Распад подвижной токовой арматуры в канале магнитоплазменного ускорителя тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.08 ВАК РФ

.- с

На правах рукописи

ФАТЬЯНОВ ОЛЕГ ВЛАДИМИРОВИЧ

•УДК: 533.9+621.313

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМРИ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

РАОГВД ПОДВИЖНОЙ ТОКОВОЙ АРМАТУРЫ В КАНАДЕ ?МАГНИТОПЛАЗМЕННОГО УСКОРИТЕЛЯ

01 - Физика « химия плазмы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учбной степени кандидата физико-математических наук

Москва - 1992 г.

Работе выполнена в НИЦ ТИВ НО "ИВТАН"

Научные руководители: кандидат (Цизико-матаматичеслж:

В.Е.Осгашев, академик А.Е.Шейндлин

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор В.С.Славин, кандидат физико-математических наук В.К.Тютин.

Ведущая организация

Филиал ВШИ Электромашиностроения

Защита диссертации состоится " /т*-" ийААЖД 1992 г. в {0 чао. р(! мин. на заседании специализщвованного Совета К 063.9).Об при Московском финко-техническом институте по адресу: 141700, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский пер. д. 9, МФТИ.

С диссертацией мохно ознакомиться в библиотеке МФТИ. Автореферат разослан " /¿Г " 1992 г.

Учёный секретарь специализированного Совета

кандидат физико-математических наук В.и.Ковтун

i'Jwvï"' , v.' ' u . , . Л ^

ГООУДЛГ': - .. • .д

BHBillïUïfaiM' - 1 -

ПРИНЯТЫЕ В ТЕКСТЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ МТ - ускоряемое макротело МНУ - магнигоплазменный ускоритель МТ ТПА - токовоплазменная арматура ПДР - илазмодинамический разряд ТО - токовая оболочка КПП - квазистационарный плазменный коток

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Для генерации экстремальных теплофизи-лескюс состояний конденсированных сред и реализации динамических методов в их изучении в последние года интенсивно разрабатываются гютерскоростша разгонные устройства нового поколения на основе использования принципов электромагнитного ускорения. Основная цель разработки этих устройств состоит в том, чтобы превзойти параметры метания практически исчерпавших себя традиционных систем (газовых, легкогазовых, электротермических и пороховых пушек, взрывных и взрывокумулятившх метательных устройств), в воспроизводимых мсс-совых экспериментах выйти за пределы скоростей разгона ^10 км/с и более. Удельная плотность кинетической энергии ускоренного МТ составит при этом >50 кДж/г, т.е. значительно превысит плотность химической- энергии распространбнных веществ.

Одним из устройств, с которым овязывают вероятную церспоктиву решения этой задачи, является рельсотрон (рис.1). Канонический рельсотрон представляет- собой линейный электродвигатель, в котором подвижный элемент 1 рабочего электрического контура с тском I (якорь, ТПА) ускоряется в собственном магнитном поле В этого контура. Рельсотрон привлекателен относительной простотой преобразователя энергии - капала ускорителя. Лучшие результаты были получены при разгоне диэлектрических М7 массой г на рельсотроках с плазменным якорем - МПУ (6-7 км/с в воспроизводимых экспериментах,' 8-11 - в единичных).

Первоначальные надежда на скорое достижение гиперскоростей разгона в МПУ не были оправданы в полной мера. Отсутствие достаточных знаний о физических процесса* преобразования энергии сдерживает прогресс в достижении более высоких скоростей метания, широкое практическое использование этих ускорителей в физике, техни-

(

ко, технологии.

В настоящее время основной причиной невысокой эффективности МПУ считается распад подвижной сильноточной излучающей ТПА, обусловленный еб взаимодействием со станками МПУ-канала и дестабилизирующим влиянием эрозионных потоков с рабочих поверхностей какала. Вероятно, однако, что рассматриваемые причини нереализуемое™ о ¡кидаемых параметров ускорения являются, по-существу, следствием внутреннего рассогласования процессов в системы электрометания в целом.

Исследование эволюции токовоплазменных образований б МПУ-канале и о9 причин актуально как с точки зрения построения адекватной физической модели процесса преобразования энергии в МПУ, так и оценки на этой основе продольного уровня скоростей, достижимых в этих ускорителях при неразрутаюцем разгоне МТ.

Цель работы.

Исследование процесса эволюции Т11А в МПУ-канале, определение причин еЗ обусловливающих, выявление форм существования ЦДР, развитие физической модели процессов преобразования энергии в МПУ.

Определение возможных схемотехнических модификаций рельсотро-нов, их классификация; сравнительный анализ этих схем, ши:кчая аспекты устойчивости ТПА, выявление перспективных по этому признаку.

Создание целевого экспериментального стенда. Получение и накопление базы экспериментальных данных.

Экспериментальные исследования различных схем МПУ, эволюции и динамики ТПА; сравнительный анализ этих схем по устойчивости ТПА.

Научная новизна.

Установлено, что эрозия поверхностей МПУ-канала - неотъемлемый фактор, сопровождающий работу МПУ макротел, и постановка задачи о ей исключении практически нереализуема, по крайней мере, на существующем уровне технологии изготовления конструкционных элементов МПУ-каналов.

Приведена иллюстрация форм существования ПДР в рельсотроне; предложена физическая модель процесса разгона МТ в каноническом МПУ.

Выполнен качественный анализ процессов, ограничивающих скорость разгона в МПУ. Показано, что определявшими являются аспекты электрической прочности канала усксрителя, недостаток которой про-

является в изменении формы существования ДЯР, нереализуемости принципа электродинамического разгона.

Выявлено повышение устойчивости электропроводящего эрозионного следа ТПА По отношению к паразитным перезамыканиям рабочего тока в нём при интенсификации процессов эрозии стенок МПУ~канала, но но за счЗт увеличения амплитуда тока.

Продложеш схемы с обращенным и двусторонним токоподводом к подвижному якорю рольсотрона. Показано, что схемы с прямим и обра-щбнным токоподводом являются полярными по уровню устойчивости к паразитшм поре замыканиям рабочего тока в канала: первая - худаая по устойчивости елода подвижного якоря, но лучшая по устойчивости фронтальных областей канала, и наоборот. При повышении омнчоского сопротивления электродов запас по устойчивости следа якоря в схеме с обращенным токоподводом возрастает, но понижается в схеме с прямым токоподводом, и наоборот в отношении устойчивости фронтальных областей канала. В этом ряду схема с двусторонним токоподводом занимает промежуточно? положенно. В предлагаемых схемах МПУ выбор электроды« материалов не ограничен классом высокоэлектропроводящих.

