Взрывомагнитный генератор Советский патент 1983 года по МПК H02N11/00 

Изобретение относится к взрывным источникам электрической энергии, а более конкретно к устройству вэрывомагнитных генераторов, генерирующих токи порядка ста миллионов /(ЮО X 10 Ампер и предназначенных для получения и нагрева высокотемперату ной плазмы, ускорения пластин, цилиндрических оболочек и т.п. Основным требованием, предъявляе мьйй.к генераторам такого класса, яв ляется малое время ввода энергии в нагрузку десятки микросекунд) и вы сокая мощность. Известны разнообразные взгхлвомаг нитные генераторы с малым временем ввода энергии в нагрузку. Такие ген раторы имеют токонесуащй КОНТ.УР, за ряд взрывчатого вещества для деформации контура и индуктивн5. нагрузк Однако подавляющее число известных генераторов способны генерировать токи порядка десятка миллионов ампе Достаточно малое время работы при требуегФах величинах тока (порядка 100 млн. А) может быть практически достигнуто в двух типах изйестных взрывомагнитных генераторов, где дл сжатия магнитного патока применена либо сходящаяся цилиндрическая оболочка, либо дБижущи(Эся навстречу друг другу плоские широкие шиныДши ный генератор) Щ. Общим серьезньвй недостатком той и другой систем является сложность конструкции, обусловленная необходи мостью применения громоздких фокусирующих устройств, расположенных снаружи заряда взрывчатого вещества для создания цилиндрической сходящей ся или плоской детонационной волны. Главным недостатком взрывомагнитнЛго генератора со сходящейся цилинд рической оболочкой является уменьшение радиуса токонесущей поверхности по мере возрастания тока, что приводит к большим потерям потока в скинслое (вз|жлв скин-слоя), и снижает выходную энергию. : Другой способ сжатия магнитного потока в шинном генераторе, заключается в том, что инициирование зарядов, расположенных на внешних сторонах шин Производят одновременно со стороны, противопо; 1ожной нагрузке 2} . Таким образом придаиЛт пластингш встречное движение. Главным недостатком такого шинного генератора, рассчитанного на ток порядка 100 мли. А, является громозд кость (характерные размеры исчисляют ся, метрами) и большое врект вывода энергии нагрузку /(сотни микросекунд) и, следовательно, малая выходная мощность. , КрСйме того, неравномерное распределение тока по ширине шин приводит к локальной концентрации поля, местному перегреву скин-слоя и дополнительным потерям потока и, следовательно, к снижению энергии и мощности. . . Целью изобретения является повышение амплитуды генерируемого тока при одновременном увеличении мощности, Указанная цель достигается тем, что во взрывомагнитном генераторе, содержащем токонесущий контур, составленный из двух проводящих пластин, соединенных с одной стороны проводящей перемычкой, с другой стороныиндиктивной нагрузкой, два заряда ВВ, расположенных на внешних поверхностях пластин, и систему инициирования, установленную со стороны перемычки, индуктивная нагрузка соединяет пластины между собой по всему периметру, а токопроводящая перемычка соединяет их в центре и установлена на Ойцей оси симметрии двух пластин. Кроме того, наружная поверхности токопроводящей перемычки, соединяюлцей пластины имеет форму двух усеченных конусов с общим основанием в плоскости соударения пластин. Предлагаемое устройство при прочих равных условиях позволяет получить «/ в 10 раз большую энергию по сравнению с прототипом. Соединение пластин по оси металлическим стержнем,.имеющим форму усеченных конусов, предотвращает разрывы контура при скольжении пластин по стержню. При отсутствии конусности стержня возникают большие потери потока за счет разрыва контура между стержнем и пластиной, так как вектор скорости свободной поверхности пластин направлен от оси и образует с ней угол .. На фиг. 1 изображен предлагаемый взрывомагнитный генератор, общий вид. . . Генератор имеет единую тороидаль- ную полость 1 сжатия потоЛа, ограниченную с боковых сторон двумя пластинами 2. По периметру пластины соединены через тороидальную нагрузку 3. На внешние стороны пластин нане- , сен слой взрывчатого вещества 4. Наружная поверхность, метгшлического стержня 5, соединяющего пластины, имеет форму двух усеченных конусов с общим основанием э плоскости сбударенйя пластин. Начальный магнитный поток вводится через токоввод б с тонким изолятором 7. В момент достижения требуемой величины начального тока под действием продуктов взрыва токоввод замыкается, и начинается сжатие.магнитного потока токопроводящими пластинами 2, которые движутся навстречу друг друГУ, вытесняя магнитный поток из сжимаемой полости в индуктивную нагрузку.

Пример. Пластины 2 диаметром 400 мм изготовлены из медного листа толщиной 2 мм. По периметру пластины приварены к медному кольцу, в котором вырезан тороидальный объем 3 индуктивная нагрузка) диаметром 16 мм. Одна пластина по внутреннему дигметру приварена к медному стержню 5, имеющему форму двух усеченных конусов с общим основанием в плоскости соударения пластин, другая примыкает к стержню -через тонкий изолятор 7 толщиной 0,3-0,4 мм. Этот же изолятор продолжен в коаксигшьном токовводе 6, одним электродом которого служит медный стержень 5, д угим - цилиндрическая труба, которая приварена к внутреннему диаметру пластины,. Расстояние между пластинами 40 мм. Размеры конусного стержня следующие. Общее основание диаметром 120 мм, верхние основания диаметром 40 мм. К внешним сторонам пластин вплотную установлены заряды 4 из сплава тротила сгексргёном 40/60% толщиной 28 мм. Инииции-, рование зарядов по кольцу диаметрбм 40 мм производят одновременно двукю

детонаторами через переходник из взрывчатого вещества.

Для предлагаемогчэ устройства были проведены расчеты на ЭВМ по специально разработанной программе. Начсшьные условия, которые вводились в программу счета для предлагаемого устройства были следующими;

400 мм; Диаметр генератора Начальная индуктив 15 см;

LO 75 ность

Степень сжатия Начальная э:нергия ЕО 0,25МДз

Результаты расчетов выделяемой энергии, мощности и изменения тока

s в нагрузке в зависимости от времени приведены на фиг. 2, 3 и 4.

На фиг. 2 приведен график изменения энергии в нагрузке в течение времени работы предлагаемого устрой0ства; на фиг. 3 - график зависимости изменения мощности в нагрузке от времени работы предлагаемого устройства; на фиг. 4 - график зависимости изменения тока от времени работы

5 предлагаемого устройства.

Результаты сравнения показывают, .что предлагаеьвай генератор более чем в 10 раз превосходит по достигаемому эффекту известный генератор.

1. ВЗРЫВОМАГНИТНЫЙ ГЕНЕРАТОР, содержащий токонесущий контур, составленный из двух проводящих пластин, соединенных с одной стороны ;Проводящей перемычкой, с другой стороны - индуктивной нагрузкой, два•заряда вв, расположенных на внешних поверхностях пластин, и систему инициирования, установленную со стороны перемычки, отличающийся тем, что, с целью повышения амплитуды генерируемого тока при одновременном .увеличении мощности, индуктивная нагрузка соединяет пластины между собой по всему периметру, а токопрово- дящая перемычка соединяет их в центре и установлена на общей оси симметрии двух пластин.2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность токопроводящей перемычки, соединяющей пластины, имеет форму усеченных конусов с общим основанием в плоскости соударения пластин.^СОелсо со05

0.2

0

г fi 6 Ь Ю 1 / 16 IB 20 22 24 26 28 30

tfftKff)

г.2