RU2185704C1 - Spiral explosive magnetic generator - Google Patents
Spiral explosive magnetic generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2185704C1 RU2185704C1 RU2000125963/06A RU2000125963A RU2185704C1 RU 2185704 C1 RU2185704 C1 RU 2185704C1 RU 2000125963/06 A RU2000125963/06 A RU 2000125963/06A RU 2000125963 A RU2000125963 A RU 2000125963A RU 2185704 C1 RU2185704 C1 RU 2185704C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductor
- movable
- movable conductor
- spiral
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Air Bags (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области взрывомагнитных источников энергии и предназначено для улучшения потребительских качеств спиральных генераторов. The invention relates to the field of explosive magnetic energy sources and is intended to improve the consumer qualities of spiral generators.
Известно устройство Shearer J.W. et al. J. Appl. Phys., 1968, vol.39, p. 2102, спирального взрывомагнитного генератора, содержащее подвижный проводник с зарядом взрывчатого вещества внутри него, детонатор, неподвижный проводник, выполненный в виде спирали, соединенной с подвижным проводником через коммутирующий элемент с одной стороны спирали и через нагрузку с ее другой стороны. Коммутирующий элемент выполнен в виде проводника, состоящего из двух частей и изолятора между ними. Одна часть проводника выполнена в форме короткого отрезка трубки 2, диаметр которой равен диаметру витков цилиндрической спирали 1, и соединена со спиралью. Отрезок трубки имеет кольцевой выступ для подключения к источнику питания. Другая часть проводника выполнена в форме плоского кольца 3 и насажена на начальный участок центральной трубы 4 с зарядом взрывчатого вещества 6, выступающий за торец цилиндрической спирали. Это кольцо служит для подключения к другому полюсу источника питания. Изолятор 5 выполнен в форме кольцевого воздушного зазора между отрезком трубки и плоским кольцом. Known device Shearer J.W. et al. J. Appl. Phys., 1968, vol. 39, p. 2102, a spiral explosive magnetic generator containing a movable conductor with an explosive charge inside it, a detonator, a stationary conductor made in the form of a spiral connected to the movable conductor through a switching element on one side of the spiral and through a load on its other side. The switching element is made in the form of a conductor, consisting of two parts and an insulator between them. One part of the conductor is made in the form of a short length of
Электрическая плотность изолятора должна обеспечивать отсутствие пробоя в воздушном зазоре при подключении источника питания к генератору. The electrical density of the insulator should ensure that there is no breakdown in the air gap when connecting the power source to the generator.
Описанное устройство является аналогом заявляемого объекта. The described device is an analog of the claimed object.
Взрывомагнитный генератор работает следующим образом. Explosive magnetic generator operates as follows.
После запитки током от источника в контуре спирального взрывомагнитного генератора создается магнитный поток. После срабатывания капсюля-детонатора и заряда взрывчатого вещества в момент достижения максимума тока стенка участка центральной трубы 4, выступающего за торец цилиндрической спирали 1, под действием продуктов взрыва разлетается в форме конуса и налетает на торец отрезка трубки 2, соединенного со спиралью. С этого момента начинается процесс магнитной кумуляции. К этому моменту начальная индуктивность спирали оказывается меньше, чем в исходном положении, что снижает коэффициент усиления энергии. Недостатком аналога, кроме того, является вытеснение части магнитного потока в контур источника питания до начала кумуляции. After supplying current from the source, a magnetic flux is created in the circuit of the spiral explosive magnetic generator. After the detonator capsule detonates and the explosive charge reaches the maximum current, the wall of the section of the