Получоны экспериментальные дапшо по исследованию с чем МПУ с прямым, обращенным и комбинированным токоподводом, о также ' дополнительным подмагиичиванием, в вариантах само- и независимого возбуждения. Прямое сравнение с каноническим МПУ в сходных условиях постановки опнтов подтвердило болов високу» устойчивость следа ТПА к паразитшм гюрезамыканиям рабочего тока в схомах МПУ с обращенным и двусторонним токоподводом и перспективность предлагаемых схем.

Практическая и научная ценность.

Получошшо в работе новые результаты позволили расширить представления о влиянии процессов эрозии МПУ-канала на эволюцию ТПА и динамику разгона МГ,'развить физическую модель процессов преобразования энергии в МПУ, указать механизмы, определяющие оффвктивно-сть разгона, построить полый ряд схемотехнических модификаций ре-льсотрона и предложить новые схемы, отличающиеся повыше) шым запасом устойчивости ТПА, создать баше экспериментальных дашшх по результатам исследований схем МПУ с прямым, обращенным, двусторонним токсподеодами к ТПА, дополнительным подмагиичиванием.

Полученные данные корректируют сложившуюся систему представле -ний ' ¡арадигму) об определяющем и преимущественно негативном влиянии процессов врозии, изменяют взгляд на необходимость использования в конструкциях ЫПУ-капалов малоэрозирунцих материалов.

Предложенные новые схемы рельсотронов могут быть использованы при разработке и создании гиперскоростных мотателей с повышенной эффективностью преобразования электромагнитной энергии в кинетическую, преодоления уже освоенных и достигнутых рубежей для скоростей метадия.

Полуденные результаты развивают и дополняют систему представлений о предмете исследования, позволяют оценивать возможности метателей на основе рельсотрона с большей достоверностью, формулировать задачу исследования следующего уровня.

ООосновэшюсть и достоверность результатов работы подтверждена оценками возможных систематических и случайных погрешностей измерений, многократным повторением опытов, всесторонним анализом положенных в основу теоретического рассмотрения допущений, сравнением с известными экспериментальными и теоретическими результатами.

Автор защищает:

- результаты качественного анализа физических механизмов, определяющих допустимые скорости разгона МТ в МПУ, физическую модель преобразования энергии в каноническом МПУ;

- антиэрозионную концепцию физических процессов в МПУ-канале как определяющую эффективность раз гот МТ;

- полный ряд схемотехнических модификаций рельсотроноЕ, их классификацию, результаты сравнительного анализа устойчивости ТПА;

- результаты экспериментальных исследований эволюции ТПА в различных схемах МПУ;

- запас по устойчивости следа ТПА к возможности образования паразитных шунтирующих перезамыканмй рабочего тока в схеме МПУ с дополнительным самоподмагничиванием меньше, чем в канонической;

- запас по устойчивости следа ТПА к возможности образования паразитных шунтирующих пэрезамыканий рабочего тока в схем:-^ МПУ с обращенным и двусторошшм токоподводом выше, чем в каноническом МПУ;

- в схемах с обращенным и двусторонним токоподводом устойчивое состояние Т11Л и режим, «б ускорения могут бить реализована и при

уменьшении пондеромоторной силы в процессе движения.

Апробация работа. Основше результаты и положения диссертации докладывались на XXXVII и ХХУ.УШ Научных конференциях МФТИ (1990, 1991 гг.), на 11-ом Всесоюзном семинаре по динамике сильноточного дугового разряда в магнитном поле (Новосибирск, 1991 г), на Всесоюзной конференции по физике и технике высокоскоростного ударэ (Владивосток, 1990 г.), на научных семинарах лаб. * 37 НИЦ ТИВ НО "ИВТАК", принята к обсувдению на международной конференции "Ме-гагаусс-6".

Публикации. По теме диссертации опубликованы 3 печатных работы, получен 1 патент.

Структура и' объбм диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа изложена на страницах, содержит страниц токста и рисунков. Список ль/ературы насчитывает наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность теш исследования, сформулированы цель и задачи, укэзана научная новизна полученных в диссертации результатов и перечислены основные положения, вшгосимш на защиту.

Первая глава отражает общее состояние проблемы исследования гидарскоростного МПУ макротел. Глсша содержит три параграфа. В первом дан обзор литературных дэгашх, имеющих непосродствэнное отношение к представленному в диссертации материалу. Во втором параграфе рассмотрены основше физические процессы, определяющие эффективность преобразования электромагнитной энергии в кинетическую. В третьем параграфе поставлена задача научного исследования.

Возможности традиционных средств разгона МГ - газовых, легкогазовых, пороховых, электротермических пушек, взрывных и взрывоку-мулятивных ускорителей - практически исчерпаны. Достигаемые в них скорости метания М-10 км/с) определяются предельными скоростями расширения газовых потоков. Электромагнитные средства разгона МТ получили развитие в. связи с новыми задачами физики, техники и технологии, благодаря созданию мощных систем электропитания, первым и обнадёживающим результатам, полученным на исследовательских рель-

сотронах (и~5-10 км/с), а также в связи с общей тенденцией развития нетрадиционных энергонапряжЗшшх систем, использующих и преобразующих электромагнитную энергию.

Первоначальные надежда на скорое достижение гипорскоростей разгона в рельсотронах не были оправданы в полной мере. Причины* ограничения окончательно не выяснены. Многообразие конкретных ферм проявления рассогласования процессов в системе электрометания зачастую интерпретируют как причини нереализуемости ожидаемых скоростей разгона МТ.

Из обширной литературы по гиперскоростным МПУ макротел известен ограниченный ряд достоверных и взаимосвязанных фактов, являющихся, как правило, основным предметом исслздовйний я обсуждений: отсутствие ожилаемых скоростей мотания МТ; эрозия рабочих поверхностей МПУ-каналов; перезамыкания рабочого тока в следе ТПА, резко снижающие эффективность преобразования подводимой к МПУ электромагнитной энергии в кинетическую энергию МТ. В основном на этих фактах была сформирована базовая система представлений о причинах ограничения скорости метания МТ в МПУ: эрозия канала ускорителя и непрерывное вовлечение части ей продуктов в движение с разрядом обусловливает торможение этого потока с силой ~гпви (ш - скорость поступления эрозионной массы в шток, движущийся со скоростью и), вязкое трение этого потока о стенки канала (~иг), а также формирование электропроводного эрозионного следа ТПА, понижающего электрическую прочность МПУ-канала и провоцирующего возникновение паразитных шунтирующих перезамыканий рабочего тока в следе ТПА. Эта система представлений послужила основой качественной физической модели процессов в МПУ-канале, предложенной Паркером: на торце МТ локализована ТПА; при расширении газа продуктов эрозии в пристеночных областях формируется электропроводный след ТПА; при электрическом пробое в следе ТПА возникает паразитный шунтирующий разряд (разряды); этот разряд перехватывает рабочий ток (частично или полностью) и уменьшает пондеромоторную силу, непосредственно воздействующую на МТ, и его ускорение (причина: возросшая масса ускоряемого пондеромоторной силой потока и его трение о стенки канала).

