脉冲同轴输出装置双锥支撑结构的设计与分析

徐秀栋，李 锐，曾 搏，程 杰，张 瑜，禹伟荣，胡祥刚

(西北核技术研究所，西安710024)

脉冲同轴输出装置应用于脉冲功率源中，一般由内筒、外筒及支撑结构构成，作用是将纳秒脉冲输出给负载。内、外筒一般由金属材料制成，外筒直径约为500～1 000 mm。由于该装置工作时，内、外筒之间有较高的电位差，因此，内、外筒之间需有良好的绝缘性。支撑结构位于内、外筒之间，一般由绝缘性能良好的非金属材料制成，作用是将内筒固定于外筒中部，且保证内、外筒之间既有良好的绝缘性，又有长期良好的同轴性。因此，支撑结构设计必须同时考虑绝缘与同轴稳定性2个因素。

支撑结构设计首先要考虑绝缘问题。设计足够大的沿面绝缘距离是保证绝缘性能的有效方式[1-3]，因此，在体积允许的情况下，设计中通常采用较大的沿面绝缘距离。由于支撑结构的尺寸较大，结构的同轴稳定性较难保证。在支撑结构设计中，追求绝缘性能和同轴稳定均最优，一般较为困难，往往需要综合考虑。

在对结构稳定性的研究中，前人已发展了较为完善的经典稳定性理论及多种情况下的临界载荷计算模型[4-9]。一些学者对类似于脉冲同轴输出装置的圆柱壳体结构的动力学稳定性进行了深入分析[10-13]。结构稳定性研究最终归结于失稳条件的判定，研究者往往针对研究对象特点建立稳定性模型，并通过模型归纳影响结构稳定性的相关参数，分析各参数对结构稳定性的影响程度[14-15]。

本文在分析脉冲同轴输出装置中传统平板式支撑结构特点的基础上，提出了一种双锥支撑结构，建立了双锥支撑结构的简化动力学稳定模型，并分析了影响结构稳定性的相关参数，通过数值仿真，验证设计的可行性。……