Магнитокумулятивный генератор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

704405

II ь, fQ Яд 3

Н 02 И 11/00 (61) Дополнительное к авт. свиф -ву(22) Заявлено 07. 10. 76 (21) 2410039/24-25 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР о делам изобретений н открытий (23) Приоритет— (531УДК 538.4i621.. 373 (088. 8) Опубликовано 151282. бюллетень Йо 46

Дата опубликования описания 06.01.83 (72) Авторы изобретения

A.È.Ïàâëîâñêèé, В.А.Васюков, B.Ô.Вухаров и P.Ý.Ëþäàåâ (7! ) Заявитель (5 4) МАГНИТОКУМУЛЯТИВНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к взрывным магнитокумулятивным генераторам сильноточных электрических импульсов.

Для получения электрических импуль" сов наиболее широко применяются батареи конденсаторов. Однако иэ-за малой плотности эапасаемой в конденсаторе энергии H 104 Дж/м ) такие источники при энергии импульса 7 1 МДж весьма громоздки и дороги.

Известны магнитокумулятивные генераторы (МКГ) электромагнитной энергии, выполненные в виде соединенного с источником начального тока и нагрузкой электрического индуктивного контура, сжимаемого взрывом взрывчатого вещества (.1). При быстром сжатии контура его проводник совершает работу против давления магнитного поля, в результате механическая энергия переходит в магнитную.

Для защиты от напряжения, возникающего при.передаче энергии от генератора в нагрузку, токосъемныв электроды разделяются изолятором, который частично продолжается в компрессионный объем. Однако при взрывном сжатии электрического контура в воздухе, заполняющем компрессионный объем, возникают удар. †..; e волны, которые, разогревая воздух, снижают его электропрочность, а существующие внутри МКГ электрические поля приводят к его ионизации. При этом индуцнрованный в ионизованном воздухе ток шунтирует нагрузку, что значительно снижает энергию и мощность генератора. Экспе" римвнтальныв исследования показали, что температура воздуха в компрессион-. ном объеме порядка 1 эВ, что соответствует проводимости воздуха 10+10 CM/м; отмечается также, что потери энергии, связанные с пробоями гаэа, возрастают с увеличением размеров NKI причем замена воздуха в компрессионном объеме на более электропрочный газ (метан, азот, водород и др.) или откачка не приводят к существенному увеличению выходной энергии.

Известно использование в магнитогидродинамическом генераторе радиальных стенок для облегчения проникнове-. ния поля через плазму и прерывания азимутальных токов в плазме (2).

Однако особенности взрывных магнитокумулятивных генераторов, связанныв с взрывным сжатием токового контура и одноразовостью действия (разрушением их после первого же импуль704405 ем на изолированныв одна от другой области, 7 — нагрузка, 8 — клеммы начального тока.

При работе устройства батарея 1 запитывает МКГ начальным током. При этом в контуре МКГ накапливается . магнитный поток. В максимуме тока запитки с помощью ЭД инициируется заряд БВ 4. Под действием взрыва лайнер 3 расширяется со скоростью

2 10 м/с, перемыкавт клеммы 8, эа3 мыкая электрический контур, и вытесняет затем магнитный поток н нагрузку. При этом магнитные силоныв линии проходят по ионизованному газу толькоР5 до ближайшего диэлектрического слоя, далее в нагрузку они быстро перетека)от по диэлектрическим слоям. Расстоя.ние между диэлектрическими слоями выбрано небольшим, кроме того, оно

Щ уменьшается при сжатии контура, поэтому время прохождения магнитного потока в нагрузку значительно меньше сжатия электрического контура МКГ..

Это обеспечивает эффективный отвод

75 генерируемой энергии, уменьшает потери в сжимаемом объеме и увеличивает выходную энергию и мощность МКГ.

