Cañón de plasma: Tercera parte.

Una vez aprovechadas las máximas posibilidades del diseño anterior se busco conseguir este objetivo:

10 veces mas energía de pulso.

Inyector de gas por electro válvula.

Facilidad de sustitución de blancos.

Posibilidad de medición de la energía recibida por el blanco.

Para conseguir mas energía de pulso simplemente se podía optar por 10 veces mas capacidad, es decir emplear 40 condensadores en vez de cuatro, no obstante la información encontrada aconsejan aumentar mas la tensión. Como no podemos ir al mercado y comprar lo que necesitemos espere oportunidad y conseguí  nuevos sin usar dos condensadores de 22,5 kV y o,6 microfaradios. Esto significa 300 julios sin sobrevoltar, cinco veces mas que el anterior diseño. Como no va a ser un uso continuado ni en situaciones de alta temperatura estimo que podré sobrevoltar hasta 27 kV lo cual significarían 437 Julios, casi 9 veces mas que el anterior diseño o sea una energía equivalente a que te caigan 50 kg desde un metro en la cabeza.

Quiero mencionar que compre en UK cada uno de los condensadores por 25 libras esterlinas aunque su precio de lista era de 350 libras. Así que comprenderéis que si hubiese habido mas, los hubiese comprado, y porque no los compro nuevos.

Lo ideal hubiese sido poder disponer de un condensador de 10 microfaradios 25 KV, al cual se le pueden sacar nada menos que 3125 Julios, ¡¡¡¡¡para asustar !!!!



Boceto del nuevo cañon.


La imagen anterior es de un boceto del nuevo cañón. Básicamente es igual al anterior con algunas mejoras si contamos con el cambio de potencia, aunque es posible que en ver de realizarlo con 50 mm de diámetro en el conductor exterior lo haga con 75 mm. La descarga es mixta, mediante descargador de chispa e inyección de gas simultanea. El blanco se inserta por la parte de atrás, y puede sustituirse simplemente soltando el collarín de paso QF40.

La pretensión es trabajar con un sistema de blancos de distancia ajustable para localizar la posición de máxima transferencia de energía. Para ello pretendo medir la energía que va a recibir el blanco que en un 99% es convertida en calor.

La forma que se me ha ocurrido es suspender un disco de cobre con un termopar soldado con hilos metálicos muy finos para evitar perdidas de calor. Cada vez que el disco de cobre reciba un disparo se incrementara su temperatura en función de la energía recibida. Un sistema mas elaborado me permitiría colocar dos o tres discos en forma de diana de manera que se pueda medir la temperatura de cada anillo y así obtener una idea de la distribución de la energía en función de la distancia. El sistema exige una cierta fineza a la hora de andar con termopares pasantes al sistema de vacío.

Otro parámetro importante que pretendo medir es la intensidad de pico de la descarga. Como se expuso en la primera parte la velocidad del plasma depende de la intensidad de descarga cuanto mas alta sea esta mejor. Y para que esta intensidad sea los mas alta posible el tiempo de descarga debe ser el mínimo. En este dispositivo la resistencia ohmica del circuito es prácticamente despreciable. Con unos cables de 6 mm de diámetro la resistencia ohmica estaría por debajo de 0,1 ohmio. Sin embargo a estas intensidades y cuando pensamos en tiempos de descarga inferiores al microsegundo no hay que olvidar las inductancias parásitas y hacer todo lo posible para que sean mínimas.

Algunas fotografías.


Blanco de titanio suspendido por tres hilos finos.


Termopares posteriores para medir la temperatura del blanco y la energía del disparo.


Vista del cañón mas o menos completo. Posteriormente se sustituyeron los perfiles por otros galvanizados para mejorar la conducción entre ellos ya que saltaban chispas por todos los lados. También se ha instalado una bomba turbo para vaciar el cañón mas rápidamente.



Aplicaciones del cañón de plasma.

Variando , el gas, el voltaje, la presión interior y el tiempo de descarga de este aparto se pueden realizar sobre la superficie de los materiales efectos muy diversos. Además se pueden emplear combinaciones de electrodos diferentes de los aquí empleados que como se ha dicho es de cobre el electrodo interior y de acero inoxidable el exterior. Las combinaciones pueden ser titanio, grafito, níquel etc, para los electrodos.  No es imprescindible que el electrodo exterior sea un tubo exacto, basta con que tenga simetría respecto al eje central, por ello puede sustituirse por cinco o seis varillas colocadas simétricamente con respecto al eje. Esto simplifica trabajar con grafito u otros materiales.

Con los electrodos propuestos, empleando hidrogeno y un blanco de titanio producimos en la superficie una capa de hidruro de titanio. Si en vez de hidrogeno empleamos deuterio se obtiene deuteruro de titanio y si la energía del plasma es suficientemente alta al colisionar los núcleos de deuterio se producen reacciones de fusión con desprendimiento de neutrones. Para ello la energía del plasma debe ser superior a los 50 keV.

Si el blanco es titanio y el gas nitrógeno se produce una superficie de nitruro de titanio de color dorado tan popular últimamente por su empleo como recubrimiento en herramientas de corte. Empleando nitrógeno sobre un blanco de acero inoxidable se nitrura la superficie mejorando mas de 40 veces la capacidad del inox para soportar la abrasión.

Empleando un electrodo interior de Titanio y el exterior de grafito (cilindros de 6 mm) y nitrógeno se puede depositar carbonitruro de titanio sobre acero. Este compuesto combina la resistencia a la abrasión del carburo de titanio con la resistencia y baja fricción del nitruro.

Continuara.,……..