м/с

Масса метаемого тела г

Рис 34 Зависимость коэффициента перевода Рис 35 Зависимость коэффициента перевода

внутренней энергии рабочего газа в вну гренней энергии рабочего газа в

кинетическу ю энергию метаемых тел от их кинетическу ю энергию метаемых тел от их

скорости массы

На рис 36 представлена зависимость коэффициента перевода внутренней эггергии газа в кинетическую энергию метаемого 1сла от отношения массы ускоряемого тела т, к массе рабочею гам т Зависимость имеет растущий характер в диапазоне значений от 0 21 до 7 и далее асимпютично прибтижается к 0.32. при этом средние значения коэффициента меняются от 0.1 до 0 32 при т,/'тг равном 0.21 и 8.9 соответственно

На рис 37 представлены зависимости коэффициента перевода внутренней энергии 1аи в кинетическую энергию метаемого тела от степени расширения е при фиксированных значениях массы метаемых тел тс

Кпд. этектроразрядного легкогазового ускорше |я. выраженный в процентах, определяется как произведение трех вышеназванных коэффициентов-

П^* ^/х/ДхЮО %• (9)

Рис 36 Зависимость коэффициента перевода внутренней энергии газа в кинетическую энергию метаемого тела от отношения массы тела тс к массе рабочего газа

Степень расширения

Рис 37 Зависимость коэффициента перевода внутренней энергии газа в кинетическую энергию метаемого тела от степени расширения рабочего газа

Зависимость кпд ускорителя калибром 31мм с длиной ствола 4 м от начального давления рабочего газа, полученная на основании экспериментальных данных представлена на рис 38 Среднее! атистическая величина кпд в зависимости от массы метаемых тел составляет 4-19 %. при этом в ряде экспериментов его значение достигает 20^-23 %

11а основании рез\ тьгатов моле шрования процессов в ускорителе и почученных экспериментальных данных был определен энергетический ба тане электроразрядного тегкогазовою ускорителя (рис 39).

Начальное давление МПа

Рис 38 Зависимости кпд ускорителя калибром 31 мм с дчиной ствола 4 м от начального давления рабочего таза.

Рис 39 Энергетический баланс ускорителя калибром 30 мм с длиной ствола 4 м

Баланс определен при следующих данных качибр установки - 30 мм, длина ствола -4 м. обьем разрядной камеры ускорителя - 1 дм1, вложенная в разряд энергия - 1 МДж. действующее значение разрядного тока - 400 кЛ: начальное давление таза при температуре 290 К - 40 МПа. длительность разряда - 1 мс. масса метаемых чел от 12 до 300 г. На трафике энергетического баланса по оси ординат отложена, принятая за единицу сумма электрической энергии вложенной в дуту и внутренней энергии сжатого водорода

Наибо тьшую долю потерь энертии составляет внутренняя энергии газа на момент вылета метаемого тела из ствола 0.45-0.5 - зона над кривой 1

Доля кинет ической энергии газа (зона между кривыми 1 и 2) падает с ростом массы метаемого тела, причем даже для самых легких метаемых тел она не превышает нескольких процентов.

Потери энергии на нагревание стенок разрядной камеры и электродов (зона между кривыми 2 и 3) уменьшаются с 0.3 при минимальной массе метаемого тела до -0.2 при максимальной массе метаемого тела Ото. по-видимому, связано с тем. что при одной и той же длительности разряда и одинаковых параметрах дут и эти потери будут тем меньше, чем выше средняя величина давления и п тотности газа в разрядной камере, т с. чем ниже скорость их паления, обусловленная расширением газа при разгоне метаемого тела А поскольку ускорение метаемого тела обратно пропорционально его массе, то чем выше масса метаемого тела, тем выше средние величины плотности и давтения газа за процесс горения ду ги.

Тепловые потери в канале ствола (зона между кривыми 3 и 4) составляют приблизительно 0.07-0.08 для всего диапазона значений параметров и несколько растут с увеличением массы метаемого тела или длительности разгона метаемого тела в стволе

Потери энергии на преодоление трения метаемо1 о тела о стснки канала ствола (зона между кривыми 4 и 5) меняются от 0,01 до 0.04 и зависят, главным образом от длины метаемого тела и материала ведущих элементов

Что касается энергии, расходуемой на вязкостное трение в газе, то ее величина не превышает дотей процента и, строго говоря, не является потерями, т к в конечном счете, идет на нагревание газа

Гаким образом, расчетная величина доли кинетической энергии метаемого 1ела. в сумме электрической энергии вложенной в дугу и внутренней энергии сжатого водорода (зона под кривой 5) находится в прямой зависимости от массы метаемого тела и. при перечисленных выше исходных данных, составляет 0,12-0,25.

В пятой главе представлены результаты исследований основных электрических параметров мегаампсрной дуги, трящей в водороде при начальной концентрации (0.4—0,7)х 1022 см"1, опенки покачали, чго среднестатистическая величина ее удельного сопротивления составляет 6.2x105 Омхм. напряженность электрического поля в дуге -250 В/см, плотность тока 5x104 А/см2, индуктивность дуги в максимуме тока -20 нГн. температура дуги составляет 2.5х104 К. а температура переходной зоны между дугой и холодным газом -(1.1-1.4)х 104 К

Определены зависимости сопротивления дуги от начального давления водорода и массы эродировавшего металла электродов (рис.40). Обе зависимости имеют растущий характер, при этом кривая соответствующая большим (6-27 мм) межэлектродным расстояниям проходит существенно выше кривой для малых межэлектродных расстояний Такое различие можно объяснить тем, что при больших межэлектродных расстояниях дуга имеет возможность вытягивается на большее расстояние, а. следовательно, на большую длину из-за того, что пробои межэлектродного промежутка, которые ограничивают перемещение дуги, происходят при больших пробойных и постпробойных напряжениях

Зависимость сопротивления дуги от массы эродировавшего металла электродов представлена на рис.41. Зависимоеib. в отличие от представленных выше, имеет падающий чарактер. что объясняется ростом проводимости дуги при увеличении концентрации носителей заряда - ионов металла, которая пропорциональна массе эродировавшего металла

Давление МПа

Рис 40 Зависимости сопротивтения дуги от начального давления газа

Масса металла г

Рис 41 Зависимость сопротивления дуги от массы эродировавшего металла

Получены вольтамперные характеристики дуги при начальных давлениях водорода равных 20. 30 и 40 МПа (рис 42) Как видно из графика все они имеет падающие при этом ветичина падения напряжения на дуге при одинаковых величинах разрядного тока тем выше, чем выше начальное давление водорода

Среднестатистическую сумму приэлектродных падений напряжения можно оценить из графика зависимости постпробойного напряжения от величины межэлектродного расстояния /.„, (рис 43). при его экстраполяции на нулевое значение /.„, Зависимость потучена на основании значений для напряжения на межэлектродном промежутке после его пробоя в момент времени близкий к максимуму первого импульса тока

t

Межэлектродное расстояние мы

Рис.42 Вольт&мперные характеристики дуги при различных начальных давлениях водорода.

Рис.43 Зависимость постпробойного напряжения от величины межэлектродного расстояния /,„j.

Если считать, что за время равное -10 мкс, когда ток после пробоя при dl/dt ~ 1,5*Ю10 А/с достигнет величины 150 кА, а напряжение на дуге за это время при характерных величинах dU/dt ~ 3.7*107 В/с практически останется неизменным, при характерной скорости ее движения в начальный момент времени va ~ 1300 м/с. дуга переместится от начальной точки не более чем на 1-1.5 см и. следовательно, приращение ее длины, в зависимости от конфигурации электродной системы, не превысит 1,5 см. Учитывая, что величина напряженности электрического поля Е в столбе дуги при сходных условиях составляет -300 В/см - величина приэлектродных палений 11 ,п будет несколько ниже, получаемой из графика и с учетом всех высказанных соображений составит ~1 кВ при величине тока —150 кА.

Определены и исследованы основные режимы горения дуги, установлено, что определяющим фактором здесь является величина межэлектродного расстояния. Наиболее эффективным с точки зрения передачи энергии дуги в газ является многоимпульсный режим (рис.44), при этом существенное влияние на характер горения дуги и эффективность ускорения оказывает длительность импульса тока, которую в необходимых пределах можно регулировать с помощью программирования разряда батареи.

а б

Рис 44 Осциллограммы тока (а) и напряжения (б) многоимпульсного режима.

Особенностью ряда опытов, является большая, иногда, до 7 кВ величина остаточного напряжения на батарее Причиной этому является большое межэлектродное расстояние >10 мм, делающее невозможным повторные пробои межэлектродного промежутка с последующим зажиганием дуги, а. следовательно, более полное использование энергии накопленной в батарее Зависимость величины остаточного напряжения на батарее от межэлектродного расстояния для эрозионное тонких и

клкоплавких металлов прело авлена на рис 45 Для обоих типов материала электродов зависимость растущая, однако, для эрозионностойких материалов величина напряжения существенно выше, чем для легкоплавких Указанному диапазону оптимальных значений межэлскфодиот расстояния соответствую! величины остаточного напряжения равного 0,5-1,5 кВ Эти величины являются тоже оптимальными, тк увеличение остаточного напряжения линейно снижает эрозию электродов и. например, при величине зарядного напряжения 7 кВ и остаточного - 1.5 кВ приводит к 20 %-ому ее уменьшению, тогда как неиспользованная энергия составит, в этом случае, только 5 % ог начально запасенной

Рис 45 Зависимость величины остаточного напряжения на батарее от межэлектродного расстояния.

Рис 46 Зависимость сопротивления натрузки от величины разрядного тока.

Величины максимального межэлектродного расстояния для разрядных камер с тугоплавкими мектролами при которых процесс горения дут и происходит в режиме непрерывно следующих импульсов тока и без заметного остаточного напряжения на батарее (в среднем около 2 кВ) составляют 2-3 мм.

Помимо максимума существует и минимум величины = 1 мм. ниже которого не происходит вытягивания дуги и восстановления диэлектрической прочности межэлек!родного промежутка, а режим горения дуги соответствует короткому замыканию Гакой режим характеризуется низкими коэффициентами перевода энергии из батареи в дугу и из дуги в газ.

Таким образом, диапазон значений межэлектродного расстояния /,„ . которым соо1ветствуст огпимальный режим горения дуги в разрядной камере с тугоплавкими электродами и достигается высокая эффективность перевода энергии из батареи в разряд, составляет 1 мм </.ш<3 мм

При токах свыше 1 МА под воздействием электродинамической силы происходит из/иб электрододержателя и, как следствие, изменение межэлектродного расстояния Для предотвращения этого не1ативною явления, была проведена серия экспериментов с целью обеспечить поперечную устойчивость электрододержателя за счет создания второго симметричного токового контура, образуемого второй дугой.

Методом авгофафов было установлено, что устойчивое горение двух параллельных дуг происходит при приблизительном равенстве величины тока и выделяемой в них энер!ии Однако анализ проведенных экспериментов показал, чго такой способ компенсации механических нагрузок имеет существенные недостатки, выражающиеся примерно в двукратном снижении сопротивления нафузки (рис 46)

При этом происходит приблизительно двукратное увеличение суммарного разрядного тока (рис 47) и, следовательно, существенное снижение эффективности

перевода энерт ии из батареи в нагрузку.

Вследствие этих обстоятельств данные эксперименты были прекращены, а проблема устойчивости электрододержателей. в дальнейшем, решалась путем увеличения их механической прочности.

ад

% 3.00 310.00

г1» им j • 2дуги! —} • 1 дута| Я 2.30 425.00

1200 - 2.00 340.00

1000 « 1.50 255.00

а00' 1.00 170.00

«00 - 0.50 85.00

400- \ - 0.00 0.00

-0.50 -85.00

4 6*7

Напряжение кв

Рис 47 Зависимость разрядного тока от начального напряжения.

Рис.48 Осциллограммы тока и напряжения.

С помощью скоростной фотосъемки и импульсных датчиков давления на диагностической камере проведены исследования процессов, происходящих в разрядной камере ускорителя Анализ характера движения дуги и изменения ее параметров осуществлялся путем сопоставления осциллограмм тока напряжения и давления с фотографиями дуги На рис 48 и 49 представлены осциллограммы тока и падения напряжения на дуге и фотографии дуги в эксперименте, проведенном при: объеме разрядной камеры 1 дм", зарядном напряжении U„ = 4.2 кВ и начальном давлении водорода Р0 =5 МПа. Максимальное импульсное давление в разрядной камере составило Р„„, = 15 МПа, разрядный ток 340 кА. вложенная в дугу энергия 140 кДж и давление разрыва диафрагмы 12 МПа. Очевидно, что величины перечисленных параметров опьпа. ниже тех, которые характерны для ускорителя U0 = 7-8 кВ, Р0 = 40 МПа, W, = 1-2 МДж. Ртт - 400-500 МПа однако сопоставление осциллограмм тока и напряжения приводят к выводу о том. что в обоих случаях имеются общие характерные черты, позволяющие говорить о подобии процессов горения дуги.

На фотографиях соответствующих 79 и 128-ой мкс представлены моменты пробоев межэлектродпого промежутка. Как видно из снимков пробои происходят в то время, когда в объеме разрядной камеры горит дута

На 79-ой мкс происходит первый повторный пробой межэлектродного промежутка при величине тока 340 кА. которому соответствует спад напряжения на дуге с 2 до 0.7 кВ и рост тока с 340 до 370 кА. Следующий пробой происходит на 128-ой мкс, в момент, когда столб дуги занимает максимальный объем и имеет наибольшую длину, а величина тока составляет 280 кА, при этом предпробойное напряжение составляет 3 кВ, а постпробойное 0,7 кВ.

На фотографиях соответствующих 79 и 128-ой мкс представлены моменты пробоев межэлектродного промежутка. Как видно из снимков пробои происходят в то время, когда в объеме разрядной камеры горит дуга.

На 79-ой мкс происходит первый повторный пробой межэлектродного промежутка при величине тока 340 кА. которому соответствует спад напряжения на дуге с 2 до 0.7 кВ и рост тока с 340 до 370 кА. Следующий пробой происходит на 128-ой мкс. в момент.

Koi та сю 16 д\1 и занимаю максима 1ьньш объем и имеет наибольшую ллину а величина j ока составляет 280 к Л. при этом прелпробойное напряжение составляет 3 кВ. а nocí пробойное 0.7 кВ

79 мке

128 мке

Рис 49 Фотографии л>1 и.

Оценка скоросж переметения передней фаницы дуг. движущихся в уже naiperoM газе ласт величину 3000-4000 м/с Для разряда, произошедшею на 216-ой мке. скорость движения дуги составляет около 2000 м/с

На рис 50 представлены осциллограммы импульсного давления в диагностической камере полученные в том же опыте. В опыте использовались два датчика давления -один, расположенный непосредственно нал местом установки инициирующей проволочки (Д1) и второй, окшящий от первого на расстоянии 16 см (Д2)

Первые два пика на осциллограмме (рис 50 а) соответствуют волнам сжатия от разрядов, вызванных повюрными пробоями, они также наблюдаются на осциллограмме (рис 50 б) Скорость распространения этих волн составляет около 2700 м/с. что соответствует числу Маха ~2.3 для водорода при давлении 5 МПа и температуре 300 К

Р,|МП1, Р,1ЧПа)

28 87------—--. 42 00.-.-.——-г-.-

Рис 50 Осциллограммы импульсного тавления в диагностической камере

Обращает на себя внимание тот факт, что на осциллограмме, полученной с датчика Д1 (рис 50 а), время появления первого пика давления превышает соответствующее время первого пика, зарегистрированного датчиком Д2. естественно это обстоятельство вызывает недоумение, однако тому есть вполне логичное объяснение, заключающееся в том. чю этот пик соответствует первой ударной волне, формирующейся в процессе движения дуги 01 координаты установки датчика Д1 и. следовательно, он не мог быть зафиксирован этим датчиком

0 00 128 00 256 00 384 00 512 00

а - сигнал с датчика Д1

ООО 128 00 256 00 304 00 312 00

б - сигнал с датчика Д2

В дуге. горяшей в водороде при давлении более 10 МПа и температуре выше 12000 К. весь перенос энергии происходит за счет излучения, а коэффициент лучистой теплопроводности на три порядка превышает коэффициенты электронной и атомной теплопроводности

Для определения геометрических размеров столба дуги необходимо оценить скорость ее расширения V,, Для водородной дуги с близкими параметрами при начальном давлении 40 МПа и юке 30 кЛ скорость расширения составляет 102 м/с Близкое этому значение мр получается на основании теоретической модели дуги в водороде при начальном давлении 10 МПа. токе 100 кА и длительности разряда 200-250 мкс. что соответствует радиусу дуги 2.0-2,5 см •'Квазистационарная" модель сильноточной импульсной дуги в плотных газовых средах для тока I МА при скорости его нарастания 10" А/с дает значение радиуса дуги 3 см Эти величины хороггго совпадают результатом, сделанной нами оценки га~ 2.5 см, полученной в предположении постоянства плотности тока

Оценку механизмов теплоперсноса от дуги к рабочему газу проводим при следующих начальных условиях' объем разрядной камеры - 1 дм"', начальное давление водорода - 40 МПа, разрядный ток в максимуме - 1 МА, энерговклад в дугу - 1 МДж, температура дуги - 2.5х 104 К, радиус дуги - 2 см, длина ду ги - 8 см, площадь поверхности дуги - 100 см1, длительность разряда -1 мс

При давлении 100 МПа и температуре 2 эВ<Г<8 эВ водородная плазма излучает как абсолютно черное тело а энергия, расходуемая на излучение, оцененная по формуле 10. составляет 200 кДж:

УГ.-орБл (10)

где сг, - постоянная Стефана-Больцмана; Т - температура дуги. 5(,- площадь поверхности дуги: г- длительность разряда

На рис 51 представлена расчетная зависимость коэффициент поглощения излучения к, 01 энергии кванта Ь в непрерывном спектре в водороде при давлении 100 МПа и температурах 2000.3000 и 4000 К.

ТекЛ)

1»(эВ)

1 - 2000 К, 2 - 3000 К, 3 - 4000 К Рис.51 Зависимость коэффициента поглощения излучения в водороде от энергии кванта.

21 Т(эВ)

Рис.52 Зависимость доли энергии излучения дуги, поглощаемой окружающим дугу водородом, от температуры дут и

Расчет проведен в предположении локального термодинамического равновесия Из трафика видно, что к-, имеет две области значений' к<<\ при И\'<!н, где 1И - потенциал

ионизации водорода (13.6 эВ) и 1 при И\'>1Н Таким образом, излучение из сюлба дуги с длиной волны больше значения, соответствующего потенциалу ионизации водорода, достигает стенок камеры, а коротковолновая часть излучения поглощается вблизи поверхности дуги Из графика зависимости доли поглощенной энергии ПСГ) от температуры гуги Г(рис 52). полученного на основании выражения

= /^(Г)^, (11)

^ ч

где 31ПГГ )- планковское распределение энергии абсолютно черного тела по частоте у

При температуре дуги Г= 2 5*104 К видно, что около 40 % излучаемой энергии идет на нагрев газа, остальная часть, или поглощается внутренней поверхностью разрядной камеры или отражается от нее

Величина П(Т) занижена, поскольку не учтено поглощение в линиях водорода и примесей металлов, оценки которого показывают, что в объеме камеры может погтощагься до 40 50 % энергии излучения, однако и в этом случае доля энергии дуги, передающаяся рабочему телу за счет излучения не превышает 10 %

Плотность потока энергии из лхг и в газ. обусповтеппого теплопроводностью определяется выражением'

/0 - Х}Яга<1Т, (12)

где Хг - сумма коэффициентов атомной Ха. электронной Я,, и диссоциативной /.„ геплопроводностей (ионизационной теплопроводностью при таких концентрациях можно пренебречь). Полагая Т = 2.5x104 К и п = Зх102Осм"3, коэффициент атомной теплопроводности, рассчитанный по формуле 13, составит 0.9x10 2 Вт/(смхК)

До = /„Уд/ас./З, (13)

где /„ = (пи„)'' - длина свободного пробега атома:

¡ЯкТ

у = - средняя тепловая скорость атома:

\ша

рс> - теплоемкое г ь единицы объема.

Коэффициент электронной теплопроводности равен 0,12 Вт/(смхК).

т« 2

Л =1.83хЮ12-—, (И)

1пЛ

где 1пЛ - кулоновский логарифм (-1.5).

Коэффициент теплопроводности, обусловленной диссоциацией молекул и рекомбинацией атомов в переходном слое, связан с коэффициентом Ла соотношением (15) и составляет 0,8x10"2 Вт/(смхК)

к„ - л,х0.1 (В!кТп) = 0.9Л„ (15)

где О - энергия диссоциации молекулы водорода (4,48 эВ);

То - температура, при которой степень диссоциации водорода а„ ~0.5

(-0,5 эВ).

Таким образом, сумма коэффициентов Д. = 0.14 Вт/(смхК) Максимальную величину градиента температуры можно оценить на основании данных исследований сильноточного разряда в гелии, где оптическим методом определена толщина переходного слоя между дугой и холодным газом Лх ~ 3x10° см Учитывая, что разница

температур дуги и газа ДГ ~ 2,3х 10 К, имеем gradT = 8х 10е К/см. Величина энергии, передаваемой газу ja счет 1еплопроводности и оцененной по формуле (16), составит 100 кДж

»W<A.r (16)

т е ~ 10% от энергии, вложенной в дугу.

Основным механизмом, определяющим теплопередачу от сильноточной дуги с температурой не превышающей 3x104 К к окружающему ее водороду является турбулентный теплоперенос Известно, что при больших числах Релся конвективное движение газа переходит в турбулентное, при этом числа Релея и Грассхофа имеют один порядок величины. Критерий Грассхофа определяется выражением:

Gr=gd>p\Ta-TJt (17)

пгт

где g - ускорение свободного падения: d - диаметр столба разряда: р- плотность газа;

rj - коэффициент динамической вязкости; Т„ - температура поверхности дуги; Тс- температура стенки разрядной камеры

При d = 4 см; р = 5x10"3 г/см3; ц = 2.5х10'4 г/(смхс); Т„ = 2.5х104 К; Тс = 2000 К, получим Gr~10s. При числах Gr> 104 движение таза становится турбулентным, энергия, передаваемая турбулентным переносом определяется из (18).

гТ

(18)

дг

где Я/ - pc¡ Di - коэффициент турбулентной теплопроводности. D, - /fV/ - коэффициент турбулентной диффузии; 1Т - масштаб турбулентности:

V/ - средняя скорость движения неоднородностей в направлении градиента температуры.

Ветичина v¡ не может быть меньше скорости расширения дуги, те v(> 10г м/с, что же касается !,. то ее точная оценка представляется затруднительной, однако, можно предположить, что масштаб турбулентности имеет тот же порядок, что и тотщина переходного слоя при турбулентном теплообмене, и выражение для W¡ можно упростить, положив:

дг Аг

Тогда при р= 5х10'3 г/см3. vr= 102м/с, ЛТ= 23000 К, S,,= 100 см2 и г= 1 мс получим И') = 700 кДж Оценка W, является приближенной, однако, она позволяет сделать вывод о том, что турбулентный перенос в состоянии обеспечить передачу основной доли, втоженной в дугу энергии, рабочему газу Максимальная мощность теплового потока при площади поверхности дуги Só= 200-300 см2 может достшать 3-5 ГВт.

Сильноточный разряд в плотной среде приводит к возникновению ударных волн, которые могут служить дополнительным механизмом нагрева газа. Относительное приращение температуры газа при его прохождении через скачок уплотнения выражается формулой

ДГ= (20)

Т0 (к + \)2М

I де /,, - начальная температура газа: а* - показатель адиабаты:

V/ - ошошение скорости ударной волны к скорости звука в невозмущенном газе

Если считать характерной скорость ударной волны в разрядной камере ускоритезя -1.6 км/с. тогда И/ = 1.25 и при к = 1,4 имеем ЛТ/Тд -0.16 Учитывая, что конечная температура газа в 8-10 раз превышает начальную, вкладом ударных волн в нагреве газа можно пренебречь.

Помимо нагрева газа и стенок камеры, часть энергии источника питания идет на образование стозба дуги а также на нагрев и испарение электродов. Энергия, запасенная в дуге И'„ сказывается из газокинетической диссоциативной и ионизационной компонент и составляет -130 кДж-

IV = V п

"о гл" А

где Г„-объем дуги (-300 см^);

(1 + а)^кТ + ~ + а! |, (21)

па- концентрация агомов в ду ге (Зх 102Осм ■");

а- степень ионизации водорода в дуге (0.3):

0 - энергия диссоциации молеку лы водорода (4,48 эВ):

1 - по1енциал ионизации атома водорода (13,6 эВ).

После обрыва тока эта энергия передается газу путем конду ктивной теплопередачи

Как бы ю показано выше, при среднемассовой температуре рабочего газа не превышающей 2000 К. доля паров металла в составе продуктов эрозии составляет -20 % Среднестатистическая масса эродировавшего металла составляет -20 г. для его плавления и часгичною испарения необходимо около 100 кДж. при этом часть этой энергии может передаваться газу.

На основании стетанных оценок различных механизмов теплопередачи можно определить энергетический баланс сильноточной дуги, горящей в водороде с высокой начальной плотностью В таблице 1 представлено примерное распределение вложенной в дугу энергии между различными механизмами теплопереноса при уровне энер!овклада

Гмдж

Таблица 1.

Механизм 1 преданная Нагрев газа Потери

теплопередачи энергия (кДж) (кДж) (кДж)

Излучение И'„ 200 80 120

1 еплопроводность Н'\ 100 100 -

Турбулентность 470 470 -

Энергия дуги IV,, 130 130 -

Эрозия электродов IV, 100 50 50

Всего 1000 830 170

Как видно из таблицы, расчетная величина эффективности передачи энергии из дуги в газ составляет -83 %. что близко к экспериментальным значениям при сходных начальных условиях В экспериментах в режиме "манометрической бомбы" были зафиксированы большие коэффициенты перевода, что можно объяснить невысоким удельным энерговкладом и. следовательно, меньшими потерями на излучение и на эрозию электродов.

Таким образом, передача >нер!ии из дуги в газ осуществляется, в основном, за счет турбулентного теплопереноса.

В шестой главе представлены результаты исследования взаимодействия метаемых тел с различными преградами и возможные применения разрядных камер для деструкции токсичных веществ

На основании сравни 1ельного анализа различных методов ускорения установлено, что метод высокоскоростного метания с помощью легкогазовых злектроразрядных ускорителей является весьма эффективным (с к.п д. -10-30 %) в диапазоне скоростей от 2 до 6 км/с, при использовании тел массой 10-300 г

За время проведения баллистических исследований нами было использовано более 50 типов различных метаемых тел. от простейших "пробок" до сложных конструкций, включающих в себя до четырех ударных элементов, изготовленных, как из высокопрочной стали, так и из сплавов на основе вольфрама с плотностью 16-20 г/см3, ускоряемых до скоростей 3,5 км/с

Масса метаемых тел при калибре ускорителей 30 и 31 мм изменялась от 10 до 300 г Фотография некоторых метаемых тел представлена на рис.53

На рис 54 представлены фотографии движения в баллистической трассе составного мстаемою тела массой -70 г со стальным сердечником диаметром 6 мм и длиной 72 мм (удлинение 12) при величине скорости 2350 м/с.

Па рис 54 а представлена фотография данною метаемого тела на стадии отделения обк вдок и поддона (в левой части снимка видна срезаемая часть диафрагмы), на рис.54 б - подлета к стальной преграде толщиной 40 мм. на рис.54 в - начала внедрения и на рис 54 г - запреградною действия (с правой стороны преграды видны осколки материала преграды).

Рис.53 Метаемые тела.

Установлена взаимосвязь между формой давления на осциллограммах, получаемых со ствольных датчиков и характером разрушения различных типов метаемых тел

Рис 54 Фотографии метаемого тела при движении на фассс и ею взаимодействии со стальной преградой при скорости 2350 м/с.

На рис 55 представлены осциллограммы донного давления, полученные с трех ствольных датчиков 30-мм ускорителя с координатами - 70. 225 и 390 см, при ускорении метаемых тел типа "пробка" массой -15 г.

1 дел - 0 2 мс, 55 МПа

1 дел -0.2 мс, 55 МПа

1 дел - 0,2 мс, 20 МПа а

1 дел -ОД мс, 20 МПа б

1 дел -0,2 мс, 10 МПа

1 дел - 0,2 мс, 10 МПа.

На рис.55 в осциллограммы донного давления, полученные с двух ствольных датчиков макетного ускорителя с координатами 30 и 180 см, при ускорении составного метаемого тела массой 70 г Основной отличительной особенностью осциллограмм донного давления, при движении целого метаемого тела вдоль ствола (рис 55 а), является наличие у них линейного участка фронта (с момента появления сигнала), со скоростями нарастания давления в данном опыте: >107 МПа/с - первый датчик; ~Ю6 МПа/с - второй датчик, ~5* 105 МПа/с - третий датчик. Снижение скорости нарастания регистрируемого донного давления при увеличении координаты установки датчиков можно объяснить совокупностью двух факторов:

- увеличением давления, а, следовательно, и массы холодного воздуха, заполняющего канал датчика давления (длина -100 мм), за счет его сжатия, движущимся со сверхзвуковой скоростью метаемым телом (поршневой эффект);

- уменьшением скорости ударной волны в канале датчика давления за счет снижения давления в заснарядной области

1 дел - ОД мс, 58 МПа 1 дел - 0,2 мс, 10 МПа

в

а - целая "пробка", б - разрушенная "пробка", в - разрушенное составное метаемое тело Рис.55 Осциллограммы давления со ствольных датчиков.

При этом надо отметить, что первый из перечисленных факторов проявляется в случае, когда эксперимент производится при атмосферном давлении воздуха, заполняющего разгонный канал ствола.

В случае разрушения метаемого тела (рис 55 б) имеет место изменение формы осциллограммы давления (в данном случае особо отчетливо проявляющееся на осциллограмме с третьего датчика) и характеризующееся' медленным нарастанием давления на начальном участке, обусловленное поршневым сжатием прорвавшегося рабочего газа: меньшей скоростью нарастания давления на линейном участке (по сравнению с рис 55 а в два раза) и сглаженным максимумом.

На основании анализа осциллограмм опытов, в которых произошло разрушение метаемых тел. удалось установить взаимосвязь между формой кривых давления и характером разрушения метаемых тел. Так, представленная осциллограмма, (рис 55 б) характерна для случаев, когда в качестве метаемого тела используются легкие, однородные, компактные конструкции "пробки'

В случаях, когда метаемое тело содержит ударники и два уплотняющих элемента (поддон и боковые обкладки), осциллограммы, - в случае его разрушения, иногда характеризуются наличием двух, следующих друг за другом, передних фронтов (рис 55 в), причиной появления которых является фрагментация (разделение в осевом направлении) метаемого тела при частичном сохранении обтюрации (уплотнительной способности) отдельных его частей В данном случае разрушение происходит уже на координате первого датчика (-300 мм), о чем свидетельствуют два пика лавления разде 1ениые временным интервалом около !20 мкс которые обусловлены появлением осевою зазора между обкладками и поддоном снаряда, запотненного прорвавшимся сквозь упклненис поддона, рабочим газом Величина первого пика соответствует давлению в осевом зазоре между обкладками и поддоном, второго - давлению за поддоном

Большое внимание в рамках проводимых экспериментов уделялось исс тедованию процесса взаимодействия метаемых тел с преградами Основные усилия были направ темы на исс тедование запретрадного действия стальных сердечников лиаметром 6 мм с удлинением 15 после соударения со сты-тыми преградами толщиной 40 60 мм в диапазоне скоростей 2200-3000 м/с. Для изучения запреградного действия нами использовались алюминиевые цилиндры диаметром 200 мм и длиной 400 мм В ряде случаев в качестве мишеней использовались многослойные преграды, состоящие из неско.льких стальных листов, разнесенных на некоторое расстояние друг от друга, керамические преграды и неоднородные конструкции

Олна из серий жсперимеигов была направлена на определение величины угча. образуемого между вектором скорости метаемого тега и плоскостью стальных листовых преграт. при котором возникает рикошет в диапазоне скоростей от 2500 до 3500 м/с

В другой серии экспериментов исследовалось одновременное взаимодействие нескольких стальных сер гечннков с полу бесконечными стальными преградами при скоростях от 2200 до 2500 м/с Особую сложность представляла разработка метаемою тс 1а и решение проблемы обеспечения одновременности начала взаимодействия и соблюдения необходимого взаимного расположения сердечников в момент удара. Для этого бы ю разработано, не разлеляющееся до момента начала взаимодействия, метаемое тето. снабженное специальным стабилизирующим наконечником в виде стержня с тисковым насадком На рис 56 преда авлен резулыаг взаимодействия метаемого тета имеющего четыре стальных сердечника массой 4.5 г каждый с удлинением К), при скорости 2200 м/с со сильной полубесконечной преградой Представлены фотографии пяти поперечных срезов с шагом 5 мм

Рис 56 Рсзу тьтат взаимодействия четырехстержневого метаемо! о тела со стальной полубесконечной преградой при скорости 2200 м/с.

