автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Магнитно-импульсная метательная установка для испытаний на ударные воздействия

На правах рукописи

КОЗЛОВ Сергей Александрович

МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНАЯ МЕТАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ НА УДАРНЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ

Специальность 05.02.02 - машиноведение, системы приводов и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владимир 2006

Работа выполнена во Владимирском государственном университете

1 layчны ii ру ководитсль:

кандидат технических наук, доцент Татмышевский К.В.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Малафеева A.A., Владимирский государственный университет;

кандидат технических наук начальник кафедры специальной техники и информационных технологий Клементьев A.C., Владимирский юридический институт Минюста России

Ведущая организация:

ФГУП «ФНПЦ «Прибор» (г. Москва)

Защита состоится 2006 г. в на заседании

диссертационного совета Д 212.025.05 во Владимирском государственном университете по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВлГУ

Автореферат разослан «а23» А&30? 2006 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба направлять по вышеуказанному адресу ученому секретарю диссертационного совета. Тел. (4922) 27-98-21, факс (4922) 23-33-42 e-mail: sim_vl@nm.ru

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

С.И. Малафеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы

Диссертационная работа «Магнитно-импульсная метательная установка для испытаний на ударные воздействия» посвящена вопросам эффективного ускорения макротел (массой до 1 кг) до высоких скоростей с использованием магнитно-импульсного привода в целях воспроизведения в лабораторных условиях высокоскоростных ударных нагрузок, имеющих место при эксплуатации различных изделий и материалов авиационной, космической и военной техники. Кроме того, работа так же посвящена вопросам ускорения групп макротел до высоких скоростей с использованием магнитно-импульсного привода в целях создания систем активной защиты объектов особой важности для повышения антитеррористической устойчивости последних.

Цель ударных испытаний - проверка способности изделия выполнять свои функции во время ударного воздействия и после него. С экономической и методической точки зрения предпочтительно проведение подобных испытаний в лабораторных условиях при наличии универсального устройства позволяющего воспроизводить широкий диапазон внешних ударных воздействий.

При экспериментальном исследовании поведения объектов испытаний под действием высокоскоростных импульсных ударных нагрузок используют различные методы разгона тел до требуемых скоростей. Для решения данных задач в настоящее время применяют специальные схемы с использованием энергии удара, взрыва, электромагнитного поля и других источников импульсной энергии. Известные устройства разгона тел (многоступенчатые легкогазовые установки, устройства для взрывного метания, рельсотроны и т.д.) позволяют получить скорости до 15 км/с для тел различных масс. Однако, построенные на основе указанных устройств стенды для проведения ударных испытаний, как правило, не предназначены для применения в условиях обычной лаборатории, поскольку являются громоздкими, достаточно сложными в обслуживании и эксплуатации, а так же экологически вредными. Кроме этого, большинство из подобных устройств ускоряют тела небольших масс (микро-, миллиграммы).

Одним из наиболее перспективных методов решения задач эффективного разгона макротел до высоких скоростей для проведения ударных испытаний является использование энергии импульсного магнитного поля. Испытательные установки, построенные на основе магнитно-импульсного привода, могут явиться достаточно эффективным средством изучения поведения материалов и изделий при ударных воздействиях в лабораторных условиях. Принцип высокоскоростного магнитно-импульсного метания твердых электропроводящих тел, лежащий в основе работы магнитно-импульсного привода, основан на возникновении механических сил отталкивания между проводниками, по которым течет электрический ток — явлении, описываемом законом Био-Савара-Лапласа.

Вопросами физики и техники получения импульсных магнитных полей и применения их для метания твердых электропроводящих тел занимались научные коллективы под руководством П.Л. Капицы, Г. Кноифеля, Г.А. Шнеерсона, В.Н. Бондалетова, А.Н. Андреева. В дальнейшем данное направление получило свое развитие в исследованиях ряда известных ученых как в нашей стране, так и за рубежом.

Принцип действия магнитно-импульсных приводов, способных сообщать телам высокие скорости (до нескольких километров в секунду), предоставляет широкие возможности их применения в различных областях науки и техники. Подобные привода могут применяться для испытаний средств бронезащиты, для проведений испытаний на ударное иагружение взрывательных устройств боеприпасов и т.д.

В состав магнитно-импульсных приводов обычно входят: накопитель энергии, коммутирующее устройство и индуктор (рис.1). В данной диссертационной работе исследуется магнитно-импульсный привод где в качестве индуктора используется плоская спиральная катушка-индуктор - 3, в качестве накопителя энергии - батарея высоковольтных импульсных конденсаторов - 1, а в качестве метаемых тел (инденторов) - твердые плоские электропроводящие тела - 4 (5 - объект испытаний).

Применение магнитно-импульсных приводов позволяет проводить в лабораторных условиях целый комплекс испытаний — на ударную устойчивость, на ударную прочность, на эрозионное изнашивание и т.д.

Кроме этого, как показал анализ, перспективной областью применения магнитно-импульсных приводов являются системы активной защиты объектов особой важности.

Однако существующие на сегодняшний день математические модели и основанные на них методики расчета магнитно-импульсных приводов позволяют проектировать привода только с осесим-метричной конфигурацией системы «индуктор-метаемое тело». Данные модели реализуют двухмерный режим расчета. Они не позволяют производить расчет неосесимметричных моделей; моделей где присутствуют, например, спиральные индукторы у которых образующая рабочей поверхности отличается от плоской, или индукторы сложной формы, а так же комбинации индукторов. Кроме этого, подобные модели не позволяют производить расчет процессов ускорения групп тел, а так же тел сложной формы. Перечисленные недостатки существенно сдерживают дальнейшее изучение магнитно-импульсного привода. Таким образом, на сегодняшний день существует необходимость создания трехмерной математической модели, лишенной вышеперечисленных недостатков, с помощью которой можно было бы адекватно описать широкий спектр процессов магнитно-импульсного ускорения твердых электропроводящих тел, а именно процессов управления траекторией движения метаемых тел с целью формирования заданных траекторий.

Проведенный анализ показывает, что результаты исследований, направленных на изучение эффективного ускорения макротел до высоких скоростей с использованием магнитно-импульсного привода, могут быть широко использованы как в испытательной технике, так и в технике средств обеспечения защиты и безопасности.

Рис.1.

Схема метода магнитно-импульсного метания твердых электропроводящих тел с использованием плоской спиральной катушки-индуктора

Цель и задачи диссертации

Целью диссертационной работы является создание научно обоснованных методов управления кинетическими параметрами движения метаемых магнитно-импульсным приводом тел.

В задачи диссертации входят:

1. Анализ физических процессов, протекающих при магнитно-импульсном ускорении твердых электропроводящих тел для выявления факторов влияющих на скорость и начальный угол метания.

2. Разработка трехмерной математической модели, адекватно описывающей процесс ускорения твердых электропроводящих тел импульсным магнитным полем, для управления траекторией движения метаемых магнитно-импульсным приводом тел с целыо формирования заданных траекторий.

3. Разработка трехмерной математической модели процесса магнитно-импульсного метания индентора (электропроводящей плоской пластины) при смещении индентора относительно оси плоского спирального индуктора с целыо управления траекторией движения индентора.

4. Исследование возможности применения магнитно-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности с целыо повышения антитеррористической устойчивости последних.

5. Проведение экспериментальных исследований магнитно-импульсного привода.

Используемые в работе методы основаны на применении теории электродинамики движущихся тел, электромагнитного поля, теоретических основ электротехники, методов вычислительной математики, теории вероятности и математической статистики, теории внешней баллистики, теории раневой баллистики.

Научная новизна

1. Исследована возможность управления траекторией движения метаемых магнитно-импульсным приводом тел. Разработана трехмерная математическая модель процесса магнитно-импульсного метания индентора (элекгропроводящей плоской пластины) при смещении индентора относительно оси плоского спирального индуктора.

2. Получены новые зависимости углов движения индентора (пластины) от величины смещения индентора. относительно оси плоского спирального индуктора.

3. Разработана методика проведения испытаний методом прямого и обращенного пусков с использованием магнитно-импульсного привода. Экспериментально исследована лабораторная магнитно-импульсная метательная установка на основе магнитно-импульсного привода. Экспериментально исследованы процессы осесимметричного метания инденторов (плоских пластин), процессы метания инденторов под углом к оси индуктора, процессы метания групп тел, процессы метания непроводящих тел с помощью специального поддона.

4. Разработана методика оценки эффективности магнитно-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности.

Практическая ценность работы

Практическая ценность определяется внедрением и использованием основных положений, выводов и рекомендаций, полученных при исследованиях и разработке магнитно-импульсной метательной установки на основе магнитно-импульсного привода.

1. Впервые разработана и исследована лабораторная магнитно-импульсная метательная установка на основе магнитно-импульсного привода для проведения испытаний различных изделий и материалов на ударные воздействия.

2. Предложены практические рекомендации по выбору конструктивных и энергетических параметров магнитно-импульсного привода и характеристик метаемого тела.

3. Определены факторы влияющие на углы движения метаемых тел (для индукторов диаметрами 50, 72 и 130 мм).

4. Разработана схема применения магнитно-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности.

5. Разработана программа расчета эффективности магнитно-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности.

Реализации н внедрение

Разработанные методики испытаний и результаты научных исследований внедрены: в ФГУП «ФНПЦ «Прибор» (г. Москва) и во Владимирском государственном университете.

Материалы диссертационной работы используются в НИР с ФГУП «ФНПЦ «Прибор» (г. Москва) «Разработка магнитно-импульсного метательного устройства для динамических испытаний выстрелов и их составных частей методом обращенных пусков». Положения, выносимые на защиту

Совокупность научных результатов, выдвигаемых на защиту:

1. Функциональные схемы устройств гга основе магнитно-импульсного прггвода для испытаний различных изделий и материалов на ударные воздействия.

2. Функциональная схема устройства на основе магшпно-импульсного привода для систем активной защиты объегсгов особой важности.

3. Результаты анализа процессов, протекающих в разрядном контуре и метаемом теле магнитно-импульсного привода.

