ВЗРЫВНОЙ ФОРМИРОВАТЕЛЬ ИМПУЛЬСА ТОКА Российский патент 2010 года по МПК H01H39/00 

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства для размыкания сильноточных электрических цепей и формирования импульса тока с временем нарастания меньше одной микросекунды.

Известен "Взрывной размыкатель тока" авторов А.И.Павловского, ВА.Васюкова, А.С.Русскова - А.с. 490381 СССР, МКИ HOIH 39/00, заявлено 15.10.73 № 1965660/24-7, БИ № 39, 165, 1976 г., содержащий диэлектрическую подложку, напыленный на ее поверхность тонкий слой проводника, заряд взрывчатого вещества (ВВ) и систему инициирования заряда ВВ. Принцип действия размыкателя основан на гашении продуктами детонации (ПД) заряда взрывчатого вещества (ВВ) электрических разрядов, возникающих при взрыве тонкого слоя проводника под действием тока, протекающего в размыкателе.

Недостатком устройства является большое начальное омическое сопротивление, в результате чего значительная часть энергии источника теряется (превращается в тепло) до размыкания цепи. Для уменьшения этих тепловых потерь приходится использовать либо быстроходный источник энергии, что не всегда выполнимо, либо дополнительный промежуточный размыкатель тока, что также связано с потерями.

Известно устройство размыкателя, в котором массивный пустотелый проводник состоит из двух цилиндрических сегментов, с внутренней стороны которых вдоль образующих располагаются с постоянным шагом пазы (канавки), разрушается с помощью цилиндрического заряда ВВ, помещенного внутри их и инициируемого вдоль оси - “Magnetocumulative generator”/Larry L. Altgilbers and et.al. 2000. Springer-Verlag. New York.

Недостатком устройства является большое время размыкания и малая напряженность электрического поля вдоль разрушаемой поверхности из-за проводимости ПД взрывчатого вещества в большом объеме.

Известно многозазорное коммутирующее устройство, состоящее из пустотелого цилиндрического корпуса из диэлектрического материала, с внутренней стороны которого вдоль образующей располагаются канавки, токоведущего разрушаемого элемента в виде трубы с продольным сквозным разрезом, вставленной внутрь диэлектрического корпуса, цилиндрического диэлектрического элемента, заполненного внутри взрывчатым веществом, в котором по оси размещается осевая система инициирования данного заряда. В таком формирователе продукты взрыва отделены от зазоров, образующих при размыкании, промежуточным изолирующим слоем из парафина, который дополнительно используется и для гашения дуг, возникающих в зазорах на начальной стадии размыкания, - Андреев В.Р. и др. "Экспериментальное исследование макетов многозазорных взрывных коммутирующих устройств" // Семинар СССР-США «Индуктивные накопители энергии и коммутационная аппаратура для термоядерных установок». 1974. Реферативный журнал "Физика". Выпуск № 7.1975.

Недостатком этого взрывного формирователя является то, что время размыкания происходило в течение сотен микросекунд. Обусловлено это тем, что из-за наличия изолирующей среды растяжение разрушаемого элемента в пазы происходило более плавно и дольше, чем при непосредственном его контакте с ВВ, т.к. часть энергии взрыва тратилась на сжатие толстого слоя парафина. Это приводило к резкому снижению скорости разрушения проводника из-за ослабления ударной волны и выравнивания ее фронта, выходящего на внутреннюю поверхность токоведущего элемента. Тем самым практически устранялся вихревой характер разрушения, являющийся одним из основных механизмов, влияющим на быстрое размыкание электрической цепи. Вихри возникают в неоднородностях, имеющих место в разрушаемом элементе, в цилиндрическом корпусе из диэлектрического материала и ВВ, а также из-за наличия некоторой несимметрии в подрыве заряда ВВ, обусловленной технологией сборки и конструктивными особенностями устройства.

Наиболее близким к заявляемому является цилиндрический взрывной формирователь импульса тока на ребристой преграде (РП) - Chemyshev V.K. et.al. Current magnetic field pressure effect on explosive opening switch operation // Megagauss-9/ Eds. V.D.Selemir, L.N. Plyashkevich. - Sarov, VNIIEF, 2004. p.310-313.