Обращает на себя внимание го, что глубина проникновения центральною сердечника в среднем па 10-15 % превышает глубину проникновения периферийных сердечников что может быть объяснено суперпозицией ударных волн, возникающих в материале преграды, при внедрении в него ударных элементов

На рис 57 представлена фотография продольною среза стальной полубесконечной преграты с кратером от удара сердечника, изгоговтенною из сплава вольфрама и рения с удлинением 15 при скорости 1900 м/с В правой части снимка, соответствующей дну кратера, видны не сработавшиеся фрагменты стержня, в частности, его опорной часги. сохранившейся после удара.

На рис 58 представлена фотография кратера от удара компактного ударною элемента массой 105 г. изготовленного из вольфрамового сплава с плотностью 17 г/см', со стальным листом юлщиной 60 мм при скорости 1950 м/с Ударный элемент представлял собой цилиндр диаметром 15 мм и длиной равной диаметру, при этом г тубина кратера приблизительно равна то тщине листа 60 мм. что в 4 раза превышает характерный размер ударника

Рис 57 Результат взаимодействия сердечника с удлинением 15 из сплава вольфрама и рения при скорое I и 1900 м/с с полубесконечной стальной преградой.

Рис.58 Результат взаимодействия компактного тела из сплава вольфрама при скорости 1950 м/с со стальной преградой толщиной 60 мм.

При взаимодействии образовалась откольная тарелка диаметром около 90 мм Исследовалось запреградное действие стальных сердечников диаметром 6 мм с удлинением 12 при соударении со стальными листами толщиной от 45 до 60 мм. результат одного из таких опытов, при толщине преграды 50 мм представлен на рис 59

В левой части снимка алюминиевая полубесконечная преграда служащая для оценки запреградного действия. Как видно на снимке, после сквозного пробития стального лисга сохранился цельный фрагмент стальною сердечника, который проник в алюминиевую преграду на глубину около 100 мм.

Рис 59 Результат запреградного действия стального сердечника с удлинением 12 при скорости 2300 м/с со стальной преградой толщиной 50 мм.

Идея использования генераторов плазмы для деструкции различных высокот оксичных веществ и дезактивации промышленных и иных отходов приобрела особую актуальность в связи с тем. что. как известно, химическая энергия связи молекул некоторых из этих веществ настолько высока, что разрушить эти связи, используя традиционные методы невозможно Принимая во внимание то. что температура столба дуги составляет >2,5*104 К. а внутренняя энергия рабочего газа достигает мультичегаджоульного уровня В этих условиях, в зависимости от химического состава отходов и плазмообразующего газа, могут образовываться устойчивые двух -трехатомные соединения' оксиды, гидриды, галогениды Образующиеся в плазмохимическом процессе отработанные газы, содержащие вторичные токсичные вещества, подвергаются дополнительной очистке обычно хемоабсорбционной В Заключении сформулированы основные результаты работы и выводы.

3. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

В соответствии с поставленной целью решена важная научно-техническая проблема по созданию серии надежных мощных импульсных плазмотронов и высокоскоростных электроразрядных легкогазовых ускорителей тел на их основе Выполнен комплекс исследований созданных устройств и разработаны научно-технические основы повышения эффективности преобразования энергии, передаваемой из источника питания в кинетическую энергию метаемого тела и надежности электроразрядных ускорителей

Результаты исследований воплощены в следующих разработках и использованы для повышения их эффективности:

1. Разработаны и созданы ускорители тел калибром от 16 до 57 мм. позволяющие разгонять тета массой 12 г до скорости 5900 м/с и массой 300 г до скорости 1900 м/с. Отчичитепьными особенностями ускорителей являются простота конструкции и высокая надежность.

2 Созданы комбинированные установки, в том числе, состоящая из ступени адиабатического сжатия и электроразрядного ускорителя для проведения исследований сильноточных дуг в водороде при начальном давлении до 120 МПа

3 Создан ускоритель со сменной разрядной камерой одноразового использования, снабженной источником водорода, электродной системой, метаемым телом и инициирующим дугу элементом. При его создании разработан многополюсный коаксиальный плоскостной разъем, работающий при напряжении до 10 кВ и токе до 1 MA

4. На основании выполненных исследований разработаны новые технические решения, позволяющие создавать надежные и эффективные импульсные плазмотроны, работающие на водороде, и ускорители тел на их основе

5 В результате исследований определены факторы, дающие дополнительную возможность дальнейшего повышения эффективности раболы электроразрядных ускорителей тел. главным из которых является начальное давление водорода.

6. Установлено, что при одинаковых значениях вложенной в разряд энергии и давления в разрядной камере, с помощью программированного ввода энергии в дугу можно повысить скорость метания тел и эффективность ускорения на 10 % по сравнению с синхронным включением всех модулей батареи Это особенно важно в отношении давления в разрядной камере, т к его уменьшение приводит к снижению механической нагрузки на метаемое тело

7 Теоретически обоснована возможность использования импульсных плазмотронов для деструкции высокотоксичных веществ.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I PhG.Rutberg. A.V.Budin, A M.Glukhov. VAKolikov, N.A.Shirokov, "Generation of Megaampere Current Pulses in High Density Hydrogen", Megagauss Fields and Pulsed Power Systems (Mg V). Nova Science Publishers New York, 1990, pp.313-317.

2. V N.Zhuravlev. V.AKolikov, A.I.Kulishevich, Ph.G.Rutberg, "Heavy Current Impulse Discharge in Plasma Generators", Proceedings of the 21я International Electric Propulsion Conference. Orlando. FL. July 18-20, 1990, pp 6-9

3 Ph.G.Rutberg, A.M Glukhov, V.A.Kolikov, "Electrodes Erosion and Pulsed Hydrogen Plasma Generator Efficiency during High Current Discharges", Proceedings of the 22nd International Electric Propulsion Conference. Viareggi, Italy, 1991, pp. 91-140.

4 Ph.G.Rutberg. A M Glukhov, V.A.Kolikov. В P Levchenko, '•Electrical Light Gas Gun as an Effective Hypervelocity Launcher". Proceedings of the Sixth International Conference on Megagauss Magnetic field Generation and Related Topics, November 8-11, 1992. Albuquerque, New Mexico. USA, pp 182-185.

5 Ph G Rutberg, A.V Budin, V A Kolikov, В P.Levchenko, V V Leontiev. 1 P.Makarevich. N A Shirokov, "Electrical Light Gas Launcher Performance Research", Proceedings of the Fourth European Symposium on Electromagnetic Launch Technology. Celle. Germany. May 02-06,1993, pp 1-5

6 Ph.G.Rutberg. A.V Budin. V A.Kolikov. В P.Levchenko, V V Leontiev. I P Makarevich, N A.Shirokov, "Electric Discharge and Combined (Electric Dischargc+EJectromagnetic) Hyperacceleration System". Proceedings of the Fourth European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Celle, Germany, May 02-06. 1993. pp.5-8.

7 Ф.Г.Рутберг, А.В Будин В А.Коликов, Б.П.Левченко. В.В.Леонтьев, И.П.Макаревич. Н.А.Широков, "Режимы работы разрядной камеры легкогазового ускорителя", ЖТФ,

1994, т.64, вып.8. стр.171-176.

8 Ф Г.Рутберг. А В.Будин. В А.Коликов. Б П.Левченко. В.В Леонтьев. И.П Макаревич. Н.А.Широков, ''Коэффициенты превращения электрической энергии дуги во внутреннюю энергию рабочего газа и их доли в энергетическом балансе электроразрядного легкогазового ускорителя". ЖТФ. 1994, т.64, вып.9. стр 198-199.

9. А В Будин, А И Коваль, В.А.Коликов, И Б.Рабинович, М.И Хейфиц, "Получение водорода путем электротермического разложения твердых источников газа". Письма в ЖТФ, т.20, вып 6, 1994, стр. 39-42 10 Ф.Г.Рутберг. А.В.Будин. В.А.Коликов, Б.П.Левченко, В.В Леонтьев. И.П.Макаревич, II А.Широков. "Эрозия электродных материалов в мощных импульсных генераторах водородной птазмы", Теплофизика высоких температур (ТВТ). i 32. №4, 1994, стр. 628-630.

II A A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, A.G Kuprin, Ph.G.Rutberg, "Powerful Pulse Generator of Dense Plasma with High Concentration of Metals Vapor". Proceedings of the Hypervelocity Impact Symposium, 17-19 October. 1994. Santa Fe, NM, USA.

12 Ph.G.Rutberg. V.A.Kolikov. A.A.Bogomaz, A.V.Budin, A.G.Kuprin, "Investigation of Process Which Take Place at Hydrogen of High Initial Density, Heating in Powerful Electric Discharge Launchers", Proceedings of the Fifth European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Toulouse. France, 1995, April 10-13. 13. A.V.Budin, V.A.Kolikov, PhG.Rutberg, "Comparative Analysis of Characteristics of Electric Discharge Launcher in Terms of Work on Hydrogen and Nitrogen". Proceedings of the Fifth European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Toulouse. France,

1995, April 10-13.

14. Ph.G Rutbcrg. A A Bogomaz, Л V Budin. V A Kolikov. "Powerful Pulse Generator of Dense Plasma with High Concentration of Metals Vapor". International Journal of Impact Engineering, v. 17. 1995. pp.93-98.

15. Ph.G.Rutberg, A.V.Budin. A A.Bogonw. V.A.KoIikov, A G Kuprin. V.V.Leontiev. N.A Shirokov, "'Investigation of Heavy Current Discharges with High Initial Gas Density". Shock Compression of Condensed Matter Proceeding of the Conference of the American Physical Society. 1995. part 2, Woodberry, New York, pp.93 7-939.

16. Ph.G.Rutberg, A.V Budin. V.A Kolikov. В P Levchenko. V V.Leontiev. I.P.Makarevich, N.A.Shirokov. "A Study of the Operating Conditions of the Light-Gas Electric Generator's Discharge Camber", IEEE Transactions on Magnetics, part I, v 31. no.l. Jan , 1995. pp.399403.

17. Ph.G.Rutberg, A A Bogomaz, A V.Budin. V A.Kolikov. '"Investigation of Processes in the Discharge Chamber of ETH-Launchers which Influence their Operation Efficiency". Proceedings of the IEEE International Conference on Plasma Science. June 3-5, 1996. Boston, USA, pp.202-203.

18. Ph.G.Rutberg. A A.Bogomaz. A.V.Budin. V A Kolikov. A.G Kuprin. A A Pozubenkov. '"Estimations of Some Parameters of the Discharge Chamber of Powerful Electric Discharge Launcher". Proceedings of the 27th AIAA Plasma Dynamics and Lasers Conference. June 17-20. 1996. New Orleans. LA. USA, pp 1-9

19. И П.Макаревич. Ф Г Ругберг. В А.Коликов А.В Будим. В В.Леонтьев. Б.П.Левченко. Н А Широков, "Световой метол определения временных характеристик процесса раскрытия запорных диафрагм". ЖТФ. юм 66. вып.2. 1996, стр 205-206.

20. Ph G Rutberg, A A.Bogoma/, A.V.Budin. V.A.KoIikov. A G Kuprin. A.A Pozubenkov, "'Experimental Study of Hydrogen Heating in Discharge Chamber of Powerful Electric Discharge Launcher". Journal of Propulsion and Power, vol 13. no 5. 1997. pp.659-664

21. Ph.G Rutberg, V A.Kolikov. A A Bogomaz. A V Budin. "Decontamination Possibilities of High Toxic Wastes by Means of Dense Plasma Generators''. Proceedings of the Eight International Conference on Switching Arc Phenomena, September 3-6. 1997, Lodz. Poland, p 360-363.

22. Ph.G.Rutberg. A V Budin. V.A Kolikov. A A.Bogomaz. 1 P.Makarevich, "Hypervelocity electric discharge accelerator". IEEE Transactions on Magnetics. January 1997. v.33, no.l. part 1. pp.305-309

23. А.А.Богомаз. А.В.Будин. С.В.Захаренков. В.А.Коликов, А.И.Кулишевич. И.П.Макаревич. Ф.Г.Рутберг, А.Ф.Савватеев. "Применение импульсных генераторов плазмы для гиперскоростного ускорения тел ". Известия Академии 11аук. Энергетика. №1. 1998,стр.64-79.

24. Ф Г.Рутберг, А А.Богомаз. А.В Будин, В.А.Коликов. А.Г.Куприн. "Нагрев газа высокой начальной плотности мощной электрической дугой". Известия Академии Наук. Энергетика. №1,1998. стр.100-106.

25. Ph.G.Rutberg. V A.Kolikov. G A.Shvetsov. '"Electric Launch in Russia: a Review of Recent Results", Proceedings of the 9lh EML (Electromagnetic Launch Symposium). May 13-15,1998, pp.9-12.

26 A V.Budin. A.A.Bogomaz, V.A.KoIikov, Ph.G.Rutberg. '"Multipulse Discharge in the Chamber of Electric Discharge Launcher". Proceedings of the 9th EML (Electromagnetic Launch Symposium). May 13-15,1998, Edinburgh, Scotland, UK, pp. 19-22. 27. С.В.Захаренков, В А.Коликов, А.И.Кулишевич. Ф Г.Рутберг. А.Ф.Савватеев. "Исследование работы комбинированной системы ускорения макротел''. Известия Академии Наук. Энергетика, №2, 1996, стр 30-35.

f

28 A.A Bogoma/. A.V Budm, V A Kolikov. A.G.Kuprin, Ph G Rutberg, "Investigation of High Initial Density Gas Heating by Powerful Electric Arc". Proceedings of the Fifth European Conference on Thermal Plasma Processes, 13-16 July 1998, St Petersburg, p 37.

29. Ph G Rutberg. G A.Shvetsov. V A Kolikov, "Electric launch in Russia". IEEE Transactions on Magnetics, vol.35, no 1. January 1999, pp.37-43

30. A.A.Bogomaz. A V Budin, V.A Kolikov, A G Kuprin, Ph G.Rutbcrg, A.F.Savvateev, "Influence of Electrode Jets on Characteristics of High Current Pulsed Arc in Hydrogen", Proceedings of the 12th International Pulsed Power Conference, 27-30 June, 1999, Monterey, CA. USA

31 A V.Budin. AA.Bogomaz, V.A Kolikov, Ph.G Rutberg. A F.Savvateev, "Multipulse discharge in the chamber of electric discharge launcher", IEEE Transactions on Magnetics. vol.35, no 1, January 1999, pp.189-191

32 V A Kolikov A A.Bogomaz. A V Budin, A.F Savvateev, Ph G Rutberg, "Some Aspects of Pulse Plasma Generators Investigation and their Application", Proceedings of the 5,h International Thermo Plasma Processes Conference. 1998, St Petersburg. Russia, Begell House Inc., 1999, pp. 107-114.

33. Ph.G.Rutberg, V.A Kolikov, G.A Shvetsov, "The Main Directions of Electric Launch Development m Russia". Proceedings of the 10th Symposium on Electromagnetic Launch Technology, San Francisco, California. USA, April 25-28, 2000, p.33.

34 Ph.G.Rutberg, V A Kolikov, Л V Budin. A F Savvateev, "Combined Electro-Discharge Accelerator Performance". Proceedings of the 10lh Symposium on Electromagnetic Launch Technology. San Francisco. California. USA, April 25-28,2000. p.76.

35. Ph G Rutberg, V A Kolikov, G A Shvetsov, "Problems, Results and Prospects of Electric Launch in Russia", IEEE Transactions on Magnetics. January 2001 v.37, no.l, part 1, p 42.