4. Трехмерная математическая модель процесса магнитно-импульсного метания твердых электропроводящих тел в магнитно-импульсном приводе, особенности ее построения и результаты анализа ее закономерностей; зависимость углов движения индентора от величины смещения иидеитора относительно оси индуктора.

5. Методика оценки эффективности магнитно-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности.

6. Результаты экспериментальных исследовании магнитно-импульсного привода. ,

Апробация работы

Апробация работы проведена на базе кафедры «Приборостроение и информационно-измерительные технологии» Владимирского государственного университета. Основные положения работы докладывались и обсуждались на XI Всероссийской научной конференции «ВНКСФ-11» (г. Екатеринбург, 2005); XII

Всероссийской научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика» (г. Москва, 2005); Международной научной конференции «Ломоносов 2005» (г. Москва, 2005); XII Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии СТТ 2006» (г. Томск, 2006); XXXI Международной молодежной научной конференции «Гагаринские чтения» (г. Москва, 2006); XII Всероссийской научной конференции «ВНКСФ-12» (г. Екатеринбург, 2006); XIII Всероссийской научно-технической конференции «Микроэлектроника и информатика» (г. Москва, 2006); III международной копферен-. ции «Проблемы механики современных машин» (г. Улан-Удэ, 2006); Научно-технической конференции «Проектирование систем» (г. Москва, 2006); Всероссийской научно-технической конференции «Наука. Промышленность. Оборона» (г. Новосибирск, 2006); Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные вопросы защиты и безопасности» (г. Санкт-Петербург, 2006)'. Публикации

По материалам диссертации единолично и в соавторстве опубликовано 9 научных статьи в центральной печати (из них 3 без соавторов) и 12 тезисов докладов. Получен патент РФ. Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, общих выводов, списка литературы из 162 наименований. Основное содержание работы изложено на 198 страницах, содержит 95 рисунков, 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи диссертационной работы.

Первая глава посвящена исследованию современного состояния науки и техники по вопросу магнитно-импульсного привода.

IIa основании результатов изучения литературных и интернет источников необходимо сделать вывод о том, что функциональные возможности магнитно-импульсного привода позволяют решать широкий спектр задач в самых различных областях науки и техники: при обработке металлов давлением, при проведении испытаний различных материалов и изделий, при очистки рабочих поверхностей технологического оборудования, при сепарации цветных металлов и т.д.

В главе впервые приведена функциональная схема и описан принцип действия магнитно-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности. Данное техническое решение защищено патентом РФ. Разработана методика оценки эффективности магнитно-импульсного привода (на основании традиционного в раневой баллистики подхода) в системах активной защиты объектов особой важности. Разработана программа для расчета эффективности. Программа реализована в среде DELPHI и позволяет получить графические зависимости, характеризующие процесс полета метаемых тел (готовых поражающих элементов) и взаимодействия их с биообъектом в зависимости от параметров привода.

Показано, что магиигно-импульсный привод обладает: возможностью бесшумного метания групп тел поражающих элементов с различными параметрами формы; возможностью быстрой автоматической перезарядки; возможностью оперативного регулирования степени воздействия на нарушителя; возможно-

стыо управления траекторий движения поражающих элементов; возможностью применения в закрытых помещениях. При срабатывании магнитно-импульсного привода отсутствуют звук, вспышка, демаскирующие охраняемый объект. Значительно упрощается процедура приведения системы в готовность и, особенно, снятия ее с боевого состояния.

Доказано, что магнитно-импульсный привод, как устройство для метания готовых поражающих элементов является эффективным средством поражения при создании систем активной защиты объектов особой важности.

Вторая глава посвящена теоретическим исследованиям магнитно-импульсного привода.

В главе рассматриваются физические основы ускорения твердых электропроводящих тел импульсным магнитным полем. Подробно рассматриваются физические процессы, протекающие при магнитно-импульсном ускорении твердых электропроводящих тел как в разрядной цепи, так и в метаемом теле. Описаны схемы получения импульсного магнитного поля путем разряда емкостного накопителя энергии на катушку-индуктор; рассмотрены типы электромагнитных полей и приведена классификация методов расчета магнитных полей; приведена методика расчета составляющих вектора напряженности импульсного магнитного поля, возникающего в зазоре между катушкой-индуктором и метаемым телом; рассмотрен механизм проникновения поля в толщу проводника и связанные с ним эффекты; рассмотрен метод конечных элементов для расчета магнитных полей, а так же проанализированы компьютерные программы расчета магнитных полей; описаны уравнения движения метаемых тел.

Магнитно-импульсный привод, рассматриваемый в данной диссертационной работе, представляет собой систему, включающую генератор импульсного магнитного поля на основе конденсаторного накопителя энергии и подвижный якорь - метаемое тело (плоская пластина), выполненное из электропроводящего материала. Схематически магнитно-импульсный привод изображен на рис. 2.

Рис. 2.

Схема магнитно-импульсного привода:

1 - генератор импульсного магнитного поля;

2 — зарядное устройство;

3 — емкостной накопитель энергии;

4 — коммутирующее устройство;

5 — катушка-индуктор;

6 — метаемое тело

От зарядного устройства 2 (высоковольтного выпрямителя) заряжается батарея конденсаторов 3, в электрическом поле которых к началу процесса разрядки накапливается энергия Ее = сис2/2. С помощью коммутирующего устройства 4 заряженная батарея конденсаторов подсоединяется к обмотке катушки-индуктора 5. Катушка-индуктор представляет собой плоскую маловитковую катушку из провода прямоугольного сечения. Форма катушки-индуктора (плоская спираль, намотанная по уравнению спирали Архимеда) определяет пространственную конфигурацию магнитного поля, а, следовательно, и форму метаемого тела. Конденсаторы в течение короткого времени разряжаются на спиральную обмотку катушки-индуктора (далее просто индуктор). В окрестности

6

индуктора, где установлено метаемое электропроводящее тело, в каждой точке пространства создается сильное импульсное магнитное поле, напряженность которого зависит от взаимного расположения индуктора и метаемого проводника, величины и частоты разрядного тока. Во время разряда по виткам индуктора протекает мощный импульс разрядного тока, амплитуда которого достигает десятков килоампер. При появлении в первичном контуре импульса тока, возникает переменный по величине магнитный поток, который сцепляется с коротко-замкнутым контуром якоря (метаемым телом) 6 и индуцирует в нем э.д.с., создающую в метаемом теле переменный ток, направленный навстречу току индуктора. Между контурами, обтекаемыми токами противоположных направлений, возникает усилие, стремящееся отбросить их друг от друга. Поскольку индуктор закреплен неподвижно, пластина отталкивается и начинает свое высокоскоростное движение.

Из теории электромагнетизма известно, что вихревое магнитное поле во внесенном в него контуре индуцирует электрический ток, называемый током Фуко. Возникновение тока Фуко обусловлено диффузией магнитного поля в толщу проводника. При больших скоростях нарастания напряженности поля в течение короткого промежутка времени и при высокой электропроводности метаемого тела индуцированный электрический ток концентрируется большей частью у его поверхности и постепенно затухает по мере удаления от поверхности вглубь проводника. В результате взаимодействия импульсного магнитного поля и наведенного в метаемом теле вихревого тока возникают интенсивные электромагнитные силы, которые вынуждают метаемое тело отталкиваться от индуктора с высокой скоростью.

Электромагнитная сила, действующая на внесенный в магнитное поле проводник с током, имеет две составляющие - аксиальную и радиальную (1), обусловленные наличием одноименных составляющих магнитного поля (рис. 3). При этом радиальная сила направлена вдоль радиуса катушки-индуктора перпендикулярно оси симметрии системы и стремится разорвать пластину и витки индуктора в радиальном направлении. Аксиальная сила направлена по оси симметрии системы, сжимает катушку индуктора и вызывает ускорение пластины в аксиальном направлении. Соотношение этих составляющих определяет характер движения метаемого тела.

С помощью вектор-потенциала магнитного поля можно определить радиальную и аксиальную составляющие поля:

Я =-!-М= 1 I*

Р ц0дг 2

// =__!— [К

Мордр 2лрУ}р

.<//(*) | с!/2(к)3

(1)

> ' р ¿р (к 2 р сЫр

Давление импульсного, магнитного поля, действующего на пластину (при допущении об экспоненциальном характере затухания поля по мере удаления от поверхности вглубь пластины):

рх = = — (1 - е~2ах ) = -цН7 (1 - «Г2** ). (2)

И' 2/Л } 2И

где л: - расстояние от поверхности раздела; а --- = ~ коэффициент диффузии поля; со - частота разряда батареи конденсаторов; у, ц - проводимость и магнитная проницаемость материала пластины; Д — толщина скин-слоя пластины.

Н, А/м

ТТ'ГГГГГТ!

I 0 79 0 5 0 26 0 0 25 0 5 0 76 1 Г/R

Рис. 3. Распределение импульсного магнитного поля в зазоре системы «индуктор - метаемое тело»:

----- радиальная составляющая; - - аксиальная составляющая

Сила электромагнитного взаимодействия между индуктором и метаемой пластиной определяется разницей напряженностей магнитного поля на двух противоположных поверхностях пластины, параллельных рабочей поверхности индуктора. Поэтому толщина скин-слоя метаемой пластины сильно влияет на величину магнитного давления. Оптимальной является система, где выдерживается условие h > 2...ЗА, где А - толщина скин-слоя, h — толщина метаемой пластины. 13 этом случае напряженность на внешней по отношению к индуктору поверхности пластины равна нулю.

Система уравнений процесса осесимметричного метания плоской электропроводящей пластины импульсным магнитным полем:

Г cti2 (/м d'\ 1 '

+ А/~Г + i2-jf + Ll-W+C

n . . (IM . d'h _

^2 c/t 1 dt ^ dt (3)

<

0 о

d2z d\{ -lax

in—t = i.i-, —j— (1 - e ). ^ ih2 1 2 cb ' .