Существует, однако, ряд экспериментальных фактоЕ, которые не находят удовлетворительного объяснения в рамках существующих пре-

- г -

дставлений. Кэ дали шдимых результатов иогштки уменьшить эрозию ни за счёт тепловой разгрузки МПУ-канала (предразгон МТ до высокой скорости, ограничение рабочего тока в сочетании с дополнигелышм подмагиичиванием), ни за счбт увеличения его термической прочности при использовании теплостойких материалов. Более того, есть экспериментальные данные, указывающие, что при дугостсйких керамических стенках МПУ-канала ТПА делокализуется, а при легкоиспаряющихся -компактируется, В связи с этим увеличение рабочего тока должно было бы стабилизировать пространствоиную структуру ТПА, однако, начиная с некоторых значений амплитуд тока, расхождение между ожидаемой и реализуемой скоростями разгона МГ возрастает. Перечисленные вопросы не исчерпывают всего их многообразия.

Второй параграф содержит анализ особенностей работы МПУ как механической, тепловой и электрической машины, работающей в энер-гонвпряжйнном режиме, чем и обуслоапен ряд физических ограничений на допустимые и реализуемые параметры устройства.

Из ограничений на механическую и тепловую прочность токоведу-щих шин неразрушаемого канала получона оценка на допустимую линейную плотность тока в электродах МА/см). Указано, что при мощности теплового потека из сильноточной излучающей ТПА МВт/см2 и характерном времени експозиции этим потоком стенок МПУ-канала при скоростях разгона до ~10 км/с интенсивная их эрозия неизбежна. Отмечено, что электропроводная среда продуктов эрозии сникает электрическую прочность мекэлектродного промежутка канала, создавая условия для долокализации и перэзамыканий рабочего тока в следе ТПА.

Из МГД-анализа устойчивости электропроводного следа НДР в каноническом МПУ получено, что след абсолютно неустойчив по отношению к возможности формирования в нём паразитных шунтирующих токов, а устойчивой формой ЛДР является разряд с КПП. На основании критериев, определяющих режимы существования ПДР с ТО, экспериментальных дашшх и их интерпретации, показана необходимость штенсифика-гии эрозии, осли она есть, для повышения запаса по устойчивости следа ПДР.

Оценено влияние на динамику разгона МТ присоединенной ударной волны, паразитного перезамыкания тока во фронтальной части МТ, турбулентного трения потека о стенки канала.

Ка рис.2 представлены совместно некоторые из приведенных огра-

ничений на достижимые в каноническом МПУ скорости метания, выпол-неные на основе оценок применительно к типовым режимам его работы (Ф^ югоююе значение магнитного потока рабочего контура МПУ). Из приведенного анализа следует, что проблемы обеспечения электрической прочности МПУ-каналов 4 (г>а~Ф~') и устойчивости ПДР в режиме с ТО по отношению и процессам делокализации рабочего тока 2

(я^./^) являются приоритетными. Роль турбулентного трения потока в пристеночных областях канала с эрозирукхдими стенками 3

Ф~1) может быть уменьшена при увеличении плотности электрического тока в ПДР, уменьшении массы ускоряемого разрядом газа (в том числе и за ударной волной перед МТ), увеличении габаритов поперечного сечения канала. Ограничение скорости 1 () обусловлено непрерывным возрастанием массы газа, вовлекаемой в движение как пондеромоторной силой, так и МТ. При наборе скорости должны быть обеспечены необходимые условия реализации сильноточного электрического контакта при перемещении разряда по электродам с высокой скоростью. Перезамыкания во фронте МТ в типовых режимах работы канонического МПУ пе являются существенным фактором, ограничивающим предельную скорость разгона МТ. Область допустимых значений скорости МТ замыкает условие 5 на механическую прочность МПУ- канала и тепловую прочность его электродов

В третьем параграфе на основе обзора литературных данных и анализа основных физических процессов и проблем реализации МПУ-метода гишрскоростного разгона макротел сформулирована постановка задачи исследования:

- исследование процесса эволюции ТПА в МПУ-канале, определение причин еС обусловливающих, выявление форм существования плазмоди-намического разряда, параметров управления его устойчивостью и факторов стабилизации, развитие физической модели процессов преобразования энергии в МПУ;

- определение полного набора возможных схемотехнических модификаций рельсотронов, их классификация; сравнительный анализ этих схем, включая аспекты устойчивости ТПА, выявление перспективных по этому признаку;

- создание целевого.экспериментального стенда, получение и накопление базы экспериментальных данных;

- экспериментальные исследования различных схем ЦПУ; сравнительный анализ этих схем по устойчивости ТПА;

- формулировка рекомендаций по повышению 'устойчивости следа ТПА в МПУ-канале по отношению к процессу образования паразитных шунтирующих пере замыканий.

Вторая глава содержит описание экспериментального стенда. Первый параграф посвящён описазшю систем электропитания ускорителей, второй - конструкции ИШ-каналов. В третьем и четвЭртом параграфах дано описание срядств диагностики электрофизических и кинематических параметров. Материал пятого парахрафа содержит информацию о компьютерной системе сбора, хранения и обработки массива экспериментальных данных. Заключительный параграф содержит выводы по материалам, изложенным в главе.

В качестве систем алактропитания МПУ в экспериментах были использованы два бмкостшх накопителя энергии. Первая система с общей электроёмкостью 63 мФ (420 конденсаторов по 150 мкФ каждый) и напряжением зарядки до 5 кВ обеспечивала необходимый уровень разрядных токов (через канонический МПУ до 750 кА) б течете ~1 мс. Время возрастания тока варьировалось при изменении параметров подводящей электричэской цепи и находилось е пределах 150-250 мкс. Сброс энергии в пагрузку осуществлялся с помощью управляемого вакуумного разрядника. Синхронное управление запуском различных систем производилось с использованием многоканального генератора импульсов ГИ-1.

Вторая система представляла собой три секционированных, гальванически изолированных накопителя с напряжением зарядки до в kB. Первый накопитель состоял из 20 модулей с суммарной электроёмкостью 48 мФ, второй и третий - из 10 модулей с электроемкостью 24 мФ каждый. В состав одного модуля входили 96 конденсаторов по 100 шеф каждый и рабочим напряжением до 3 кВ, .соединЭнннх параллельно-последовательно. В результате каждый модуль имел электробмкость 2,4 мФ и мог быть заряжен до 6 кВ. Пара модулей управлялась независимо ртутным игнитроном ИРГ-в. Всего система электропитания насчитывала 3840 конденсаторов и 20 коммутирующих игнитронов. Запуск игнитронов осуществлялся при помощи электронных блоков, управляемых генераторами ГИ-1.