36. Ph G Rutberg. A F.Savvateev, A.V Budin, V A.Kolikov, "Features of Electric Discharge in Gas of High Density", Proceedings of the 28th IEEE International Conference on Plasma Science. June 17-22. 2001. Las Vegas. Nevada. USA, p.164.

37 Ph G.Rutberg. A.A Bogomaz, AV.Budin, V.A.Kolikov, M.E.Pinchuk. A.A.Pozubenkov, "Investigation of Anode and Cathode Jets Influence on Electric Arc Properties with Current up to 500 kA". Proceedings of the 28th IEEE International Conference on Plasma Science, June 17-22. 2001, Las Vegas. Nevada, USA, p.299.

38 А А Богомаз. A.B Будин. В А.Коликов, М.Э Пинчук. А А.Позубенков, Ф.Г.Рутбсрг, "Исследование электродных струй в разрядах в водороде и воздухе с силой тока до 500 кА". Материалы Всероссийской научной конференции по физике низкотемпературной плазмы ФНТП-2001, Петрозаводск, 1-7 июля 2001, г.2. стр.23-27.

39 Ph.G Rutberg, A.F.Savvateev, A.V Budin, V.A.Kolikov. "High-Speed Penetration in to Sand". International Journal of Impact Engineering, no 26. 2001, pp.675-681.

40. Ф.Г Рутберг, А А Богомаз, A.B.Будин. В А Коликов, М.Э Пинчук, А.А.Позубенков, "Исследование влияния катодной и анодной струи на свойства сильноточной электрической дуги". ЖТФ, 2002, том 72, вып.1, стр.28-35.

41 A.F Savvateev. А V Budin. V.A Kolikov, Ph.G Rutberg, "Combined Electro-Discharge Launcher Performance", Proceedings of the 11th EML Symposium, Saint Louis. France. May 14-17, 2002, p. 117

42. Ph G Rutberg, A A Bogomaz. A V Budin, V.A Kolikov, A F.Savvateev, "High-current arc in dense gas", Proceedings of the European Materials Research Society Spring Meeting, Strasbourg. France, 2002

43. A.F Savvateev, A.V.Budin, V.A Kolikov, Ph.G.Rutberg, "Parameters of Electric Discharge in Gas of High Density". Proceedings of the 11lh EML Symposium, Saint Louis, France. May 14-17. 2002, p. 117

44. Ph G.Rutberg. A.A Bogomaz. A F Savvateev. A.V Budin. V.A. Kolikov. "Investigation of Megaampere Discharge in Superdense Gas Media in Order to Obtain a Forplasma Source for Thermonuclear Researches". Proceedings of the 11th International Congress on Plasma Physics. Sydney. Australia, 2002. p.49. 45 Ph.G.Rutberg. A A Bogomaz, A V Budin, V A Kolikov. M E Pinchuk. A.A Pozubenkov. "'Investigation of Anode and Cathode Jets Influence on Electric Arc Properties with Current up to 500 kA". IEEE Transactions on Plasma Sciencc. v 31. no.2. April 2003, pp.957-969. 46. А А Богомаз. А В Будин, В А Коликов, M Э Пинчук. А.А Позубенков. Ф.Г.Рутберг. ''Особенности эрозии анода при амплитуде разрядного тока свыше 105 А''. Доклады Академии наук, 2003, т.388. №1. стр.37-40.

47 ААБоюмаз. А В.Будин. В А Коликов, МЭ Пинчук. А.А.Позубенков. Ф.Г.Рутберг. '•Исследование влияния движения окружающего дугу газа на величину падений напряжения у электродов", Физика экстремальных состояний вещества - 2003, Институт Проблем химической физики РАН Черноголовка. 2003. стр.162-163.

48 Ф Г Рутберг. А А Богомаз. А.В Будин. В А Коликов. А Ф.Савватеев. "Импульсный разряд в сверхплотном газе*'. Физика экстремальных состояний вещества - 2003. Институт Проблем химической физики РАН. Черноголовка 2003. стр. 163-164.

49 Ф Г Рутберг. А.Ф.Савватеев. А.А.Богомаз. А.В.Будин. В А.Коликов. "Исследование электрического разряда в газе сверхвысокой плотности с предварительным адиабатическим сжатием". Теплофизика высоких ¡емператур. 2003. том 41. №5. стр.664-669.

50 Ph G Rutbcrg. А.А Bogomaz. A V.Budin, V A.Kolikov. A F.Savvateev. "High-Current Arc in Dense Gas", Progress in Plasma Processing of materials. 2003, Proceedings of the Seventh European Conference on Thermal Plasma Processes. Strasbourg. France. June 1821, 2002. Begell House. Inc. New York. Wallingford. U К . Strasbourg, pp.243-250.

51 A A Bogomaz. A.V.Budin. V.A.Kolikov. ME.Pinchuk. A A.Pozubenkov. Ph.G.Rutberg. "The Electrode Erosion in a Pulse Discharge with Current Amplitude about 100 kA". Proceedings of the IV International Conference Plasma Physics and Plasma Technology. Contributed Papers, vol 2. Sept 15-19. Minsk. Belarus. 2003. pp.916-918

52 Ph.G.Rutberg. A.A Bogomaz. A V Budin. V.A.Kolikov. I l.Kumkova. M.E Pinchuk. "Effect of Near Electrode Processes on Discharge in Powerful Pulse Generators of Dense Plasma". Proceedings of the 12lb International Congress on Plasma Physics. Nice. France. 28-29 October 2004. p. 190.

53. Ph.G.Rutberg. A A Bogomaz. A V.Budin. V.A Kolikov. ME.Pinchuk. A F.Savvateev, "The Electric Discharge in Superhigh Pressure Gas at Current Amplitude up to 5-10s A". Proceedings of the 12th International Congress on Plasma Physics. Nice. France. 28-29 Octobcr 2004. p. 190.

54. A.V Budin, V.A.Kolikov. Ph.G.Rutberg. "The programmed capacitor storage discharge and its influence on electrodischargc accelerator launch velocity". Proceedings of the 15th International Pulsed Power Conference. Monterey. CA. USA, June 13-17. 2005.

»23 0 03

РНБ Русский фонд

2006-4 24476

перечень условных обозначений и сокращений. введение.

глава 1. методы сверхскоростного метания тел.

1.1. Многоступенчатые поршневые легкогазовые пушки.

1.2. Электродинамические контактные установки (рельсотроны).

1.3. Электромагнитные индукционные ускорители.

1.4. Электроразрядные газодинамические установки.

1.5. Электротермохимические пушки.

1.6. Комбинированные установки.

1.7. Газодинамические одноступенчатые установки.

1.8. Абляционный и иные методы ускорения.

Выводы.

глава 2. генераторы плазмы и электроразрядные камеры.

2.1. Типы электроразрядных камер.

2.1.1. Разрядные камеры с соосными стержневыми электродами.

2.1.2. Разрядные камеры с коаксиальными электродами.

2.1.3. Разрядные камеры со стержневым и коаксиальным электродами.

2.1.4. Коаксиальные разрядные камеры.

2.2. Генераторы плазмы и разрядные камеры ускорителей ИЭЭ РАН.

2.2.1. Конструкции генераторов плазмы.

2.2.2. Конструкции разрядных камер ускорителей.

2.3. Основные элементы разрядных камер.

2.3.1. Электроды и электродные материалы.

2.3.1.1. Эрозия электродных материалов.

2.3.2.Токовводы и их изоляция.

2.3.3. Диафрагмы.

Выводы.

глава 3. баллистические стенды иээ ран.

3.1. Устройство и оснащение стендов.

3.1.1. Баллистическая трасса и ее составные части.

3.1.2. Источники питания ускорителей.

3.1.2.1. Конденсаторная батарея ИПУ-10.

3.1.2.2. Зарядное устройство.

3.1.2.3. Разрядное устройство.

3.1.2.4. Система сильноточной коммутации.

3.1.2.5. Система управления стендом.

3.1.3. Измерительная аппаратура стендов и методы измерения.

3.1.3.1. Измерение начальных параметров.

3.1.3.2. Измерение импульсных токов.

3.1.3.3. Измерение падения напряжения на дуге.

3.1.3.4. Измерение импульсного давления.

3.1.3.5. Измерение скорости метаемых тел.

3.1.3.6. Фоторегистрация полета и взаимодействия метаемых тел с преградами.

3.1.3.7. Определение времени раскрытия диафрагмы.

3.1.3.8. Система обработки и регистрации экспериментальных данных. 123 Выводы.

глава 4. электроразрядные легкогазовые ускорители иээ ран.

4.1. Определение параметров электроразрядных ускорителей.

4.2. Одноступенчатые электроразрядные ускорители.

4.2.1. Ускорители УСРТ и УСРТ-М.

4.2.2. Макетный ускоритель.

4.2.3. Ускоритель ГСУМ-7.

4.2.4. Ускоритель со сменной разрядной камерой.

4.2.5. 57-мм ускоритель.

4.3. Характеристики процесса ускорения.

4.3.1. Скорость метания тел и влияющие на нее факторы.

4.3.1.1. Программируемый ввод энергии в дугу.

4.3.1.2. Скоростные характеристики ускорителя при работе на водороде и азоте.

4.3.2. Коэффициенты перевода энергии и к.п.д. ускорителя.

4.3.3. Моделирование процессов и энергетический баланс ускорителя.

4.3.4. Оценка параметров ускорителей.

Выводы.

глава 5. исследование процессов в разрядных камерах ускорителей.

5.1. Характеристики разрядной цепи и параметры дуги.

5.1.1. Параметры конденсаторной батареи и разрядной цепи источника питания ИПУ-10.

5.1.2. Сопротивление дуги.

5.1.3. Напряженность электрического поля и плотность тока в дуге.

5.1.4. Индуктивность дуги.

5.1.5. Температура дуги.

5.2. Режимы горения дуги в коаксиальной разрядной камере.

5.2.1. Режимы горения дуги с тугоплавкими электродами.

5.2.2. Режимы горения дуги с легкоплавкими электродами.

5.2.3. Многоимпульсный режим.

5.2.4. Двухдуговой режим.

5.2.5. Программируемый разряд батареи.

5.3. Процессы и теплообмен в разрядной камере.

5.3.1. Процесс горения дуги в коаксиальной разрядной камере.

5.3.2. Динамика движения дуги.

5.4. Теплоперенос от дуги к газу.

5.4.1. Теплоперенос излучением.

5.4.2. Теплопроводность.

5.4.3. Турбулентный теплоперенос.

5.4.4. Теплоперенос ударными волнами.

5.4.5. Энергия запасенная в дуге.

Выводы.

ГЛАВА 6. ПРИМЕНЕНИЕ УСКОРИТЕЛЕЙ И РАЗРЯДНЫХ КАМЕР.

6.1. Сравнительные оценки основных методов ускорения.

6.2. Метаемые тела.

6.3. Ускорение метаемых тел в стволе.

6.4. Взаимодействие метаемых тел с преградами.

6.5. Применение разрядных камер для деструкции токсичных веществ.

Выводы.

Актуальность темы. К середине XX века по мере развития некоторых научных направлений и появления новых отраслей техники все чаще стала возникать потребность в проведении экспериментальных работ по ускорению тел различных масс и форм до сверхвысоких скоростей. Именно к этому времени специалисты, занятые в такой бурно развивающейся области как ракетная техника, столкнулись с фактом отсутствия надежных экспериментальных данных по движению тел в различных газовых средах и их взаимодействию с другими телами при скоростях несколько километров в секунду, необходимых для создания новых гиперзвуковых аппаратов.

Частично, тогда эта проблема решалась с помощью специальных боеприпасов - кумулятивных зарядов, которые разгоняли тела массой 2-КЗ г до скорости 7000 м/с [1]. Однако ряд специфических черт, присущих этим устройствам, а именно - ограниченная упомянутой величиной масса ускоряемых тел и неопределенная ориентация их и их вектора скорости в пространстве, сделал невозможным применение этого метода при решении таких задач, как моделирование соударения крупных метеоритных частиц с космическими аппаратами, воспроизведение условий вхождения спускаемых космических аппаратов в атмосферы планет Солнечной системы, отработка формы этих аппаратов и т.д.

Невозможность использования для выполнения этих работ пороховых пушек связана с непреодолимым ограничением по скорости выстреливания, которая для данных устройств, как правило, составляет -1800 м/с и лишь на уникальных установках превышает эту величину [2]. Это ограничение обусловлено физико-химическими свойствами пороховых газов, а именно - их большой молекулярной массой ~ 28, и как следствие, низкой скоростью распространения звука, которая определяет скорость передачи энергии в рабочем газе и скорость выстреливания.

Потребность в альтернативных, в большей степени отвечающих современным требованиям методах ускорения макротел до сверхвысоких скоростей стала причиной возникновения нового направления в экспериментальной физике, основывающегося на таких отраслях знаний как: электро, аэро и газодинамика; физическая химия; физика плазмы, твердого тела и полупроводников, а также на многих других научных дисциплинах и промышленных технологиях. По мере расширения работ в рамках данного направления сформировались, как вполне самостоятельные, некоторые его составляющие, представленные различными типами метательных устройств, такими как: двухступенчатые легкогазовые [3]; электроразрядные [4]; электротермохимические [5]; электродинамические (рельсотроны) [6]; индукционные [7]; комбинированные [8] и т.д.

Анализ работ, выполненных нами на момент принятия решения о начале исследований в области высокоскоростного метания с использованием электроразрядных легкогазовых ускорителей масс (ЭЛУМ) и сопоставление его с имеющимися научными результатами по созданию в нашем институте высокоэффективных импульсных генераторов плотной низкотемпературной водородной плазмы показал, что существует огромный разрыв между потенциальными возможностями метода и уровнем его практической реализации.

Таким образом, актуальность темы диссертации обусловлена, во-первых, потребностью в высокоскоростных ускорителях тел для решения, как ряда фундаментальных научных, так и прикладных проблем, и, во-вторых, недостаточной глубиной, выполненных на тот момент времени исследований физических основ метода ускорения тел с помощью электроразрядных легкогазовых ускорителей.

Цели работы и задачи исследований. Основной целью диссертационной работы является создание высокоэффективных надежных высокоскоростных электроразрядных легкогазовых ускорителей тел на основе импульсных плазмотронов.

Для достижения поставленной цели проведены исследования процессов, происходящих:

- в разрядных камерах ускорителей;

- при ускорении метаемых тел и их движении в баллистической трассе;

- при высокоскоростном взаимодействии метаемых тел с различными преградами.

При выполнении работ по данным направлениям исследований были решены следующие задачи:

- созданы два универсальных экспериментальных стенда, оснащенные программируемыми емкостными источниками питания напряжением 10 и 25 кВ, с запасаемой энергией 6 и 19 МДж соответственно, служащие для исследования импульсных дуг, горящих в водороде при величине тока до 2 МА, скорости его нарастания до 1,5x1010 А/с, начальном давлении до 42 МПа и импульсном давлении до 620 МПа, а также для проведения баллистических исследований;

- создан ряд высокоэффективных и надежных ускорителей тел калибром от 16 до 57 мм, предназначенных для проведения комплекса баллистических исследований при скоростях до ~6 км/с и массе ускоряемых тел от 3 до 300 г;

- создана компьютеризированная система измерения, регистрации, накопления, хранения и обработки экспериментальных данных, оснащенная всей необходимой диагностической аппаратурой, в том числе, высокоскоростными съемочными камерами и спектрографами.

Работы по теме проводились на основании: планов РАН, контракта № 40.006.11.1130 от 01.06.2002 с Министерством промышленности, науки и технологий; проектов РФФИ №№ 96-02-16590, 02-02-16770 и 04-02-17527.

