12 / 14
В установке [4] в качестве накопителя энергии ИПУ использо-
ван накопитель энергии с одиночной емкостью. Были исследова-
ны два режима с двумя различными емкостями
C
Σ
,
1
≈
750
мкФ и
C
Σ
,
2
≈
3000
мкФ. При этом напряжении зарядки в обоих случаях
U
0
= 3
,
5
кВ запасаемая энергия накопителей соответственно бы-
ла равна
W
Σ
,
1
≈
4
,
6
кДж и
W
Σ
,
2
≈
16
,
3
кДж. Электродный канал
представлял собой систему коаксиальных электродов со средним ра-
диусом внутреннего электрода (катода)
r
1
= 12
,
5
мм, радиусом анода
r
2
= 20
мм и длиной канала
l
= 80
мм. Индуктивность
L
0
оценивается
в 800 нГн, а декременты затухания соответственно
ε
1
≈
1
,
ε
2
≈
2
.
Ускоряемая масса
m
0
составила
12
∙
10
−
5
кг (при
β
≈
0
,
5
).
Силовой параметр составил
A
1
≈
0
,
15
,
A
2
≈
1
,
4
. Следовательно,
во втором режиме работы ИППУ (при указанном значении параметра
A
2
) примененный в работе [4] накопитель с одиночной емкостью явля-
ется оптимальным. Расчетное значение скорости плазменного образо-
вания, определенное по формуле (8), составило
v
к
≈
6
км/с. Данное
значение удовлетворительно совпадает с экспериментально измерен-
ной (5 км/c).
В первом режиме (
A
1
≈
0
,
15
) расчетная скорость составит
v
к
≈
≈
2
,
5
км/с (экспериментальное значение составляло 3,3 км/с). При дан-
ном значении силового параметра
A
оптимальным вариантом схемно-
го решения накопителя является двухзвенная формирующая линия.
Применение такой двухзвенной линии при сохранении значения па-
раметра
A
позволит при прочих равных условиях поднять значение
скорости плазменного образования на выходе из ИПУ до
∼
5
км/с.
Заключение.
1. Сформулирована физико-математическая модель
процессов ускорения плазменного образования в ИППУ атмосферного
давления с накопителями энергии в виде
n
-звенной емкостной форми-
рующей линии.
2. На основе выполненных численных расчетов установлены осо-
бенности динамики ускорения формирующегося плазменного образо-
вания. Определены зависимости скорости генерируемого плазменного
образования от основных электротехнических и энергетических пара-
метров емкостного накопителя энергии ИППУ.
3. Сформулированы основные рекомендации по выбору схемного
исполнения емкостного накопителя ИПУ. Показано, что для двухсту-
пенчатых ИППУ атмосферного давления оптимальной при безразмер-
ном силовом параметре
A
≥
1
является однозвенная схема емкостно-
го накопителя, а при
A <
0
,
3
−
0
,
4
— двухзвенная LC формирующая
линия.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Гаркуша И.Е.
,
Дереповский Н.Т.
,
Казаков О.Е.
Модификация конструкционных
и инструментальных материалов при облучении плазменными потоками // Во-
просы атомной науки и техники. 1997. С. 172–175.
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2015. № 4 97