Проведено испытание МКГ с предлагаемым размещением изоляции в объеме

З0 МКГ.Испытания показали, что предлагаемое разделение компрессионного объема пленочкой изоляцией на изолированные ячейки поэноляет на 15-20% повысить амплитуду выходного тока, на " 30% энергию и мощность МКГ.

Предлагаемое изобретение целесообразно испольэовать в различных моделях МКГ больших размеров ()20 см), где наблюдается влияние иониэации газа внутри компрессионного объема на выходные характеристики генератора. где % — максимальный размер изолированной области в напранлении днижения силовых линий магнитного поля;

Ф вЂ” характерный размер компрессионного объема в направлении сжатия электрического контура;

Да†магнитная проницаемость|

V — скорость сжатия электрического контура.

На чертеже схематически показано предлагаемое размещение изоляции н,а примере МКГ виткового типа, где 1 источник начального тока (батарея конденсаторов), 2 — внешний проводник электрического контура МКГ, выполненный н виде отрезка трубы с двумя разрезами вдоль образующей (ниток),60

3 — лайнер (внутренняя труба), 4 заряд ВВ с электродетонаторами (ЭД,, 5 — токосъемные электроды, 6 — пленочная изоляция, установленная через

2 см, разделяющая компрессионный объ- 65 формула изобретения

ea), нв допускают непосредственного примвнвния в них этого решения. Вопервых, время работы MKI 10 а примерно на порядок меньше, чем н МГД приборах, и простое радиальное расположение изолятора может нв обеспечить необходимую скорость прохожде" ния магнитного поля через проводящую

Плазму. Во-вторых, энергия у МКГ выводится одновременно с сжатием токо8oro контура. Поэтому нвобхоцимо кон)структивно обеспечить сохранность оп тимальной геометрии изолятора, облегчающего выход магнитной энергии иэ проводящей плазмы сжимаемого объема в нагрузку в тече ние всего сжатия контура; при этом изолятор не должен изменять геометрию сжатия токового контура. В-третьих, в сжимаемом объеме нельзя увеличивать толщину изолятора, так как з со

Ограничит полное сжатие контура, а при подлете лайнера к изолятору последний разрушится и сосредоточенная н нем магнитная энергия уже не будет выведена, что уменьшит энергию, отводимую к нагрузке °

Целью изобретения является повышение мощности генератора.

Цель достигается тем, что часть изолятора, расположенная в компрессионном объеме, выполнена в виде пленок, расположенных под углом к направ лению движения лайнера, так, что компрессионный объем разделен ими на отдельные изолированные одна от другой области. Кроме, того,максимальный размер областей в направлении движения магнитных силовых линий спределяется по соотношению

1. Магнитокумулятивный генератор, содержащий индуктивный электрический контур с клеммами для соединения с источником начального тока и токосъемными электродами для подсоединения нагрузки, лайнер с зарядом взрывчатого вещества и изолятор, разделяющий токосъемные электроды и продолжающийся в компрессионный объем, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения мощности генератора, часть изолятора, расположенная н компрессионном объема, выполнена н виде пленок, расположенных под углом к напранлению движения лайнера так, что компрессионный объем разделен ими на отдельные изолированные одна от другой области.

2. Генератор по п.1, о т л и ч аю шийся. тем, что максимальный

704405

Составитель B.Kèðñàíoâ

Редактор М.Кузнецова Техред A.Áàáèíåö Корректор Л.Бокшан

Закаэ 10694/13 Тираж 721 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений н открытий

113035, .Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород. Ул.Проектная,4 раэмер областей в направлении движения магнитных силовых линий определяется по соотношению где Ь вЂ” максимальный раэмер иэолированной области в направлении движения силовых линий магнитного поля;

f — характерный раэмер компрессионного объема в наг; равленин сжатия электрического контура

p — магнитная проницаемостьi

y — скорость сжатия электрического контура.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

l. Кнопфель Г. Сверхсильные им)Q пульсные магнитные поля.- M Мир, 1972, c. .198.

2. Патент США В 3275859, кл. 310-11, 1966 (прототип).