СПИРАЛЬНЫЙ ВЗРЫВОМАГНИТНЫЙ ГЕНЕРАТОР Российский патент 2002 года по МПК H02N11/00 

Изобретение относится к области преобразования энергии взрывчатого вещества (ВВ) в электромагнитную. Спиральный взрывомагнитный генератор (СВМГ) может быть использован как импульсный источник электромагнитной энергии большой мощности для питания импульсных электрофизических установок.

Известен СВМГ (см. Г. Кнопфель, Сверхсильные импульсные магнитные поля. М. , "Мир", 1972г., стр. 221, фиг. 8.18). Данный генератор относится к классическим односпиральным генераторам с запиткой от конденсаторной батареи и нагрузкой, подключаемой с противоположного торца. Заряд ВВ с электропроводящей облицовкой выполнен сплошным цилиндрическим, переходящим в конус. Облицовка играет роль лайнера, который при разлете под действием заряда ВВ перемыкает наружный спиральный проводник и постепенно вытесняет магнитный поток в нагрузку.

Наиболее близким к заявляемому является (СВМГ) А.И. Павловский и др. "Многосекционный генератор МК-2". Труды III международной конференции. "Сверхсильные магнитные поля", М., "Наука", 1984г., стр. 312-320, фиг. 1е. Спиральный взрывомагнитный генератор содержит наружный спиральный проводник, коаксиально расположенный внутри него заряд (ВВ) с электропроводящей облицовкой и системой инициирования (СИ) заряда, расположенной на его торце со стороны подключения источника питания, и нагрузку. Заряд ВВ выполнен в виде сплошного стержня с электропроводящей облицовкой на его наружной цилиндрической поверхности, СИ выполнена в виде капсюля детонатора (КД), расположенного на торце в центре заряда ВВ со стороны источника питания. Источник питания подключается к началу спирали и облицовке заряда, концы которых подключены к нагрузке с противоположного торца.

Недостатком прототипа является невысокая мощность генератора, связанная с увеличенными габаритами (длиной), с длительностью импульса за счет большого времени вывода магнитного потока, а также наличием существенных потоков рассеяния и более эффективной работы взрывчатого вещества.

Задачей при создании данного изобретения являлось создание СВМГ, обеспечивающего наиболее эффективную и согласованную работу всех элементов генератора.

Техническим результатом при решении данной задачи является увеличение мощности заявляемого СВМГ.

Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным СВМГ, содержащим наружный спиральный проводник, коаксиально расположенный внутри него заряд ВВ с электропроводящей облицовкой и СИ заряда, расположенной на его торце со стороны подключения источника питания, и нагрузку, новым является то, что он дополнительно содержит спиральный проводник, расположенный внутри заряда. Заряд ВВ выполнен трубчатым. Облицовка выполнена на внутренней и наружной поверхности трубчатого заряда, СИ выполнена в виде дискового заряда ВВ, примыкающего к торцу трубчатого заряда и КД, установленного в центре дискового заряда.

Клеммы для подключения источника питания расположены в начале наружного спирального проводника и в начале облицовки наружной поверхности трубчатого заряда, которая в конце электрически соединена с концом облицовки внутренней поверхности трубчатого заряда. Начало внутреннего спирального проводника соединено с началом облицовки внутренней поверхности трубчатого заряда. Клеммы для подключения нагрузок расположены на концах наружного и внутреннего проводников.

При сохранении начальной и конечной энергии СВМГ, коэффициента усиления энергии, т. е. индуктивности и количества ВВ, увеличить мощность можно, сокращая время работы генератора, что в данном случае достигается увеличением диаметра наружного спирального проводника, при этом пропорционально сокращается его длина и длина трубчатого заряда. При сохранении зазора между наружным спиральным проводником и облицовкой заряда (количество ВВ сохраняется) заряд получается трубчатым, что дает возможность часть индуктивности (дополнительный внутренний спиральный проводник) поместить внутри трубчатого заряда, еще более сократив длину СВМГ. Для одновременного подрыва трубчатого заряда по всему торцу система инициирования выполнена в виде диска из ВВ, периферийной частью диска примыкающего к торцу трубчатого заряда, и капсюля детонатора, расположенного в центре диска. Остальная поверхность дискового заряда также облицована токопроводящим материалом. Для организации двух контуров сжатия магнитного потока и совместной их работы источник питания подключается через токоподводы в начале наружного спирального проводника и в начале облицовки наружной поверхности трубчатого заряда, которая в конце электрически соединена с концом облицовки внутренней поверхности трубчатого заряда. Начало внутреннего спирального проводника перемычкой соединено с началом внутренней поверхности облицовки. Нагрузка подключается через токопроводы к концам наружного и дополнительного внутреннего спиральных проводников.

На чертеже изображена конструктивная схема заявляемого спирального взрывомагнитного генератора.

