Установка для электродугового подогрева толкающего газа в ударной трубе

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Зайвлено 2801.77 (2) 2447395/24 - 07с присоединением заявки лх(51) М. Кл.Н 05 В 7/18 Н 05 Н 126 С 01 М. 9/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий.,29,(088.8) Дата опубликования описания 1504,79 ФМд,В.С. Ожигин, А.В. Михайлов и И.Н. ЕрмиловщЦ,(72) Авторы имбретеиия(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ЭЛЕКТРОДУГОВОГО ПОДОГРЕВА ТОЛКАЮЩЕГО ГАЗА В УДАРНОИ ТРУБЕ Изобретение относится к области электротехники, а именно к устройствам электродугового нагрева газов и может быть использовано в экспериментальной газовой динамике для получения интенсивных ударных волн в ударных трубах.Известно использование в ударных трубах для нагрева толкающего газа дугового электрического разряда между торцами камеры 1. Это устройство имеет низкий КПД,вследствие больших потерь тепла через стенки камеры за время истечения толкающего газа.15Известна также установка для электродугового подогрева толкающего газа в ударной трубе, содержащая цилиндрическую камеру с торцовой диафрагмой со стороны выхода газа, расположенные вдоль оси камеры коаксиальные электроды, снабженные токоподводами для подсоединения источника питания дугового разряда, и охватывающий камеру соленоид, подключенный к самостоятельному источнику питания 2 .В этом устройстве внешним электродом служит спираль. Разряд, возникающий между электродами, под действием магнитного поля соленоида вращается ф и перемешается вдоль электродов со скоростью, определяемой разрядным током, величиной магнитного поля и шагом спирали,Недостатком данного устройства является ограничение давления толкающего газа в камере высокого давления ударной трубы. Силой, движущей поступательно электрическую дугу, является сила взаимодействия тока дуги с магнитным полем контура дуги, и при давлении газа в камере выше нескольких атмосфер этой силы будет недостаточно для перемещения дуги из-за возрастающей силы сопротивления толкающего газа. В этом случае дуга в процессе вращения будет перескакивать на предыдущий виток спирали. Кроме того, даже при давлении ниже нескольких ат-. мосфер,нельзя регулировать нагрев газа изменением тока дуги,так как при этом изменяется поступательная скорость луги, а она для эффективного подогрева в условиях ударной трубы должна быть строго определенной, равной скорости волны разряжения.Цель изобретения - повышение эффективности нагрева толкающего газа в камере высокого давления ударной трубы и интенсивности ударной волны.3 6576Для достижения этой цели электроды выполнены из немагнитного материала, например меди, токоподводы электродов расположены со стороны диафрагмы, а вдоль оси камеры электроизолировано от внутреннего электрода установлен токопроводящий стержень, под 5соединенный к дополнительному источ-. нику питания. Осесимметричное круговое магнитное поле токопроводящего стержня, взаимодействуя с током дуги создает силу, вызывающую посту- ф пательное движение дуги, причем эта сила регулируется в широких пределах величиной тока в стержне, что позволяет независимо от тока дуги и давления газа в камере получать 15 нужную поступательную скорость дуги.Цилиндрический внешний электрод вместо спирального позволяет менять частоту вращения дуги при заданной скорости поступательного движения фу дуги.Оптимальной для эффективного нагрена газа является скорость дуги, равная скорости волны разрежения, так как после раскрывания диафрагмы газ начинает истекать из отсека высокого давления, причем, в движение последовательно приходят все новые участки газа. Поверхность, разделяющая истекающий газ и еще невозмущенный газ. является волной разрежения, которая днижется к торцу отсека высокого давления. Работающим в данный момент газом является газ, движущийся из области волны разрежения. Поэтому нагрев газа только в области волны разрежения вследствие резкого уменьшения потерь тепла из-за уменьшения времени теплопередачи (нагре" тый газ тут же вступает в работуфф) происходит до значительно больших 40 температур в сравнении со случаем нагрева всего объема газа, когда1 неработающий газ, до которого не дошла волна разрежения, отдаеттепло стенке камеры. 