В главе приведен обзор существующих математических моделей и методик расчета основных параметров процесса магнитно-импульсного ускорения твердых электропроводящих тел в магнитно-импульсном приводе. Показано, что электрические модели на сегодняшний день получили широкое распространение при анализе процессов магнитно-импульсного ускорения твердых электропроводящих чел. Тем не менее, в настоящее время можно считать, что возможности электрических моделей применительно к магнитно-импульсному приводу исчерпаны, чего нельзя сказать о трехмерных полевых моделях, а именно о полевых моделях, основанных на численных методах расчета магнитных полей (например, методом конечных элементов) с помощью современных компьютерных программ для трехмерного математического моделирования.

В главе представлены результаты трехмерного моделирования в пакете FEMLAB импульсного магнитного поля плоского спирального индуктора; результаты трехмерного моделирования силового воздействия импульсного магнитного поля плоского спирального индуктора на осесимметрично расположенный индентор (плоскую электропроводящую пластину); результаты трехмерного моделирования силового воздействия импульсного магнитного поля плоского спирального индуктора на индентор, смещенный относительно оси индуктора; результаты трехмерного моделирования в пакете 3D Studio Мах процессов движения индентора в магнитно-импульсном приводе.

Для получения приближенных значений и упрощения процедуры трехмерных расчетов был принят ряд допущений:

1. Просачивание поля сквозь контур проводника (индентора) отсутствует;

2. Механические напряжения, возникающие в индукторе в момент генерации импульсного магнитного поля не рассматриваются;

3. Нагрев индуктора и метаемого проводника и связанные с этим процессы в расчетах не учитываются;

4. Распределение давления импульсного магнитного поля по поверхности индентора имеет вид кольца, и само поле действует на индентор только внутри самого кольца.

На рис.4а с учетом этих допущений, показана схема распределения давления импульсного магнитного поля по поверхности индентора, расположенного осесимметрично с индуктором. Как видно из схемы, кольцо давления поля на инденторе размещено осесимметрично с индуктором и результаты расчетов показывают, что в данном случае, метаемое тело (индентор) будет двигаться илос-ко-нараллелыю. На рис.4б показана схема распределения давления импульсного магнитного поля по поверхности индентора, когда индентор смещен относительно оси индуктора. В данной схеме присутствует эксцентриситетх (смещение индентора относительно оси индуктора) и кольцо давления ноля индуктора смещено относительно центра индентора на величину х. Тем самым, поле неравномерно действует на метаемое тело и тело будет двигаться, как показывают

Рис. 4. Схема распределения давления импульсного магнитного поля по поверхности индентора с учетом принятых допущений: а - схема распределения давления импульсного магнитного поля по поверхности индентора, расположенного осесимметрично с индуктором;

б - схема распределения давления импульсного магнитного поля по поверхности индентора, смещенного относительно оси индуктора на величину х

Как показали результаты математического моделирования при изменении величины смещения индентора относительно оси индуктора меняются углы движения индентора относительно оси индуктора.

а 6

Рис. 5. Теоретические зависимости: а - зависимость углов движения индентора от величины эксцентриситета: б - зависимость углов поворота индентора в зоне индуктивной связи от величины эксцентриситета.

(Параметры индуктора: диаметр 50 мм; параметры индентора: диаметр 32 мм, толщина 2 мм)

Получены новые зависимости углов движения и углов поворота индентора (плоской пластины) от величины смещения индентора относительно оси плоского спирального индуктора. На рис. 5а приведена теоретическая зависимость углов движения индентора (пластины) от величины эксцентриситета, а на рис. 56 -зависимость угла поворота индентора (пластины) в зоне индуктивной связи от величины эксцентриситета. Зная данные зависимости, мы можем управлять кинетическими параметрами движения метаемых тел для каждого конкретного случая.

Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям магнитно-импульсного привода.

Для экспериментальных исследований магнитно-импульсного привода и проверки адекватности предложенной математической модели, был разработан опытный образец магнитно-импульсной метательной установки, предназначенный для проведения в лабораторных условиях испытаний различных материалов и изделий на ударные воздействия. Основным функциональным узлом установки является магнитно-импульсный привод. Структурная схема установки МИ-МУ-219-1 приведена на рис. 6а, а внешний вид на рис. 66.

Лабораторная магнитно-импульсная метательная установка МИМУ-219-1 включает следующие компоненты:

- силовой блок, в состав которого входят: зарядное устройство, батарея накопительных конденсаторов (емкостной накопитель энергии) и коммутирующее устройство;

- съемный узел индуктора;

- пульт дистанционного управления;

- регистрирующую аппаратуру (бесконтактный измеритель скорости движения тел; аппаратура для высокоскоростной фоторегистрации процессов свободного движения метаемых тел и взаимодействия их с объектом испытаний).

Перед началом эксперимента метаемое тело (или группа тел) устанавливается в узле индуктора. При исследованиях по осесимметричному метанию, метаемое тело (ипдентор) устанавливается в узле индуктора соосно с индуктором. В случае исследования углов движения, метаемое тело устанавливается в узле

индуктора с требуемым эксцентриситетом (со смещением) относительно оси индуктора на поверхности самого индуктора. В случае исследования метания непроводящих тел, тела размещаются в специальном электропроводящем поддоне, который помещается на поверхность индуктора. При этом используется еще одно устройство - отсекатель.

а б

Рис. б. Структурная схема и фотография лабораторной магнитно-импульсной метательной установки МИМУ-219~1: а - структурная схема МИМУ-219-1. 1 - зарядное устройство, 2 - батарея накопительных конденсаторов; 3 - коммутирующее устройство; 4 — пульт дистанционного управления; 5 - узел индуктора; 6 — метаемые тела; 7 - поддон; 8 — отсекатель; 9 -аппаратура для высокоскоростной фоторегистрации; 10 - измеритель скорости; 11 -объект испытаний;

б - фотография внешнего вида МИМУ-219-1. 1 - силовой блок, 2 -узел индуктора; 3 -пульт дистанционного управления; 4 - аппаратура для высокоскоростной фоторегистрации; 5 — измеритель скорости

Лабораторная магнитно-импульсная метательная установка МИМУ-219-1 имеет следующие технические параметры:

- диапазон скоростей метания

- диапазон рабочих напряжений

- емкость накопительных конденсаторов

- масса метаемых элементов

- габариты установки

- масса установки

- напряжение питания В установке предусмотрены возможности расширения диапазона скоростей

и увеличения массы метаемых тел за счет повышения как емкости накопительных конденсаторов, так и диапазона рабочих напряжений. При этом общая накапливаемая энергия установки может достигать 25-30 кДж.

Лабораторная магнитно-импульсная метательная установка МИМУ-219-1 позволяет метать тела различной формы в широком диапазоне скоростей и воспроизводить процесс их взаимодействия с испытываемым объектом. Установка позволяет метать, в том числе, и компактные элементы как естественного дробления,'так и готовые элементы с различными параметрами формы. Это могут

10...1000 м/с; 0,2...10 кВ; 50 мкФ; 0,1...500 г; 1000x500x500 мм; 70 кг;

220 В, 50 Гц.

быть шарики, кубики, пластины, стержни, кассеты и контейнеры с твердыми, жидкими и газообразными наполнителями, штык-ножи, пули, осколки снарядов и так далее.

В ходе опытной эксплуатации МИМУ-219-1 были подтверждены следующие достоинства магнитно-импульсного способа метания макротел для проведения испытаний на ударные воздействия различных изделий и материалов: высокая производительность испытаний; воспроизводимость испытаний; бесшумность процесса испытаний; отсутствие продуктов горения и взрыва в зоне испытаний; малый путь разгона метаемого тела до максимальной скорости; относительно высокий к.п.д.; относительно малые габариты.

На основании результатов серии экспериментов были получены зависимости скорости движения различных индеиторов (пластин) от напряжения на емкостном накопителе энергии привода, в случае осесимметричного метания ии-денторов. Полученные зависимости показаны на рис. 7а. Одна из типовых фотографий стадий свободного движения индентора (пластины), полученная с помощью аппаратуры для высокоскоростной фоторегистрации методом «в отраженном свете» для случая осесимметричного метания, приведена на рис.7б. Данная схема с использованием магнитно-импульсного привода позволяет применить рассматриваемый метод ускорения макротел для проведения ударных испытаний различных изделий и материалов методом как прямого, так и обращенного пусков, что в ряде случаев значительно упрощает проведение самих испытаний. Как было установлено в ходе экспериментов, нри проведении испытаний методом обращенного пуска с применением магнитно-импульсных приводов значительно упрощается получение измерительной информации о функционировании изделий, а также расширяются возможности воспроизведения высокоскоростных соударений с широким классом метаемых тел.

Экспериментальная зависимость углов движения индентора от величины смещения индентора относительно оси индуктора приведена на рис. 8. Данная экспериментальная зависимость подтверждает основные положения теории и адекватность разработанной математической модели. На рис. 9а приведена типовая фотография стадий движения индентора (пластины) под углом относительно оси индуктора при размещении пластины на поверхности индуктора с эксцентриситетом 8 мм относительно оси индуктора, а на рис. 96 результаты математического моделирования.

Как следует из результатов теоретических и экспериментальных исследований, изменяя значение величины смещения индентора относительно оси индуктора мы можем менять углы движения индеиторов относительно оси индуктора, тем самым управлять траекторией движения метаемых тел. Это подтверждает, в частности, возможность применения магнитно-импульсного привода как устройства для метаиия готовых поражающих элементов для систем активной защиты объектов особой важности с возможностью формирования заданных траекторий полета готовых поражающих элементов, а так же с возможностью формирования осколочных полей заданной пространственной конфигурации при использовании групп тел.

На рис. 10 приведена типовая фотография движения группы тел. Установлено, что, размещая на индукторе группы тел. с определенными эксцентриситетами, мы можем формировать осколочные поля заданной пространственной кон-

фигурации. Это позволяет, кроме всего, так же использовать возможности магнитно-импульсного привода для проведения испытаний различных изделий, в частности, военного назначения, на динамические воздействия осколочными полями.

