Взрывной размыкатель электрического тока
Использование: электротехника, электрические выключатели, а именно коммутирующие устройства, приводимые в действие взрывом, и может быть использовано в экспериментальной технике для получения больших мощностей и в народном хозяйстве в энергетических установках. Сущность изобретения: размыкатель содержит токоподводящие электроды, полый разрушаемый токовод, заряд ВВ с инициатором и диэлектрическую преграду, в которой напротив токовода выполнен кольцевой канал. Полый разрушаемый токовод выполнен в виде спирали с плотно прилегающими друг к другу и электрически соединенными витками. При этом размыкатель имеет стержень из диэлектрика, расположенный по оси заряда ВВ. Стержень из диэлектрика может быть выполнен, например, в виде двух соосно расположенных цилиндров, пространство между которыми также заполнено ВВ, причем инициатор расположен в центре заряда ВВ между цилиндрами. Кроме того, кольцевой канал в диэлектрике может быть заполнен диэлектрической дисперсной средой. 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим размыкателям, а именно к переключающим устройствам, приводимым в действие взрывом, может быть использовано в технике получения больших мощностей для выключения импульсных, переменных и постоянных токов. Известный размыкатель содержит токоподводящие электроды, полый разрушаемый токовод, заряд взрывчатого вещества (ВВ) с инициатором и диэлектрическую преграду, в которой напротив токовода выполнен кольцевой канал, причем полый разрушаемый токовод выполнен в виде спирали с плотно прилегающими друг к другу и электрически соединенными витками. Недостатком известного размыкателя является большая масса заряда взрывчатого вещества. Целью дополнительного изобретения является уменьшение массы заряда взрывчатого вещества. Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного размыкателя, содержащего токоподводящие электроды, полый разрушаемый токовод, заряд ВВ с инициатором и диэлектрическую преграду, в которой напротив токовода выполнен кольцевой канал, причем полый разрушаемый токовод выполнен в виде спирали с плотно прилегающими друг к другу и электрически соединенными витками, согласно заявляемому изобретению размыкатель имеет стержень из диэлектрика, расположенный внутри заряда ВВ по его оси. Кроме того, с целью увеличения скорости образования индуктивности стержень из диэлектрика может быть выполнен по крайней мере из двух частей, например из двух соосно расположенных цилиндров, пространство между которыми также заполнено ВВ, при этом инициатор расположен в центре заряда ВВ между упомянутыми цилиндрами. Существенным отличием предлагаемого размыкателя является наличие стержня из диэлектрического материала, расположенного по оси заряда ВВ внутри последнего. Выполнение же стержня, например в виде двух соосно расположенных цилиндров, пространство между которыми заполнено ВВ, а инициатор расположен в центре, дает возможность уменьшить массу заряда ВВ. Образующиеся после детонации заряда ВВ между цилиндрами расходящиеся детонационные волны приводят к значительному увеличению скорости роста индуктивности. На фиг. 1 представлен размыкатель, общий вид; на фиг.2 и 3 варианты выполнения размыкателя со стержнем, выполненным из двух соосных цилиндров с инициатором в центре. Размыкатель состоит из токоподводящих электродов 1, заряда ВВ 2, инициатора 3, диэлектрического стержня 4, который может быть выполнен в виде двух соосных цилиндров, разрушаемого полого токовода 5, выполненного из спирали с плотно прилегающими друг к другу и электрически соединенными витками, диэлектрической преграды 6 с каналом 7, который может быть заполнен дисперсной средой. Размыкатель работает следующим образом. При срабатывании инициатора 3 в заряде взрывчатого вещества 2 возбуждается расходящаяся детонационная волна. Детонационная волна выходит на границу заряда с тоководом 5, возбуждает в последнем ударную волну, ускоряющую материал токовода. При расширении токовода витки спирали выходят из контакта друг с другом, образуя катушку индуктивности. Возрастание индуктивности токовода приводит к ограничению тока в цепи. Если в этом случае между витками возникнут электрические дуги, то они будут гаситься продуктами детонации в дисперсной дугогасительной среде, причем дуги будут гореть не при начальном токе в цепи, а значительно ограниченном из-за роста индуктивности. В случае же выполнения диэлектрического стержня из двух частей, одновременно с выходом расходящейся детонационной воды на границу заряда с тоководом возникают две детонационные волны в заряде ВВ, находящемся между соосными цилиндрами из диэлектрика и тоководом. Обе детонационные волны ускоряют материал токовода, при этом витки спирали выходят из контакта друг с другом, увеличивая индуктивность образующейся катушки, что еще больше ограничивает ток, способствуя гашению электрических дуг, если они возникнут между витками. Дальнейший разлет витков приводит к еще большему возрастанию индуктивности и ограничению тока в цепи. При разрушении витков из-за разлета в промежутках будут образовываться электрические дуги, гашение которых облегчается по следующим причинам. К моменту образования разрывов ток в цепи сильно ограничен из-за возросшей индуктивности, основная часть напряжения приложена к изменяющейся индуктивности, а не к разрывам, дисперсная среда, в которой происходит гашение, на несколько порядков увеличивает поверхность теплоотвода от дуг. Заряд ВВ в предлагаемой конструкции используется для создания изолированных витков из токовода и гашения электрических дуг. Дальнейшее расширение витков будет происходить под действием электромагнитных сил, действующих всегда в направлении увеличения индуктивности контура, чем и определяется возможность снижения массы заряда взрывчатого вещества. Таким образом, использование заявляемого размыкателя позволяет существенно снизить массу заряда ВВ путем введения в него стержня из диэлектрического материала. Масса заряда взрывчатого вещества в предлагаемой конструкции уменьшается в R/2
раз, где R внутренний радиус токовода; критический диаметр заряда ВВ. Для современного ВВ меньше 0,1 см. Для радиуса токовода R=1 см масса заряда ВВ может быть уменьшена в 5 раз. Предлагаемая конструкция взрывного размыкателя выгодно отличается тем, что дает возможность значительно уменьшить массу заряда взрывчатого вещества, необходимую для отключения заданного тока. Кроме того, выполнение диэлектрического стержня из двух частей, например из двух соосно расположенных цилиндров с инициатором в центре между ними, позволяет увеличить скорость роста индуктивности на 100%
Формула изобретения
1. ВЗРЫВНОЙ РАЗМЫКАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА по авт. св. N 1607635, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы заряда взрывчатого вещества, он снабжен диэлектрическим стержнем, причем указанный диэлектрический стержень установлен в заряде взрывчатого вещества вдоль продольной оси размыкателя. 2. Размыкатель по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен по крайней мере одним дополнительным инициатором ВВ и одним дополнительным диэлектрическим стержнем, выполненным в виде полого цилиндра, причем полость указанного цилиндра предназначена для размещения упомянутого дополнительного инициатора ВВ.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