Второй параграф посвящЗн описанию конструкций МПУ-каналоз.

Эксперимента проводились с каналами прямоугольного сечения от 6*4 до 8«10 мм2 (ширина электродов и расстояние между ними). Длина базы разгона ускорителя но превышала ~1 м. Т-образные электроды были изготовлены из мэди, её сплавов или дуралюминия, электроизо-ляциотшо стенки - из стеклотекстолита или оргстекла. Во всех опытах входной торец МПУ-канала бил эаглушон. МТ изготавливались из полиэтилона или поликарбоната. Инициирование плазмы производилось при электрическом взрыве тонкой металлической фольги, закорачивающей электроды канала в пространстве между МТ и заглушкой. В опытах с модифицированными схемами МПУ, кроме того, использовались медные витки дополнительного подмагничивания. После каждого опыта производился осмотр МПУ-канала в разборе и анализ состояния его рабочих поверхностей.

Третий параграф содержит описание состава, конструкций и характеристик орвдетв диагностики элоктрофизичоских параметров. Для измерония разрядных токов через МПУ использованы замкнутые пояса Роговского. Для помехоустойчивых измерений электрических, напряжений в контуре подмагничиваш:я и на электродах канала при высоких уровнях синфазных составляющих (~1 кВ) бил успешно использован импульсный разделительный трансформатор, вторичной обмоткой которого являлся самоинтегрирующий пояс Роговского, отображающий ток в, первичной обмотко, пропорциональный измеряемому напряжению. Приведено описание конструкции, параметров, эквивалентных схем трансформатора на низких и высоких частотах, изложены результаты экспериментальной тестовой проверки его амплитудно-частотной характеристики, паразитной емкости и ей влияния на выходной сигнал. Обоснованы преимущества использованного трансформатора перед функционально подобными устройствами.

Распределение индуцированных рабочим током магнитных полей в МПУ-канале и тока через ТПА регистрировалось при помощи линейки из 15 индукционных магнитных зондов с расстоянием между ниш 65 мм. В ходе калибровочных экспериментов было выявлено незначительное регулярное несоответствие временных зависимостей проинтегрированных сигналов зондов и пояса Роговского вследсвие влияния текущих по металлическому бандажу индукционных токов и относительно низкой разрядностью АЦП, использованных для регистрации электрических сигналов средств диагностики.

В четвертом параграфа представлено описаний диагностики кинематических парамотров. Положение и скорость МТ на баллистическом участко траектории фиксировались базовым методом ггри помощи двух контактных датчиков, а также с использованном скоростного фоторо-гистратора с подсветкой поля визуализации импульсной лампой ИФП-2000. При скоростях М? более 3 км/с был использован один контактный датчик, закрепляемый на мишсии. Привязка по координате осуществлялась с помощью пространственных реперов вдоль траектории МТ, а синхронизация киносъемки - с помощью искрового разряда длительностью -10 мке, фиксируемого фотокамерой . Эти дагаше использованы для уогановлегшя соответствия пространстоотго-вромогашх диаграмм движения МГ на баллистическом участке траектории и ТЛА в МПУ-канале.

Пятый параграф представляет собой отшеашю компьютерной системы сбора, храпения и обработки экспериментальных данных. Регистрация электрических сигналов средств диагностики проводилась с помощью быстродействующих восьмиразрядши АЦП Ф4225 (20 МГц), выгодно шшх в стандарте САМАС. Управло:пга 19-ю АЦП, исиольоусмыми в каждом эксперименте (система допускала подключено 23-х АЦП), осуществлялось интеллектуальным контроллером крейта Tirna 0-180А, собранного на базе микропроцессора КР580ВМ80А. Контроллер, соединенный по последовательному порту RS-232 с компьютером IBM PC/AT, в свою очородь, находился под управлением многофункциональной сервисной программы, позволявшей работать с АЦП в автоматическом, полуавтоматическом и ручном режимах (подача отдельных функций ОАКАС, считывание состояния магистрали и пр.). Выбор всех возможных опций программы осуществлялся с помощью системы меню, что упрощало и ускоряло процедуру записи сигналов.

Скорость обмена 1200 байт/с лимитировалась быстродействием контроллера и его последовательного порта. Для ускорения операций чтения-записи с контроллером использовались лиши синхронизации модема, а вместо стандартных функций, "зашитых" в ПЗУ, использовались специально написанные в кодах микропроцессора KP58QBM80A программы, загружаемые перед началом сеанса работы в ОЗУ контроллера. Все длительные операции ввода-вывода (загрузка программ С-180А, блочная передача дзшшх АЯП) сопровождались наглядными диаграммами; все ошибки, кроме сбоя протокола связи и недостатка дискового

пространства компьютера для записи данных, обрабатывались автоматически. Индикация ошибочной ситуации осуществлялась с помощью псевдографики, выдачи соответствующих текстовых сообщений и звукового сопровождения. Предусмотренная на случай аварийного сбоя или "зависания" контроллера возможность многократной перезагрузки системы и возобновления протокола связи позволяла сохранять данные, содержащиеся в ОЗУ АЦП. Запись на диск сигналов 19-и АЦП занимала мин. Вся программа представляла собой .com-файл размером 27 Кбайт. Исходный текст содержал около 6000 строк на' ассемблере компьтера IBM PC.

Дополнительный комплект сервисного программного . обеспечения позволял проводить необходимую обработку полученных сигналов: Инвертирование, интегрирование, арифметические операции с массивами данных, представление x-t-диаграмм развития токовых фронтов и МТ.

База дашшх содержала заархивированные файлы регистрируемых и обработанных экспериментальных сигналов,.файлы-конфигураторы Графических программ, текстовые файлы с описанием условий эксперимента и использовашюй диагностики. Все даннио при необходимости могли быть просмотрены на экране компьютера, распечатаны, представлены в графической форме.

В заключительном параграфе главы сформулированы основные выводы.

1. Создан стенд для исследований эволюции ТПА и динамики разгона МТ, оснащённый необходимым диагностическим оборудованием и компьютерной системой сбора, обработки и хранения экспериментальных результатов.

2. Использованные в экспериментах средства диагностики били адекватны•поставленной задаче исследования. Погрешность регистрация электрических токов, напряжений, скоростей токовых фронтов и МТ не превышала 10%, а индуцированных магнитных полей - 2035. .