Рис. 7. Результаты экспериментальных исследований осесимметричного метания розничных инденторов: а - экспериментальные зависимости скорости движения инденторов (пластин) от напряжения на емкостном накопителе энергии привода:

1) параметры индентора: диаметр 72 мм, толщина 1 мм, материал Д16Т;

2) параметры индентора: диаметр 72 мм, толщина 1 мм, материал АМцМ;

3) параметры индентора: диаметр 32 мм, толщина 2 мм, материал Д16Т. (Параметры индуктора: диаметр 72 мм);

б - фотография стадий движения индентора (пластины) при осесимметричном размещении индентора на индукторе. (Параметры индуктора: диаметр 50 мм; параметры индентора: диаметр 32 мм, толщина 2 мм, материал Д16Т, скорость движения индентора 150 м/с)

Рис. 8.

Зависимость углов движения индентора (пластины) от величины смещения индентора относительно оси индуктора:

1- параметры индуктора: диаметр 50 параметры индентора: диаметр 32 толщина 2 мм, материал Д16Т;

2- параметры индуктора: диаметр 130 параметры индентора: диаметр 72

«."» толщина 1 мм, материал Д16Т.

" теоретическая зависимость

экспериментальная зависимость

Проведены экспериментальные исследования метания магнитно-импульсным приводом непроводящих тел различной формы, а так же групп тел с помощью специальных поддонов. Подтверждена возможность применения магнитно-импульсного привода для проведения испытаний на эрозионное изнашивание различных изделий. Такого рода испытания могут быть использованы, например, при проектировании и предварительной отработке узлов и блоков авиакосмической техники.

__.1 у1

> /

.1- ------------

мм; мм,

мм; мм,

Разработанная лабораторная магнитно-импульсная метательная установка МИМУ-219-1 на основе магнитно-импульсного привода позволяет производить метание инденторов (пластин) толщиной до 5 мм и диаметром до 130 мм до скоростей 1000 м/с. Кроме этого, существует возможность метания групп тел, тел сложной формы, тел из непроводящих материалов с помощью специальных поддонов. Скорость метания пластины во многом зависит от электрофизических характеристик материала и размеров, и от напряжения на емкостном накопителе, а угол движения и угол поворота от величины смещения пластаны относительно оси индуктора. Наиболее эффективно происходит ускорение пластин из алюминиевых сплавов, серебра; хуже - из титана, стали.

Рис. 10.

Фотография стадий двшисения двух инденторов (пластин), а—32° (х=14 мм, параметры индуктора: диаметр 50 мм; параметры инденторов; диаметр 12 мм, толщина 2 мм, материал Д16Т, скорость движения инденторов 160 м/с)

Рис. 9.

а - фотография стадий движения инден-тора (пластины), а-15°; б - результаты математического моделирования, а =15°10'

(х=8 мм, параметры индуктора: диаметр 50 мм; параметры индентора; диаметр 32 мм, толщина 2 мм, материал Д16Т, скорость движения индентора 150 м/с)

В заключении представлены основные результаты работы:

1. Проведен анализ особенностей применения магнитно-импульсных приводов в испытательных установках. Доказано, что установки на основе таких приводов являются эффективным средством изучения поведения материалов и изделий при ударных воздействиях в лабораторных условиях. Сформулированы основные требования к подобным установкам.

2. Разработана трехмерная математическая модель процесса магнитно-импульсного ускорения индентора (электропроводящей плоской пластины) при смещении индентора относительно оси плоского спирального индуктора; исследована возможность управления траекторией движения индентора с целыо формирования заданных траекторий. Исследовано влияние величины смещения индентора относительно оси индуктора на угол движения и угол поворота индентора. Установлено, что угол движения и угол поворота индентора зависят от величины смещения индентора относительно оси индуктора.

3. Разработаны функциональные схемы устройств на основе магнитно-импульсного привода для Испытания материалов и изделий на ударные воздействия.

4. Впервые разработана и исследована лабораторная магнитно-импульсная метательная установка на основе магнитно-импульсного привода для проведения испытаний различных материалов и изделий на ударные воздействия.

5. Приведены основные технические характеристики лабораторной магнитно-импульсной метательной установки и принципиальные схемы основных узлов и блоков. Обоснованы особенности выбора и указаны основные технологические требования к элементам силового блока, узлу индуктора, метаемому телу. Предложены практические рекомендации по выбору конструктивных и энергетических параметров магнитно-импульсного привода и характеристик метаемого тела.

6. Разработана и впервые реализована методика проведения испытаний методом обращенного пуска. Методом физического моделирования подтверждены основные положения теории и адекватность разработанной математической модели. Экспериментально установлены основные закономерности изменения углов движения и углов поворота инденторов. Экспериментально доказано, что изменяя значение величины смещения инденгора относительно оси индуктора мы можем менять углы движения инденторов относительно оси индуктора, тем самым управлять траекторией движения метаемых тел. Экспериментально подтверждена возможность метания магнитно-импульсным приводом групп тел, тел сложной формы, тел из непроводящих материалов с помощью специальных поддонов.

7. Разработана методика оценки эффективности магнитно-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности. Доказано, что магпит-но-импульсный привод, как устройство для метания готовых поражающих элементов является эффективным средством поражения при создании систем активной защиты объектов особой важности.

8. Разработана программа расчета эффективности магнитно-импульсного привода в системах активной защиты. Программа позволяет получить графические зависимости, характеризующие процесс полета метаемых тел и взаимодействия их с биообъектом в зависимости от параметров привода.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ

1. Козлов С.А. Магнитно-импульсный (индукционно-динамический) высокоскоростной привод для устройств испытания изделий на ударные воздействия // Приводная техника. - 2005. №5. — С. 52-59.

2. Козлов С.А., Корнилов П.П. Математическое моделирование высокоскоростного магнитно-импульсного привода // Сб. те!з. док. XI Всероссийской науч.-техн. конф. «Микроэлектроника и информатика». - М.: МИЭТ, 2005. - С. 71.

3. Татмышевскай КВ., Семенович М.Л., Козлов С.А. Магнитно-импульсные метательные установки для проведения ударных испытаний взрыватсльных устройств боеприпасов и средств бронезащиты // Известия Российской Академии ракетных и артиллерийских наук. - 2005. №4. - С. 22-31.

4. Татмышевский К.В., Козлов С.А. Магнитно-импульсные установки для испытаний изделий авиакосмической техники на ударные воздействия. // Авиакосмическое приборостроение. - 2005. №12. - С. 52-57.

5. Татмышевский К.В., Семенович M.JI., Козлов С.А. Магнитно-импульсные метательные устройства в технических средствах противодействия терроризму // Вопросы оборонной техники, серия 16: Технические средства противодействия терроризму. - 2005. выпуск 5-6. - С.19-28.

6. Татмышевский КВ., Козлов С.А. Магнитно-импульсные метательные устройства в качестве средств поражения в системах активной защиты объектов особой важности//Специальная техника. - 2005. №5. - С. 19-26.

7. Татмышевский КВ., Марычев С.Н., Козлов С.А. Магнитно-импульсные метательные средства поражения для систем активной защиты объектов особой важности // Современные технологии безопасности. - 2005. №4. - С.8-11.

8. Козлов С.А. Магнитно-импульсный высокоскоростной метательный привод // Фундаментальные исследования. - 2006. №4. — С. 29.

9. Козлов С.А. Магнитно-импульсные метательные устройства // Сб. тр. XXXIII науч.-техн. конф. «Проектирование систем», - М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - С. 254-256.

Ю.Козлов С.А. Магнитно-импульсный (иидукционио-динамический) высокоскоростной метательный привод: результаты теоретических и экспериментальных исследований // Мехатроника, автоматизация, управление. - 2006. №6.-С. 29-35.

11.Козлов С.А., Григорьев A.C. Бесшумный выстрел. Новое средство поражения для систем активной защиты объектов особой важности // Безопасность, достоверность, информация. -2006. №1. - С. 60-63.

12. Козлов С.А. Магнитно-импульсный метательный привод в качестве средств поражения для систем активной защиты объектов особой важности // Сб. тр. Всероссийской науч.-техн. конф. «Наука. Промышленность. Оборона», - Новосибирск: 11ГТУ, 2006. - С. 205-214.

13. Самсонов JJ.M., Татмышевский КВ., Козлов С.А. Новое средство поражения на основе магнитно-импульсного метательного привода для систем активной защиты объектов особой важности // Сб. тр. IX Всероссийской науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы защиты и безопасности», - СПб.: ИПОСМ, 2006. Т. 1 - С. 255-262.

14.Григорьев A.C., Козлов С.А. Магнитно-импульсный метательный привод // Сб. тр. Ill междун. конф. «Проблемы механики современных машин» - Улан-Удэ: ВСГТУ, 2006. -т.З. - С.97-100.

15.Патент РФ №2288421, МКИ F41B6 Магнитно-импульсное метательное устройство / Татмышевский К.В., Козлов С.А., бюл. №33, 2006.

Кроме указанных публикаций материалы диссертационной работы опубликованы в сборниках трудов еще 7 научных конференций.

Личный вклад соискателя

[2] - трехмерная математическая модель, результаты анализа ее закономерностей; [3] - функциональные схемы устройств; [4] - методика испытаний методом обращенных пусков; [14] - результаты экспериментальных исследований; [5J, {6], [7], [11], [13] - функциональная схема и методика оценки эффективности магнитно-импульсного привода в САЗ.

Подписано в печать 21.11.06. Формат 60x84/16. Бумага для множит, техники. Гарнитура Тайме. Печать на ризографе. Усл. печ. л. 1,0 . Уч.-изд. л. 1,12. Тираж 100 экз. Заказ № Об/-. Издательство Владимирского государственного университета. 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ИССЛЕДОВАНИЕ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ НАУКИ И ТЕХНИКИ ПО ВОПРОСУ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОГО ПРИВОДА.

1.1. Общие замечания.

1.2. Магнитно-импульсный привод для обработки металлов давлением.

1.3. Магнитно-импульсный привод для проведения испытаний различных материалов и изделий машиностроения.

1.4. Применение магнитно-импульсного привода в других областях современной техники.

1.5. Магнитно-импульсный привод в системах активной защиты объектов особой важности.

1.5.1. Функциональная схема и принцип действия магнитно-импульсного привода в системах активной защиты.

