Сверхсильный импульсный магнит Российский патент 2021 года по МПК H02N11/00 F41B6/00 

Изобретение относится к электрофизике, а более конкретно - к области сверхсильных импульсных магнитных систем, используемых в разгонных устройствах транспортных устройств, физике твердого тела и физике высоких энергий.

Известен сверхсильный импульсный магнит (С.Chare. Magnetic Flux Compression by Magnetically Imploded Metalic Foils. Journal of Applied Physics. Volume 37, №10, P. 3812-3816), в котором могут быть получены импульсные магнитные поля более 200 Т. Этот магнит состоит из полого кругового цилиндрического металлического вкладыша и коаксиально расположенных относительно него импульсного одновиткового соленоида, подсоединенного к конденсаторной батарее, и вспомогательного сверхпроводящего соленоида, питаемого от источника ЭДС. Магниты работают следующим образом, вспомогательный сверхпроводящий соленоид запитывается от источника ЭДС и создает начальное продольное магнитное поле во внутренней полости металлического вкладыша, затем конденсаторная батарея разряжается на одновитковый импульсный соленоид. В стенках металлического вкладыша наводится вихревой ток, взаимодействие которого с полем импульсного соленоида приводит к образованию электродинамической силы, сжимающей металлический цилиндрический вкладыш с начальным магнитным потоком в нем. Тем самым достигается значительная плотность магнитного потока внутри сжатого вкладыша.

Так как при функционировании происходит разрушение элемента конструкции сверхсильного импульсного магнита - металлического цилиндрического вкладыша и дальнейшая его эксплуатация невозможна, данный сверхсильный импульсный магнит характеризуется малым ресурсом работы.

Известен сверхсильный импульсный магнит (Сахаров А.Д. Взрывомагнитные генераторы // Успехи физических наук. 1966. Т. 88. Вып. 4. - С. 725-746), выбранный в качестве прототипа. В этом магните коаксиально полому металлическому вкладышу расположен импульсный соленоид, соединенный с конденсаторной батареей и коммутатором - разрядником. Снаружи импульсного соленоида расположен заряд взрывчатых веществ. Функционирование сверхсильного импульсного магнита связано с использованием сжимающих металлический вкладыш сил, которые образуются в результате подрыва заряда взрывчатых веществ. Этот подрыв сопровождается разрушением всей конструкции сверхсильного импульсного магнита.

Таким образом, данное устройство характеризуется однократностью использования, то есть малым ресурсом работы, что составляет его недостаток.

Задача изобретения - повышение ресурса работы сверхсильного импульсного магнита за счет использования кинетической энергии движущегося постоянного магнита.

Технический результат достигается тем, что в сверхсильном импульсном магните, содержащем импульсный соленоид и заряд взрывчатых веществ, расположенный снаружи импульсного соленоида, заряд взрывчатых веществ расположен в каморе ствола, проходящего сквозь внутреннею полость импульсного соленоида, рядом с зарядом взрывчатых веществ в стволе расположен контейнер, внутри которого жестко закреплен постоянный магнит, а выводы импульсного соленоида соединены друг с другом.

Предлагаемый сверхсильный импульсный магнит показан на чертеже.

Импульсный соленоид 1 имеет выводы 2, которые соединены друг с другом проводником 3. Через внутреннюю полость 4 импульсного соленоида 1 проходит ствол 5. В каморе 6 ствола 5 расположен заряд взрывчатых веществ 7, рядом с которым расположен в стволе 5 контейнер 8, выполненный например, из полиэтилена или капрона, или хлорвинила. Внутри контейнера 8 жестко закреплен постоянный магнит 9.

Работа устройства происходит следующим образом. Выполняется подрыв заряда взрывчатых веществ 7. В результате действия газообразных продуктов взрыва на контейнер 8, он вместе с постоянным магнитом 9 начинает движение по стволу 5. Пролетая через внутреннюю полость 4 импульсного соленоида 1, магнитное поле постоянного магнита 9 согласно закону электромагнитной индукции наводит импульсную электродвижущую силу, под действием которой по обмотке импульсного соленоида 1 начинает протекать импульсный ток, создающий сверхсильное импульсное магнитное поле. Так как скорость движения постоянного магнита 9 может достигать 600-800 метров в секунду (Никифоров Н.Н., Туркин П.И., Жеребцов А.А., Галиенко С.Г. Артиллерия / Под общей ред. Чистякова М.Н. - М.: Воениздат МО СССР, 1953. С. 178), величины наведенной электродвижущей силы и импульсного тока достигают больших значений.

Как можно видеть, функционирование заявляемого сверхсильного импульсного магнита происходит без разрушения какой-либо части его конструкции, что обеспечивает более высокий ресурс его работы по сравнению с прототипом.

Изобретение относится к электрофизике, к сверхсильным импульсным магнитным системам, используемым в разгонных устройствах транспортных устройств, физике твердого тела и физике высоких энергий. Технический результат - увеличение ресурса работы сверхсильного импульсного магнита. Выполняется подрыв заряда взрывчатых веществ (7), и контейнер (8) вместе с постоянным магнитом (9) начинает движение по стволу (5). Магнитное поле постоянного магнита (9) наводит импульсную электродвижущую силу, под действием которой по обмотке импульсного соленоида (1) начинает протекать импульсный ток, создающий сверхсильное импульсное магнитное поле. 1 ил.

Сверхсильный импульсный магнит, содержащий импульсный соленоид и заряд взрывчатых веществ, расположенный снаружи импульсного соленоида, отличающийся тем, что заряд взрывчатых веществ расположен в камере ствола, проходящего сквозь внутреннею полость импульсного соленоида, рядом с зарядом взрывчатых веществ в стволе расположен контейнер, внутри которого жестко закреплен постоянный магнит, а выводы импульсного соленоида соединены друг с другом.