Новизна основных научных результатов:

1. В результате проведенных работ получены следующие новые научные результаты:

- определена эффективность передачи электрической энергии из источника питания в кинетическую энергию метаемого тела при начальном давлении водорода 42 МПа, токе 2 МА и уровне передаваемой энергии 2 МДж, которая составляет около 20 % при скорости метания тел 2 км/с и 5 % при скорости 6 км/с;

- определены электрические, теплофизические и динамические параметры импульсных дуг, горящих в водороде, при величине разрядного тока до 2 МА и начальном давлении водорода до 42 МПа;

- получены данные по удельной эрозии материалов, используемых в электродных системах, при величине разрядного тока до 1,4 МА, среднемассовой температуре газа до 4500 К и зарядах до 900 Кл;

- определены граничные условия возникновения основных режимов горения дуг в разрядных камерах плазмотронов "коаксиального" типа;

- установлено, что скорость распространения ударных волн в холодном водороде составляет около 2,5 км/с, а в нагретом 3+4 км/с и, что доля, передаваемой с помощью ударных волн энергии, от дуги к рабочему газу составляет около 16 %;

- определена количественная зависимость скорости метания и эффективности процесса ускорения тел от параметров рабочего газа и длительности импульса тока;

- получены сравнительные характеристики процесса ускорения тел при использовании в качестве рабочих газов водорода и азота.

2. В результате проведенных работ разработаны и созданы:

- три импульсных плазмотрона для работы на водороде при начальном давлении до 42 МПа, уровне электрической энергии, вложенной в дугу, до 2 МДж, токе до 2 МА, импульсном давлении до 520 МПа и температуре до 4500 К. Установлено, что оптимальным при данных условиях является импульсный плазмотрон с "коаксиальной" разрядной камерой;

- пять ускорителей калибром от 16 до 57 мм, предназначенных для проведения баллистических исследований, и определения влияния параметров сильноточных дуг и рабочего газа на их баллистические характеристики;

- диагностическая камера для моделирования и исследования процессов, происходящих в разрядных камерах ускорителей, при разгоне метаемых тел;

- сменная разрядная камера ускорителя, включающая в себя электродную систему, генератор водорода и метаемое тело.

3. Экспериментально доказана возможность создания надежных, высокоэффективных, работающих на водороде, электроразрядных легкогазовых ускорителей тел, обеспечивающих скорость метания до 6 км/с тел массой около 14 г.

Практическая ценность.

Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что ее результаты позволили создать

1. Серию одноступенчатых электроразрядных легкогазовых ускорителей калибром от 12,7 до 57 мм;

2. Три комбинированных установки на базе электроразрядного ускорителя и рельсотрона, электроразрядного ускорителя и мультипликатора, ступени адиабатического сжатия водорода и электроразрядного ускорителя.

3. Импульсный плазмотрон одноразового действия, предназначенный для работы в качестве сменной электроразрядной камеры ускорителя и обеспечивающий высокую степень воспроизводимости параметров процесса ускорения, высокую частоту повторения рабочих циклов и большой ресурс работы ускорителя.

Полученные автором результаты могут быть использованы при:

- проведении исследований сильноточных импульсных дуг, горящих в газах со сверхвысокой (>3x1022 см*3 нормальных атомов) начальной концентрацией;

- создании сверхмощных надежных и высокоэффективных импульсных плазмотронов и высокоскоростных электроразрядных легкогазовых ускорителей тел на их основе, работающих при уровне энерговклада >2 МДж;

- проведении исследований по высокоскоростному метанию тел сложной конструкции и их взаимодействию с преградами;

- разработке технологических процессов с применением плотной газовой плазмы.

Личный вклад автора.

- принято участие в разработке созданных в ИЭЭ РАН мощных импульсных плазмотронов, работающих на водороде, и в исследованиях процессов, происходящих в их разрядных камерах. Обоснована возможность использования импульсных плазмотронов для создания высокоскоростных электроразрядных ускорителей тел;

- сформулированы технические требования, разработана документация и принято участие в создании стенда высокоскоростного метания тел и источника питания конденсаторного типа ИПУ-10;

- проведены оценочные расчеты основных характеристик и разработаны конструкции ряда одноступенчатых электроразрядных ускорителей и комбинированных ускорительных систем на их основе и исследованы их характеристики;

- разработаны и исследованы более 30 вариантов разрядных камер ускорителей;

- разработаны и использованы при проведении исследований аппаратные средства измерения основных электрических и баллистических характеристик ускорителей при работе в условиях мощных полей рассеяния;

- принято участие в исследовании сильноточных импульсных дуг, горящих в водороде при начальном давлении до 42 МПа и баллистических характеристик высокоскоростных электроразрядных легкогазовых ускорителей тел при скоростях метания тел до 6 км/с;

- на основании более 200 проведенных экспериментов создана компьютерная база экспериментальных данных, служащая для классификации, обработки и построения зависимостей более чем по 200 параметрам.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на следующих конференциях и симпозиумах:

- Третья Всесоюзная конференция "Импульсные источники энергии", 2022 июня, 1989, Ленинград.

- Пятая международная конференция по генерации мегагауссных полей и родственным экспериментам (MG-V), 1989, Новосибирск.

- 21st International Electric Propulsion Conference, July 18-20, 1990, Orlando, Florida, USA.

- 22nd International Electric Propulsion Conference, Viareggi, Italy, 1991. th

- 6 International Conference on Megagauss Magnetic Field Generation and

Related Topics, November 8-11, 1992, Albuquerque, New Mexico, USA. th

- 4 European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, May 0206, 1993, Celle, Germany.

- 9th IEEE International Pulsed Power Conference, June 21-23, 1993, Albuquerque, New Mexico, USA. iL

- 7 Symposium on Electromagnetic Launch Technology, April 20-24, 1994, San-Diego, CA, USA.

- Hypervelocity Impact Symposium, 17-19 October, 1994, Santa Fe, NM, USA. th

- 5 European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, April 1014, 1995, Toulouse, France.

- Conference of the American Physical Society Topical Group on Shock Compression of Condensed Matter, August 13-18, 1995, Seattle, Washington, USA.

- 8 Symposium on Electromagnetic Launch Technology, April 21-24, 1996, Baltimore, Maryland, USA.

23rd IEEE International Conference on Plasma Science, June 3-5, 1996, Boston, Massachusetts, USA.

27th AIAA Plasmadynamics and Laser Conference, June 18-20, 1996, New Orleans, LA, USA.

4lh European Conference on Thermal Plasma Processes, July 15-18, 1996, Athens, Greece.

8th International Conference on Switching Arc Phenomena, 3-6 September, 1996, Lodz, Poland.

16th International Ballistics Symposium and Exhibition, 23-27 September, 1996, San-Francisco, С A, USA.

5lh European Conference on Thermal Plasma Processes, 13-16 July, 1998, Saint Petersburg, Russia.

12th International Pulsed Power Conference, 27-30 June, 1999, Monterey, CA, USA.

10th Symposium on Electromagnetic Launch Technology, 25-28 April, 2000, San Francisco, CA, USA. tV*

28 International conference on plasma science and 13th Pulsed Power Plasma Science, 17-22 June, 2001, Las Vegas, Nevada, USA. 3rd Conference on magnetic and plasma air dynamics, 2001, Moscow, Russia. 11th Symposium on Electromagnetic Launch Technology, 14-17 May, 2002, Saint-Louis, France.

European Materials Research Society Spring Meeting, 2002, Strasbourg, France.

XVII Международная конференция "Уравнения состояния вещества", 2002, Эльбрус.

XVIII Международная конференция "Воздействие интенсивных потоков энергии на вещество", 1-6 марта, 2003, Эльбрус.

IV International Conference Plasma Physics and Plasma Technology, 15-19 September, 2003, Minsk, Belarus.

- 12th International Congress on Plasma Physics, 25-29 October, 2004, Nice, France.

- 15th IEEE International Pulsed Power Conference, 13-17 June, 2005, Monterey, CA, USA.

Публикации. По тематике электроразрядного легкогазового ускорения автором опубликовано 74 работы, в том числе 65 статей в рецензируемых журналах, получено 1 авторское свидетельство об изобретении.

Структура и содержание работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав с выводами по каждой из них, заключения и списка литературы. Диссертация изложена на 291 странице машинописного текста, включает 127 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 279 наименований.

Выводы

1. На основании сравнительного анализа различных методов ускорения установлено, что метод высокоскоростного метания с помощью легкогазовых электроразрядных ускорителей является весьма эффективным (с к.п.д. -10+32 %) в диапазоне скоростей от 2 до 6 км/с при использовании тел массой 10+300 г.

2. Разработаны и исследованы конструкции метаемых тел, содержащих до четырех ударных элементов с большим удлинением (до 15), изготовленных, как из стали, так и из сплавов с плотностью до 20 г/см , надежно ускоряемых до скоростей 3,5 км/с.

3. Установлена взаимосвязь между формой давления на осциллограммах, получаемых со ствольных датчиков давления и характером разрушения различных типов метаемых тел.

4. Проведен цикл исследований взаимодействия метаемых тел с различными преградами, установлено, что при ударе метаемого тела, содержащего четыре ударных элемента, один из которых находится в центре, глубина его (сердечника) проникновения в полубесконечную преграду за счет суперпозиции ударных волн, возникающих в материале преграды, на 10+15 % выше, чем расположенных по периферии.

5. Показана возможность использования разрядных камер электроразрядных ускорителей тел для деструкции высокотоксичных веществ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основании сравнительного анализа различных методов ускорения установлено, что высокоскоростное метание тел массой 10+300 г с помощью легкогазовых электроразрядных ускорителей является весьма эффективным (с к.п.д. -10+30 %) в диапазоне скоростей от 2 до 6 км/с.

2. Электроразрядные камеры коаксиального типа характеризует высокое падение напряжения на дуге, высокий коэффициент теплопередачи от дуги к газу и способность стабильно работать при практически неограниченных начальном и импульсном давлении рабочего газа. К недостаткам коаксиальных разрядных камер относятся высокая критичность поведения дуги по отношению к величине межэлектродного расстояния и нестабильность во времени величины тока и падения напряжения на дуге. По сумме всех характеристик коаксиальные разрядные камеры являются наиболее приемлемыми для работы на водороде со сверхвысокой начальной плотностью и при мультимегаджоульных энерговкладах.

3. В ИЭЭ РАН в течение более тридцати лет создано четыре стенда, оснащенных мощными источниками питания энергоемкостью от 1 до 9 МДж, в том числе с возможностью программированного ввода энергии в нагрузку, измерительной аппаратурой и необходимым вспомогательным оборудованием. В настоящее время функционируют два стенда - "малый", оснащенный двумя баллистическими трассами длиной 3 и 7 м и "большой" с баллистической трассой длиной 50 м. Создано восемь генераторов плазмы и шестнадцать ускорителей калибром от 5 мм до 57 мм, различающихся, как типом разрядных камер, так и методом ускорения.

4. Получены данные по удельной эрозии электродных материалов при величинах разрядного тока от 300 до 1400 кА, среднемассовой температуры от 700 до 4500 К, протекающего электрического заряда от 70 до 900 Кл и установлены ее зависимости от величины протекающего тока и среднемассовой температуры газа.

5. Экспериментально установлено, что посредством программируемого ввода энергии в дугу можно увеличить скорость метания тел массой 70 г на 7+10 % при одинаковых значениях каморного давления, что позволяет при одной и той же скорости метания снизить механические нагрузки на метаемое тело. Оптимальная длительность импульса тока при скоростях метания 2000+2500 м/с составляет 0,8+0,9 мс.

6. Определены значения коэффициентов перевода энергии из источника питания в дугу, из дуги во внутреннюю энергию рабочего газа и из внутренней энергии рабочего газа в кинетическую энергию метаемого тела и их зависимости от начального давления и ряда других параметров. Установлено, что средняя величина к.п.д. ускорителя в диапазоне скоростей от 2000 до 6000 м/с составляет от 19 до 6 % соответственно.

7. Определены зависимости скорости метания тел от их массы при калибре ускорителя 16, 30 и 31,5 мм и длине ствола 2, 3,6 и 4 м. При длине ствола ускорителя 4 м и калибре 31,5 мм и величине вложенной в разряд энергии >1,5 МДж максимальная скорость метания тел массой 13,8 г составляет 5870 м/с, 270 г - 1890 м/с.

8. Определены основные электрические и теплофизические параметры мегаамперной дуги, горящей в водороде при начальной концентрации (0,4+0,7)х1022 см"3, установлено, что среднестатистическая величина ее удельного сопротивления составляет 6,2x10"5 Омхм, напряженность электрического поля в дуге -250 В/см, плотность тока 5x104 А/см2, индуктивность дуги в максимуме тока -20 нГн, температура дуги 2,5x104 К, температура переходной зоны между дугой и холодным газом (1,1+1,4)х104 К. Установлены зависимости сопротивления дуги от начального давления водорода, массы эродировавшего металла электродов и величины межэлектродного расстояния.

9. Определены и исследованы основные режимы горения дуги, установлено, что определяющими факторами при установлении того или иного режима являются величина межэлектродного расстояния, материал электродов и начальное давление газа.

1 (^Проанализированы основные механизмы переноса энергии от дуги к рабочему газу в разрядной камере ускорителя. Установлено, что 40+60% энергии передается путем турбулентного теплопереноса, остальная часть излучением, кондуктивной теплопроводностью и диссипацией энергии дуги. Основные потери энергии обусловлены лучистым нагревом стенок разрядной камеры и эрозией электродов.

11.Определены скоростные характеристики движения столба дуги, установлено, что в начальной стадии формирования разряда скорость передней границы дуги составляет 2000+2500 м/с, при движении дуги в нагретом газе ее скорость составляет 3000+4000 м/с, в результате чего в объеме разрядной камеры возникают мощные ударные волны.

12.Разработаны конструкции метаемых тел, содержащих до четырех ударных элементов с большим удлинением (до 15), изготовленных, как из стали, так и из сплавов с плотностью до 20 г/см3, надежно ускоряемых до скоростей 3,5 км/с. Установлена взаимосвязь между формой давления на осциллограммах, получаемых со ствольных датчиков и характером разрушения различных типов метаемых тел.

13.Проведен цикл исследований взаимодействия метаемых тел с различными преградами, установлено, что при ударе метаемого тела, содержащего четыре ударных элемента, один из которых находится в центре, глубина его (сердечника) проникновения в стальную полубесконечную преграду на 10+15 % выше, чем расположенных по периферии.

1. М.Бурнгам, "Многоступенчатые кумулятивные устройства", в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.72-83.

2. В.Аллен, Д.Меллой, Д.Роджерс, "Установка для исследования процесса соударения строго ориентированных тел при сверхвысоких скоростях", в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.164.

3. W.D.Crozier and W.Hume, "High-Velocity, Light-Gas Gun", Journal of Applied Physics, vol.28, no.8, 1957, p.892.

4. E.J.Stollenwerk and R.W.Perry, "Preliminary planning for a hypervelocity aeroballistic range at AEDC", AGARDograph, no.32, 1959, p.200.

5. J.G.H.Salge, T.H.G.G.Weise, U.E.Braunsberger et. al., "Mass acceleration by plasma pulses", IEEE Transactions on Magnetics, vol.25, no.l, January 1989, p.495.

6. S.C.Rashleigh and R.A.Marsha.], "Electromagnetic acceleration of macroparticles to high velocities", Journal of Applied Physics, vol.49, no.4, April 1978, p.2540.

7. K.W.Miller, R.M.Bergslein, "Study of Electromagnetic Gun", Proceedings of the 2nd Hypervelocity and Impact Effects Symposium, vol. 1, December 1957.

8. J.V.Parker, W.M.Parsons, C.E.Cummings, W.E.Fox, "Performance loss due toiLwall ablation in plasma armature railguns", AIAA 18 Fluid Dynamics and Plasmadynamics and Lasers Conference, July 1985.

9. I.R.Mc.Nab, "Early Electric Gun Research", IEEE Transactions on Magnetics,vol.35, no.l, January 1999, p. 250.

10. C.G.Page, "New Electromagnetic Engine", (American) Journal of Science and

11. Arts, vol. 49, 1845, pp. 131-135.

12. A.Egenland, "Birkeland's Electromagnetic Gun: A Historic Review", IEEE

13. Transactions on Plasma Science, vol. 17 (2), April 1989, pp. 73-82.

14. A.L.O.Fauchon-Villeplee, "Canons Electriques", Published by Berger-Levrault,

15. Nancy, Paris, Strasbourg, January 1920.

16. A.L.O.Fauchon-Villeplee, "Perfectionnements aux Canons Electriques", French

17. Patent No. 496,325, Published 4 November 1919.

18. Частное сообщение академика М.П.Костенко.

19. Peter Kapitza, Michael Kostenko, "Electrical Impulse Generator", British patent254,349, Application date: Dec. 30, 1924, Complete accepted: June 20, 1926.