Спиральный взрывомагнитный генератор содержит наружный спиральный проводник 1, коаксиально расположенный внутри него заряд 2 взрывчатого вещества с электропроводящей облицовкой 3, систему инициирования 4 и 5 заряда, расположенную на торце заряда со стороны подключения источника питания 6, и нагрузку 7. Генератор содержит дополнительный спиральный проводник 8, расположенный внутри заряда 2, который выполнен трубчатым. Облицовка 3 выполнена на внутренней и наружной поверхности трубчатого заряда 2. Система инициирования заряда выполнена в виде дискового заряда 4 взрывчатого вещества, примыкающего к торцу трубчатого заряда 2 и капсюля детонатора 5, установленного в центре дискового заряда 4. Клеммы 6 для подключения источника питания расположены в начале наружного спирального проводника 1 и в начале облицовки 3 наружной поверхности трубчатого заряда 2, которая в конце электрически соединена с концом облицовки 3 внутренней поверхности трубчатого заряда. Начало внутреннего спирального проводника 8 соединено с началом внутренней поверхности облицовки 3. Клеммы 7 для подключения нагрузки расположены на концах наружного 1 и внутреннего 8 спиральных проводников.

Кроме того, между спиралями 1 и 8 и поверхностями облицовки 3 трубчатого заряда 2 расположены изоляторы 9 и 10. Дополнительный спиральный проводник 8 электрически соединен с внутренней поверхностью облицовки 3 перемычкой 11. Клеммы 7 для подключения нагрузки или другого генератора для образования каскада через фланцы 12 и 13 электрически соединены с концами спиральных проводников 1 и 8. Клеммы 6 для подключения источника питания через входной фланец 14 электрически соединены с началом спирального проводника 1 и с началом дополнительного спирального проводника 8 через перемычку 11 и облицовку 3 заряда ВВ 2. Проводящий элемент 15, выполненный пустотелым, служит для обеспечения электрического соединения наружной и внутренней поверхностей облицовки 3 при запитке контуров сжатия магнитного потока и в процессе разлета облицовки, а также для предотвращения разрушения изолятора 10.

В примере реализации заявляемого генератора спиральные проводники 1 и 8 выполнены длиной 400 мм. При этом наружный спиральный проводник 1 имеет диаметр 400 мм, а внутренний дополнительный спиральный проводник 8 - диаметр 200 мм. Облицовка 3 трубчатого заряда 2 выполнена из меди толщиной 2 мм. Толщина трубчатого заряда 2 выполнена равной 20 мм. Изоляторы 9 и 10 образованы с помощью пленочного полиэтилена. В качестве источника питания использована конденсаторная батарея.

Работает СВМГ следующим образом.

После срабатывания источника питания подрывается КД 5, детонация распространяется по дисковому заряду 4 и одновременно по всему периметру подрывается трубчатый заряд 2. При разлете облицовки 3 трубчатого заряда 2 (показано пунктиром) перемыкается изолятор 9 и магнитный поток из рабочего контура вытесняется в нагрузку. Так как оба спиральных проводника 1 и 8 работают одновременно, скорость увеличения магнитного потока в нагрузке увеличивается по сравнению с односпиральными СВМГ.

Таким образом, по сравнению с прототипом - односпиральным СВМГ, заявляемый генератор имеет большую в 3 раза мощность за счет более эффективной работы заряда ВВ по сжатию магнитного потока в контурах двух спиралей. Габариты заявляемого генератора, а именно длину можно также сократить в 3-4 раза. При меньшей длине спиралей соответственно сокращается время вывода магнитного потока и длительность импульса в нагрузке. Кроме того, при заявляемой конструкции СВМГ уменьшаются потоки рассеяния, что также улучшает выходные параметры генератора, а в конечном итоге его мощность.

Изобретение относится к области преобразования энергии взрывчатого вещества (ВВ) в электромагнитную и может быть использовано как импульсный источник электромагнитной энергии для питания электрофизических установок. Техническим результатом является увеличение мощности спирального взрывомагнитного генератора. Генератор содержит наружный спиральный проводник, коаксиально расположенный внутри него заряд ВВ с электропроводящей облицовкой и системой инициирования заряда, расположенной на его торце со стороны подключения источника питания, нагрузку и дополнительный спиральный проводник, расположенный внутри заряда. Заряд ВВ выполнен трубчатым. Облицовка выполнена на внутренней и наружной поверхности трубчатого заряда. Система инициирования выполнена в виде дискового заряда ВВ, примыкающего к торцу трубчатого заряда, и капсюля-детонатора, установленного в центре дискового заряда. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Спиральный взрывомагнитный генератор, содержащий наружный спиральный проводник, коаксиально расположенный внутри него заряд взрывчатого вещества с электропроводящей облицовкой и системой инициирования заряда, расположенной на его торце со стороны подключения источника питания, и нагрузку, отличающийся тем, что он содержит дополнительный спиральный проводник, расположенный внутри заряда, выполненного трубчатым, причем облицовка выполнена на внутренней и наружной поверхности трубчатого заряда, а система инициирования выполнена в виде дискового заряда взрывчатого вещества, примыкающего к торцу трубчатого заряда, и капсюля-детонатора, установленного в центре дискового заряда. 2. Спиральный взрывомагнитный генератор по п. 1, отличающийся тем, что клеммы для подключения источника питания расположены в начале наружного спирального проводника и в начале облицовки наружной поверхности трубчатого заряда, которая в конце электрически соединена с концом облицовки внутренней поверхности трубчатого заряда, а начало внутреннего спирального проводника соединено с ее началом, причем клеммы для подключения нагрузки расположены на концах наружного и внутреннего спиральных проводников.