Известно устройство Дж. Чокин, X. Карлотти, М. Жестин, Дж. Кахен, Дж. Бюше, Дж. Ванпоперинж, О. Кадуш, А. Азра, М. Муйе, Г. Вернье, В.В. Авдошин, В. К. Чернышев, В.А. Иванов, С.В. Пак, А.Н. Скобелев, Г.И. Волков, Б.Т. Егорычев "Взрывной генератор высокой импульсной мощности для имплозии твердотельных лайнеров", см. книгу "Мегагауссная и мегаамперная импульсная технология и применения" (Труды седьмой международной конференции по генерации мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам. Саров, 5-10 августа 1996 г.) под редакцией В.К. Чернышева, В.Д. Селемира, Л.Н. Пляшкевича. T.1, стр.267, г. Саров, издательство ВНИИЭФ, 1997 г., спирального взрывомагнитного генератора, содержащее подвижный проводник с зарядом взрывчатого вещества внутри него, детонатор, неподвижный проводник, выполненный в виде спирали, соединенной с подвижным проводником через коммутирующий элемент с одной стороны спирали и через нагрузку с ее другой стороны. Коммутирующий элемент выполнен в виде проводника, состоящего из двух частей и изолятора между ними. Одна часть проводника выполнена в форме конического штыря 2, соединенного прямым проводом 3 с началом цилиндрической спирали 1. Оси штыря и цилиндрической спирали взаимно перпендикулярны. The device is known by J. Chokin, X. Carlotti, M. Zhestin, J. Kachen, J. Boucher, J. Vanpoperinge, O. Kadush, A. Azra, M. Mouillet, G. Vernier, V.V. Avdoshin, V.K. Chernyshev, V.A. Ivanov, S.V. Pak, A.N. Skobelev, G.I. Volkov, B.T. Yegorychev "Explosive generator of high pulsed power for implosion of solid-state liners", see the book "Mega-Gaussian and Mega-Amp Pulse Technology and Applications" (Proceedings of the Seventh International Conference on the Generation of Mega-Gaussian Magnetic Fields and Related Experiments. Sarov, August 5-10, 1996) under edited by V.K. Chernysheva, V.D. Selemira, L.N. Plyashkevich. T.1, p. 267, Sarov, VNIIEF publishing house, 1997, of a spiral explosive magnetic generator containing a movable conductor with an explosive charge inside it, a detonator, a stationary conductor made in the form of a spiral connected to the movable conductor through a switching element on one side of the spiral and through the load on its other side. The switching element is made in the form of a conductor, consisting of two parts and an insulator between them. One part of the conductor is made in the form of a
Прямой провод расположен от оси спирали на расстоянии радиуса ее витков. Выступающая наружу часть штыря имеет резьбовое соединение для подключения к источнику питания. Другая часть проводника выполнена в форме участка центральной трубы 4 с зарядом взрывчатого вещества 6, выступающего за торец цилиндрической спирали 1. Этот участок центральной трубы служит для подключения к другому полюсу источника питания. Изолятор 6 выполнен в форме колпачка из электроизоляционного материала, надетого на штырь. Электрическая прочность колпачка должна обеспечивать отсутствие пробоя в зазоре между штырем и центральной трубой 4. A straight wire is located from the axis of the spiral at a distance of the radius of its turns. The protruding part of the pin has a threaded connection for connection to a power source. Another part of the conductor is made in the form of a section of the
Описанное устройство является прототипом заявляемого объекта. The described device is a prototype of the claimed object.
В прототипе процесс магнитной кумуляции начинается с того момента, когда разлетающаяся центральная труба 4 разрушает колпачок 5 и замыкается на штырь 2. Коническая форма штыря позволяет обеспечить надежный контакт в процессе расширения трубы до момента подлета трубы к прямому участку проводника и далее к началу спирали. In the prototype, the process of magnetic cumulation begins from the moment when the expanding
Прототип уменьшает недостатки аналога, не устраняя их полностью. В течение значительного времени, пока труба скользит по штырю, вывода витков цилиндрической спирали не происходит. The prototype reduces the disadvantages of the analogue, not eliminating them completely. For a considerable time, while the pipe slides along the pin, the withdrawal of the turns of the cylindrical spiral does not occur.