20. A. JI.Корольков, "Дальнобойная электрическая пушка", Техника и снабжение Красной Армии, №37 (68), 20 августа 1923, стр. 1-6,8.

21. J.Hânsler, "Experimental Report No.3", Halstead Exploring Centre Report НЕС10386, UT-IAT Library L-06451, 18 January 1945.

22. L.A.Delsasso, "Japanese Experiments with the Electromagnetic Gun", U.S.Army

23. Technical Intelligence Report Number 17, 31 January 1946.

24. R.H.Kent, "Some special solutions for the motion of the powder gas", Journal of

25. Applied Physics, vol.7, no.9, 1936, pp.319-324.

26. Д.Е.Андерсон и М.Д.Принц, "Конструкция пушек на легком газе для выстреливания моделей с гиперзвуковыми скоростями", в кн. Современная техника аэродинамических исследований при гиперзвуковых скоростях, Машиностроение, 1965, стр.420.

27. A.H.Jones, W.M.Isbell and C.J.Maidn, "Measurement of the Very-High-Pressure

28. Properties of Materials using a Light-Gas Gun", Journal of Applied Physics, vol.37, no.9, Aug. 1966, p.3493.

29. Д.Эккерман, К.Моккой, Р.Оулит, Р.Швейгер, Ж.Теофанис, "Баллистическиетрассы фирмы "АВКО", в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.22.

30. Маисон, Мей, "Исследование внутренней баллистики двухступенчатой легкогазовой пушки с помощью интерферометра для измерения скорости", Ракетная техника и космонавтика, т. 14, №1, 1976, стр.131.

31. D.F.Gates, H.S.Brown and A.E.Seigel, "An Analytic and Experimental Study ofthe Heat Transfer and Erosion in the NOL Hypervelocity Launcher", AIAA Paper, no.69-336.

32. Митчелл, Неллис, "Диагностическая система для двухступенчатой легкогазовой пушки Ливерморской Национальной Лаборатории им. Лоуренса", ПНИ, №3, март 1981, стр.14.

33. F.Smith, "Theory of a two-stage hypervelocity launcher to give constant drivingpressure at the model", Journal of Fluid Mechanics, vol.17, part 1, September 1963, p.l 13.

34. Д.Лукашевич, "Течения с постоянным ускорением и их использование ввысокоскоростных пушках", Ракетная техника и космонавтика, т.5, №11, 1967, стр.44.

35. D.W.Bogdanoff and R.J.Miller, "Optimization Study of the AMES 1,5" Two

36. Stage Light Gas Gun", AIAA paper 96-0099, presented at the 34th AIAA Aerospace Sciences Meeting, Reno, NV, January 1996.

37. W.B.Stephenson, D.E.Anderson, "Two-Stage, Light-Gas Model Launcher", Aerospace Engineering, vol.21, no.8, August 1962.

38. A.E.Seigel, "Theory of High-Muzzle-Velocity Guns", Interior Ballistics of Guns,vol.66, 1979, p. 167.

39. D.W.Deis and I.R.McNab, "A laboratory demonstration electromagnetic launcher", IEEE Transactions on Magnetics, vol.18, no.l, January 1982, p. 16.

40. D.W.Deis, D.W.Scherbarth, G.L.Ferrentino, "EMACK Electromagnetic Launcher

41. Commissionings", IEEE Transactions on Magnetics, vol. mag-20, no.2, 1984, p.245.

42. I.R.McNab, F.Le Vine, M.Aponte, J.Hewitt, "Experiments with the Green Farm

43. Electric Gun Facility", Proceedings of 5th European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Toulouse, France, April 10-13, 1995, p.5.

44. A.L.Brooks, R.S.Hawke, J.K.Scudder and C.D.Worynski, "Design and Fabrication of Large-and Small-Bore Railguns", IEEE Transactions on Magnetics, vol. mag-18, no.l, Jan. 1982, p.68.

45. R.J.Barton, S.A.Goldstein, D.A.Tidman, S.G.Wang, N.K.Winsor and F.D.Witherpoon, "EMET Technology for Rail Launchers", IEEE Transactions on Magnetics, vol. mag-22, no.6, Nov. 1986, p. 1410.

46. R.F.Davidson, W.A.Cook, D.A.Robern, N.M.Schnurr, "Predicting Bore Deformation and Launcher Stresses in Railgun", IEEE Transactions on Magnetics, vol. mag-22, no.6, Nov. 1986, p. 1435.

47. J.F.Kotas, C.A.Buderjahn and F.D.Littman, "A Parametric Evaluation of Railgun

48. Augmentation", IEEE Transactions on Magnetics, vol. mag-22, no.6, Nov. 1986, p.1573.

49. D.RPeterson, D.A.Weeks, R.S.Zowarka, Jr.R.W.Cook and W.F.Weldon, "Testing of a High Performance, Precision-Bore Railgun", IEEE Transactions on Magnetics, vol. mag-22, no.6, Nov. 1986, p. 1662.

50. R.A.Marshall, "Structure of Plasma Armature of a Railgun", IEEE Transactionson Magnetics, vol. mag-22, no.6, Nov. 1986, p. 1609.

51. J.V.Parker, "Why Plasma Armature Railguns don't Work (and what can be doneabout it)", IEEE Transactions on Magnetics, vol.25, no.l, 1989, p.418-424.

52. N.Kawashima, A.Yamori, M.Kohno, H.Kubo, S.Teii, S.Himeno, "Improvementof High Velocity and Stable Railgun (HYPAC) in ISAS", Proceedings of 5th European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Toulouse, France, April 10-13, 1995, p.57.

53. B.V.Postnikov, V.P.Fomichev, V.M.Fomin, "Two-Stage Railgun with Pinchedth

54. Plasma Armature", 11 EML Symposium, Saint-Louis, France, May 14-17, 2002.

55. A.V.Shurupov, E.F.Lebedev, S.N.Luzganov, V.E.Ostashev, V.P.Polistchuk, V.E.Fortov, "Extreme Regimes of Railgun Launcher with Plasma Armature", 11th EML Symposium, Saint-Louis, France, May 14-17, 2002.

56. Э.А.Азизов, В.П.Базелевский, Ю.А.Кареев, "Исследование физических процессов в подвижном металлическом контакте", Пятая международная конференция по генерации мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам, MG-5, Новосибирск, 3-7 июня 1989.

57. T.E.James, D.C.James, "Contact Pressure Distribution and Transition in Solid

58. Armatures", IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, no.l, 2001, p.81.

59. T.E.James, "Why Solid Armature Fail and How They Can Be Improved", 11th

60. EML Symposium, Saint-Louis, France, May 14-17, 2002.

61. Yu.A.Kareev, L.G.Kotova, A.T.Kuharenko, Yu.A.Halimullin, "Investigation ofthe Metal Contact Crisis in Railguns with Resistive Rails", Proceedings of 5th European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Toulouse, France, April 10-13, 1995, p.22.

62. D.Rodger, H.C.Lai, "A Comparison of Formulations for 3D Finite Element Modeling of Electromagnetic Launchers", IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, no.l, 2001, p.135.

63. A.Slama, V.Mazauric, Y.Marechal, G.Meunier, Ph.Wendling, "Electric Railgun3D Modeling: Computation of Eddy Currents and Lorents Force", IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, no.l, 2001, p.139.

64. J.F.Newill, J.D.Powell, A.E.Zielinski "Coupled Finite Element Codes forfh

65. Armature Design", 11 EML Symposium, Saint-Louis, France, May 14-17, 2002.

66. A.E.Zielinski, "Thermophysical Evaluation of a Novel Aluminum Alloy with Application to an Integrate Launch Package", lllh EML Symposium, Saint-Louis, France, May 14-17, 2002.

67. T.E.James, "Why Solid Armatures Fail and How They Can Be Improved", 11th

68. EML Symposium, Saint-Louis, France, May 14-17, 2002.

69. R.M.Gee, C.Persad, "Multishot Performance of an Insulator in a Laboratory Electromagnetic Launcher", IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, no.l, 2001, p.257.

70. R.M.Gee, C.Persad, "The Response of Different Copper Alloys as Rail Contactsat an Electromagnetic Launcher", IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, no.l, 2001, p.263.

71. A.E.Zielinski, J.V.Parker, "Demonstration of a Hypervelocity Mass-Efficient Integrated Launch Package", IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, no.l, 2001, p.347.

72. P.Lehmann, H.Peter and J.Wey, "First Experimental Results with the ISL 10 MJ

73. DES Railgun PEGASUS", IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, no.l, 2001, p.435.

74. A.E.Poltanov, A.K.Kondratenko, A.P.Glinov and V.N.Ryndin, "Multi-Turn Railguns: Concept Analysis and Experimental Results", IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, no.l, 2001, p.457.

75. A.Yamori, Y.Ono, H.Kubo, M.Kono and N.Kawashima, "Development of an1.duction Type Railgun", IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, no.l, 2001, p.470.

76. H.D.Fair, "Electric Launch Science & Technology in the United States", 11th

77. EML Symposium, Saint-Louis, France, May 14-17, 2002.

78. T.Vaillant, "Electric Guns System Study. Hypervelocity applied to Anti-Tanksand Air Defense", Proceedings of 5th European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Toulouse, France, April 10-13, 1995, p.78.

79. L.D.Holland, "The DES railgun facility at CEM-UT", IEEE Transactions on Magnetics, vol.20, no.2, 1984, p.256.

80. E.Spahn, M.Lichtenberger, F.Hatterer, "Pulse Forming Network for the 10 MJ

81. Railgun PEGASUS", Proceedings of 5th European Symposium on

82. Electromagnetic Launch Technology, Toulouse, France, April 10-13, 1995, p.79.

83. C.M.Fowler, D.R.Peterson, R.S.Caird, D.J.Erickson, B.L.Freeman, J.C.King, "Explosive flux compression for railgun power sources", IEEE Transactions on Magnetics, vol.18, no.l, 1982, p.64.

84. А.Г.Анисимов, Ю.Л.Башкатов, Г.А.Швецов, "Взрывомагнитные генераторыдля питания рельсотронных ускорителей", Физика горения и взрыва, т.22, №4, 1986, стр.76-82.

85. M.Cowan, "Pulsed power for electromagnetic launching", IEEE Transactions on

86. Magnetics, vol.18, no.l, January 1982, p. 145.

87. R.D.Ford, D.Jenkins, W.H.Lupton, J.M.Vitkovitsky, "Pulsed High-Voltage and

88. High-Current outputs from Homopolar Energy Storage System", Review Scientific Instruments, vol.52, no.5, May 1981, pp.694-697.

89. W.J.Kolkert, F.Jamet, "Electric Energy Gun Technology: Status of the French

90. German-Netherlands Programme", IEEE Transactions on Magnetics, vol.35, no.l, January 1999, p.25.

91. J.Powell, T.Bottes, C.M.Stickley, S.Metch, "The Rotating Bed Reactor as a Power Source for E.M. Gun Applications", IEEE Transactions on Magnetics, vol.18, no.l, January 1982, p.145.

92. M.J.Spann, S.B.Pratar, W.G.Srinkman, D.Perkins, R.F.Thelen, "A Rapid Fire,

93. Compulsator-Driven Railgun System", IEEE Transactions on Magnetics, vol.22, no.6, November 1986.

94. M.D.Drida, M.W.Ingram, W.F.Weldon, "Electrothermal Accelerators: The Power

95. Conditioning Point of View", IEEE Transactions on Magnetics, vol.25, no.l, January 1989, p. 147.

96. G.Reiner, "The Magnetodynamic Storage as Peak Power Supply in Electric Combat Vehicles", 8th Topical Meeting of the European EML Society, Bourges, France, September 1997.

97. Ho-Lun Lee, G.L.Bullard, G.E.Mason, K.Kern, "Improved Pulse Power Sourceswith High-Energy Density Capacitor", IEEE Transactions on Magnetics, vol.25, no. 1, January 1989, p.324.

98. W.A.Walls, W.F.Weldon, S.B.Pratar, M.Palmer, D.Adams, "Application of Electromagnetic Guns to Future Naval Platform", IEEE Transactions on Magnetics, vol.35, no.l, January 1999, p.262.

99. W.R.Snow, R.S.Dunbar, J.A.Kulby, G.R.O'Neill, "Mass driver two: A status report", IEEE Transactions on Magnetics, vol.18, no.l, 1982, p. 127.

100. T.J.Burgess, E.C.Cnare, W.L.Oberkampf, S.G.Beard and M.Cowan, "The Electromagnetic 0-Gun and Tubular Projectiles", IEEE Transactions on Magnetics, vol.18, no.l, 1982, p.46.

101. S.L.Wepf, "Concepts and Limitations of Macroparticle Accelerators Using Traveling Magnetic Waves", IEEE Transactions on Magnetics, vol.18, no.l, 1982, p.121.

102. M.Liao, Z.Zabar, D.Czarkowski, E.Levi and L.Birenbaum, "On the Design of a

103. Coilgun as a Rapid-Fire Grenade Launcher", IEEE Transactions on Magnetics, vol.35, no.l, 1999, p.148.

104. К.Том, Д.Норвуд, "Теория гиперзвукового электромагнитного ускорителя",в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.95.

105. P.Mongeau and F.Williams. "ARC-commutated launcher", IEEE Transactions on

106. Magnetics, vol.18, no.l, 1982, p.42.

107. O.K.Mawardi, "Interior Ballistics of a Hybrid Electromagnetic Gun", IEEE Transactions on Magnetics, vol.18, no.l, 1982, p.60.

108. H.Kolm and P.Mongeau, "Basic principles of coaxial launch technology", IEEE

109. Transactions on Magnetics, vol.20, no.2, 1984, p.227.

110. П.Клеменс, М.Кингери, "Разработка техники измерений для гиперзвуковыхбаллистических установок", в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.124.

111. К.Леконт, "Высокоскоростное метание", в кн. Физика быстропротекающихпроцессов, том II, Мир, М., 1971, стр.247.

112. P.Andersen, S.A.Andersen, J.Bundgard, L.Bsekmark, B.H.Hansen, "Investigationof Pellet Acceleration by an Arc Heated Gas Gun", An Interim Report on the Investigations Carried Out from 1985.09.01 to 1987.03.31, RIS0-M-265O.

113. Д.Лукашевич, У.Гаррис, Р.Джексон, Д.Ван-дер-Блик, Р.Миллер, "Разработка емкостных и индуктивных импульсных аэродинамических труб", в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.212.

114. Дж.А.Блик, "Усовершенствование импульсных аэродинамических труб с емкостными и индуктивными накопителями энергии", в кн. Современная техника аэродинамических исследований при гиперзвуковых скоростях, Машиностроение, 1965, стр.41.

115. Р.Ротерт, К.Сивьер, "Гиперзвуковая импульсная аэродинамическая труба сзапасом энергии 7 МДж", в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.282.

116. Д.Кайзер, "Импульсная установка с малым загрязнением потока и надежноработающей разрядной камерой", в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.298.

117. D.W.Massey, D.A.Tidman, S.Goldstein and P.Napier, "Experiments with a 0,5

118. Megajoule Electric Gun System for Fairing Hypervelocity Projectiles from Plasma Cartridges", Final report GTD 86-1, GT-Devices, Alexandria, VA, March 1986.

119. A.Loeb and Z.Kaplan, "A Theoretical model for the physical processes in theconfined high pressure discharge of electrothermal launchers", IEEE Transactions on Magnetics, vol.25, no.l, Jan. 1989, p.342.

120. N.Spector, Z.Kaplan, A.Loeb, B.Brill and J.Levinson, "Confined high pressuredischarge experiments", IEEE Transactions on Magnetics, vol.25, no.l, Jan. 1989, p.538.

121. D.Melnik, M.Sudai, C.Goldenberg, R.Alimi, L.Perelmutter, D.Zoler, B.Zingerman, "ETC Technology Development at Soreq NRC, Israel", IEEE Transactions on Magnetics, vol.35, no.l, Jan. 1999, p.31.

122. N.Shafir, D.Zoler, S.Wald and M.Shapira, "Reliable, Highly Reproducible Plasma Injectors for Electrothermal Electrothermal-Chemical Launchers", IEEE Transactions on Magnetics, part II, Jan. 2005, vol.41, no.l, pp.326-329.