1.5.2. Оценка эффективности магнитно-импульсного привода в системах активной защиты.

1.6. Перспективы развития магнитно-импульсного привода. Цель и задачи исследований.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНО

ИМПУЛЬСНОГО ПРИВОДА.

2.1. Физические основы ускорения твердых электропроводящих тел импульсным магнитным полем.

2.1.1. Основные уравнения теории магнетизма.

2.1.2. Получение импульсных магнитных полей в системах с конденсаторными накопителями энергии.

2.1.3. Методика расчета импульсного магнитного поля в зазоре «индуктор-метаемое тело».

2.1.4. Электромагнитные процессы, протекающие в метаемом теле.

2.1.5. Давление импульсного магнитного поля.

2.1.6. Силы, действующие на индуктор.

2.1.7. Обзор методов расчета электромагнитных полей. Метод конечных элементов.

2.1.8. Уравнения движения метаемого тела.Ю

2.2. Обзор математических моделей и методик расчета основных параметров процесса магнитно-импульсного ускорения твердых электропроводящих тел в магнитно-импульсном приводе.

2.3. Трехмерное математическое моделирование магнитноимпульсного привода.

2.3.1. Трехмерное математическое моделирование магнитноимпульсного привода в пакете FEMLAB.

2.3.1.1. Краткий обзор возможностей пакета моделирования FEMLAB.

2.3.1.2. Трехмерное моделирование импульсного магнитного поля плоского спирального индуктора.

2.3.1.3. Трехмерное моделирование силового воздействия импульсного магнитного поля плоского спирального индуктора на осесимметрично расположенный индентор.

2.3.1.4. Трехмерное моделирование силового воздействия импульсного магнитного поля плоского спирального индуктора на индентор, смещенный относительно оси индуктора.

2.3.2. Трехмерное моделирование в пакете 3D Studio Мах процессов движения индентора в магнитно-импульсном приводе. 13 "7 2.4. Результаты теоретических исследований магнитно-импульсного привода.

Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МАГНИТНО-ИМПУЛЬСНОГО ПРИВОДА.

3.1. Задачи экспериментальных исследований. j4g

3.2. Общее описание опытного образца магнитно-импульсной метательной установки МИМУ-219-1 на основе магнитно-импульсного привода.

3.3. Силовой блок МИМУ-219-1.

3.4. Узел индуктора МИМУ-219-1.

3.5. Пульт дистанционного управления МИМУ-219-1.

3.6. Метаемое тело (индентор).

3.7. Регистрирующая аппаратура.

3.8. Методика проведения экспериментов.

3.9.Результаты экспериментальных исследований магнитно-импульсного привода.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

Диссертационная работа «Магнитно-импульсная метательная установка для испытаний на ударные воздействия» посвящена вопросам эффективного ускорения макротел (массой до 1 кг) до высоких скоростей с использованием магнитно-импульсного привода в целях воспроизведения в лабораторных условиях высокоскоростных ударных нагрузок, имеющих место при эксплуатации различных изделий и материалов. Кроме того, работа так же посвящена вопросам ускорения групп макротел до высоких скоростей с использованием магнитно-импульсного привода в целях создания систем активной защиты объектов особой важности для повышения антитеррористической устойчивости последних.

Среди целого ряда разнообразных внешних механических воздействий, имеющих место при эксплуатации изделий и материалов, особо выделяют высокоскоростные импульсные ударные нагрузки, характерной особенностью которых является высокий уровень напряжений в материале и малая длительность импульса ударного давления. Задача проведения высокоскоростных ударных испытаний особенно актуальна при проектировании изделий и материалов авиационной, космической, военной техники - тех объектов машиностроения, работа которых происходит в условиях импульсных воздействий высокой интенсивности. Известно, что свойства материалов и конструкций в значительной степени зависят от амплитуды и длительности ударного воздействия.

Цель ударных испытаний - проверка способности изделия выполнять свои функции во время ударного воздействия и после него. Главным условием при проведении испытаний является имитация внешних ударных воздействий таким образом, чтобы они достаточно точно соответствовали ударным воздействиям при определенных условиях эксплуатации изделия. С экономической и методической точки зрения предпочтительно проведение испытаний в лабораторных условиях при наличии универсального устройства, позволяющего воспроизводить широкий набор внешних ударных воздействий.

При экспериментальном исследовании поведения объектов испытаний под действием высокоскоростных импульсных ударных нагрузок используют различные методы разгона тел до требуемых скоростей. Для решения данных задач в настоящее время применяют специальные схемы с использованием энергии удара, взрыва, электромагнитного поля и других источников импульсной энергии. Известные устройства разгона тел (многоступенчатые легкогазовые установки, устройства для взрывного метания, рельсовые треки, рельсо-троны и т.д.) позволяют получить скорости до 15 км/с для тел различных масс. Однако, построенные на основе указанных устройств стенды для проведения ударных испытаний, как правило, не предназначены для применения в лабораторных условиях, поскольку являются громоздкими, достаточно сложными в обслуживании и эксплуатации, а так же экологически вредными. Кроме этого, большинство из подобных устройств ускоряют тела небольших масс (микро-, миллиграммы) [1].

Одним из наиболее перспективных методов решения задач эффективного разгона макротел до высоких скоростей для проведения ударных испытаний является использование энергии импульсного магнитного поля.

Испытательные установки, построенные на основе магнитно-импульсного привода, являются достаточно эффективным средством изучения поведения материалов и изделий при динамических воздействиях в лабораторных условиях. Подобные установки по своим показателям выгодно отличаются от аналогичных устройств высокой степенью воспроизводимости испытаний, высокой производительностью испытаний, бесшумностью и экологичностью процесса испытаний, простотой обслуживания и относительно малыми габаритами, разнообразием форм и размеров метаемых тел и т.д.

Принцип высокоскоростного магнитно-импульсного метания твердых электропроводящих тел, лежащий в основе работы магнитно-импульсного привода, основан на возникновении механических сил отталкивания между проводниками, по которым течет электрический ток - явлении, описываемом законом Био-Савара-Лапласа.

Вопросами физики и техники получения сильных магнитных полей и применения их для метания твердых электропроводящих тел занимались научные коллективы под руководством П.Л. Капицы, Г. Кнопфеля, Г.А. Шнеерсона, В.Н. Бондалетова, А.Н. Андреева, Г.Л. Башарина, К.В. Татмышевского. В дальнейшем данное направление получило свое развитие в исследованиях ряда известных ученых как в нашей стране, так и за рубежом.

Принцип действия магнитно-импульсных приводов, способных сообщать телам высокие скорости (до нескольких километров в секунду), предоставляет широкие возможности их применению в различных областях науки и техники. Подобные привода могут применяться для испытаний средств бронезащиты, для проведений испытаний на ударное нагружение взрывательных устройств боеприпасов и т.д.

В состав магнитно-импульсных приводов входят: накопитель энергии, коммутирующее устройство и индуктор. В качестве накопителей энергии используются емкостные или индуктивные накопители. В качестве коммутирующего устройства в магнитно-импульсных приводах используются различного вида разрядники - вакуумные, высокого или атмосферного давления, с твердым диэлектриком. В качестве индукторов могут использоваться одновитковые соленоиды, многослойные спиральные соленоиды, плоские одновитковые и мно-говитковые катушки - индукторы.

В данной диссертационной работе исследуется магнитно-импульсный привод в качестве индуктора в котором используется плоская спиральная катушка-индуктор, в качестве накопителя энергии - емкостной накопитель (батарея высоковольтных импульсных конденсаторов), а в качестве метаемых тзл (инденторов) - твердые электропроводящие тела (рис.1).

Индуктор является первичным контуром, с которым индуктивно связано метаемое тело (например, пластина), представляющая собой вторичный контур. При разряде емкостного накопителя на катушку-индуктор ток, протекающий в первичном контуре, наводит вихревые токи во вторичном контуре, в результате чего между индуктором и метаемым телом наводятся два противоположных по направлению магнитных поля. Это приводит к возникновению интенсивных пондеромоторных сил, за счет которых метаемое тело приобретает большую начальную скорость. Затем метаемое тело летит свободно до встречи с объектом испытаний. Таким образом, в данном процессе энергия электрического поля емкостного накопителя (батареи конденсаторов) преобразуется в энергию магнитного поля индуктора, а затем в механическую работу выталкивания метаемого тела из зоны индуктивной связи индуктора, а также, частично, в теплоту. Возможны различные схемы метания, в зависимости от конструкции индуктора.

Применение магнитно-импульсных приводов позволяет проводить в лабораторных условиях целый комплекс испытаний - на ударную устойчивость, на ударную прочность, на эрозионное изнашивание и т.д. При этом испытания могут проводиться как методом прямого, так и обращенного пусков. Это в ряде случаев значительно упрощает как проведение испытаний, так и обработку полученной входе проведения испытаний измерительной информации. При испытаниях методом обращенного пуска (например, для испытаний изделий авиакосмической техники) объект испытаний крепится неподвижно, а метаемое тело (плоская пластина в качестве имитатора преграды) разгоняется до требуемой скорости.

IV //•'/■

I /

1Н

Рис.1.

Схема метода магнитно-импульсного метания твердых электропроводящих тел с использованием плоской спиральной катушки-индуктора:

1 - емкостной накопитель;

2 - коммутирующее устройство;

3 - узел индуктора;

4 - метаемое тело (индентор);

5 - объект испытаний

При этом скорость метания определяется напряжением заряда емкостного накопителя. Материал и толщина метаемой пластины-имитатора преграды выбираются такими же, как у реальной преграды. Метание тел плоской формы при испытаниях является наиболее актуальной задачей, т.к. к процессу соударения изделий авиакосмической техники с плоскими листовыми преградами может быть сведена существенная часть испытаний подобных изделий на функциональные возможности.

Кроме этого, как показал анализ, перспективной областью применения магнитно-импульсных приводов являются системы активной защиты объектов особой важности (для круглосуточной внутриобъектовой и наружной охраны).

