CC BY
35
2. Методы увеличения помехозащищенности радиолиний / В.Л. Локшин и др. // Электросвязь. - 1975. -№1. - С. 6-11.
3. Bussey H.E. Reflected Ray Suppression // Proc. JRE. - 1950. - V.38. - №12. - P. 1453.
4. Батороев А.С., Хомяк Е.М. Минимизация отражений от земли вблизи зеркальных направлений // Тез. докл. XI Всесоюз. конф. по распространению радиоволн. Ч. III. - Казань. - 1975. - С. 30-32.
5. Preikschat F.K. Screening fences for ground reflection reduction // J. Microwave. - 1964. - V.7. - №8. - Р. 5450.
6. Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности. - М.: АН СССР, 1961. - 546 с.
7. Батороев А.С. Дифракционное поле от секторных областей в зоне Френеля // Оптика атмосферы и океана. - 2007. - Т.20. - №12. - С. 1137-1141.
8. Батороев А.С. Дифракция Френеля на секторном отверстии // Нелинейный мир. - 2012. - №10. - С. 692695.
Батороев Анатолий Сократович, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физического материаловедения СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail:abatoroev@mail.ru
Batoroev Anatoly Sokratovich, candidate of physical and mathematical sciences, leading researcher, Institute of Physical Materials Science SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6, e-mail:abatoroev@mail.ru
УДК 621.371: 621.396.43 © А.С. Батороев, И.Д. Ширеторов
РАСЧЕТ ОСЛАБЛЯЮЩИХ ЭКРАНОВ ЩЕЛЕВОГО ТИПА В ВИДЕ МНОГОУГОЛЬНИКОВ
Предложен метод расчета ослабляющих экранов в виде многоугольников, с помощью которого определены их оптимальные параметры, обеспечивающие локальное подавление помехового поля. Исследованы пространственно-частотные характеристики экранов.
Ключевые слова: щелевой экран, ослабление, дифракция.
A.S. Batoroev, I.D. Shiretorov CALCULATION OF SLOT TYPE ATTENUATING SCREENS IN THE FORM OF POLYGONS
A method of calculation of attenuating screens in the form of polygons has been presented; the optimal parameters providing local suppression of interference field have been defined with its help. The spatial and frequencies characteristics of these screens have been studied.
Keywords: slotted screen, attenuation, diffraction.
В практике использования защитных экранов известны щелевые экраны с прямыми прорезями [1], а также кольцевые и секторные экраны. Для ослабления помеховых полей также представляют интерес щелевые экраны в виде многоугольников, которые из-за своих ограниченных размеров должны иметь узконаправленные характеристики. В данной работе исследованы ослабляющие свойства щелевых экранов в виде правильных многоугольников (треугольника, квадрата и т.д.). Геометрия задачи представлена на рис. 1.
--------------Ха ------------
Рис. 1. Геометрия задачи
При минимизации помеховых полей в качестве целевой функции выбираем множитель дифракционного ослабления Ф. Тогда из условия абсолютной минимизации поля в «фокальной» точке, которой соответствуют координаты (х0, 00) и частота/0, уравнение целевой функции запишется:
Ф= Х(- • Р ) = 0’
У=1
где функция Р(и ) определяет множитель дифракционного ослабления на базовом экране с обобщенным параметром, определяющим его размеры в соответствии со следующим представлением:
= л/2
Pi
Ь1 (*0 )
, i = 1, 2, „.,2k + 1,
(2)
PJ - линейный размер соответствующего экрана (рис. 1), Ь1(х0) - радиус первой зоны Френеля в плоскости экрана относительно «фокальной» точки.
В случае щелевых экранов в виде правильных многоугольников, где базовым экраном служит правильный многоугольник, путем разбиения его на 2п прямоугольных треугольников, стягивающихся вершинами при острых углах к точке прохождения луча, которая является центром самого многоугольника, решение на основании [2] получается обычным суммированием опорных функций (решений на прямоугольных треугольниках):
' ' (3)
где f(y,ui) = у-1 f0(у,u )
/су ui ) =
■Я 2 l~^UJ
F (u i )= 1 - 2nf [у =
/ 2 \2k+
ЯU i ) (4k +1)!
• C2k+1y)
(4)
u
n
Я
Функция f (^, uj) определяет указанное решение на отверстии в виде прямоугольного треугольни-
У
ка при прохождении луча через вершину при остром угле ¥. В формуле (4) Cv = 2 J sin 2v tdt, а
0
Френелевский параметр uj согласно формуле (2) соответствует гипотенузе прямоугольного треугольника p_j.
В частном случае для правильного треугольника множитель ослабления вычисляется по формулам (3) и (4) при n = 3, ^ =я/3. Решение уравнения (1) с использованием соответствующих функций (3) для каждого вида экрана осуществлено на базе ранее разработанного метода годографа [1]. Полученные результаты представлены на рис. 2 для треугольного экрана (n = 3) с различным числом щелей k.
0.2 0.4 0.6 0.8 0.2 0.4 0.6 0.8 0.2 0.4 0.6 0.8
Рис. 2. Оптимальные параметры для треугольника экрана (п = 3) с различным числом щелей к
Однако найденная серия щелевых экранов с оптимальным размещением его составляющих элементов обеспечивает максимальное (локальное) подавление помехового поля в «фокальной» точке, а
практический интерес имеют экраны, обеспечивающие эффективное подавление помехового поля в некотором пространстве вокруг «фокальной» точки, а также в некотором частотном диапазоне.
В отличие от экранов, описанных в [1], естественный интерес представляет исследование распределения дифракционного поля, создаваемого оптимизированными экранами ограниченных размеров в перпендикулярной к направлению распространения плоскости у/.
