RO122509B1

RO122509B1 - Generator de puls electromagnetic

Info

Publication number: RO122509B1
Application number: ROA200700346A
Authority: RO
Inventors: Mircea Ignat; George Claudiu Zărnescu; Dănescu Lucian Pâslaru; Elena Macamete; Sebastian Soltan; Victor Stoica; Ioan Puflea
Original assignee: Institutul Naţional De Cercetare Dezvoltare Pentru Inginerie Electrică Icpe-Ca
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2007-05-28
Publication date: 2009-07-30

Abstract

Invenţia se referă la un generator de puls electromagnetic, cu concentrator de câmp, folosit la realizarea unei bombe electromagnetice convenţionale. Generatorul conform invenţiei este alcătuit dintr-o bobină (1) de câmp, înfăşurată pe un concentrator (2) de câmp, prevăzut cu o fantă (3) radială, un prag (4) interior şi un sistem (5) de scurtcircuitare progresivă, în formă de pană conductoare, bobina (1) de câmp fiind alimentată prin descărcarea amortizată a unei baterii (6) de condensatoare, datorită fantei (3) radiale, fiind generat un câmp magnetic intens în volumul cilindric delimitat de pragul (4) interior, energia câmpului fiind eliberată în cea mai mare parte sub formă de radiaţie electromagnetică în spectru de radiofrecvenţă, puterea radiantă şi spectrul fiind controlate prin viteza de scurtcircuitare progresivă, realizată de sistemul (5) de scurtcircuitare în formă de pană conductoare.

Description

Invenția se referă la un generator de puls electromagnetic, utilizat la realizarea unei bombe electromagnetice convenționale.

Este cunoscut faptul că la frecvențe înalte are loc fenomenul de radiație a circuitelor electrice, prin care acestea pierd o parte din energia primită pe la borne, cedând-o undelor electromagnetice care se emit în mediul înconjurător.

Este cunoscut faptul că puterea radiată (P_rad) de bucla de current (i) este:

P_rad =20n² (2na/Ă)⁴ i²; [P_rad] = W, [i] = A, [a/Ă]-adimensional, în care a este raza buclei de current, iar λ este lungimea de undă a radiației. Puteri radiate mari necesită pulsuri mari de curent întrucât creșterea razei buclei de curent este limitată din considerente constructive.

De asemenea, sunt cunoscute generatoare de pulsuri electromagnetice prin compresia explozivă a fluxului magnetic, precum soluția din brevetul US 6477932 B2. Fluxul magnetic este comprimat în urma exploziei armăturii plasate în bobina de câmp; frontul de undă al exploziei produce scurtcircuitarea progresivă a spirelor bobinei de câmp, rezultând o creștere semnificativă a curentului. Se obțin puteri de sute de MW în timpi de zeci până la sute de ps.

Dezavantaje soluțiilor cunoscute sunt:

- generatoarele sunt de unică folosință, explozia armăturii distrugând dispozitivul;

- propagarea frontului de undă de care depinde procesul de scurtcircuitare este greu de controlat;

- în timpul funcționării apar forțe electrodinamice importante, de unde și necesitatea consolidării mecanice a bobinei de câmp.

Problema tehnică pe care o rezolvă invenția constă în aceea că se obțin puteri radiate mari, fără distrugerea generatorului.

Generatorul de puls electromagnetic cu concentrator de câmp, conform invenției, înlătură aceste dezavantaje prin aceea că, în scopul obținerii unei puteri radiante mari, pentru o bandă cât mai mare a spectrului de radiofrecvență, fără a distruge dispozitivul, și pentru controlul frecvenței de emisie, este alcătuit din bobina de câmp înfășurată pe concentratorul de câmp prevăzut cu o fantă radială, cu un prag interior și cu un sistem de scurtcircuitare progresivă în formă de pană conductoare, bobina de câmp, alimentată prin descărcarea oscilatorie a unei baterii de condensatoare, datorită fantei radiale, produce un câmp magnetic intens în spațiul delimitat de pragul interior, energia câmpului fiind eliberată sub formă de radiație electromagnetică în spectrul de radiofrecvență, iar puterea radiată și spectrul sunt controlate prin viteza de scurtcircuitare progresivă, realizată de sistemul de scurtcircuitare în formă de pană conductoare.

Invenția prezintă următoarele avantaje:

- permite obținerea de pulsuri electromagnetice de puteri mari, fără distrugerea generatorului;

- prin controlul vitezei de scurtcircuitare se controlează eficient puterea și spectrul de radiofrecvență ale pulsului electromagnetic;

- generatorul are o construcție compactă și robustă din punct de vedere mecanic.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a invenției în legătură cu fig. 1 și 2, ce reprezintă:

- fig. 1, secțiune axială prin generatorul de puls electromagnetic;

- fig. 2, secțiune transversală prin generatorul de puls electromagnetic.