Взрывной формирователь импульса тока по прототипу Фиг.1 содержит разрушаемый проводник 1, расположенный между диэлектрической ребристой преградой 2 и зарядом 3 ВВ с системой его инициирования, состоящей обычно из цепочки радиальных электродетонаторов 4, заряда ВВ 5, обратного токопровода 6 (в конкретном случае труба над зарядом 5) и изолятора 7. При этом все элементы формирователя расположены соосно относительно друг друга.

В этом устройстве источник энергии (взрывомагнитный генератор (ВМГ) (не показан) подключался к клеммам 8, а нагрузка - к противоположным концам (торцам) 9 разрушаемого проводника 1. Разрыв разрушаемого проводника (фольги) в формирователе с ребристой преградой происходит в результате того, что при нормальном падении фронта детонационной волны скорость движения участков разрушаемого проводника под действием давления ПД в пазах РП больше скорости разрушаемого проводника, опирающегося на ребра преграды.

К недостаткам данного устройства можно отнести трудности по изготовлению тонкостенного (десятки-сотни микрон) цилиндрического разрушаемого проводника с сохранением его заданной толщины и диаметра по всей длине. Достаточно сложный монтаж разрушаемого проводника с зарядом ВВ, его недостаточно надежное крепление к токовыводам источника и нагрузки при сборке всех узлов в единую установку. Существуют также технические ограничения на разрыв разрушаемого проводника при увеличенной его толщине. Связано это с уменьшением массовой скорости металла разрушаемого проводника в пазы РП при сохранении практически на прежнем уровне существующей скорости вытекания диэлектрика из деформированных ребер преграды, что приводит к захлопыванию пазов РП перед деформируемым разрушаемым проводником, а это в свою очередь не позволяет его разрушить. Все перечисленные недостатки влияют на надежность работы формирователя и его рабочие характеристики.

Кроме того, конструкция данного формирователя не допускает использование фольги переменной толщины по длине, что могло бы позволить формировать токовый импульс в нагрузке любой требуемой формы, за счет размыкания промежутков не одновременно, а в выбранные промежутки времени.

При создании настоящего изобретения решалась задача разработки взрывного формирователя импульса тока, конструкция которого позволяла бы обеспечить стабильные (повторяемые от опыта к опыту) параметры и допускала использование разрушаемого проводника с переменной толщиной. Тем самым были бы созданы предпосылки для надежного формирования от взрывомагнитного источника энергии мощных высоковольтных импульсов произвольной формы для широкого класса нагрузок, применяемых в физике высоких плотностей энергии: плазмодинамических генераторах, высокоэнергетичных лайнерах, СВЧ-устройствах и др., при сравнительно небольших временных затратах на монтаж всего рабочего устройства.

Технический результат при решении данной задачи заключается в повышении мощности импульса в нагрузке путем увеличения амплитуды импульса тока и напряжения, в сокращении длительности импульса, а также в возможности управления параметрами импульса (формы и амплитуды) за счет специального подобранного алгоритма работы взрывного формирователя импульса тока, изменяя в достаточно широком диапазоне его конструктивные параметры. Это обеспечивается тем, что удается практически полностью механизировать его изготовление с гарантированным выполнением всех требуемых геометрических размеров по сравнению с рядом ручных операций в прототипе.

Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным устройством взрывного формирователя импульса тока, который содержит разрушаемый проводник, расположенный между диэлектрической ребристой преградой и зарядом взрывчатого вещества с системой его инициирования, в заявляемом устройстве, по меньшей мере, на одной из поверхностей разрушаемого проводника выполнены канавки с заданным шагом, расположенные напротив пазов ребристой преграды.

Глубина канавок выполнена в соответствии с соотношением:

где h_П1 - глубина канавок на наружной поверхности разрушаемого проводника, h_П2 - глубина канавок на внутренней поверхности разрушаемого проводника, соприкасающейся с зарядом взрывчатого вещества, Т_РП - толщина разрушаемого проводника.

Разрушаемый проводник выполнен цилиндрической формы с углом поворота α образующей цилиндра вокруг оси симметрии, где α≤360°.

Разрушаемый проводника выполнен с внутренним слоем из токопроводящего материала с меньшим коэффициентом текучести, чем у материала наружного слоя разрушаемого проводника.

В канавках разрушаемого проводника выполнена, по меньшей мере, одна насечка.

Толщина d_П2 выступа между двумя канавками на внутренней поверхности разрушаемого проводника выполнена по отношению к толщине d_П1 между двумя канавками на наружной поверхности в соответствии с соотношением:

Диэлектрическая ребристая преграда выполнена с металлическими вставками.

Металлические вставки расположены внутри, на ребрах диэлектрической преграды или в ее пазах.

Количество ребер К с металлическими вставками выполнено в соответствии с соотношением: 0≤К≤N, где N - общее количество ребер диэлектрической преграды.

Выполнение, по меньшей мере, на одной из поверхностей разрушаемого проводника канавок, расположенных напротив пазов в ребристой преграде с заданным шагом, определяемым шагом пазов на РП, позволяет повысить скорость размыкания ее тонкостенных участков и предотвратить перемыкание пазов диэлектрическим материалом, истекающим из РП, на стадии разрушения проводника и, тем самым, обеспечить надежную и устойчивую (стабильную) работу всего устройства. Преждевременное заполнение пазов перед разрушаемым проводником диэлектриком из РП затягивает процесс его разрушения, а в ряде случаев, как показали эксперименты, и вовсе не позволяет его разрушить.

Соотношение для глубины канавок получено на расчетно-теоретических моделях и подтверждено экспериментально. В таких канавках наблюдалось наиболее эффективное разрушение проводника. Когда на полной длине разрушаемого проводника глубина канавок постоянна, то получается наибольшее значение напряжения и наиболее короткий фронт. Для случая, когда по длине разрушаемого проводника глубина канавок варьируется определенным способом, появляется эффективный механизм использования взрывного формирователя тока для получения в нагрузке импульсов заданной формы. Когда глубина канавок различна в разрушаемом проводнике, то ребра в ребристой преграде выполняются с переменным шагом, что связано с необходимым изменением ширины канавки. Наличие в разрушаемом проводнике канавки с меньшей глубиной потребует изменения ширины канавки, по отношению к более глубокой канавке, чтобы предотвратить в течение работы формирователя закорачивание канавки струями металла, вытекающими навстречу друг к другу из боковых сторон, ограничивающих канавку в разрушаемом проводнике.

Использование разрушаемого проводника цилиндрической формы с углом поворота α≤360° позволяет, в зависимости от решаемых задач, подключать к нему источник либо к его торцам, либо в месте разреза вдоль образующей цилиндра. Таким образом, удается с помощью такого разрушаемого проводника формировать мощные импульсы как в высокоимпедансных, так и в сравнительно малоимпедансных нагрузках, используя рассмотренные варианты подключения. Получение значительного сопротивления в разрушаемом проводнике при его разрыве для работы на высокоимпедансные нагрузки легко обеспечить переходом к большему диаметру и подключением источника энергии в месте незамкнутого участка разрушаемого проводника (фольга с α<360°) вдоль образующей цилиндра, т.е при протекании азимутального тока.

Применение разрушаемого проводника, на внутренней поверхности которого расположен слой из токопроводящего материала с меньшим, чем у материала разрушаемого проводника пределом текучести, приводит к более эффективному использованию взрывного размыкателя. Связано это с тем, что в этом случае разрушаемый проводник должен иметь меньшую толщину, для которой влияние пондеромоторных сил магнитного поля в процессе работы ВМГ будет, благодаря жесткой подложке, прежним, как и для случая использования однородного разрушаемого проводника с большей толщиной и малым значением предела текучести. В таком биметаллическом разрушаемом проводнике внутренний слой (например, стальной вкладыш) позволяет обеспечить повышенную его прочность к давлению (например, предел текучести у термообработанной стали ∑_у=(85-100) килопонд/мм² (килопонд/мм²=9,81×10⁶ Н/м²), что на порядок выше, чем у отожженной меди ∑_у=7 килопонд/мм² (медь чаще всего используется в качестве разрываемого элемента, так как обладает достаточно небольшим удельным сопротивлением), и предел текучести наступает только при напряженности магнитного поля 4×10⁷ А/м (~0,5 МЭ)). Для обычной стали 3 ∑_у=23 килопонд/мм² (~1.9×10⁷ А/м). Утоньшение разрушаемого проводника обеспечит большее быстродействие и, как следствие, большую мощность.

Использование на поверхности дна канавки разрушаемого проводника, по меньшей мере, не менее одной (конической, цилиндрической и т.п.) насечки (выемки) глубиной (10-30)% от толщины разрушаемого проводника позволяет создать более эффективный вихревой механизм ее разрушения, что, в свою очередь, обеспечивает большее быстродействие и, как следствие, большую мощность.

Выполнение толщины выступа d_П2 между двумя близлежащими канавками на внутренней поверхности разрушаемого проводника по отношению к толщине d_П1 между двумя близлежащими канавками на наружной поверхности в соответствии с соотношением 0<d_П2/d_П1≤1 позволяет усилить эффект, связанный с вихревым характером разрушения проводника. Уже на начальной стадии разрушения проводника происходит неравномерная деформации (сначала в канавках, а потом и пазах) тонких его участков одновременно с перемешиванием фрагментов металла в канавках с ПД из-за существующего значительного (по сравнению с прототипом) градиента скорости истечения продуктов детонации в канавки на его внутренней поверхности, которые в первую очередь и ответственны за механизм разрушения. Далее, после деформации фрагментальных участков разрушаемого проводника в пазы РП на них осуществляется дополнительное воздействие истекающего диэлектрического материала из ребер. Таким образом, достигается значительное быстродействие, т.к. здесь одновременно объединен вихревой механизм разрушения проводника ПД и разрушение диэлектрическим материалом из РП.

Расположение внутри пазов РП металлических вставок (Фиг.13) позволяет обеспечить минимальную индуктивность подвода к нагрузке и предотвратить преждевременное разрушение диэлектрического материала над пазами в результате удара по нему фрагментов разрушенного проводника, и, тем самым, сформировать мощный импульс в нагрузке с максимальной токовой амплитудой и требуемыми параметрами по длительности и фронту.

Расположение металлических вставок на некоторых ребрах (Фиг.14) обеспечит уже не одновременный, а растянутый по времени постепенный разрыв разрушаемого проводника, имеющего по всей длине одинаковую глубину канавок, что позволит получить фронт с любой заданной (программированной) крутизной.

Изготовление ребер на всей длине ребристой преграды составными: внутри -диэлектрик, а снаружи - металл (Фиг.15) необходимо, чтобы иметь возможность ограничить длительность формируемого импульса в нагрузке в заданный момент времени. Высота диэлектрика в РП, где пролетает более тонкий участок разрушаемого проводника, обеспечивает требуемую форму импульса, после чего эти участки закорачивают металлические вставки РП и поступление тока в нагрузку прекращается. В зависимости от того в какой момент времени подлетают разрушенные участки проводника к металлическим вставкам импульс напряжения будет обрезан либо на стадии нарастания, либо на стадии спада.

Изготовление на определенных участках ребристой преграды ребер составными (Фиг.16): внутри - диэлектрик, а снаружи - металл, исходя из соотношения 0≤К≤N, где N - общее количество ребер ребристой преграды, позволяет плавно в соответствии с разработанным алгоритмом выводить из режима формирования импульса в нагрузке отдельные участки РП, которые в некотором роде являются генераторами напряжения, чтобы получить в нагрузке импульс необходимой формы.

Изготовление на определенных участках ребристой преграды металлических вставок, исходя из соотношения 0≤К≤N, где N - общее количество ребер ребристой преграды, позволяет плавно в соответствии с разработанным алгоритмом обеспечить постепенный разрыв разрушаемого проводника, имеющего постоянную глубину канавок. Тем самым создаются универсальные условия использования уже конкретного разрушаемого проводника по совершенно другому назначению, например, при формировании вначале резко нарастающего, а потом затянутого токового фронта.

На фиг.1 изображено устройство по прототипу.

На фиг.2 изображен заявляемый взрывной формирователь импульса тока (аксиальное растекание тока).

На фиг.3 изображен заявляемый взрывной формирователь (азимутальное направление тока).

На фиг.4 изображено профильное сечение заявляемого взрывного формирователя тока.

На фиг.5 изображено фронтальное сечение А-А заявляемого взрывного формирователя.

На фиг.6 изображен фрагмент разрушаемого проводника (вид Б) заявляемого взрывного формирователя.

На фиг.7 изображен разрушаемый проводник с переменной глубиной канавок.

На фиг.8 изображен разрушаемый проводник с канавками на внутренней и наружной поверхностях.

На фиг.9 изображен разрушаемый проводник для устройства по фиг.3.

На фиг.10 изображен биметаллический разрушаемый проводник с внутренним слоем.

На фиг.11 изображены различные варианты расположения насечек на разрушаемом проводнике.

На фиг.12 изображено расположение ребер в ребристой преграде с заданным шагом, определяемым шагом канавок разрушаемого проводника.

На фиг.13 изображены металлические вставки в пазах ребристой преграды.

На фиг.14 изображены металлические вставки на ребрах диэлектрической преграды.

На фиг.15 изображены металлические вставки внутри всех ребер диэлектрической ребристой преграды.

На фиг.16 изображены металлические вставки внутри отдельных ребер диэлектрической преграды.

На фиг.1-16 обозначено:

1 - разрушаемый проводник;

2 - диэлектрическая ребристая преграда;

3 - заряд взрывчатого вещества (ВВ);

4 - электродетонаторы;

5 - заряд ВВ системы инициирования;

6 - обратный токопровод;

7 - изолятор;

8 - клеммы для подключения источника питания;

9 - клеммы для подключения нагрузки;

10 - слой из токопроводящего материала (облицовка) с меньшим, чем у материала разрушаемого проводника пределом текучести;

11 - насечки;

12 - металлическая вставка.

Другие обозначения на фиг.1-12:

h_П1 - глубина канавок на наружной поверхности разрушаемого проводника;

h_П2 - глубина канавок на внутренней поверхности разрушаемого проводника, соприкасаемой с основным зарядом взрывчатого вещества;

Т_П2 - толщина разрушаемого проводника;

d_П2 - толщина выступа между двумя канавками на внутренней поверхности разрушаемого проводника;

d_П1 - толщина выступа между двумя канавками на наружной поверхности;

N - общее количество ребер ребристой преграды.

Заявленный взрывной формирователь импульса тока (Фиг.2, 3) содержит разрушаемый проводник 1, расположенный между диэлектрической ребристой преградой 2 и зарядом 3 ВВ с системой его инициирования, состоящей из цепочки радиальных электродетонаторов 4, заряда ВВ 5, обратного токопровода 6 (в конкретном случае труба над зарядом ВВ 5) и изолятора 7, которые расположены соосно относительно друг друга. По меньшей мере, на одной из поверхностей разрушаемого проводника выполнены канавки с заданным шагом, расположенные напротив пазов диэлектрической ребристой преграды 2. Кроме того, устройство содержит клеммы 8 для подключения источника энергии и клеммы 9 для подключения нагрузки. Глубина канавок выполнена в соответствии с соотношением:

где h_П1 - глубина канавок на наружной поверхности разрушаемого проводника 1, где h_П2 - глубина канавок на внутренней поверхности разрушаемого проводника 1, соприкасающейся с зарядом взрывчатого вещества, Т_РП - толщина разрушаемого проводника 1. В разрушаемом проводнике 1 глубина канавок может быть постоянной, как показано на Фиг.2, так и переменной (Фиг.7). Разрушаемый проводник 1 выполнен цилиндрической формы с углом поворота α образующей цилиндра вокруг оси симметрии, где α≤360°. В зависимости от места подключения источника энергии к клеммам 8 взрывной формирователь тока будет аксиального (фиг.2, α≤360°) или азимутального (фиг.3, α<360°) типа. При этом на внутренней поверхности разрушаемого проводника 1 расположен слой из токопроводящего материала 10 с меньшим, чем у материала разрушаемого проводника пределом текучести (фиг.10). В канавках разрушаемого проводника 1 выполнена, по крайней мере, одна насечка 11, как показано на фиг.11. Толщина выступа d_П2 между двумя канавками (фиг.11) на внутренней поверхности разрушаемого проводника 1 выполнена по отношению к толщине d_П1 между двумя канавками на наружной поверхности в соответствии с соотношением: 0<d_П2/d_П1≤1. Диэлектрическая ребристая преграда 2 выполнена с металлическими вставками 12, как показано на фиг.13 и фиг.14. Металлические вставки 12 могут также быть расположены внутри ребер диэлектрического материала ребристой преграды (фиг.15), причем количество ребер К со вставками 12 выполнено в соответствии с соотношением: 0≤К≤N (фиг.16), где N - общее количество ребер ребристой преграды.

В примере реализации заявляемого устройства по фиг.2 взрывной формирователь импульса тока с аксиальным растеканием тока запитывался от спирального взрывомагнитного генератора с внутренним диаметром спирали 200 мм (ВМГ-100) - Селемир В.Д., Демидов В.А., Ермолович В.Ф., и др. "Исследование генерации мягкого рентгеновского излучения в Z-пинчах с запиткой от спиральных взрывомагнитных генераторов" // Физика плазмы, 2007, том 33, № 5, с.424-434. В штатном режиме работы генератора энергия, запасаемая в конечной индуктивности порядка 20-40 нГн, составляет порядка 2 МДж при времени нарастания токового импульса по уровню 0,1-0,9 порядка 20 мкс. Толщина разрушаемого медного проводника 1,3 мм при длине 400 мм. Глубина канавок на наружной поверхности h_П1=1,0 мм. Таким образом, отношение h_П1/Т_РП равнялось 0,77, что находится в соответствии с соотношением, приведенным в формуле изобретения. Заряд ВВ для разрушаемого проводника имел толщину 6 мм. Система инициирования (СИ) использовалась с цепочкой электродетонаторов, установленных по оси. В эксперименте был получен ток порядка 4 МА с характерным временем нарастания тока по уровню 0,1-0,9 порядка 400 нс и напряжением порядка 300 кВ. При этом мощность импульса составляла порядка 10 МВт.

В примере реализации заявляемого устройства по фиг.3 взрывной формирователь импульса тока с азимутальным растеканием тока запитывался от спирального взрывомагнитного генератора с внутренним диаметром спирали 60 мм (ВМГ-60). СИ содержала всего один капсюль детонатор. Наружный диаметр заряда для СИ - 188 мм, толщина изолятора - 5 мм. Разрушаемый медный проводник был расположен на диаметре 200 мм при толщине 0,036 мм, ширине 15 мм и длине 314 мм (α=180°). При этом глубина канавок 0,018 мм. h_П1/Т_РП=0,5. Заряд ВВ для разрыва разрушаемого проводника имел толщину несколько меньше, по сравнению с толщиной разрушаемого проводника из предыдущего примера. Диэлектрическая ребристая преграда использовалась с наружным диаметром 220 мм и изготавливалась из органического стекла.

Работа устройств, изображенных на фиг.2 и 3, начинается с момента начала работы источника питания, подключенного к клеммам (8). Ток, вырабатываемый источником питания, протекает только через разрушаемый медный проводник (1). В заданный момент времени с помощью электродетонаторов (4) происходит подрыв заряда (5), обеспечивающего инициирование заряда ВВ (3) через цилиндрический изолятор (7). Его подрыв приводит к разрыву разрушаемого медного проводника на диэлектрической ребристой преграде (2). В момент максимального тока в спиральном генераторе к клеммам (9) подключалась нагрузка. В опыте с экспериментальной моделью заявленного устройства при токе спирального ВМГ-60 порядка 55 кА в нагрузке сопротивлением 27 Ом и индуктивностью ~500нГн получен ток ~9 кА с характерным временем нарастания ~130 нс и сформирован импульс напряжения ~300 кВ. Таким образом, мощность устройства составила ~3·10⁹ Вт.