3. Во всех случаях при неизменных условиях постановки опытов (схема МПУ, геометрия и конструкционные материалы канала, масса МТ, способ инициирования ТПА, уровни разрядных токов и т.п.), их результаты были воспроизводимыми как в части динамики токовоплаз-менных образований в канале, так и скоростей вылета МТ.

Третья' глава посвящена исследованию электромагнитных, конфигураций рельсотронов. В первом параграфе рассмотрены возможные схемы

реализации принципа электромагнитного разгона в рельсОтронах. Второй параграф содержит выводы по результатам сравнительного анализа базовых схем и предлагаемых в работе модификаций по уровню межэ-лектродкых напряжений и сопряжЗнным вопросам устойчивости мэжэ-лектродного пространства канала к образованию в нём паразитных перезамыканий рабочего тока.

Поиск возможных схемотехничесютх модификаций рельсотрона начат с формулировки принципа его работы: в плоскости электрического контура подмагничизания с током создающего магнитное поле В, необходимо разместить подвижный элемент (якорь) с током I и токо-подводящую к нему арматуру! Поиск ответа на вопрос о способах организации рабочего контура, элементом которого является ток I в подвижном якоре рельсотрона, привёл к решению поставленной задачи.

Рабочий и додаагничиваший контура могут быть вюпчвш согласно, противофазно и в сочетании этих включений. В случав синфазного включения (рис.3) при ограничении на величину действующего магнитного ноля (напр., по условиям механической прочности) пондеромо-торная сила максимальна в канонической схеме рельсотрона. Во всех модификациях этой схемы след плазменного якоря неустойчив, а фронт - устойчив относительно возможности формирования там паразитных перезамыканий рабочего тока. В варианте схемы с дополнительным самовозбуждением, когда оба контура выточены синфазно и последовательно, уменьшается тепловая и электрическая нагрузка рабочего контура, но возрастает уровень входных напряжений. Достоинство независимого подмагничивания состоит в дополнительной возможности управления процессами в рельсотронё, начиная с фазы формирования разряда в якоре. В соответствии с набавлением подвода тока к якорю назовем этот класс модификаций рельсотрона схемами с прямым то-коподводом.

При противофазном включении (рис.4) пондеромоторная сила достигает экстремума при отсутствии магнитного поля перед якорем. Режим с перерегулированием рабочего тока, когда магнитное поле перед якорем изменяет направление на противоположное, нежелателен как из-за силовой и тепловой перегрузки канала, так и перефазировки направления вектора гондеромогорнэй силы во фронтальной области якоря. Если время затухания тока в рабочем контуре превышает характерное время процесса электродинамического разгона якоря, то

становится возможной реализация чисто индукционной схемы ускорителя без источника рабочего тока - этот ток будет индуцирован при включении контура подмагничивания.

В схемах с обращбтшм токоподводом лучше электрическое согласованно рельсотрона с источником электропитания и, в особенности, с Омкостным накопителем. Иные условия перетекания тока с электродов в якорь в сочетании с уменьшением уровня межэлектодных электрических напряжений в следе якоря повышают запас по устойчивости следа к образованию в нем паразитных шунтирующих перезамыканий тока в сравнении с рельсотроном с прямим токоподводом. По той же причине, устойчивость фронтальных (по отношению к якорю) областей канала к образованию опережающих паразитных шунтирующих перезамыканий понижается. Особенностью схемы является силовое взаимодействие расталкивания контуров, что влияет на распределение механических нагрузок ь' канале, условия его обтюрации и взаимодействия МТ с поверхностями канала рельсотрона.

В зависимости от направления гокоподвода изменяется такке влияние эффекта скинирования рабочего тока в электроды. При прямом токоподводе скжшрование тока, обусловленное конечной скоростью диффузии электромагнитного поля в электрод, сдерживает развитие тока в головной части движущегося якоря и тем в большей степени, чем выше его скорость. При обращЗшюм токоподводе якорь движется по электродам, уже транспортирующим рабочий ток, но полное его прерывание происходит не в сечении тыльной поверхности якоря, а позднее, по мере диффузии магнитного поля из мекэлактродного пространства контуров в межэлектродное пространство рабочего контура - канал рельсотрона. Время этой диффузии и скорость движения якоря определяют протяжённость петли тока, возникающей при этом в электродах позади якоря. Петля тока тем меньше, чем тоньше электрод и выше скорость диффузии (меньше электропроводимость электрода).

Важная особенность схемы рельсотрона с обращбнным токоподводом к якорю состоит в том, что погонное сопротивление электродов рабочего контура целесообразно увеличивать для динамического согласования контура с системой его электропитания и для локализации тока межэлектродного разряда по направлению движения (к фронтальным областям движущегося якоря), в том числе и за счйт ускорения процесса прерывания тока в электродах при его стоке в якорь при возрас-

тании скорости диффузии магнитного поля в канал рельсотрона. Эта особенность схода позволяет расширить спектр материалов, пригодных для использования в качестве электродов рабочего контура, не ограничивая их выбор только из класса высокоэлектропроводящих.

Предложена схема с комбинированным включением рабочего и под-магничиваицого контуров (или двусторонним токоподводом) и самовозбуждением поля подмапшчивания (рис.5). По виду продольного распределения магнитного поля схема подобна каноническому рельсотрону (при полной связи контуров), поэтому ускоряющая пондеромоторная сила максимальна для заданного электрического тока в контуре. По уровню устойчивости к паразитным шунтирующим перезамыканиям эта схема занимает промежуточное положение: по устойчивости следа якоря она лучше, чем каноническая, но хуже, чем с обращёшшм токоподводом, и наоборот в отношении устойчивости фронтальных, областей канала рельсотрона.

В продложошей схемо рельсотрона с независимым подмапшчивани-ем и двусторонним токоподводом к якорю (рис.6) используются два источника рабочего тока I, подсоединяемые к электродам с противоположных концов. Соодиноние должно быть осуществлено коаксиальными проводниками. Электрические нагрузки этих источников одинаковы и токи в них равны, осях источники тождествонш. Якорь рельсотрона является обв\им элемонтом рабочих контуров и поэтому, ток в нем удваивается. Электромагнитная конфигурация рабочих контуров такова, что в отсутствие поля подмапшчивания нет и ускоряющей пондоромо-торной силы. Для заданного тока подмапшчивания сила максимальна, когда рабочий ток компенсирует'магнитное поле перед якорем. Источники электропитания рабочих контуров компенсируют только по половине действующей противоЭДС и поэтому могут бить относительно пиз-ковольтни. Подмагшчиванио с использованием независимого контура даёт дополнительную возможность управления процессами и их оптимизации в рельсотрона..

