Разработка новых эмиссионных систем электронно-лучевых пушек для технологических работ в условиях космоса

Abstract

В отличие от ранее применявшихся в космических пушках диодных эмиссионных систем с прямонакальным катодом при разработке новой системы была принята за основу триодная эмиссионня система с подогревом катода электронной бомбардировкой. Новая эмиссионная система рассчитана с применением методики, основанной на одновременном решении задач анализа и синтеза с использованием аппарата траекторного анализа электронных пучков. Предлагаемая эмиссионная система рассчитана для двух вариантов – для ручного и автоматизированного типов электронно-лучевых инструментов. В каждом из рассчитанных вариантов формируется электронный пучок с фазовой характеристикой, близкой к линейной, что обеспечивает высокую удельную мощность пучка в месте сварки (до 9 кВт/мм²) при общей мощности пучка до 2,5 кВт и, как результат, позволяет выполнять сварку и резку алюминиевых и титановых сплавов, а также нержавеющих сталей толщиной до 5 мм в непрерывном и импульсном режимах в условиях открытого космоса.

Development of a new system, in contrast to diode emission systems with filamentary cathode being earlier applied in space guns, is based on triode emission system with cathode preheating by electron bombardment. New emission system is designed using a procedure based on simultaneous solution of problems of analysis and synthesis applying an apparatus for trajectory analysis of electron beams. The proposed emission system is designed in two variants, i.e. manual and automated types of electron beam tools. An electron beam with phase characteristic close to linear one is formed in each of calculated variants, that provides for high specific power of the beam in place of welding (to 9 kW/mm²) at total beam capacity to 2.5 kW and, as a result, allows carrying out welding and cutting of aluminum and titanium alloys, as well as stainless steels, of up to 5 mm thickness in continuous and pulsed modes under open space conditions.