[发明专利]小型化强脉冲单轨放电烧蚀装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种强电磁场烧蚀机理研究技术领域，特别是涉及一种小型化强脉冲单轨放电烧蚀装置。

背景技术

强脉冲放电是当前电磁弹射研究领域的一个重要方向。利用强脉冲放电，可以提供兆级的电流，产生强大的瞬时推动力，带动物体在很短时间内达到很高速度。但是，由于发射载体与导轨材料的物理性能的差异，特别是导电率、导热系数的差异，以及材料接触界面粗糙度、洁净度、氧化与否等因素的影响，使得瞬时出现的强脉冲电流在接触表面产生巨大的焦耳热，形成烧蚀。烧蚀的产生会导致接触材料的变形、表面结构改变，恶化了重复放电性能，影响电磁转换装置的使用寿命。由于烧蚀的产生原因与强脉冲电流大小、放电形式、接触压力大小等有关，因此对烧蚀的研究应该从多角度、多因素进行。温度、应变和加载力的大小是直接关系强脉冲放电转换性能的重要表象，必须加以研究。 

目前，许多电磁转换装置困于设备体积超大、结构设计复杂、难以实现及时拆卸和实时观测，而对强脉冲放电产生的烧蚀现象和机理研究不准确。大量数值模拟结果与实际观察结果匹配性较差，无法给出确定的技术数据，瞬时产生的烧蚀温度更是无法测量。针对于此，研制一种小型、简约、可拆卸、多因素测定的强脉冲放电烧蚀装置是十分必要的。

发明内容

为了克服利用现有大型脉冲放电装置进行烧蚀机理研究技术的不足，本发明提供一种小型化强脉冲单轨放电烧蚀装置。该装置可进行装配预紧力调节、实时烧蚀温度非接触测量、材料微米至毫米级变形尺寸可测、脉冲放电电极易于更换等特点。克服了一般研究不能实时测温、无法精细调节装配力、设备拆装困难、耗时耗力的缺点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种小型化强脉冲单轨放电烧蚀装置，所述装置为长方体结构，采用模块式设计，可灵活拆卸、安装，其长度为300mm~500mm，宽度为100mm~300mm，高度为200~400mm。强脉冲电流为 0≦ I ≦400KA；强脉冲耐受最大电压为12000V；镗口尺寸调节范围为8-15mm；利用非接触线性CCD测量系统进行膛口扩张尺寸测试，精度达到0.5μm；脉冲放电烧蚀温度测量精度达到0.5℃；装有静态电阻应变仪进行精确装配应力调节，应变测试精度达0.1με。

所述装置的压板Ⅰ由四个不锈钢螺栓和不锈钢螺母安装固定，压板Ⅰ的凹槽内装有绝缘板Ⅰ，导轨Ⅰ、摩擦板Ⅰ依次装在绝缘板Ⅰ上；用销钉将装有支撑件Ⅰ的侧板Ⅰ和装有支撑件Ⅱ的侧板Ⅱ固定在压板Ⅰ上。所述支撑件Ⅰ和支撑件Ⅱ的上部依次安装摩擦板Ⅱ、导轨Ⅱ和压板Ⅱ，所述绝缘板Ⅱ装入压板Ⅱ的凹槽内，压板Ⅱ与两侧的侧板Ⅰ和侧板Ⅱ留有间隙，压板Ⅲ由不锈钢螺母固定在压板Ⅱ的上部，压板Ⅲ的中心线上等距离加工3~7个螺孔，螺孔中装有端面具有球面的不锈钢螺栓。

所述静态电阻应变仪的传感器安装在不锈钢螺栓上；光纤温度传感器布置在距离摩擦板Ⅰ7或摩擦板Ⅱ9侧面8~10mm处、布置高度为与摩擦板Ⅰ7或摩擦板Ⅱ9的侧面中心线同一平面高度、移动距离20~200mm范围内，可测量烧蚀引起的温度变化；所述非接触线性CCD光学测量系统测量布置在放电装置后方，进行放电轨道的尺寸形变测定。

所述压板Ⅰ、压板Ⅱ和压板Ⅲ采用A3钢制造，其表面加工精度为IT8级。所述不锈钢螺栓的加工精度为IT9。

所述绝缘板Ⅰ、绝缘板Ⅱ、支撑件Ⅰ、支撑件Ⅱ、侧板Ⅰ和侧板Ⅱ采用玻璃纤维增强环氧树脂复合材料制造，其密度为2.08g/cm3，拉伸强度大于500MPa，拉伸模量大于25GPa，弯曲强度大于650MPa，伸长率为1.5%，玻璃纤维含量≧70%，介电强度为10×106V/m。

导轨Ⅰ和导轨Ⅱ的材质为T2纯铜材料，导电率IACS 100%。

强脉冲放电的汇流装置采用15~25层T2级软铜片接入，软铜片具有良好的塑性可极大缓解吸收强脉冲放电产生的电磁力，易于更换。

所述静态应变仪采用全桥接线方式，应变片电阻300欧姆；接线方法是相邻应变片相反，且全桥相对相同。

所述光纤温度传感器测温范围400-1300℃，H-G非接触式光纤温度传感器，响应时间10毫秒，光纤探头直径3mm，长度15mm。

所述非接触线性CCD光学测量系统为单向直径测量仪，测量的精度±0.5μm，测量范围0.02mm~2mm。