Магнитно-импульсный привод, как устройство для метания готовых поражающих элементов наиболее полно соответствует требованиям, предъявляемым на данный момент к средствам поражения для систем активной защиты особо важных объектов. Магнитно-импульсный привод для систем активной защиты объектов особой важности обладает: возможностью быстрой автоматической перезарядки; возможностью бесшумного метания групп тел поражающих элементов различной формы; возможностью оперативного регулирования степени воздействия на нарушителя; возможностью управления траекторий поражающих элементов; возможностью применения в закрытых помещениях. При срабатывании магнитно-импульсного привода отсутствуют звук, вспышка, демаскирующие охраняемый объект. Значительно упрощается процедура приведения системы в готовность и, особенно, снятия ее с боевого состояния.

Однако существующие на сегодняшний день математические модели и основанные на них методики расчета магнитно-импульсных приводов позволяют проектировать привода только с осесимметричной конфигурацией системы «индуктор-метаемое тело». Данные модели обладают двухмерным режимом расчета. Они не позволяют производить расчет неосесимметричных моделей; моделей где присутствуют, например, спиральные индукторы у которых образующая рабочей поверхности отличается от плоской, или индукторы сложной формы, а так же комбинации индукторов. Кроме этого, подобные модели не позволяют производить расчет процессов ускорения групп тел, а так же тел сложной формы. Перечисленные недостатки существенно сдерживают дальнейшее изучение магнитно-импульсного привода.

Таким образом, на сегодняшний день существует необходимость создания трехмерной математической модели, лишенной вышеперечисленных недостатков, с помощью которой можно было бы адекватно описать широкий спектр процессов магнитно-импульсного ускорения твердых электропроводящих тел, а именно процессов управления траекторией движения метаемых тел с целью формирования заданных траекторий.

Проведенный анализ показывает, что результаты исследований, направленных на изучение эффективного ускорения макротел до высоких скоростей' с использованием высокоскоростного магнитно-импульсного привода, могут быть широко использованы как в испытательной технике, так и в технике средств обеспечения защиты и безопасности.

Целью диссертационной работы является создание научно обоснованных методов управления кинетическими параметрами движения метаемых магнитно-импульсным приводом тел.

В задачи диссертации входят:

1. Анализ физических процессов, протекающих при магнитно-импульсном ускорении твердых электропроводящих тел для выявления факторов влияющих на скорость и начальный угол метания;

2. Разработка трехмерной математической модели, адекватно описывающей процесс ускорения твердых электропроводящих тел импульсным магнитным полем. Целью математического моделирования является исследование возможности управления траекторией движения метаемых тел с целью формирования заданных траекторий;

3. Разработка трехмерной математической модели процесса магнитно-импульсного метания индентора (электропроводящей плоской пластины) при смещении индентора относительно оси плоского спирального индуктора с целью управления траекторией движения индентора;

4. Исследование возможности применения высокоскоростного магнитно-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности с целью повышения антитеррористической устойчивости последних;

5. Проведение экспериментальных исследований магнитно-импульсного привода.

Используемые в работе методы основаны на применении теории электродинамики движущихся тел, электромагнитного поля, теоретических основ электротехники, методов вычислительной математики, теории вероятности и математической статистики, теории внешней баллистики, теории раневой баллистики.

Научная новизна работы заключается:

1. В исследовании возможности управления траекторией движения метаемых магнитно-импульсным приводом тел. В разработке трехмерной математическая модели процесса магнитно-импульсного метания индентора (электропроводящей плоской пластины) при смещении индентора относительно оси плоского спирального индуктора;

2. В получении новых зависимостей углов движения индентора (пластины) от величины смещения индентора относительно оси плоского спирального индуктора;

3. В разработке методик проведения испытаний методом прямого и обращенного пусков с использованием магнитно-импульсного привода. В экспериментальном исследовании лабораторной магнитно-импульсная метательной установки на основе магнитно-импульсного привода. В экспериментальном исследовании процессов осесимметричного метания инденторов (плоских пластин), процессов метания инденторов под углом к оси индуктора, процессов метания групп тел, процессов метания непроводящих тел с помощью специального поддона; 4. В разработке методик оценки эффективности магнитно-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности.

Практическая ценность работы определяется внедрением и использованием основных положений, выводов и рекомендаций, полученных при исследованиях и разработке магнитно-импульсной метательной установки на основе магнитно-импульсного привода.

1. Разработана и апробирована лабораторная магнитно-импульсная метательная установка на основе магнитно-импульсного привода для проведения испытаний различных изделий и материалов на динамические воздействия;

2. Предложены практические рекомендации по выбору конструктивных и энергетических параметров магнитно-импульсного привода и характеристик метаемого тела;

3. Определены факторы влияющие на углы движения метаемых тел (для индукторов диаметрами 50, 72 и 130 мм);

4. Разработана схема применения магнитно-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности;

5. Разработана программа расчета для оценки эффективности магнитнё-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности.

Разработанные методики испытаний и результаты научных исследований внедрены: в ФГУП «ФНПЦ «Прибор» (г. Москва) и во Владимирском государственном университете.

Материалы диссертационной работы используются в НИР с ФГУП «ФНПЦ «Прибор» (г. Москва) «Разработка магнитно-импульсного метательного устройства для динамических испытаний выстрелов и их составных частей методом обращенных пусков».

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

По результатам теоретических и экспериментальных исследований магнитно-импульсного привода в рамках данной диссертационной работы были сформулированы следующие основные научные результаты и выводы:

1. Проведен анализ особенностей применения магнитно-импульсных приводов в установках для ударных испытаний. Доказано, что установки на основе таких приводов являются эффективным средством изучения поведения материалов и изделий при ударных воздействиях в лабораторных условиях. Сформулированы основные требования к подобным установкам.

2. Разработана трехмерная математическая модель процесса магнитно-импульсного ускорения индентора (электропроводящей плоской пластины) при смещении индентора относительно оси плоского спирального индуктора; исследована возможность управления траекторией движения индентора с целью формирования заданных траекторий. Исследовано влияние величины смещения индентора относительно оси индуктора на угол движения и угол поворота индентора. Установлено, что угол движения и угол поворота индентора зависят от величины смещения индентора относительно оси индуктора.

3. Разработаны структурные и функциональные схемы устройств на основе; магнитно-импульсного привода для испытания материалов и изделий на ударные воздействия.

4. Разработана и исследована магнитно-импульсная метательная установка на основе магнитно-импульсного привода для проведения испытаний различных материалов и изделий на ударные воздействия в лабораторных условиях.

5. Приведены основные технические характеристики разработанной магнитно-импульсной метательной установки и принципиальные схемы основных узлов и блоков. Обоснованы особенности выбора и указаны основные технические требования к элементам силового блока, узлу индуктора, метаемому телу. Предложены практические рекомендации по выбору конструктивных и энергетических параметров магнитно-импульсного привода и характеристик метаемого тела.

6. Разработана и впервые реализована методика проведения испытаний методом обращенного пуска с использованием магнитно-импульсного привода. Методом физического моделирования подтверждены основные положения теории и адекватность разработанной математической модели. Экспериментально установлены основные закономерности изменения углов движения и углов поворота инденторов. Экспериментально доказано, что изменяя значение величины смещения индентора относительно оси индуктора можно менять углы движения инденторов относительно оси индуктора, тем самым управлять траекторией движения метаемых тел. Экспериментально подтверждена возможность метания магнитно-импульсным приводом групп тел, тел сложной формы, в том числе тел из непроводящих материалов с помощью специальных поддонов.

7. Разработана методика оценки эффективности магнитно-импульсного привода в системах активной защиты объектов особой важности. Доказано, что магнитно-импульсный привод, как устройство для метания готовых поражающих элементов является эффективным средством поражения при создании систем активной защиты объектов особой важности.

8. Разработана компьютерная программа расчета эффективности магнитно-импульсного привода в системах активной защиты. Программа позволяет получить зависимости, характеризующие процесс полета метаемых тел и взаимодействия их с биообъектом в зависимости от параметров привода.

1. Батуев Г.С, Инженерные методы исследования ударных процессов. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 324 с.

2. Ямполъский ЮТ. Анализ основных типов силовых линейных импульсных электрических двигателей // Электротехника. 1992. №8-9. - С. 4-11.

3. Веселовский О.Н., Коняев А.Ю., Сарапулов Ф.Н. Линейные асинхронные двигатели. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 256 с.

4. Ялалтдинов А.Г., Козлов Ю.И., Завьялова В.И. Сравнительная экономическая эффективность различных методов обработки // Кузнечно-штамповое производство. 1984. №10.-С. 15-16.

5. Селиванов Г.Д., Лимберг Э.А., Суслов Л.М. Некоторые особенности высокоскоростной объемной штамповки в массовом производстве // Кузнечно-штамповое производство. 1984. №10. - С. 16.

6. Желткевич Н.Д. Оценка технико-экономической эффективности импульсной штамповки // Кузнечно-штамповое производство. 1994. №9. - С. 2527.

7. Глущенков В.А. Применение импульсных магнитных полей в технологии листовой штамповки // Кузнечно-штамповое производство. 1985. №8. -С. 18-21.

8. Математическая модель процессов магнитно-импульсного деформирования полых заготовок // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, т. 4, 2002. №2. - С. 379-387.

9. Глущенков В.А. Магнитно-импульсная обработка металлов // Кузнечно-штамповое производство. 1984. №7. - С. 2-3.

10. Белый И.В., Фетрик С.М., Хименко JI.T. Справочник по магнитно-импульсной обработке. Харьков: Вища школа, 1977. - 576 с.

11. Глущенков В.А. Магнитно-импульсная обработка при производстве деталей и узлов летательных аппаратов и двигателей // Известия ВУЗов. Авиационная техника. 1983. №2. - С. 32-34.

12. Сысун В.И. Электроимпульсные методы обработки материалов. Учебное пособие/ Петрозаводский государственный университет, 2004 57 с.

13. Исарович Г.З., Лебедев Г.М., Глущенков В.А. Отбортовка горловин на трубах импульсным магнитным полем // Кузнечно-штамповое производство. -1984. №7.-С. 9-10.