123. Z.Kaplan, D.Melnik, M.Sudai, D.Plotnik, G.Appelbaum, D.Kimhe, R.Alimi, L.Perelmutter, A.Juhasz, P.Tran, J.Broown, "A Field Study of a Hypervelocity Solid Propellant Electrothermal Launcher", IEEE Transactions on Magnetics, Jan. 1995.

124. D.C.Haugh and M.A.Firth, "The UK Electric Gun Program in 1998", IEEE Transactions on Magnetics, vol.35, no.l, Jan. 1999, p. 19.

125. S.R.Fuller, C.R.Woodley, C.R.Inglis, "Results from a Full Scale 'Smart Gun' Trial", 11th EML Symposium, Saint-Louis, France, May 14-17, 2002.

126. L.Pelermutter, C.Goldenberg, M.Sudai, etc., "Plasma propagation, and Ignition, of Propellant in the Chamber of a SPETC Gun", IEEE Transactions on Magnetics, vol.35, no.l, Jan. 1999, p.213.

127. M.J.Tailor, "Consideration of the Energy Transfer Mechanisms Involved inth

128. SPETC Ignition Systems", 11 EML Symposium, Saint-Louis, France, May 1417, 2002.

129. R.A.Beyer, Pesce-Rodriguez, "Experiments to Define Plasma-Propellant Interactions", 11th EML Symposium, Saint-Louis, France, May 14-17, 2002.

130. H.D.Fair, "Electric Launch Science & Technology in the United States", 11th EML Symposium, Saint-Louis, France, May 14-17, 2002.

131. H.D.Fair, "Electromagnetic Launch Science and Technology in the United States Enters New Era", IEEE Transactions on Magnetics, part II, Jan. 2005, vol.41, no.l, pp. 158-164.

132. В.Вольпе, Ф.Циммерман, "Экспериментальная проверка работы легкогазовой пушки с последовательными электрическими разрядами", в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.59.

133. В.Браун, В.Бойд, Е.Кэннон, В.Партридж, "Легкогазовая пушка с высоким давлением и высокой температурой", в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.83.

134. R.S.Hawke, W.J.Nellis, G.H.Newman, J.Rego, A.R.Susoeff, "Summary of Railgun Development for Ultra-High Pressure Research", 4th International Conference on M.G. Magnetic Fields Generation and Related Topics, 14-17 July 1986, Santa Fe, NM, USA.

135. W.E.Fox, C.E.Cummings, R.F.Davidson, J.V.Parker, "Mechanical Design Aspects of the HYVAX Railgun", IEEE Transactions on Magnetics, vol.20, no.2, 1984, p.244.

136. C.H.Haight, M.M.Tower, "Distributed Energy Store (DES) Railgun Development", IEEE Transactions on Magnetics, vol.22, no.6, November 1986, p.1499.

137. R.A.Burden, J.W.Gray, C.M.Oxley, "Explosive Foil Injection (EFI) Pre-Accelerator for Electromagnetic Launchers", IEEE Transactions on Magnetics, vol.25, no. 1, Jan. 1989, p.107.

138. Shu-Ushuba, Ken-ichi-Kondo and Akiro Savaoka, "Railgun experiments at Tokyo Institute of Technology", IEEE Transactions on Magnetics, vol.22, no.6, Nov. 1986, p. 1790.

139. S.V.Zakharenkov, A.I.Kulishevich, A.G.Kuprin, B.P.Levchenko, Ph.G.Rutberg,

140. A.F.Savvateev, "Efficiency of using a Railgun as an additional accelerator forth

141. Electrothermal Launcher", Proceedings of the 4 European Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Celle, Germany, 1993, Paper 1504.

142. L.C.Chhabildas, L.N.Kmetyk, W.D.Reinhart, C.A.Hall, "Enhanced Hypervelocity Launcher Capabilities to 16 km/s", International Journal of Impact Engineering, vol.17, 1995, pp.183-194.

143. Баллистические установки и их применение в экспериментальных исследованиях, Под редакцией Н.А.Златина и Г.И.Мишина, Наука, М., 1971, стр.19.

144. H.H.Kurzweg, "Special Ballistic Ranges and Gas Guns", Selected Topics on Ballistics, AGARDOgraph, no.32, 1959, p. 183.

145. R.F.Flagg, J.J.Glass, "Explosive-Driven, Spherical Implosion Waves", The Physics of Fluids, vol. 11, no. 11, 1968, pp.2282-2288.

146. W.A.Allen, J.S.Rinehart, W.C.White, "Phenomena Associated with the Flight of Ultra-Speed Pellets", Journal of Applied Physics, vol.23, no.l, Jun. 1952, pp.132-137.

147. Дж.Райнхарт, "Краткий исторический обзор гиперзвуковых исследований", в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.9-22.

148. R.H.Kent, "Explosives and their Military Applications", Journal of Applied Physics, vol.13, no.6, Jun.1942, p.348.

149. G.F.Silsby, R.J.Roszak, L.Giglio-Tos, "BRL's 50 mm High Pressure Powder Gun for Terminal Ballistic Testing The First Years Experience", Memorandum Report, ARBRL-MR-03236, Jun.1983.

150. В.Аллен, Д.Меллой, Д.Роджерс, "Установка для исследования процесса соударения строго ориентированных тел при сверхвысоких скоростях", в кн. Техника гиперзвуковых исследований, Мир, М., 1964, стр.166.

151. H.Langweiler, Zeitschrift Technischen Physic, vol.416, no. 19, 1938.

152. Танборг, Ингрэм, Грэхэм, "Пневматическая пушка для исследования соударений твердых тел в широком диапазоне скоростей", Приборы для научных исследований, т.41, №7, 1970, стр. 13-17.

153. Фаулс, Дюваль, Эсей, Беллами, Файнстман, Трейди, Майкле и Митчелл, "Газовая пушка для исследования соударений", Приборы для научных исследований, т.41, №7, 1970, стр.78-90.

154. J.R.Powell, F.L.Horn, R.Benenati, A.Lowrey, "Technology of Thermal Hypervelocity Launchers", IEEE Transactions on Magnetics, vol.22, no.6, Nov. 1986, p.1675.

155. Б.М.Манзон, "Ускорение макрочастиц для управляемого термоядерного синтеза", УФН, т. 134, вып.4, 1981, стр.611-639.

156. А.А.Игнатов, А.А.Провалов, Б.Д.Христофоров, О.Г.Чернов, "Измерение воздействия мощных импульсных пучков электронов на преграды", ПМТФ, №5, 1979, стр.3-7.

157. А.В.Добкин, Н.Б.Кокарев, Н.В.Немчинов, "Изучение плазмы, образовавшейся при ударе быстрых частиц о преграду", ЖТФ, т.49, 1979, стр.1405.

158. М.А.Султанов, В.П.Олейников, "О разрушении металлов под действием лазерного излучения и ударносжатой плазмы", ФКОМ, №1, 1980, стр.44.

159. D.G.Cheng, "Plasma Deflagration and the Properties of a Coaxial Plasma Deflagration Gun", Nuclear Fusion, vol.10, no.3, 1970, pp.305-317.

160. F.Winterberg, "Nuclear Fusion by Magnetic Acceleration of Superconducting Solenoids", Nuclear Fusion, vol.6, no.2, 1966, pp. 152-154.

161. R.Decoste, S.E.Bodner, B.M.Ripin, E.A.McLean, S.P.Obenchain, C.M.Armstrong, Physics Review Letter, vol.42, 1979, p. 1673.

162. Г.А.Аскарьян, Б.М.Манзон, Физика плазмы, т.1, 1981, стр.255.

163. S.A.Golgstein, D.A.Tidman, F.Saudel, D.Massey, J.M.Vitkovitsky, V.E.Scherrer, "The MAID System-Data Base and Design Issues", IEEE Transactions on Magnetics, vol.18, no.l, 1982, p.l65.

164. C.Knowlen, A.P.Bruckner, D.W.Bogdanoff and A.Hertzberg, "Performance Capabilities of the RAM Accelerator", AIAA/SAE/ASME/ASEE 23rd Joint Propulsion Conference, San Diego, Cal., June 29-July 2, 1987, AIAA'87, AIAA-87-2152.

165. F.S.Felber, "Centrifugal Projectile Launchers", IEEE Transactions on Magnetics, vol.18, no.l, 1982, p.209.

166. J.E.Osher, G.Barners, H.H.Chau, R.S.Lee, C.Lee, R.Speer, R.S.Weingart, "Operating Characteristics and Modeling of the LLNL 100-kV Electric Gun", IEEE Transactions on Plasma Science, vol.17, no.3, June 1989, p.392.

167. A.J.Cable, "Hypervelocity Accelerators", High-Velocity Impact Phenomena, Academic Press, N.Y., 1970, p.l.

168. И.А.Глебов, Ф.Г.Рутберг, Мощные генераторы плазмы, М., Энергоатомиздат, 1985.

169. Г.Г.Антонов, В.С.Бородин, А.И.Зайцев, Ф.Г.Рутберг, "Некоторые вопросы исследования сильноточного разряда в камере высокого давления", ЖТФ, t.XLII, №10, 1972, стр.2121-2126.

170. J.A.van der Blick, "Further Development of Capacitance and Inductance-Driven Hotshot Tunnels", Proceedings of the 2nd Symposium on Hypervelocity Techniques, New York, 1962, pp.47-86.

171. Р.Данненберг, А.Силва, "Работа камеры высокого давления с электродуговым нагревом либо в режиме эффективной передачи энергии толкающему газу, либо в режиме генерации сильных токов", Ракетная техника и космонавтика, т. 10, №12, 1972, стр.13-15.

172. Th.H.G.G.Weise, "Recent experimental Results obtained from 45 mm ET-Gun Investigations", Proceedings of the 4th Symposium on Electromagnetic Launch Technology, Celle, 1993.

173. Б.П.Левченко, Ф.Г.Рутберг, "Создание и исследование мощных импульсных генераторов плазмы", Генераторы плазменных струй и сильноточные дуги, Л., Наука, 1973, стр.9-20.

174. J.G.Kelley, M.A.Levine, A.L.Besse and A.Tatarian. "Improved Driven Chamber for Arc Driven Shock Tube", The Review of Scientific Instruments, vol.38, no.5, 1967, стр.641-645.

175. Г.С.Белкин и В.Я.Киселев, "Влияние материала электродов на эрозию при сильных токах", ЖТФ, т.37, вып.5, май 1967, стр.977.

176. Г.С.Белкин и В.Я.Киселев, "Эрозия электродов при сильноточных импульсных разрядах", ЖТФ, т.36, вып.2, май 1966, стр.384.

177. Г.С.Белкин, М.Е.Данилов, "Исследование особенностей электрической эрозии металлокерамических материалов", Электричество, №8, 1972, стр.45.

178. A.Watson, A.L.Donaldson, K.Ikuta and M.Kristiansen, "Mechanism of electrode surface damage and material removal in high current discharges", IEEE Transactions on Magnetics, vol.mag.-22, no.6, Nov. 1986, p. 1799.

179. A.L.Donaldson, T.G.Engel, M.Kristiansen, "State-of-the art insulator and electrode materials for use in high current, high energy switching", IEEE Transactions on Magnetics, vol.25, no.l, Jan. 1989, p.l38.

180. Aviation Week and Space Technology, vol.94, no. 17, April 26, 1971, p.36.

181. K.M.Slenes, P.Winsor, T.Scholz and M.Hudis, "Pulse Power Capability of High Energy Density Capacitors Based on a New Dielectric Material", IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, no.l, 2001, p.324.

182. H.G.Wisken, F.Podeyn, T.H.G.G.Weise, "High Energy Density Capacitors for ETC Gun Applications", IEEE Transactions on Magnetics, vol.37, no.l, 2001, p.332.

183. K.M.Slenes and L.E. Bragg, "Compact Capacitor Technology for Future Electromagnetic Launch Applications", IEEE Transactions on Magnetics, vol.41, no.l, 2005, pp.326-329.

184. G.L.Bullard, H.B.Sierra-Alcazar, M.I.Lee, J.L.Morris, "Operating principles of the ultracapacitors", IEEE Transactions on Magnetics, vol.25, no.l, 1989, p.102.

185. K.M.Burke, W.J.Sarjeant, J.L.Zirnheld, "Partial Discharge Characteristics of Low Kilovolt Class Capacitors", 15th International Pulsed Power Conference, Monterey, CA, USA, June 13-17, 2005.

186. В.П.Копышев, В.В.Хрусталев, "Уравнение состояния водорода до 10 Мбар", ПМТФ, №1, 1980, стр. 122-127.

187. J.R.Baker and H.F.Swift, "Theoretical Thermodynamic Properties of Gases at High Temperatures and Densities with Numerical Results for Hydrogen", Journal of Applied Physics, vol.43, no.3, March 1972, pp.950-953.

188. М.Бейер, В.Бек, К.Меллер, В.Цангель, Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения, М., Энергоатомиздат, 1989, стр.471-476.

189. В.С.Гутников, Интегральная электроника в измерительных устройствах, Л., Энергия, 1980, стр.60-62.

190. К.П.Станюкович, Неустановившееся движение сплошной среды, М., Наука, 1971, стр.669-671, 687-697.172 . В.А.Балакин, Трение и износ при высоких скоростях скольжения, М., Машиностроение, 1980, стр.11.

191. В.Е.Чурбанов, Внутренняя баллистика артиллерийского орудия, М., Воениздат, 1973, стр.18.

192. Г.Шлихтинг, Теория пограничного слоя, М., Наука, 1974, стр.549.

193. Эксперимент и техника высоких газовых и твердофазовых давлений, Изд., Наука, М., 1978.

194. Д.С.Циклис, Техника высоких давлений, Химия, 1976.

195. Г.А.Любимов, В.И.Раховский, "Катодное пятно вакуумной дуги", УФН, т.25, №4, 1978, с. 665-706.

196. В.И.Раховский, Физические основы коммутации электрического тока в вакууме, М., Наука, 1970, 536 с.

197. П.Л.Калантаров, Л.А.Цейтлин, Расчет индуктивностей, Энергоатомиздат, Л., 1986, 487 с.

198. Д.Ж.Шерклиф, Курс магнитной гидродинамики, Москва, Мир, 1967, 320 с.

199. Ю.Р.Князев, Е.С.Боровик, Р.В.Митин, В.И.Петренко, "Импульсная дуга высокого давления в гелии и водороде", ЖТФ, т.37, вып.З, 1967, с.523-527.

200. В.И.Петренко, Р.В.Митин, Ю.Р.Князев, А.В.Звягинцев, "Сильноточная импульсная дуга в водороде при давлениях до 400 атм", ЖТФ, т.379, вып. 10, 1969, с.1827-1833.

201. М.Э.Пинчук, "Исследование процессов в сильноточном разряде высокого давления, обусловленных электродными плазменными струями, оптическими методами", диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, Санкт-Петербург, 2004, 122 с.

202. Н.Б.Варгафтик, Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей, М., Наука, 1972, 720 с.

203. Ю.И.Райзер, Физика газового разряда, М., Наука, 1987, стр.55.

204. В.Е.Фортов, И.Т.Якубов, Неидеальная плазма, М., Энергоатомиздат, 1994, 247 с.

205. W.B.Leung, N.M.March, "Resistivity of a structureless hydrogen plasma due to weak electron ion interaction", Plasma Physics, 1977, vol.19, no.3, pp.277281.

206. H.Lee, "Method for computering the radial temperature profiles in high pressure, high current arcs", J. Phys. D. Appl. Phys., 1985, no. 18, pp.425-439.

207. А.М.Воронов, "Исследование импульсного сильноточного разряда в гелии, азоте и водороде при высоких давлениях", Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук, СПб., 1992.

208. С.Э.Фриш, Оптические спектры атомов, М., Наука, 1963, стр.469.

209. А.Д.Лебедев, "Механизмы ограничения скорости плазменного сгустка в рельсотроне", Материалы I Всесоюзного семинара по динамике сильноточного дугового разряда в магнитном поле, Новосибирск, 10-15 апреля 1990, стр. 333-341.

210. В.Ц.Гуревич, Г.А.Десятов, В.Л.Спекторов, Б.А.Урюков, В.С.Энгелыит, "Особенности движения токовой оболочки и ударной волны в импульсном ускорителе высокого давления", Доклады Академии наук СССР, 1987, т.293, № 5, стр. 1102-1105.

