10 / 19
А.В. Бабкин, С.В. Ладов, С.В. Федоров
10
посредством воздействия импульсного магнитного поля. Основой экс-
периментальной энергетической метательной установки является кон-
денсаторная батарея, взаимосвязанная с плоским спиральным индукто-
ром. Металлический ударник в форме пластины располагается над
одним из торцов индуктора с небольшим зазором. При срабатывании
разрядного коммутатора в электрической цепи начинает протекать им-
пульсный электрический ток и в зазоре между индуктором и пластиной
возникает магнитное поле, разгоняющее пластину.
Одна из основных проблем, возникающих при практической реали-
зации магнитно-импульсного метания пластин и существенно снижаю-
щих конкурентоспособность этого способа разгона по сравнению со
взрывным метанием, связана с габаритно-массовыми характеристиками
источника электрической энергии — для достижения скорости метания
1 км/с пластин, имеющих характерную массу порядка 1 кг, требуется
источник энергии весьма больших размеров. В связи с этим актуальна
задача минимизации потерь энергии при преобразовании электрической
энергии источника в кинетическую энергию пластины. Ключевым мо-
ментом, определяющим эффективность процесса электромагнитного
ускорения пластины, является создание оптимальных условий для
преобразования электрической энергии, первоначально запасенной в
накопителе, в кинетическую энергию движения пластины.
Для оценки указанных особенностей и определения условий эф-
фективной передачи энергии была разработана методика расчета си-
стемы электромагнитного метания [21, 22]. За основу в методике
принят подход, используемый для расчета параметров магнитно-
импульсных технологических установок и режимов магнитно-
импульсной обработки металлов при магнитно-импульсной штам-
повке, модифицированный в части, касающейся определения закона
набора скорости пластиной. Методика базируется на конечных соот-
ношениях закона сохранения энергии, теории переходных процессов
в электрических цепях, расчета эквивалентных индуктивностей и ак-
тивных сопротивлений двухконтурных систем.
На основании разработанной методики были проведены расчеты
электромагнитного метания алюминиевых и стальных пластин приме-
нительно к параметрам существующей экспериментальной установки.
В ходе расчетов исследовалось влияние на эффективность метания пла-
стин соотношения индуктивности системы индуктор — пластина и соб-
ственной индуктивности разрядной цепи энергетической установки,
начального зазора между индуктором и пластиной, параметров конден-
саторной батареи (емкости и напряжения) при фиксированном значении
ее энергии.
В качестве примера на рис. 5 приведены зависимости индуктивно-
сти системы индуктор — пластина от зазора
х
, полученные на основа-
нии численных расчетов и аппроксимирующего соотношения [19]: