Взрывомагнитный 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 токопроводящая 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

09) П1)СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5В Н 02 Б 11/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 1582278/24-25 (22) 09.10.74 (46) 23.11.83. Бюл, 9 43 (72) В. К. Чернышев, М. С. Протасов и В. A. Шевцов (53). 621.373(088.8) (56) 1. Кнопфель Г.. Сверхсильные импульсные магнитные поля, N., "Мир", 1972,.с. 218, фиг. 8 ° 15.

2. ДАН 1967, т. 174, 9 4, с. 779780 (прототип). (54)(57) 1. ВЗРЫВОМАГНИТНЫЙ FEHEPATOP, 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 повыаения амплитуды генерируемого тока при одновременном .увеличении мощности, индуктивная нагрузка соединяет пластины между собой по всему периметру, а токопроводящая перемычка соединяет их в центре и установлена на общей оси симметрии двух пластин.

2.. Генератор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что наружная поверхность токопроводящей перемычки, соединяющей пластины, имеет фор- . му усеченных конусов с общим основа- у

Ф нием в плоскости соударения пластин.

795396

Изобретение относится к взрывным источникам электрической энергии, а более конкретно, к устройству взрывомагнитных генераторов, генерирующих токи порядка ста миллионов (100х х 106j Ампер и предназначенных для 5 получения и нагрева высокотемпературной плазмы, ускорения пластин, ци- линдрических оболочек и т.п.

Основным требованием, предъявляемми к генераторам такого класса, яв- lO ляется малое время ввода энергии в нагрузку десятки микросекунд) и высокая мощность.

Известны разнообразные взрывомагнитные генераторы с малыч временем 15 ввода энергии в нагрузку. Такие генераторы имеют токонесущий контур, за-. ряд взрывчатого вещества для деформации контура и индуктивную нагрузку.

Однако подавляющее число известных генераторов способны генерировать токи порядка десятка миллионов ампер.

Достаточно малое время работы при требуемых величинах тока (порядка

100 млн. A) может быть практически достигнуто в двух типах известных взрывомагнитных генераторов, где для сжатия магнитного потока применена либо сходящаяся цилиндрическая оболочка, либо движущиеся навстречу друг другу плоские широкие шины (шин- 0 ный генератор) f1) .

Общим серьезным недостатком той и другой систем является сложность конструкции, обусловленная необходимостью применения громоздких фоку- З5 сирующих устройств, расположенных снаружи заряда взрывчатого вещества для создания цилиндрической сходящейся или плоской детонационной волны.

Главным недостатком взрывомагнит- 40 ного генератора со сиодящейся цилиндрической оболочкой является уменьшение радиуса токонесущей поверхности по мере возрастания тока, что приводит к большим потерям потока в скин- 45 слое (взрыв скин-слоя). и снижает выходную энергию;

Другой способ сжатия магнитного потока в шинном генераторе заключается в том, что инициирование заря- 50 дов, расположенных иа внешних сторонах шин производят одновременно ° со стороны, противоположной нагрузке (2 . Таким образом придают пластинам встречное движение.

Главным недостатком такого шинного генератора, рассчитанного на ток порядка 100 мли. А, является громоздкость (характерные размеры исчисляются,метрами и большое время вывода 60 энергии В нагрузку /(сотни микросекунд) и, следовательно, малая выход-! ная мощность.

Кроме 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, соетавленный 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 общей оси симметрии двух пластин °

Кроме того, наружная поверхность токопроводящей перемычки, соединяющей 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 конусностн стержня возникают большие потери потока за счет, разрыва контура между стержнем и пластиной, Ф так как вектор скорости .свободной поверхности пластин направлен от оси и образует с ней угол 6-15

На фиг. 1 изображен предлагаемый взрывомагнитный генератор, общий вид.

Генератор имеет единую тороидальную полость 1 сжатия потоФа, ограниченную с боковых сторон двумя пластинами 2. По периметру пластины соединены через тороидальную нагрузку

3, На внешние стороны пластин нанесен слой взрывчатого вещества 4. Наружная поверхность. металлического, стержня 5, соединяющего пластины, имеет форму двух усеченных конусов с общим основанием в плоскости сбударения пластин.

Начальный магнитный цоток вводится через токоввод 6 с тонким изолятором 7.

В момент достижения требуемой величины начального тока под действием продуктов взрыва токоввод замыкаетcs,è начинается сжатие магнитного потока токопроводящими пластинами 2, когорые движутся навстречу друг дру795396

F(%foal

4В

Oв

2 4 Ю в l0Ô/4Ж /8РО?2ЯЖОЮ

i/wc )

Фда 2.гу, вытесняя магнитный поток из сжимаемой полости в индуктивную нагрузку е

Пример. Пластины 2 диаметром

400 мм изготовлены из медного листа толщиной 2 мм. По периметру пласти- 5 ны приварены к медному кольцу, в,котором вырезан тороидальный объем 3 (индуктивная нагрузка) диаметром

16 мм. Одна пластина по внутреннему диаметру приварена к медному стержню 10

5, имеющему форму двух усеченных конусов с общим основанием в плоскости соударения пластин, другая приникает к стержню через тонкий изоля-. тор 7 толщиной 0,3-0,4 мм. Этот же изолятор продолжен в коаксиальном токовводе 6, одним электродом которого служит медный стержень 5, другим - 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 с гексоге ном 40/60% толщиной 28 мм. Инииции-, рование зарядов по кольцу диаметром

40 мм производят одновременно двумя детонаторами через переходник из взрывчатого вещества.

Для предлагаемого устройства .были проведены расчеты на ЭВИ по специально разработанной прОграмме. Начальные условия, которые вводились в программу счета для предлагаемого устройства были следующими:

Диаметр генератора 400 мм;

Начальная индуктивность Ьо Ф 15 см;

Степень сжатия 75

Начальная энергии Ев = 0,25 МДж

Результаты расчетов выделяемой энергии, мощности и изменения тока 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 устройства; на фиг. 3 - график. зависимости изменения мощности в нагрузке от времени работы предлагаемого устройства; на фиг. 4 - график зависимости изменения тока от времени работы предлагаемого устройства.

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