14. Глущенков В.А., Стукалов С А., Голиусов ТА. Использование магнитно-импульсной обработки при изготовлении протезов // Кузнечно-штамповое производство. 1994. №2. - С. 1-2.

15. Монат Л., Геблъ Н. Электромагнитная листовая штамповка // Кузнечно-штамповое производство. 1985. №3. - С. 16-18.

16. Шалунов ЕЛ., Попов Ю.А., Иванов Е.Г. Использование давления импульсного магнитного поля для сборки рукавов высокого давления с кольцевой арматурой // Кузнечно-штамповое производство. 1985. №12. - С. 13-15.

17. Мырошников В.Г., Попов В.Я., Александров В.Д. Деформирование и сварка металлов давлением импульсного магнитного поля // Тракторы и сельскохозяйственные машины. 1995. №5. - С. 31-33.

18. System and method for impact welding by magnetic propulsion. Katrenstien Jack. Пат. 4504714, США.- №317560 (12.03.85)

19. Дмитриев В.В., Лившиц Ю.Я., Розин В.И. Магнитно-импульсная обработка деталей электротехнического производства // Кузнечно-штамповое производство. 1984. №7. - С. 8-9.

20. Ракошиц Г.С. Электроимпульсная штамповка. М.: Высш. школа, 1990191 с.

21. Глущенкое В.А., Стукалов С.А. Особенности магнитно-импульсной штамповки тонкостенных трубчатых деталей сложной формы // Кузнечно-штамповое производство. 1985. №12. - С. 2-4.

22. Глущенкое В.А., Исарович Г.Э. Магнитно-импульсная разрезка, торцовка и калибровка трубчатых деталей // Кузнечно-штамповое производство.1985. №12.-С. 5-6.

23. Кухарь В.Д., Яковлев С.П., Маленичев Е.С. Новая технология изготовления деталей из трубчатых заготовок давлением импульсно-магнитного поля // Кузнечно-штамповое производство. 1999. №12. - С. 28.

24. Иванов Е.Г., Шалунов ЕЛ. и др. Калибровка тонкостенных труб магнитно-импульсным методом // Кузнечно-штамповое производство. 1985. №12. -С. 10-11.

25. Белый КВ., Горкин Л.Д., Хименко Л.Т. Деформирование металлов импульсным электромагнитным полем с предварительным нагревом заготовок // Кузнечно-штамповое производство. 1984. №7. - С. 6-8.

26. Чагин В.Н. Импульсная штамповка листового материала. Области применения и перспективы развития // Кузнечно-штамповое производство. -1994. №9.-С. 2-3.

27. Минченков Г.Б., Хмелевской А.А. О расчетах в устройствах эласто-магнитно-импульсной вырубки // Кузнечно-штамповое производство.1986. №2.-С. 23-25.

28. Хмелевской АА., Пинчук Н.И. и др. Параметрический ряд магнитно-импульсных установок // Кузнечно-штамповое производство. 1985. №12. -С. 7-9.33. http://www.mte.ru, Новые разработки Исследовательского центра АО "АВТОВАЗ", (12.03.06)

29. Белый КВ., Хименко Л.Т., Горкин Л Д. Энергетическое оборудование для магнитно-импульсной обработки металлов// Кузнечно-штамповое производство. 1984. №7. - С. 22-23.

30. Фирсов В.М., Карпенко НА. Магнитно-импульсная установка МИУ 15/5 // Кузнечно-штамповое производство. 1984. №7.- С. 28.

31. Горкин Л.Д., Хименко Л.Т. Экспериментальные исследования процесса магнитно-импульсной обработки металлов // Кузнечно-штамповое производство. 1984. №7. - С. 4-6.

32. Испытательная техника: справочник. В 2-х книгах / Под ред. В.В. Клюева. -М.: Машиностроение, 1982. Кн. 1. 528 с.

33. Испытательная техника: справочник. В 2-х книгах / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1982. Кн. 2. - 560 с.

34. Кривошеее С.И. Магнитно-импульсная методика тестирования материалов при импульсном нагружении // Журнал технической физики. 2005. т.75, выпуск 3. - С. 56-59.

35. Высокоскоростные ударные явления / Под ред. В.Н. Николаевского. М.: Мир, 1973.-53 с.

36. ЗукасДж. А., Николас Т. Динамика удара. М.: Мир, 1985. - 296 с.

37. Бондалетов В.Н., Калихман С.А., Фомакин В.Н. Исследование эффективности различных схем ускорителей для высокоскоростного метания проводящих тел на ЭЦВМ // Высоковольтная импульсная техника. Сборник статей. Вып. 2 Чебоксары: ЧТУ, 1975. - 142 с.

38. Weldon W.F. A taxonomy of electromagnetic launcher // IEEE Trains/ Magn., 1989. №1.- P. 597-592.

39. Ударные волны и явления высокоскоростной деформации металлов / Под ред. Мейерса М.А., Мурра JI.E. / пер. с англ. М.: Металлургия, 1984. -512 с.

40. Устройство для ускорения проводников при испытаниях материалов и изделий на ударное воздействие. Патент РФ №2188377, МПК F41 В 6/00, опубл. 27.08.2002.

41. Мержиевский Л.А., Титов В.М. Высокоскоростное метание твердых тел //Физика горения и взрыва. 1987. №5. - С. 77-91.

42. Татмышевский К.В. Магнитно-импульсная испытательная установка МИУ-2К // Информ. листок №155-94. Владимир, 1994.

43. Стародубов В.А. Малогабаритная магнитно-импульсная установка // Куз-нечно-штамповое производство. 1991. №12. - С. 25-26.51. http://www.mte.ru, раздел «Машины, приборы, металлургия» (28.05.02)

44. Тютъкин В.А. Магнитно-импульсный способ разрушения сводов и очистки технологического оборудования от налипших материалов// Электротехника. 2002. №11.- С. 24-28.

45. Колеров O.K., Логвинов А.Н., Рясный А.В., Трегуб В.К, Глущенков В.А., Бургомистров А.Е. Влияние магнитно-импульсной обработки на структуру быстрорежущих сталей // Физика и химия обработки материалов. 1997. №1. - С. 98-103.

46. Электродинамическая пушка. Патент РФ №2116604, МГЖ F41 В 6/00, опубл. 27.07.98.

47. Электродинамическая метательная установка. Патент РФ №2009439, МГЖ F41 В 6/00, опубл. 15.03.94.63. http://gauss2k.narod.ru, раздел «Теория электромагнитного оружия» (10.01.06)64. http://www.powerlabs.org, «Thompson's Coils / Disk Shooter» (1.04.06)

48. Применение технических средств в борьбе с терроризмом / Ю.П. Арлащен-ков, М.С. Ковалев, Н.Н. Котов/ Под общ. ред. С.Ф. Радивила- М.: НИЦ «Охрана» ГУВО МВД России, 2000. 96 с.

49. Жигалов А.В. Основные направления создания оружия нелетального действия для решения задач в вооруженных конфликтах // Вопросы оборонной техники, серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2005. - выпуск 3-4. - С.8-12.

50. Гутенко П.Д., Матин Г.А. Минное оружие. М.: Воениздат, 1988. - 95 с.

51. Шевчук М.К., Катуркин Е.А. Как преодолевать инженерные заграждения. -М.: Воениздат, 1961. 182 с.

52. Смгшльно-заградительное устройство. Патент РФ №2215974, МПК F41 Н 11/00, опубл. 10.11.2003.

53. Вероятностные методы оценки эффективности вооружения / А.А. Червр-ный, В.А. Шварц, А.П. Козловцев. / Под ред. проф. А.А. Червоного. М.: Воениздат, 1979. - 95 с.

54. Фендриков Н.М., Яковлев В.И. Методы расчета боевой эффективности вооружения. М.: Воениздат, 1971. - 244 с.

55. Прохоров Б.А. Боеприпасы артиллерии. -М.Машиностроение, 1973.-512 с.

56. Физика взрыва / Под ред. Л.П. Орленко. В 2т. Т.2. - М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2004.-656 с.

57. Ефимов М.Г. Курс артиллерийских снарядов. Л.: Гос. изд. оборон, пром., 1939.-320 с.

58. Попов В.Л., Дыскин Е.А. Раневая баллистика (судебно-медицинские аспекты).-С-П.: 1994.- 162 с.

59. Вентцелъ Е.С. Теория вероятностей. М.: Высш. шк., 1999. - 576 с.

60. Капица П.Л. Сильные магнитные поля. М.: Наука, 1988, - 463 с.

61. Паркенсон Д. Малхолл Б. Получение сильных импульсных магнитных полей / пер. с англ. -М.: Энергоатомиздат, 1971. 200 с.

62. Гончаренко Г.М. Генераторы импульсных токов // В кн.: Высоковольтная импульсная техника. Чебоксары: ЧТУ, 1975. - 200 с.

63. Савельев КВ. Курс общей физики. Т.2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. М.: Наука, 1978. - 480 с.

64. Карасик В.Р. Физика и техника сильных магнитных полей. / Под ред. К.П. Белова. -М.: Наука, 1964.-347 с.

65. Карцев В.П. Сверхсильные магнитные поля. М.: Знание, 1967. - 62 с.

66. Лагутин А. С., Ожогин В.И. Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперименте. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 200 с.

67. Сильные и сверхсильные магнитные поля и их применение / под ред. Ф. Херлаха. -М.: Мир, 1988.-456 с.

68. Физика быстропротекающих процессов / под ред. Н.А. Златина, т.2. М.: Мир, 1971.-352 с.

69. Накопление и коммутация энергии больших плотностей. Под ред. У. Бос-тика, В. Нарди, О. Цукера / пер. с англ. под ред. Э.И. Асиновского, B.C. Комелькова М.: Мир, 1979. - 474 с.

70. Design and power conditioning for the coil-gun/ Zabar Z.,Naot.Y, Birenbaum L.//IEEE Trans. Magn. 1989, №1. P. 627-631.

71. Кнопфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля М.: Мир, 1972. -391с.

72. Монтгомери Д. Получение сильных магнитных полей с помощью соленоидов. Магнитные и механические свойства конструкций из обычных- и сверхпроводящих материалов / пер. с англ. / под ред. Н.Е. Алексеевского. -М.: Мир, 1971.-359 с.