Второй параграф содержит основные выводы по результатам анализа электромагнитных конфигураций рельсотронов.

1. Построен полный ряд возможных схемотехнических модификаций рельсотрона. Предложены схемы, отличающиеся от канонической направлением подвода тока к подвижному якорю.

2. Показано, что направление подвода тока и сопротивление

электродов рабочего контура канала определяют условия согласования рельсотрона с системой электропитания, относительную роль скиниро-вания тока в электродах, условия его перетекания в движущийся якорь, запас по устойчивости межзлектродного промежутка рабочего контура канала к возникновению паразитных горезамыканий тока, как п^ред якорем, так и в его следа.

3. Из приведенных схем рельсотронов схемы с прямым и обращбнным токоподводом являются полярными по уровню устойчивости к перезамыканиям рабочего тока в канале: первая - худшая по устойчивости следа подвижного якоря, но лучшая по устойчивости фронтальных областей канала, и наоборот; при повышении омического сопротивления электродов запас по устойчивости следа якоря в схеме с обращбнным токоподводом возрастает, но понижается в схеме с прямим токоподводом, и наоборот в. отношении устойчивости фронтальных областей канала. В этом ряду схема с двусторонним токоподводом занимает промежуточное положение.

4. Вследствие значимости условий токоподвода к движущемуся якорю для организации процесса его электродинамического разгона, предложено включить их составной частью в базовую классификацию схемотехнических модификаций рельсотронов.

5. На основе предложенного подхода могут быть построены и другие' схемы рельсотрона. Приведенный анализ ограничен рассмотрением только базовых схем.

В четвёртой главе представлены экспериментальные результаты и их обсуждение. Основная це„ь исследования состояла в изучении эволюции и динамики ТП1 в МПУ-каналах; отличающихся направлением токоподвода к ТПА, а также прямом сопоставлении этих схем в отношении возможности формирования в канале паразитных перезамыканий рабочего тока. Глава состоит из пяти параграфов. В первых четырех изложены экспериментальные данные об эволюции ТПА в каноническом МПУ, в схеме с дополнительным самоподмагничивашюм, в МПУ с обра-щйшщм и комбинированным токоподводами.. Пятый параграф содержит обсуждение результатов и выводы.

В экспериментах с канонической схемой МПУ использован канал с поперечным сечением 6><4 мм2 и погонной индуктивностью электродной системы Ь~-0,25 mkI'h/m. Сечение канала выбрано сравнительно малым, чтойц при ограниченной его длине увеличить относительную роль га-

зодинамкчоских процессов, дестабилизирующих состояние ТПА, спровоцировать выраженный об распад. С той же целью процесс бил организован- в основном на спадающей ветви рабочехю тока (градиент ~80 кА/мс). При этом спад пондеромоторной силы LI«dl/dt, определяемой по величине рабочего тока и соответствующего ему магнитного поля в канало, составил ~0,16-104H/mc.

При амплитуде рабочего тока 1^60 кА распад собственно ТПА зарегистрирован не был. ПротяжЗнность ТПА* не превышала 5 см, скорость - 0,6 км/с. Отмочено торможение ТПА внутри МПУ-канала и отрыв е0 фронта от тыльного торца МТ, то ость наличие за МТ бестоковой буферной зоны. Этот факт указывает, что ТПА в рассматриваемом случае не являлась токовым поршнем, непосредственно воздействующим на МТ, а действио ТПА на МТ опосредовано. Протяжйшюсть зоны является одним из параметров, характеризующим мору приближения реального проносса к физической модели МПУ как ускорителя электродинамического типа.

На рис.7 представлены результаты изморения полного тока 1 при амплитуде 110 кА и магнитного поля разрядного контура (зонда 2-10). По магнитным зондам надежно зарегистрирован распад ТПА с образованием паразитного шунтирующего разряда в ой следе. Головная ТПА с протяженностью 2-5 см и сродней плотностью тока 20-25 кА/см2 затухала от уровня тока ~30 кА и скорости 1,3-1,4 км/с вплоть до еб исчезновения примерно на '700 мкс от начала процесса (за 20-25 см до выхода из канала). При этом полный ток на входе МПУ составлял половину амплитудного значения. Протяжйшюсть паразитной шунтирующей ТПА в следе головной была -1-7 см. Эта ТПА отставала от головной структуры. К моменту затухания головной ТПА, шунтирующая полностью перехватывала рабочий ток и в дальнейшем затухала по ам-плитудо и скорости в связи с его уменьшением. Вследствие затухания тока в МПУ-канале :сонцевая зона электродов (~30 см) практически не имела следов эрозии их рабочих поверхностей. МГ покидало МПУ-канал на 560-580 мкс со скоростью 1,6-1,7 км/с, превышающей максимальную скорость головной ТПА. К этому времени ТПА была удалена от МТ на расстоянии до 30 см.

При I о£20 кА зарегистрирован тожественный распад ТПА, торможение фронтальных разрядов по отношению к МТ, их затухание, пе-рераспроделение тока в шунтирующие разряды, торможение их внутри

канала практически до полной остановки. Максимальная скорость ТПА в МПУ-канале и выходная скорость МТ совпадали в пределах точности измерений и составляли 2,7-3,0 км/с.

Самена электроизолирующих стенок МПУ-канала из стеклотекстолита СТЭФ на менее дугостойкие из оргстекла при неизменных прочих условиях постановки опытов приводила к увеличению скорости вылета МТ из канала, уменьшению степени торможения токовых структур, протяжённости бестоковой буферной зоны. Разряд уже не -затухал внутри МПУ-канала, а достигал его дульного среза во всем диапазоне рабочих токов (до 220 кА). При чтом все магнитные зонды регистрировали движущуюся токовую структуру, а электроды были эродированы по всей их длине.

Таким образом, эксперименты в заданных условиях их проведения продемонстрировали следующие характерные фазы (черти) эволюции TI1A в процессе разгона МТ в МПУ: пространственную делокализацию и рас пад ТПА с образованием паразитных шунтирующих разрядов в его еле де; замедление фронтального ТПА по отношению к МТ, образование бестоковой буферной зоны; перехват тока шунтирующим разрядом и ere торможение вплоть до остановки; деградацию фронтального разряд; вплоть до полного его затухания внутри канала при ненулевом ток» через МПУ; интенсификацию распадов при увеличении амплитуды полно го рабочего тока; зависимость эволюции ТПА от материала электроизолирующих стенок МПУ-канала.

Задача изучения схемы МПУ с дополнительным самоподмагшчивани-ем (рис.8,а) заключалась в выявлении возможности увеличения скоростей разгона МТ при уменьшении тепловых штоков из TI1A на стенки МПУ-канала. Погонная индуктивность этого канала составляла 0,55 мкГн/м.