45Источник питания дугового разряда подключен к электродам вблизи диафрагмы, поскольку в этом случае силанзаимодействия тока дуги с магнитнымполеМ контура тока дуги складывается 50с силой взаимодействия дуги с магнитным полем токопроводящего стержня, увеличивая скорость поступательногодвижения дуги, что имеет принципиаль.ное значение при высоких давлениях толкающего газа.Для исключения влияния внешнегоэлектрода и центрального электродана распределение магнитных полей соленоида и токопроводящего стержнявнутри камеры, оба электрода выполнены из немагнитного материала.На фиг, 1 схематично изображенаустановка для электродугового подогревателя толкающего газа; на фиг. 2 разрез А-А Фиг. 1. 65 78Внутри камеры 1 установлен медный цилиндр 2, являющийся внешним электродом. Между стенкой камеры 1 и внешним электродом 2 по всей длине камеры расположен соленоид 3, электрически изолированный от них диэлектриком 4. Внутри медного полого внутреннего электрода 5 й в изоляторе 6 проходит токопроводящий стержень 7, соединенный с источником тока 8. Электроды 2 и 5 соединены с источником питания дугового разряда 9 со стороны диаф-. рагмы 10. Начало разряда возникает в месте расположения запального электрода 11. Соленоид 3 соединен с источником питания 12.Устройство работает следующим образом.В камере, заполненной толкающим газом под нужным давлением, между электродами 2 и 5 зажигается с помощью запального электрода 11 вращающийся в магнитном поле соленоида 3 дуговой разряд.,Под действием воз" росшего данления раскрывается диафрагма 10 и от синхроимпульса, которым может служить, например, контактный датчик, наклеенный на диафрагму 10, подключается источник 8 токопроводящего. стержня 7. Дуговой разряд вместе с волной разрежения под действием магнитных полей соленоида 3 и токопроводяшего стержня 7 движется по спиральной траектории вдоль камеры от диафрагмы 10 к -противоположному торцу камеры, осуществляя эффективный нагрев толкающего газа и формируя ударную волну,Предлагаемое техническое решение позволяет повысить эффективность нагрева толкающего газа и интенсивность ударной волны по сравнению с известныьи устройствами, использующими разряд между торцами камеры высокого давления, за счет уменьшения теплоотдачи нагретого газа стенкам камеры. Кроме того, это устройство по сравнению с прототипом позволяет осуществлять эффективный нагрев газов при давлениях в несколько десятков и даже сотен атмосфер.Формула изобретенияУстановка для электродугового подогрева толкающего газа в ударной трубе, содержащая цилиндрическую камеру с торцовой диафрагмой; установленной со стороны выхода газа, расположенные вдоль оси камеры коаксиальные электроды, снабженные токо- подводами для подсоединения источника питания дугового разряда, и охватывающий камеру соленоид, подключенный к самостоятельному источнику питания, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения зффектинносА-А Составитель Н. ПисаревскаяТехред Н. Бабурка Корректор Е. Дичинска едактор Д. Зубов Заказ 1828 Н 61ЦН ж 943 Подписноесударственного комитета СССРм изобретений и открытийква ЖРа,шская наб. д. Тир ИПИ Г с дел 5 Мо 13 П Патент, г, Ужгоро ул, Проектная, 4 Филиал 6576 фси нагрева газа и интенсивности ударной волны, электроды выполнены из не- магнитного материала, например, меди, токоподводы электродов расположены со стороны диафрагмы, а вдоль оси камеры электроизолировано от внутреннего электрода установлен токопровэ- ,5 дящий стержень, подсоединенный к дополнительному источнику питания. 786Источники. информации, принятые во внимание при экспертизе1. Петров Л.М. и др. Изучение возможности электродугового подогрева толкающего газа в ударной трубе. Ракетная техника и космонавтика, 1972, т. 10 Р 12.2. Авторское свидетельство СССР Р 144563, кл. Н 05 Н 1 Н 04, 1961,