Мощные импульсные плазмотроны и высокоскоростные электроразрядные ускорители масс на их основе

• Автор: Коликов, Виктор Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 291 с. : ил.

9 ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ

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
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
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
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
4. Индукционные ускорители обладают рядом достоинств, такими как: отсутствие контакта между снарядом и направляющими; хорошая согласованность с источником питания; высокий к.п.д. Однако, для обеспечения их эффективной работы они, помимо инжектора, нуждаются в сложной системе управления сильноточной коммутацией, служащей для создания “бегущего поля”, кроме того, достигнутая на них величина ускорения на один - два порядка меньше чем у других ускорителей.
5. Пороховые пушки обладают относительно низкой скоростью выстреливания, которая даже в том случае если давление в камере сгорания составляет 1000 МПа, а масса снаряда приближается к нулю, не превышает 3000 м/с.
6. Пушки на КВГС не позволяют получить устойчивого воспроизведения параметров выстрела из-за детонационных явлений при сгорании рабочей смеси и обладают низким к.п.д.
7. Комбинированные установки являются наиболее приспособленными для решения широкого круга задач, т.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, как правило, являются технически сложными устройствами.
8. Среди достоинств электроразрядных пушек можно упомянуть: возможность регулирования температуры рабочего газа, а также длительности ввода энергии; высокий к.п.д., достигающий у некоторых установок 32 %; наличие в рабочем газе некоторой доли диссоциированного водорода, рекомбинация которого в канале ствола обеспечивает дополнительное нагревание рабочего газа в заснарядном пространстве. Основным недостатком этих устройств является ограниченность по скорости метания ~7 км/с, обусловленная, как загрязнением рабочего газа продуктами эрозии электродной системы, так и предельно допустимым, по условиям термической эрозионной устойчивостью материала электродов и разгонного канала, уровнем температуры рабочего газа -3000-^4000 К.