4 При умеренных рабочих токах (амплитуда .0,10-0,13 MA) разгон МТ осуществлялся практически по всей длине МПУ-канала. Не было отмечено распада или выраженной делокализации ТПА. Длина ТПА составляла 2-3 см. Эрозионный дефект массы одного электрода (медного, латунного) был равен г, что в 1,5-2 раза меньше аналогичного показателя для канонического МПУ при близких темпах разгона МТ.

При рабочих токах с амплитудой 0,3 MA течение процесса качественно изменялось (рис.8,б). Характер изменения регистрируемых параметров указывал, что в момент времени *г<*0,15-0,17 мс происходил

электрический пробой в системе. Принимая во внимание, что пробой происходил при возрастании тока, что сброс входного напряжения Ub при пробое составлял около Ф~1 кВ (Ф - магнитный поток рабочего контура), что длительность процесса до пробоя % зависела от условий формирования (образования) ТПА (см.ниже), а также принимая во внимание показания магнитных зондов, можно утверждать, что пробой происходил во входной части электродной системы рабочего контура канала и шунтировал ток в ТПА.

Идея обращения к схеме МПУ с дополнительным подмапшчиванием состояла в том, чтобы, уменьшив тепловую нагрузку канала и, соответственно, эрозионные потоки с его стенок в объём (в след ТПА и, возмокно, в ТПА), реализовать более высокий, в сравнении с достигнутым, уровень скоростей метания МТ за счЭт предотвращения делока-лизации и распада ТПА и увеличения абляционного предела скорости, если эти эффекты действительно и б основном обуслоачены эрозионным загрязнением МПУ-канала. Однако, на этом пути мы только спровоцировали шунтирующий электрический пробой.

Для проверки вывода о том, что степень эрозионного загрязнения МПУ-канала не определяет полностью запас по устойчивости межэлектродного промежутка к перезамыканиям, были изменены начальные условия опыта: в казённой части ускорителя на участке длиной около 5 см позади МТ стенки канала были покрыты слоем легкоиснарягацейся органики (~1 г герметика ВГ0-1) с 10 мг порошкообразного йода. В начальной фазе процесса сильноточный разряд частично испарял внесённые компоненты, образуя, по мнению автора, дугогасящую среду. При такой постановке опыта удалось увеличить длительность устойчивого режима протекания рабочего тока в сосредоточенной ТПА до т>220-250 мкс и разгонять МТ массой 0,9 г до скоростей 5,8-6,0 км/с при токах до 350 кА (скорость измерена в 1 м от дульного среза канала).

Для реализации обращенного токоподвода к ТПА был модифицирован канал канонического МПУ. Он был дополнен парой электродов для организации токоподвода, а также последовательно включенным контуром дополнительного подмагничивания для полной компенсации магнитного поля перед МТ (рис.9,а). В целом, этот канал имел погонную индуктивность, меньшую, чем базовый канонический (0,15 мкГн/м), что должно было увеличить относительную роль газодинамических прсцес-

сов, дестабилизирующих состояние ТПА. С той же целью амплитуда рабочего тока в продставляомой серии была выбрана .большей, чем в базовой (150 кА), что позволило также сохранить на прежнем уровне воличину и скорость уменьшения пондеромоторной силы (~0,15-104Н/МС).

На рис.9,б представлены результаты измероний полного тока 1 и магнитного поля шюговиткового разрядного контура (зонды 2-12). Магнитные зонды отображают наличие в МПУ-канапе двух токовых структур. Ток в головной ТПА составлял более ~70% текущих значений полного тока и оставался практически постоянным (~100 кА) при его уменьшении. Соответственно, ток в паразитной ТПА уменьшался от 55 до 35 кА к момонту вылета МТ из МПУ-канала ( —Î60 /же). По-существу, в этой схеме МПУ не паразитная ТПА шунтирует головную, а наоборот - головная паразитную, вследствие того, что отделена от источника электропитания меньшим электрическим сопротивлением. Это является одной из предпосылок к повышению устойчивости головной ТПА по отношению к дестабилизирующему влиянию паразитных перезамыканий рабочего тока в еЭ следе в МПУ с обращенным токоподводом.

Протяжйнность головной ТПА составляла 4-5 см, средняя плотность тока в ней - 50-60 кА/см2, что указывает на более высокую степень пространственной локализации плазмодинамического разряда. Скорость фронта ТПА у выхода канала, как и скорость МТ, составляли 2,5-2,7 км/с. Протяженность бестоковой буферной зоны между фронтом головной ТПА и торцом МТ была на уровне погрешности еб измерения (<5 см). В отличие от базовой серии опытов с канонической схемой МПУ, сильноточная ТПА проходила всю длину канала, что диагносциро-вано также и по следам эрозии рабочих поверхностей электродов. Важно указать, что в этих экспериментах при спаде полного тока не было отмечено торможения головной ТПА. Учитывая погрешность производства измерений, мн, однако, не имеем достаточных оснований, чтобы говорить и о выраженном ускорении ТПА, тем более, что вопрос о возможности ускорения ТПА в МПУ при невозрастающем рабочем токе является принципиальным, но недостаточно изученным.

Таким образом, эволюция ТПА в МПУ-канала с обращенным токоподводом к ней качественно отличается от эволюции ТПА в канонической схеме МПУ. Прежде всего это касается повышенной устойчивости головной ТПА и уровня плотности тока в ней, отсутствия торможения при

ливается), но вовлекается разрядом в двикошо. Потеря импульса на ускорение потока обусловливает ограничение как скорости потока, так и ПДР, и МТ. Таким образом, в типовых режимах работы канонического МПУ ПДР не есть "токовый поршень", ускоряющий МТ, но есть фактор, формирующий этот поршень. Поршнем же является газ, заторможенный на МТ и воздействующий на него чепосродствешю. При таком представлении, канонический МПУ в типовом режиме работы является не электродинамическим, а элекурогазодинамическим преобразователем электромагнитной энергии в :синотическую, в котором определяющую роль при разгоне МТ и установлении его скорости играют газодинамические процессы. Для реализации в МПУ режима рельсотрона необходимо прежде всего создать ПДР с ТО, обеспечить необходимый режим анерговвода как по току, так и по мощности (напряжошю), предотвратить распад ТО и оЗ переход к ПДР с КШ1, поскольку создание ТО ещб не снимает проблемы о0 устойчивости в МПУ-канале.

Экспериментальные исследования предложенных автором схем МПУ с обращенным и двусторонним токоподводом к ТПА показали, что эволюция ТПА в них'качественно отличается от эволюции в схеме канонической. В области исследованных параметров преимущества проявлялись а сохранении устойчивости ТПА при уменьшении пондеромоторной силы, повышении степени пространственной локализации ТПА и .эффективности воздействия ТПА на МТ в связи с сокращенном протяжбнности бостоковой буфорной зоны между Ними.

