Экспериментальное исследование взаимодействия плазменного поршня с поверхностью электродов в канале рельсового ускорителя

• Автор: Анисимов, Александр Георгиевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 152 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Рельсовые ускорители с плазменным поршнем

и электроэрозионные явления

§1.1. Обобщенная схема электродинамического ускорения. Влияние присоединённой массы и вязкого трения на ускорение плазменного

поршня в рельсовом ускорителе

§1.2. Электрическая эрозия электродов. Критические

параметры
§1.3. Современное состояние экспериментальных исследований по эрозии материалов в рельсовом
ускорителе
Глава 2. Экспериментальное исследование взаимодействия движущегося плазменного поршня с поверхностью электродов
§2.1 Экспериментальный стенд и измеряемые
параметры
§2.2 Измерение эрозии электродов в РУ твердых тел
§2.3 Эрозия электродов в рельсовом ускорителе
плазмы
Глава 3. Экспериментальное исследование взаимодействия плазменного поршня с поверхностью электродов и эрозия электродов в условиях
сильноточного "Н"-прижатого разряда
§3.1. Экспериментальное исследование эрозии
электродов в условиях "Н"-прижатого разряда

§3.2.Исследование поверхности электродов после взаимодействия с плазмой "Н"- прижатого
разряда
§3.3. Эрозия скомпактированных взрывом W/Cu, Mo/Cu и A1203/Cu электродов в сильноточных дуговых
разрядах
Глава 4. Анализ физических процессов на поверхности электродов, приводящих к поступлению
расплава в разряд
§4.1 Анализ развития неустойчивостей расплава на
поверхности электрода
§4.2 Неустойчивость жидкой проводящей поверхности под действием сильно скинированного электрического тока
§4.3 Неустойчивость жидкой проводящей поверхности
при протекании через нее электрического тока
§4.4 Кинематические волны
§4.5 Рентгеновская регистрация выброса расплава с поверхности электрода в стационарном
"Н"-прижатом разряде
§4.6 Обсуждение полученных результатов
Заключение и выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
В течение последних 15-20 лет большое внимание исследователей, работающих в области высокоскоростного метания твердых тел, физики плазмы и импульсной энергетики, уделяется изучению возможностей
электромагнитных методов ускорения твердых тел до высоких скоростей. Этим вопросам были посвящены десять международных симпозиумов [1-5-10], шесть европейских конференций [11-5-16] . Доклады по этой тематике занимали значительное место в программах международных конференций по импульсной энергетике, по физике плазмы, по получению и применению мегагауссных магнитных полей [17-5-25] . Данным вопросам были посвящены несколько национальных семинаров и конференций, проведенных в США и СССР, (укажем [2 6-5-27] ) и др.
Исходной работой, стимулировавшей столь масштабные исследования, по-видимому, можно назвать опубликованную в 1978 году работу С.Рашлейгха и Р.Маршалла [28], в которой было предложено ускорять в рельсовых ускорителях (РУ) с помощью плазменного поршня (ПП) диэлектрические твёрдые тела. Представлялось, что при таком подходе можно будет уменьшить тепловые ограничения на получение высоких скоростей. При весьма умеренных параметрах электрического импульса (290 кА) и длине ускорителя (3.7 м) тела массой
2.5 г были ускорены до скорости 5.9 км/с. Цитируемая работа С.Рашлейгха и Р.Маршалла появилась в благодатное для неё время, когда традиционные схемы ускорителей

участке оплавление поверхности меньше, появляется волнообразная структура. На последнем участке наблюдаются дискретные дорожки следов. Наличие дорожек указывает, по мнению авторов [106], на наличие пятен дуги. Увеличение числа пятен при больших уровнях энергии приводит к общему плавлению поверхности. При определенных условиях дуга существует между расплавленными поверхностями. На поверхности электродов после проведения экспериментов образовывались трещины, свидетельствующие о тепловом ударе, происходящем в затвердевающих слоях. Из анализа поверхности сделаны предположения о возможных механизмах разрушения рельс - плавление под действием Джоулева нагрева и воздействия дуги.
Отметим общие недостатки постановок экспериментов в работах [103+105]:
1). Унос массы определяется интегрально (взвешивается весь электрод), хотя ток и скорость ПП могут меняться вдоль канала значительно. Это дает усредненное по длине электрода значение коэффициента эрозии.
2). Низкие скорости и< 1 км/с в [103,104] и о< 3 км/с в работе [105], в то время, когда особый интерес представляют скорости метания >5 км/с.
3) . Неопределенность с уносом массы электродов в дульной части.
III). Исследование взаимодействия ПП и электродов в экспериментах по ускорению плазмы.
Как отмечалось ранее в §1.1, благодаря малой массе плазмы движение свободной дуги более чувствительно к различным механизмам торможения, чем в случае ускорения