73. Чемерис. В. Т., Петровский В.П. Расчет переходных процессов в индукторных системах малоиндуктивных установок магнито-импульсной обработки металлов // Электромагнитные поля в энерг. и технолог, установках. Киев, 1988.-С. 124-128.

74. Гшсбург С.Г. Методы решения задач по переходным процессам в электрических цепях. М.: Высш. школа, 1967. - 387 с.

75. Физика высоких плотностей энергии / под ред. П. Кальдиролы и Г. Кнол-феля / пер. с англ. под ред. О.Н. Крохина. М.: Мир, 1874- 484 с.

76. Буль О.Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов: Магнитные цепи, поля и программа FEMM-M.: Издательский центр «Академия», 2005. 336 с.

77. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле: Учебник. 10-е изд.-М.: Гардарики, 2003. - 317 с.

78. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля. М.: Энергия, 1968. - 488 с.

79. Бухголы/ Г. Расчет электрических и магнитных полей. -Издат. иностр. лит., 1961.-712 с.

80. Курбатов П.А., Аринчин С.А. Численный расчет электромагнитных полей.-М.: Энергоатомиздат, 1984. 168 с.

81. Алиевский Б.Л., Орлов В.Л. Расчет параметров магнитных полей осесим-метричных катушек: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 112 с.

82. Батыгин Ю.В. Соотношение между касательными составляющими векторов импульсного электромагнитного поля на поверхности тонкостенного проводника //Техническая электродинамика, 1997. №5, С. 3-5.

83. Подолъцев АД. Магнитное поле цилиндрического и плоского индуктора при питании от источника периодических импульсов // Техн. электродинам.,- 1988. №5.-С. 17-23.

84. Петров С.Р. Расчет эквивалентных параметров скин-слоя с учетом джо-улева тепла // Электричество. 1987. №6. - С. 61-63.

85. Белый И.В., Фертик С.М., Хименко Л.Т. Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов. Харьков: Вища школа, 1977. - 168 с.

86. Рогинский В.Ю. Экранирование в радиоустройствах.- Л.: Энергия, 1969112 с.

87. Носов Г.В., Эсъков В.Д. К расчету эквивалентной глубины скин-слоя при импульсных токах // Электричество. 1990. №6. - С. 82-83.

88. Калихман С.А., Фомакин В.Н. Исследование процесса высоковольтного метания кольцевых проводников в импульсном магнитном поле // В кн.: Высоковольтная импульсная техника. Чебоксары.: ЧГУ, 1980, С. 61-70.

89. Кухаркин Е.С. Инженерная электрофизика. Техническая электродинамика / Под ред. П.А. Ионкина. М.: Высш. школа, 1982. - 520 с.

90. Самохвалов В.Н., Галкин И.А. Расчет давления импульсного магнитного поля в процессах формообразования деталей с криволинейной и конической образующей // Изв. вузов энерг., 1995. №5-6. - С. 53-57.

91. Батыгин Ю.В. Проникновение поля сквозь тонкие листовые заготовки в индукторных системах магнитно-импульсных установок // Техническая электродинамика. 1993. №1. - С.20-25.

92. Головащенко С.Ф., Шутов Р.Б. Математическое моделирование динамики многовиткового цилиндрического индуктора для магнито-импульсной штамповки // Изв. Вузов Машиностроения 1994. №10-12. - С. 123-128.

93. Окунев Б.Н. Внешняя и внутренняя баллистика. М.: Отдел военной лит., 1930.-330 с.

94. Пешелъ М. Моделирование сигналов и систем / пер. с нем. Я.И. Хургина. -М.: Мир, 1981.-300 с.

95. Кухарь В.Д., Пасъко А.Н., Проскуряков Н.Е. Применение машинного эксперимента для получения математических моделей операций магнито-импульсной штамповки // Кузнечно-штамповое производство. 1999. №12, С. 17.

96. Батыгин Ю.В. Движение и деформирование тонкостенных проводников в магнитном поле//Техническая электродинамика- 1989. №3.- С. 15-21.

97. Бондалетов B.H., Иванов E.H. Бесконтактное индукционное ускорение проводников до гиперзвуковых скоростей // ПМТФ 1975. №5. - С. 110115.

98. Абрамов A.M., Блохинцев А.А. и др. Индукционное ускорение плоских тел //ПМТФ- 1986.-№1.~ С.36-39.

99. Wegner V., Zamet. F. Electromagnetic acceleration activities at the French-German Research Institute Saint-Louis//IEEE Tranc. Magn., 1985,№1.-P.587-590.

100. Бондалетов В.Н. Индукционное ускорение проводников // Журнал технической физики. Вып. 2. 1967. - т. 37. - С. 280-287.

101. Стародубов В.А. Расчет параметров магнитно-импульсной системы // Электротехника. 1994. №4-5. - С. 54-57.

102. Семенович М.Л. Магнитно-импульсный (индукционно-динамический) высокоскоростной привод для устройств испытания изделий на ударное воздействие: Автореф. дис. канд. техн. наук, Владимир, 2003. 18с.

103. Littmarck S., et. al., Math, models, motion and more, PT DesignMagazine, Pen-ton Media (Cleveland, OH), May 2000.138. http://www.exponenta.ru (10.06.06)

104. Ануфриев И.Е. Самоучитель Matlab 5.3/б.х. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. -736 с.

105. СлободецкийИМ 3D Studio МАХ 6.0:Практический курс. 2004.-384 с.141. http://www.render.ru (10.05.06).142. http://www.discreet.com/3dsmax (10.05.06).

106. Пешков А.А. Учет критериев надежности при выборе количества накопительных конденсаторов в высоковольтном импульсном устройстве // Электротехника. 1992. №8-9. - С. 24-26.

107. Электрические конденсаторы и конденсаторные установки: Справочник / В.П. Берзан, Б.Ю. Геликман, М.Н. Гураевский и др. / Под ред. Г.С. Кучин-ского. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 656 с.

108. Кучинский Г.С. Высоковольтные импульсные конденсаторы. JL: Энергия, 1973.- 176 с.146. http://www.kvar.su/powik.html, ОАО «Серпуховский конденсаторный завод «КВАР»» (20.04.2006).

109. Электронные приборы для защиты РЭА от электрических перегрузок: Справочник / В.П. Черепанов, А.К. Хрулев, И.П. Блудов.-М.: Радио и связь, 1994.-224 с.148. http://www.rznelectron.ru/, Группа компаний «Электронприбор» (20.04.06).

110. Лившиц А.Л., Отто М.А. Импульсная электротехника. М.: Энергоатомиздат, 1983.-352 с.

111. Хименко Л.Т. Создание конструкций и разработка методов расчета индукторов для магнито-импульсной обработки // КШП. 1984. №7. - С. 20-22.

112. Слухоцкий А.Е. Индукторы. Л.: Машиностроение, 1989. - 69 с.

113. Нурмухаметов М.Н., Умаров М.У., Гагауллин С.Ф. Система управления на базе микро-ЭВМ установки для магнитно-импульсной обработки металловв условиях сверхпластичности // Кузнечно-штамповое производство. -1991. №1,- С. 27-28.

114. Пешков А А. Выбор параметров разрядной цепи генератора импульсов тока при разряде на последовательную активно-индуктивную нагрузку // Электротехника. 1990. №10. - С. 35-36.

115. Кучинский Г.С. Изоляция установок высокого напряжения / Г.С. Кучин-ский, В.Е. Кизеветтер, Ю.С. Пинталь. / Под общ. ред. Г.С. Кучинского. -М.: Энергоатомиздат, 1987. 368 с.

116. МаръиакИ.С. Импульсные источники света. -М.: Энергия, 1978. 470 с.

117. Саламандра Т.Д. Фотографические методы исследования быстропроте-кающих процессов. М.: Наука, 1974. - 201 с.

118. Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978. - 510 с.

119. БендатД., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ. -М.: Мир, 1989.-540 с.

120. Измерения в промышленности. Справ, изд. В 3-х кн. Кн. 1 Теоретические основы. Пер с нем./ Под ред. Профоса П. М.: Металлургия, 1990. - 492 с.

121. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний. М.: Машиностроение, 1985. - 232 с.161 .Ящерицын А.И. Планирование эксперимента в машиностроении. Минск.: Наука, 1985.-256 с.

122. Основы научных исследований: Учеб. для техн. вузов / В.И. Крутов, И.М. Грушко и др. / Под ред. В.И. Крутова. М.: Высш. шк., 1989. - 400 с.1. УТВЕРЖДАЮ»

123. Заместитель ^иератшш^^йащгора по науке ФГУП «ФНПЦ <%Ж®1а|М%|й\наук, проф.т^^тш 2006 г.с-г /

124. АКТ ВНЕДРЕНИЯ результатов диссертационной работы С.А. Козлова, представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук (специальность 05.02.02- машиноведение, системы приводов и детали машин).

125. Актом подтверждается использование в научно-исследовательских и опытно-конструкторских разработках ФГУП «ФНПЦ «Прибор» результатов диссертационной работы С.А. Козлова.

126. В научно-исследовательских работах нашего предприятия также были использованы разработанные Козловым С.А. методики динамических испытаний выстрелов и их составных частей методом обращенных пусков.

127. Предприятию передан комплект конструкторской документации на разработанную магнитно-импульсную метательную установку.

128. Начальник отд. 022 ФГУП «ФНПЦ «Прибор»1. Маслов В.П.

129. УТВЕРЖДАЮ» Проректор по учебной работе ВлашшярбЩ^государствеш1. АКТоб использовании результатов диссертационной рш

130. Приборостроение и информационно-измерительные технологии» С А. Козлова «Магнитно-импульсная метательная установка для воспроизведения динамических воздействий», (специальность 05.02.02- машиноведение, системы приводов и детали машин)

131. Декан факультета радиофизики, электроники и медицинской техники, д-р техн. наук, профессор1. А.Г. Самойлов

132. Заведующий кафедрой «Приборостроение и информационно-измерительные технологии», д-р техн. наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники РФ