В заключении диссертации сформулированы основные выводы и результаты работы.

1. Выполнен качественный анализ процессов, ограничивающих скорость разгона МТ в МПУ. Показано, что определяющими являются аспекты электрической прочности канала ускорителя, недостаток которой проявляется в изменении формы существования ЦДР, нероализуемо-сти принципа электродинамического разгона.

2. Создана компьютерная база экспериментальных данных по исследованию эволюции и динамики ПДР в различных модификациях МПУ.

3. Приводона иллюстрация форм существования ПДР в рельсотроне. На оЗ основе предложена физическая модель процесса разгона МТ в каноническом МПУ.

л. Установлено, что эрозия поверхностей МПУ-канала - неотъемлемый фактор, сопровождают^ работу МПУ макротел, и постановка за-

дачи о её исключении практически нереализуемэ, по крайней мере, на существующем уровне технологии изготовления конструкциошщх элементов МПУ-каналов.

Ь. Выявлено повышение устойчивости следа ТПА по отношению к паразитным перезамыкариям рабочего тока при интенсификации процессов эрозии стенок МПУ-канала, но не за счёт увеличения амплитуда тока. Выявлено также понижение устойчивости следа при уменьшении теплового потока а эрозии в схеме МПУ с дополнительным самоподмаг-ничиванием. Полученные данные корректируют слогмвшуюся систему представлений (парадигму) с\5 определяющем и преимущественно негативном влиянии процессов эрозии, изменяют взгляд на необходимость использования в конструкциях МПУ-каналов малоэрозирующих материалов.

6. Предложены схемы с обращЭнным и двусторонним токоподводом к подвижному якорю рельсотрона. Показано, что схемы с прямым и обращенным токоподводом являются полярными по уровню устойчивости к паразитным перезамыканиям рабочего тока в канале: первая - худшая по устойчивости следа подвижного якоря, но лучшая по устойчивости фронтальных областей канала, и наоборот. При повкиешш омического сопротивления электродов запас по устойчивости следа якоря в схеме с обращЭнным токоподводом возрастает,' но понижается в схеме с прямым токоподводом, и наоборот в отношении устойчивости фронтальных областей канала. В этом ряду схема с двусторонним токоподводом занимает промежуточное положение. В предлагаемых схемах МПУ выбор электродных материалов не ограничен классом высокоэлектропроводящих.

7. Получены экспериментальные данные по исследованию схем МПУ с прямым, обращЭнным и комбинированным токоподводом, а также допо-"лнителышм подмагничиванием, в вариантах само- и независимого возбуждения. Прямое сравнение с каноническим МПУ в сходных условиях постановки опытов подтвердило более высокую устойчивость следа ТПА к паразитным первзамыканиям в схемах МПУ с обращЭнным и двусторонним токоподводом. В схемах с обращенным и двусторонним токоподводом устойчивое состояние ТПА и режим еб ускорения могут быть реализованы и при уменьшении пондеромогорной силы в процессе движения.

8. Предложенные новые схемы рельсотронов могут быть использо-

ваны при разработке и создании гипорскоростных метателей с повышенной эффективностью преобразования электромагнитной энергии в кинетическую, преодоления уже освоенных и достигнутых рубежей для скоростей метания.

9. Полученные результаты развивают и дополняют систему представлений о предмете исследования, позволяют оценивать возможности метателей на основе рельсотрона с большей достоверностью, формулировать задачу исследования следующего уровня.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Фатьянов О.В., Зубков Л.А., Осташев В.Е. О распаде подвижной токовой арматуры в канале магштоплазмешюго ускорителя макротел //В сб.: Физические взаимодействия в химически реагирующих системах. М.: МФТИ, 1991 г.

2. Осташев B.Ü., Поляков A.A., Фатьянов O.B. //ТВТ. 1992. Т. 30. N 2. С. 164.

3. Лебедов Е.Ф., Осташев В.Е., Ульянов A.B., Фатьянов О.В. Рельсовый кондукциошшй электромагнитный ускоритель твёрдых тел. Патент .* 4535945/23/12256, октябрь 1990.

4. Остапэв В.Б., Фатьянов О.В. Эволюция плазмодинамического разряда в МПУ-канала // ТВТ. 1S92. Т. 30. К 6. С.

1 2

0 В

ш

Рис.1. Схема канонического рельсотрона.

V , км/с

О

0,1 0,2 Ф,. Вб/м

Рис.2. Ограничения на достижимые скорости метания при типовых режимах работы МПУ: 1 - предел по скорости ускоряемого потока; 2 -по устойчивости следа ПДР; 3 - по турбулентному трению; 4, 5 - по превышению электрической и механической прочности МПУ-канала; 6 -область типичных параметров МПУ.

О а: Г

Рис.3. Синфазное включение рабочего и цодмагничиваклдего контуров.

Рис.4. Противофазное включение рабочего и подмагничиваицего контуров.

Рис.5. Синтез прямого и обращенного токоподводов к якорю рельсо-трона с самовозбуждением поля подмагничивашя.

=4

3

Рис.6. Синтез прямого и обращЭнного токоподводов к якорю рельсо-трона с независимым возбуждением поля подмагничивания.

Рис.7. Временная зависимость полного тока 1 и магнитного поля для последовательного ряда зондов {2-10) в канале канонического ЫПУ.

V

±Ь I 4;

-0-ЫЬ

К

£ 0

к), НА Ub.Um.nB

0.6 -г2.4

—2.4

Рис.8. МПУ с дополнительным самоподмагничиванием: а - схема; б -временная зависимость полного тока 1, напряжения на входе 2 и выходе 3 электродной системы.

-*0~

Г0=

I

О В

Ш

V

I

В.

отн.ед.

1.0 п

1, ис

1.0

Рис.9. МПУ с обращенным токоподводом к ТПА и дополнительным витком подмагничивания: а - схема; б - временная зависимость полного тока 1 и магннитного поля в канале для последовательного ряда зондов (2-12).

с!^ . кЛ

Рнс. 10. Временная зависимость рабочего 1 и подмагничиващого ¿> токов, магнитного поля В для последовательного ряда зондов (1-12) в канале МНУ с двусторонним токоподводом к ТПА и независимым подмагничиванием'.

- 1 2 3 4

Рис.11. Физическая модель течения в типовом режиме работы МПУ: 1 ~ эрозионный след ТПА; 2 - основная арматура; 3 - ускоренный в разряде поток газа, 4 - МТ.

Ротапринт №Ти 5ак ЛЮ9.91 тар, т