211. Г.Ретер, Электронные лавины и пробой в газах, Москва, Мир, 1968, 390 с.

212. Л.А.Арцимович, Управляемые термоядерные реакции, Физико-математическая литература, М., 1961, стр. 148.

213. Л.Е.Белоусова, "О начальной скорости расширения канала импульсного разряда", Генераторы низкотемпературной плазмы, Энергия, М., 1969, стр. 174-178.

214. А.Т.Онуфриев, В.Г.Севастьянов, "Расчет цилиндрической электрической дуги с учетом переноса энергии излучением. Дуга в водороде при давлении 100 атм", ПМТФ, 1968, №2, стр. 17-20.

215. И.П.Федотов, В.В.Вихрев, "Сильноточный импульсный разряд в плотных средах. Электрический разряд в жидкости и его применение в промышленности", Тезисы докладов IV Всесоюзной научно-технической конференции, Николаев, сентябрь 1988, с.91-99.

216. Я.Б.Зельдович, Ю.П.Райзер, Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, М., Наука, 1982, с. 127-136.

217. К.А.Наугольных, Н.А.Рой, Электрические разряды в воде, М., Наука, 1971, с.69.

218. Б.М.Смирнов, Введение в физику плазмы, М., Наука, 1982, с. 127-136.

219. H.F.Lehr, E.Wollman, G.Koerber, "Experiments with jacketed rods of high fineness ratio", International Journal of Impact Engineering, vol.17, 1995, pp.517-526.

220. П.Чжен, Отрывные течения, M., Мир, 1973, т.2, стр.213-218.

221. Основные материалы диссертации опубликованы в работах с 203 по 279:203. .В.А.Коликов, "К расчету индуктивного накопителя тороидальной формы", В сб. Мощные генераторы низкотемпературной плазмы и методы исследования их параметров, Ленинград, 1977.

222. Ф.Г.Рутберг, Д.А.Андреев, М.О.Знесин, В.А.Коликов, Б.П.Левченко,

223. A.В.Радюшин, "Разработка и создание емкостного источника питания импульсных генераторов плазмы с энергией 3 МДж", В сб. "Источники электропитания кратковременных и импульсных нагрузок большой мощности", ВНИИ Электромаш, Л., 1981, стр. 124-130.

224. В.А.Ефремов, В.А.Коликов, Б.П.Левченко, М.И.Мешков, Ф.Г.Рутберг,

225. B.Я.Соколов, Н.А.Соломахов, Авторское свидетельство № 168854, 1982.

226. Ф.Г.Рутберг, А.М.Глухов, В.А.Коликов, Б.П.Левченко, "К вопросу о характеристиках мощного импульсного разряда в водороде при высоких давлениях", Генераторы плазмы и системы энергопитания, ВНИИ Электромаш, Л, 1987, стр. 17-23.

227. А.В.Будин, А.М.Глухов, В.А.Коликов, Ф.Г.Рутберг, Н.А.Широков, "Генерация мегаамперных импульсов тока в водороде высокой плотности", Пятая международная конференция по генерации мегагауссных полей и родственным экспериментам, Новосибирск, 1989.

228. Ph.G.Rutberg, A.V.Budin, A.M.Glukhov, V.A.Kolikov, N.A.Shirokov, "Generation of Megaampere Current Pulses in High Density Hydrogen", Megagauss Fields and Pulsed Power Systems (Mg V), Nova Science Publishers, New York, 1990, pp.313-317.

229. V.N.Zhuravlev, V.A.Kolikov, A.I.Kulishevich, Ph.G.Rutberg, "Heavy Current Impulse Discharge in Plasma Generators", 21st International Electric Propulsion Conference, Orlando, FL, July 18-20, 1990, p.6.

230. Ph.G.Rutberg, A.M.Glukhov, V.A.Kolikov, "Electrodes Erosion and Pulsed Hydrogen Plasma Generator Efficiency During High Current Discharges", 22nd International Electric Propulsion Conference, Viareggi, Italy, 1991, pp. 91-140.

231. А.В.Будин, А.И.Коваль, В.А.Коликов, И.Б.Рабинович, М.И.Хейфиц, "Получение водорода путем электротермического разложения твердых источников газа", Письма в ЖТФ, т.20, вып.6, 1994, стр. 39-42.

232. Ф.Г.Рутберг, А.В.Будин, В.А.Коликов, Б.П.Левченко, В.В.Леонтьев, И.П.Макаревич, Н.А.Широков, "Эрозия электродных материалов в мощных импульсных генераторах водородной плазмы", Теплофизика высоких температур (ТВТ), т.32, №4, 1994, стр. 628-630.

233. Ph.G.Rutberg, A.V.Budin, V.A.Kolikov, B.P.Levchenko, V.V.Leontiev, I.P.Makarevich, N.A.Shirokov, "Erosion of Electrode Materials in Powerful Pulse Generators of Hydrogen Plasma", High Temperature, v.32, no.4, July-Aug., 1994, pp.589-591.•

234. A.A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, A.G.Kuprin, Ph.G.Rutberg, "Powerful Pulse Generator of Dense Plasma with High Concentration of Metals Vapor", Hypervelocity Impact Symposium, 17-19 October, 1994, Santa Fe, NM, USA.

235. Ph.G.Rutberg, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, "Powerful Pulse Generator of Dense Plasma with High Concentration of Metals Vapor", International Journal of Impact Engineering, v.17, 1995, pp.93-98.

236. Ph.G.Rutberg, V.A.Kolikov, A.A.Bogomaz, A.A.Safronov, I.S.Polovtsev, "Pulse and Power Three-Phase Plasma Generators, Possible Application", IEEE International Conference on Plasma Science, June 3-5, 1996, Boston, USA, p.225.•

237. Ph.G.Rutberg, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, A.G.Kuprin,

238. A.A.Pozubenkov, "Estimations of Some Parameters of the Discharge Chamber of Powerful Electric Discharge Launcher", 27th AIAA Plasma Dynamics and Lasers Conference, June 17-20, 1996, New Orleans, LA, USA, pp. 1-9.

239. Ph.G.Rutberg, A.A.Bogomaz, V.A.Kolikov, "Pulse Plasma Generators, Possible Applications", Fourth European Conference on Thermal Plasma Processes,

240. Athens, Greece, July 15-18, 1996.

241. И.П.Макаревич, Ф.Г.Рутберг, В.А.Коликов, А.В.Будин, В.В.Леонтьев, Б.П.Левченко, Н.А.Широков, "Световой метод определения временных характеристик процесса раскрытия запорных диафрагм", ЖТФ, том 66, вып.2, 1996, стр.205-206.

242. P.Makarevich, Ph.G.Rutberg, V.A.Kolikov, A.V.Budin, V.V.Leontiev,

243. B.P.Levchenko, N.A.Shirokov, "Optical Method for Determining the Temporal Characteristics of the Opening Processes for Diaphragms", Technical Physics, v.41, no.2, Feb., 1996, pp.227-228.

244. A.F.Savvateev, V.A.Kolikov, A.I.Kulishevich, A.G.Kuprin, Ph.G.Rutberg,

245. S.V.Zakharenkov, "Aerodynamic of Complete Projectile for Multiple Rodth • • •

246. Hypervelocity Impact", Proceedings of the 16 International Ballistics

247. Symposium and Exhibition, 23-27 September, 1996, San-Francisco, С A, USA.

248. Ph.G.Rutberg, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, A.G.Kuprin, A.A.Pozubenkov, "Experimental Study of Hydrogen Heating in Discharge Chamber of Powerful Electric Discharge Launcher", Journal of Propulsion and Power, vol.13, no.5, 1997, pp.659-664.ь

249. Ph.G.Rutberg, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, A.G.Kuprin, "Hydrogenth

250. Heating in the Discharge Chamber of Powerful Electric Discharge Launcher", 24

251. EE International Conference on Plasma Science, San Diego, California, USA, May 19-22, 1997, p.318.

252. Ph.G.Rutberg, V.A.Kolikov, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, "Decontamination Possibilities of High Toxic Wastes by Means of Dense Plasma Generators", Eight International Conference on Switching Arc Phenomena, September 3-6, 1997, Lodz, Poland, p.360-363.

253. Ph.G.Rutberg, A.V.Budin, V.A.Kolikov, A.A.Bogomaz, I.P.Makarevich, "Hypervelocity electric discharge accelerator", IEEE Transactions on Magnetics, January 1997, v.33, no.l, part 1, pp.305-309.

254. А.А.Богомаз, А.В.Будин, С.В.Захаренков, В.А.Коликов, А.И.Кулишевич, И.П.Макаревич, Ф.Г.Рутберг, А.Ф.Савватеев, "Применение импульсных генераторов плазмы для гиперскоростного ускорения тел", Известия Академии Наук, Энергетика, №1, 1998,стр.64-79.

255. Ф.Г.Рутберг, А.А.Богомаз, А.В.Будин, В.А.Коликов, А.Г.Куприн, "Нагрев газа высокой начальной плотности мощной электрической дугой", Известия Академии Наук, Энергетика, №1, 1998, стр. 100-106.

256. Ph.G.Rutberg, V.A.Kolikov, G.A.Shvetsov, "Electric Launch in Russia: a Review of Recent Results", 9th EML (Electromagnetic Launch Symposium), May 13-15, 1998, p.9.

257. A.V.Budin, A.A.Bogomaz, V.A.Kolikov, Ph.G.Rutberg, "Multipulse Discharge in the Chamber of Electric Discharge Launcher", 9th EML (Electromagnetic Launch Symposium), May 13-15, 1998, Edinburgh, Scotland, UK, p. 19.

258. A.F.Savvateev, S.V.Zakharenkov, V.A.Kolikov, Ph.G.Rutberg, "Launch Package for Multiple-Rod Hypervelocity Impact Investigation", 9th EML (Electromagnetic Launch Symposium), May 13-15, 1998, Edinburgh, Scotland, UK, p.44.

259. Macroprojectiles", Applied Energy, Russian Journal of Fuel, Power and Heat Systems, v.36, no.2,1998, pp.27-32.

260. A. A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, A.G.Kuprin, Ph.G.Rutberg, "Investigation of High Initial Density Gas Heating by Powerful Electric Arc", Fifth European Conference on Thermal Plasma Processes, 13-16 July 1998, St.Petersburg, p.37.

261. V.A.Kolikov, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, A.F.Savvateev, Ph.G.Rutberg, "Some aspects of pulse plasma generators investigation and their application", Fifth European Conference on Thermal Plasma Processes, 13-16 July 1998, St.Petersburg, p.62.

262. Ph.G.Rutberg, G.A.Shvetsov, V.A.Kolikov, "Electric launch in Russia", IEEE Transactions on Magnetics, vol.35, no.l, January 1999, pp.37-43.

263. A.F.Savvateev, A.V.Budin, V.A.Kolikov, Ph.G.Rutberg, "Launch package for multiple-rod hyper-velocity impact investigation", IEEE Transactions on Magnetics, vol.35, no.l January 1999, pp.90-94.

264. A.V.Budin, A.A.Bogomaz, V.A.Kolikov, Ph.G.Rutberg, A.F.Savvateev, "Multipulse discharge in the chamber of electric discharge launcher", IEEE Transactions on Magnetics, vol.35, no.l, January 1999, pp.189-191.

265. V.A.Kolikov, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, A.F.Savvateev, Ph.G.Rutberg, "Some Aspects of Pulse Plasma Generators. Investigation and their Application", Progress in Plasma Processing of Materials, (5th International Thermo Plasma

266. Processes Conference, 1998, St.Petersburg, Russia), Printed in USA, 1999, Begell House Inc., pp. 107-114.

267. А.А.Богомаз, А.В.Будин, В.А.Коликов, М.Э.Пинчук, А.А.Позубенков, Ф.Г.Рутберг, "Генерация ударных волн сильноточным импульсным разрядом в плотной газовой среде", XV Международная конференция уравнение состояния веществ, Терская 2000, стр.99-100.

268. Ph.G.Rutberg, V.A.Kolikov, G.A.Shvetsov, "The Main Directions of Electric Launch Development in Russia", 10th Symposium on Electromagnetic Launch Technology, San Francisco, California, USA, April 25-28, 2000, p.33.

269. Ph.G.Rutberg, V.A.Kolikov, A.V.Budin, A.F.Savvateev, "Combined Electro-Discharge Accelerator Performance", 10th Symposium on Electromagnetic Launch Technology, San Francisco, California, USA, April 25-28, 2000, p.76.

270. Ph.G.Rutberg, V.A.Kolikov, G.A.Shvetsov, "Problems, Results and Prospects of Electric Launch in Russia", IEEE Transactions on Magnetics, January 2001 v.37, no.l, part 1, pp.42-4.

271. Ph.G.Rutberg, A.F.Savvateev, A.V.Budin, V.A.Kolikov, "Features of Electric Discharge in Gas of High Density", 28th IEEE International Conference on Plasma Science, June 17-22, 2001, Las Vegas, Nevada, USA, p. 164.

272. A.F.Savvateev, А.В.Будин, В.А.Коликов, Ф.Г.Рутберг, "Использование срывного обтекания при гиперзвуковых скоростях полета", Proceedings of 3rd conference on magnetic and plasma air dynamics, Moscow, 2001.

273. Ph.G.Rutberg, A.F.Savvateev, A.V.Budin, V.A.Kolikov, "High-Speed Penetration in to Sand", International Journal of Impact Engineering, no.26, 2001, pp.675-681.

274. Ф.Г.Рутберг, А.А.Богомаз, А.В.Будин, В.А.Коликов, М.Э.Пинчук, А.А.Позубенков, "Исследование влияния катодной и анодной струи на свойства сильноточной электрической дуги", ЖТФ, 2002, том 72, вып.1, стр.28-35.

275. Ph.G.Rutberg, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, M.E.Pinchuk, A.A.Pozubenkov, "Influence of the Cathode and Anode Jets on the Properties of a High-Current Electric Arc", Technical Physics, vol.47, no.l, 2002, pp.26-33.

276. A.F.Savvateev, A.V.Budin, V.A.Kolikov, Ph.G.Rutberg, "Combined Electroth

277. Discharge Launcher Performance", The 11 EML Symposium, Saint Louis, France, May 14-17, 2002, p.l 17.

278. Ph.G.Rutberg, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, A.F.Savvateev, "High-current arc in dense gas", Proceedings of European Materials Research Society Spring Meeting, Strasbourg, France, 2002.

279. A.F.Savvateev, A.V.Budin, V.A.Kolikov, Ph.G.Rutberg, "Parameters of Electric Discharge in Gas of High Density", The 11th EML Symposium, Saint Louis, France, May 14-17, 2002, p.l 17.

280. Ф.Г.Рутберг, А.Ф.Савватеев, А.А.Богомаз, А.В.Будин, В.А.Коликов, "Исследование электрического разряда в газе сверхвысокой плотности с предварительным адиабатическим сжатием", Теплофизика высоких температур, 2003, том 41, №5, стр.664-669.

281. Ph.G.Rutberg, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, A.F.Savvateev, "High-Current Arc in Dense Gas", Progress in Plasma Processing of materials, 2003,-

282. Proceedings of the Seventh European Conference on Thermal Plasma Processes, Strasbourg, France, June 18-21, 2002, Pierre Fauchais, Begell House, Inc, New York, Wallingford, U.K., Strasbourg, pp.243-250.

283. Ph.G.Rutberg, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, I.I.Kumkova,

284. M.E.Pinchuk, "Effect of Near Electrode Processes on Discharge in Powerful Pulse .i

285. Generators of Dense Plasma", 12 International Congress on Plasma Physics, Nice, France, 28-29 October 2004, p. 190.

286. Ph.G.Rutberg, A.A.Bogomaz, A.V.Budin, V.A.Kolikov, M.E.Pinchuk, A.F.Savvateev, "The Electric Discharge in Superhigh Pressure Gas at Currentf jL

287. Amplitude up to 5-10 A", 12 International Congress on Plasma Physics, Nice, France, 28-29 October 2004, p. 190.

288. A.V.Budin, V.A.Kolikov, Ph.G.Rutberg, "The programmed capacitor storageiLdischarge and its influence on electrodischarge accelerator launch velocity", 15 International Pulsed Power Conference, Monterey, CA, USA, June 13-17, 2005.