В опыте с устройством по прототипу (фиг.1), когда разрушаемый медный проводник имел толщину 0,036 мм, было получено напряжение более чем в два раза меньше, а время формирования импульса в нагрузке составило порядка 0,7 мкс.

Таким образом, использование заявляемого устройства при аксиальном направлении тока позволило разорвать толстостенный (1,3 мм) разрушаемый проводник с канавками глубиной 1 мм и сформировать в нагрузке импульс мощностью более чем в два раза больше, чем в прототипе, где использовался разрушаемый проводник без канавок толщиной порядка 0,3 мм. Достигнуто это было благодаря тому, что длительность фронта импульса уменьшилась более чем в два раза при сохранении на прежнем уровне амплитуды тока. Устройство было изготовлено механическим способом, что обеспечило гарантированные размеры взрывного формирователя импульса тока, надежность работы устройства и возможность управлять параметрами импульса.

Использование заявляемого устройства при азимутальном растекании тока позволило разорвать разрушаемый проводник толщиной 0,036 мм при наличии на нем наружных канавок глубиной 0,018 мм и сформировать в нагрузке импульс мощностью в 8 раз больше, чем в прототипе, где использовался проводник толщиной 0,036 мм без канавок. Это было достигнуто за счет правильного выбора параметров взрывного формирователя тока с приведенными в формуле изобретения соотношениями. При этом ток в нагрузке увеличен в два раза, а напряжение более чем в 4 раза.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использован в качестве устройства для размыкания сильноточных электрических цепей и формирования импульса тока с временем нарастания меньше одной микросекунды. Сущность изобретения состоит в том, что по сравнению с известным устройством взрывного формирователя импульса тока, который содержит разрушаемый проводник, расположенный между диэлектрической ребристой преградой и зарядом взрывчатого вещества с системой его инициирования, в заявляемом устройстве, по меньшей мере, на одной из поверхности разрушаемого проводника выполнены канавки с заданным шагом, расположенные напротив пазов ребристой преграды. Технический результат - повышение мощности импульса в нагрузке путем увеличения амплитуды импульса тока и напряжения, сокращение длительности импульса, а также возможность управления параметрами импульса (формы и амплитуды) за счет специального подобранного алгоритма работы взрывного формирователя импульса тока, изменяя в достаточно широком диапазоне его конструктивные параметры. 8 з.п ф-лы, 16 ил.

1. Взрывной формирователь импульса тока, содержащий разрушаемый проводник, расположенный между диэлектрической ребристой преградой и зарядом взрывчатого вещества с системой его инициирования, отличающийся тем, что по меньшей мере на одной из поверхностей разрушаемого проводника выполнены канавки с заданным шагом, расположенные напротив пазов ребристой преграды.

2. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что глубина канавок выполнена в соответствии с соотношением: где h_П1 - глубина канавок на наружной поверхности разрушаемого проводника, h_П2 - глубина канавок на внутренней поверхности разрушаемого проводника, соприкасающейся с зарядом взрывчатого вещества, Т_РП - толщина разрушаемого проводника.

3. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что разрушаемый проводник выполнен цилиндрической формы с углом поворота α образующей цилиндра вокруг оси симметрии, где α≤360°.

4. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что разрушаемый проводник выполнен с внутренним слоем из токопроводящего материала с меньшим коэффициентом текучести, чем у материала наружного слоя разрушаемого проводника.

5. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что в канавках разрушаемого проводника выполнена по меньшей мере одна насечка.

6. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что толщина dm выступа между двумя канавками на внутренней поверхности разрушаемого проводника выполнена по отношению к толщине dm между двумя канавками на наружной поверхности в соответствии с соотношением:

7. Формирователь по п.1, отличающийся тем, что диэлектрическая ребристая преграда выполнена с металлическими вставками.

8. Формирователь по п.1 или 7, отличающийся тем, что металлические вставки расположены внутри, на ребрах диэлектрической преграды или в ее пазах.

9. Формирователь по п.1 или 7, отличающийся тем, что количество ребер К с металлическими вставками выполнено в соответствии с соотношением: 0≤K≤N, где N - общее количество ребер диэлектрической преграды.