Generatorul de puls electromagnetic, conform invenției, este alcătuit dintr-o bobină de câmp 1, înfășurată pe un concentrator de câmp 2, prevăzut cu o fantă radială 3, un prag interior 4 și un sistem de scurtcircuitare 5 progresivă, reprezentat în desen (fig. 1) printr-un

RO 122509 Β1 contact alunecător, în formă de pană conductoare. Bobina de câmp 1 este alimentată prin 1 descărcarea amortizată a unei baterii de condensatoare 6. Datorită fantei radiale 3, curenții care apar prin inducție electromagnetică în concentratorul de câmp 2, la suprafața peretelui 3 conductor din vecinătatea bobinei 1, se închid prin pragul interior 4, rezultând o amplificare a câmpului de ordinul L/l. Câmpul magnetic este concentrat în volumul cilindric delimitat de 5 pragul interior 4, asimilat cu o buclă de curent.

La atingerea valorii maxime pentru curentul din bobina de câmp 1 începe procesul 7 de scurtcircuitare progresivă, prin deplasarea cu o viteză controlată a penei conductoare 5. Inductivitatea circuitului scade până la practic anularea acesteia, curentul crește cu un factor 9 de multiplicare de ordinul zecilor, pragul interior 4 asimilat cu o buclă de curent radiază unde electromagnetice, puterea radiată și spectrul de radiofrecvență fiind controlate prin viteza de 11 deplasare a sistemului de scurtcircuitare 5, sub formă de pană conductoare, reprezentând totodată viteza de scurtcircuitare progresivă, realizată de respectivul sistem de scurtcircuitare 5, 13 sub formă de pană conductoare.

Energia câmpului este eliberată subformă de unde electromagnetice, prin scurtcircui- 15 tarea progresivă a pragului interior 4, realizată prin sistemul de scurtcircuitare 5, sub formă de pană conductoare. Controlul puterii radiate și al spectrului de radiofrecvență se face, de 17 asemenea, prin controlul vitezei sistemului de scurtcircuitare 5, subformă de pană conductoare, menționat. 19

Claims

Revendicare 21

Generator de puls electromagnetic, ce cuprinde: 23 (i) un concentrator de câmp (2), al cărui perete conductor, de formă cilindrică, concentrează, în volumul său interior, un câmp magnetic; 25 (ii) o bobină de câmp (1), a cărei înfășurare este dispusă pe suprafața exterioară a peretelui conductor, de formă cilindrică, al concentratorului de câmp (2), fiind alimentată de 27 la o sursă de alimentare, precum un sistem de scurtcircuitare (5), pentru amplificarea radiației electromagnetice emise de către câmpul magnetic menționat; 29 caracterizat prin aceea că are în alcătuire:

(i) un concentrator de câmp (2) al cărui perete conductor, de formă cilindrică, 31 concentrează, în volumul său interior, câmpul magnetic menționat;

(ii) o bobină de câmp (1) a cărei înfășurare, dispusă pe o lungime L” pe suprafața 33 exterioară a peretelui conductor, de formă cilindrică, al concentratorul de câmp (2), este alimentată prin descărcarea amortizată a unei baterii de condensatoare (6); 35 (iii) un prag interior (4) de lungime “I, amenajat în peretele conductor, de formă cilindrică, al concentratorului de câmp (2), și care delimitează, în volumul cilindric al 37 concentratorului de câmp (2), câmpul magnetic menționat;

(iv) o fantă radială (3) practicată în peretele conductor, de formă cilindrică, al 39 concentratorului de câmp (2), care permite închiderea, prin pragul interior (4), a curenților apăruți, datorită inducției electromagnetice, la suprafața respectivului perete conductor al 41 concentratorul de câmp (2), în vecinătatea bobinei (1);

(v) un sistem de scurtcircuitare (5), realizat cu un contact alunecător în formă de pană 43 conductoare, pentru scurtcircuitarea progresivă, cu viteză controlată, a pragului interior (4) al concentratorului de câmp (2), și care permite controlul puterii radiației electromagnetice 45 și respectiv, al spectrului de radiofrecvență, corespunzătoare energiei eliberate de către câmpul magnetic menționat, amplificat cu un raport L/l al lungimilor înfășurării bobinei de 47 câmp (1) și al pragului interior (4).