1.10 Электродинамические метательные устройства.
В газодинамических метательных установках разгон снаряда производится расширяющимся газом. В электродинамических установках разгон снаряда производится электромагнитными силами. Простейшей электромагнитной установкой является контактный ускоритель.
I
H
В этом устройстве ток
проходит по шинам через метаемое тело.
Магнитное поле образуется либо этим
током, либо дополнительным током,
протекающим в специальном контуре
подмагничивания. В результате
взаимодействия тела с магнитным полем
возникает
пондемоторная
сила F=I·H,
где I-
сила тока, Н- напряженность магнитного
поля. При отработке контактных ускорителей
возникают две основные трудности:
во-первых, происходит обгорание
контактов, и во-вторых, возникает разряд
впереди тела вследствие «выдувание»
плазмы из контактного промежутка между
телом и шинами + крепление шин. В установках
рассматриваемого типа ускорение тела
происходит в специальной вакуумной
камере. В индукционных ускорителях
разгон метательного тела производится
за счет сил магнитного давления, которое,
как известно равно
Простейшая схема индукционного ускорителя представлена на рисунке 1. Ускоритель собран из отдельных катушек, включающихся синхронно с движением модели, в результате чего создается бегущая магнитная волна.
катушки рис.1
Д
соленоид рис.2
На рисунке 2 приведена принципиальная схема индукционного ускорителя, в котором магнитная волна создается за счет сжатия магнитного поля взрывателей. Принцип работы такого ускорителя заключается в следующем.
Электрический ток, протекающий в соленоиде, создает магнитное поле внутри проводящего экрана. При инициировании взрывчатого вещества происходит обжатие экрана, в результате чего напряженность магнитного поля возрастает в отношении S0/Sk, где S0-площадь экрана, Sk-площадь сжатия (при быстром сжатии проводящего экрана магнитное поле не успевает проникнуть через него и поэтому выполняется соотношение H·S=const). В результате обжатия на тело действует очень большое магнитное давление, разгоняющее тело.
Вообще, магнитное поле можно уподобить идеальному легкому газу (скорость звука, в котором равна скорости света). Эта аналогия разрешает создать целый ряд схем, в которых сжимается магнитное поле, а затем сжатое поле воздействует на тело, сообщая ему высокую скорость.
Остается рассматривать комбинированные системы, в которых используются газодинамические и электродинамические методы разгоны.
Простейшая схема комбинированной установки приведена на рисунке 3. В этой установке легкий газ, нагретый до высокой температуры за счет сжатия или электрическим разрядом, опадая в ускорительный ствол. В стволе на газ (который термически ионизован и, следовательно, является проводником электричества) действует скрещенное электромагнитное поле, создающее ускоряющую силу F=j·H, где j-плотность тела, H-напряженность магнитного поля.
В свою очередь ускоренный газ ускоряет тело, т.к. давление на тело возрастает за счет пондемоторной силы. Существуют устройства, в которых сначала производится разгон тела с помощью электроимпульсной установки, а затем разгон производится контактным методом.
J
F=j·H H
x
Вообще, двухступенчатость процесса разгона в комбинированных установках является их характерной чертой, поскольку, в принципе, нежелательно разгонять неподвижное тело электромагнитными силами. Рациональнее сначала разогнать тело обычным газодинамическим методом, а затем уже использовать э/м силы для дальнейшего ускорения.