Методика расчета этого распределения сводится к расчету функции Ф по формулам (3) и (4) в произвольной точке пространства, определяемого координатами:
Ь =-^~ - *
* ь (х0) ^Лт(\ - ш)х0 , т — х_
2 2 Хп
ч —-----— — — 0
2 ь (х0) Л/Ят(1 - т)х0
характеризующими смещение исследуемой точки от «фокальной». Этой точке в плоскости экрана
соответствует точка стягивания вершин прямоугольных треугольников, полученных при соответствующих разбиениях. Причем эта точка смещена от центральной точки, соответствующей «фокальной» точке, как по вертикали, так и по горизонтали.
На рис. 3 представлены результаты расчета в виде линий постоянного уровня подавления, которые дают общую картину распределения дифракционного поля вокруг их наименьшего уровня в плоскости у/. Эти линии в случае экранов в виде правильных треугольников близки по форме к окружности.
Рис. 3. Линии постоянного уровня подавления
Расчет частотных характеристик экранов можно осуществить путем введения параметра qf = (Я -£,)/£, и вычисления Ф по формулам (3) и (4) с учетом этого параметра. На рис. 4 приведено сравнение частотных характеристик, создаваемых однощелевыми экранами в виде различных видов правильных многоугольников (п = 3, 4, 6), а также однокольцевыми экранами с И1=0,0. Частотный диапазон эффективного подавляющего действия шире у экранов в виде правильных треугольников по сравнению с остальными видами, а также по сравнению с кольцевым экраном.
-о,о1 о о,о1 Яг
1 1
-20 - ■ п = /
“ * -40 - кольцевой экран п
1 0) О С[ к = 1
1 -80 ' Ї * О/ = 0.0
Ф, дБ'
= 6
= 4
3
Рис. 4. Частотные характеристики однощелевых экранов для различных многоугольников (п = 3, 4, 6)
Для проверки теоретических расчетов проведены модельные измерения. Степень подавления помехового поля, обеспечиваемая синтезированными экранами, составила 30-40 дБ, что показывает эффективность выбранного метода исследования.
Литература
1. Батороев А.С. Щелевые дифракционные экраны для минимизации волновых полей // Физическая акустика. Распространение и дифракция волн: сб. тр. XIII сессии Росс. акустического общества. - М.: ГЕОС, 2003. -Т.1. - С. 216-219.
2. Батороев А.С., Чимитцыденов Э.Р. Дифракционное поле от экранов в виде многоугольников // Тр. XII Всерос. школы конф. по дифракции и распространению волн. - М., 2001. - С. 440-441.
Батороев Анатолий Сократович, кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физического материаловедения СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail:abatoroev@mail.ru
Ширеторов Игорь Дондупович, ведущий инженер, Институт физического материаловедения СО РАН, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6, e-mail:shiret@mail.ru
Batoroev Anatoly Sokratovich, candidate of physical and mathematical sciences, leading researcher, Institute of Physical Materials Science SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanova Str., 6, е-mail:abatoroev@mail.ru
Shiretorov Igor Dondupovich, leading engineer, Institute of Physical Materials Science SB RAS, 670047, Ulan-Ude, Sakhyanov Str., 6, e-mail:shiret@mail.ru
УДК 62-63 © С.Л. Буянтуев, А.С. Кондратенко
ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ЗОНЫ В ПЛАЗМЕННОМ РЕАКТОРЕ СОВМЕЩЕННОГО ТИПА
Рассматривается модель расчета электродуговой зоны плазменного реактора совмещенного типа. Расчет производится с помощью формулы мощности постоянного тока, а также диаметра электродуговой камеры принимаемого за определяющий размер. Вычисляются плотность тока дуги, градиент напряжения, индукция, а также окружная скорость вращения дуги.
Ключевые слова: электродуговая плазменная обработка, электрическая дуга, электрическая и тепловая мощности, плотность тока, градиент напряжения, индукция магнитного поля.
S.L. Buyantuev, A.S. Kondratenko
A PHYSICAL MODEL OF ELECTRIC ARC ZONE IN A PLASMA REACTOR OF COMBINED TYPE
A calculation model of electroarc zone of a plasma reactor of combined type is considered. The calculation is made by means of a formula of direct current capacity and also of a diameter of electric arc chamber adopted as a defining size. The density of arc current, gradient ofpressure, induction and also circular speed of arc rotation are calculated.
Keywords: electric arc plasma processing, electric arc, electric and thermal capacities, density of current, gradient ofpressure, induction of magnetic field.
Значение ископаемых углей как источника энергии и сырья для промышленности все более возрастает. Особое внимание уделяется бурым углям, добыча которых постоянно увеличивается. Они рассматриваются не только как энергетическое топливо, но также как сырье для химикотехнологической переработки. Однако такие угли отличаются высоким содержанием влаги, характеризуются пониженной теплотой сгорания, при хранении на воздухе разрушаются. Для устранения данных недостатков используются методы деструктивно-термической переработки, позволяющие получать из бурых углей высококачественную продукцию, необходимую для использования в промышленности. Основой процесса получения целевой продукции из угля при любом его техническом оформлении является термодеструкция [1].
В качестве нового способа обработки бурых углей и получения угольных сорбентов возможно использование низкотемпературной плазмы, которая значительно повышает эффективность переработки и активации углей за счет интенсификации процессов пиролиза, протекающих под действием высокой температуры и большой удельной мощности, а также из-за высокой концентрации активных радикалов, ионов и электронов [2]. Для исследования процессов газификации и пиролиза углей была создана универсальная плазменная модульная установка совмещенного типа (рис. 1), которая открывает возможность комплексного подхода к получению активированного угля и синтез-газа.
