Магнитные поля рассеяния электромеханической катапульты электромагнитного и индукционно-динамического типа баллистического лазерного гравиметра

Abstract

Статья посвящена исследованию магнитных полей рассеяния, создаваемых электромеханическими катапультами электромагнитного и индукционно-динамического типов. В баллистическом лазерном гравиметре (БЛГ) с катапультой электромагнитного типа происходит опосредованное преобразование электромеханической энергии. В БЛГ с катапультой индукционно-динамического типа происходит прямое преобразование электромеханической энергии, причем она позволяет легко регулировать высоту подбрасывания пробного тела. При возбуждении индуктора от емкостного накопителя энергии на ферромагнитный якорь катапульты электромагнитного типа действуют электромагнитные силы притяжения, а на электропроводящий якорь в катапульте индукционно-динамического типа электродинамические силы отталкивания. При помощи математической модели установлен характер распределения магнитных полей рассеяния в рассматриваемых катапультах. В катапульте электромагнитного типа наибольшие значения индукции магнитного поля наблюдаются в ферромагнитном якоре, причем значительные магнитные поля рассеивания наблюдаются в верхней части катапульты, где находится рабочая вакуумная камера. Для уменьшения указанных магнитных полей рекомендуется установить массивный ферромагнитный экран над катапультой электромагнитного типа. В катапульте индукционно-динамического типа характер магнитных полей во многом определяется ферромагнитным экраном, охватывающим индуктор. При выполнении указанного экрана с низкой электропроводностью, например из магнитодиэлектрика, магнитное поле рассеяния многократно уменьшается как сверху, так и снизу индуктора, что позволяет расположить катапульту вблизи рабочей камеры БЛГ.The article is devoted to the study of stray magnetic fields created by the electromechanical catapults of electromagnetic and induction-dynamic types. In a ballistic laser gravimeter (BLG) with a catapult of electromagnetic type, electromechanical energy is converted indirectly. The BLG with an induction-dynamic type provides a direct conversion of electromechanical energy and makes it easy to adjust the height of throwing up the test body. When an inductor is driven by a capacitive energy storage device, electromagnetic attractive forces act on ferromagnetic armature of catapult of an electromagnetic type, and electrodynamic repulsive forces act on a conductive armature of catapult of an induction-dynamic type. With the help of a mathematical model, the character of the distribution of stray magnetic fields in the catapults under consideration is established. In the electromagnetic catapult, the greatest magnetic field induction values are observed in a ferromagnetic anchor, with significant stray magnetic fields observed in the upper part of the catapult, where the radiation vacuum chamber is located. To reduce the specified magnetic fields, it is recommended to install a massive ferromagnetic shield over the electromagnetic catapult. In the catapult of an induction-dynamic type, the character of the magnetic fields is largely determined by a ferromagnetic shield covering the inductor. When producing this shield with low electrical conductivity, for example from a magnetic dielectric, the stray magnetic field decreases many times from above and from below of the inductor, which allows the catapult to be positioned near the working chamber of the BLG.