Как в аналоге, так и в прототипе наличие проводящей центральной трубы уменьшает начальную индуктивность генератора, что снижает коэффициент усиления энергии. Both in the analogue and in the prototype, the presence of a conductive central tube reduces the initial inductance of the generator, which reduces the energy gain.
Кроме того, заполнение взрывчатым веществом всего объема полости центральной проводящей трубы снижает кпд генератора. In addition, filling the entire volume of the cavity of the central conductive tube with explosive reduces the efficiency of the generator.
Как в аналоге, так и в прототипе наличие значительного расстояния между подвижным проводником (трубой) и неподвижным проводником (спиралью) увеличивает время работы генератора. Both in the analogue and in the prototype, the presence of a significant distance between the movable conductor (pipe) and the stationary conductor (spiral) increases the operating time of the generator.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение потребительских качеств генератора. The problem to which the invention is directed, is to increase the consumer qualities of the generator.
Техническим результатом является повышение кпд генератора, увеличение коэффициента усиления энергии генератора при одновременном уменьшении времени его работы. The technical result is to increase the efficiency of the generator, increasing the gain of the energy of the generator while reducing its operating time.
Технический результат достигается тем, что генератор, содержащий подвижный проводник с зарядом взрывчатого вещества внутри него, детонатор, неподвижный проводник, выполненный в виде спирали, соединенной с подвижным проводником через коммутирующий элемент с одной стороны спирали и через нагрузку с ее другой стороны, отличается тем, что подвижный проводник располагают вплотную к неподвижному проводнику и отделяют от него пленочной изоляцией, подвижный проводник выполняют в виде двух труб с продольными разрезами, установленных одна в другой и разделенных слоем пленочной изоляции, продольные разрезы внутренней трубы располагают между продольными разрезами внешней трубы, края продольных разрезов изолированы пленочной изоляцией, заряд взрывчатого вещества выполняют в виде тонкостенной трубки, внутри трубки установлен полый стержень, выполненный из непроводящего материала с плотностью, большей плотности наружной трубы подвижного проводника, на внешней поверхности внутренней трубы подвижного проводника выполнены продольные канавки треугольного сечения, внутренняя труба подвижного проводника выполнена из материала с плотностью меньшей, чем плотность внешней трубы подвижного проводника. The technical result is achieved in that the generator containing a movable conductor with an explosive charge inside it, a detonator, a stationary conductor made in the form of a spiral connected to the movable conductor through a switching element on one side of the spiral and through the load on its other side, differs in that the movable conductor is placed close to the fixed conductor and is separated from it by film insulation, the movable conductor is made in the form of two pipes with longitudinal sections installed one in the other In this case, longitudinal sections of the inner pipe are located between the longitudinal sections of the outer pipe, the edges of the longitudinal sections are insulated with film insulation, the explosive charge is made in the form of a thin-walled tube, a hollow rod made of a non-conductive material with a density higher than the outer density is installed inside the tube tubes of a movable conductor, longitudinal grooves of a triangular section are made on the outer surface of the inner tube of a movable conductor, inner t Uba movable conductor made of a material having a density less than the density of the outer tube of the movable conductor.
Продольные разрезы внутренней трубы расположены между продольными разрезами внешней трубы, чтобы магнитный поток имел возможность заполнить всю площадь сечения неподвижного проводника. Края продольных разрезов изолированы пленочной изоляцией, чтобы не допустить возникновения электрических пробоев и, как следствие, избежать эффекта вмораживания силовых линий в плазму и превращения трубы с продольными разрезами в замкнутый проводящий контур, что сильно снизило бы индуктивность генератора, а значит, и коэффициент усиления энергии генератора. Заряд взрывчатого вещества выполнен в виде трубки, плотно вставленной во внутреннюю трубу подвижного проводника, что увеличивает кпд генератора, так как снижает количество требуемого взрывчатого вещества. Это сделано потому, что степень расширения труб подвижного проводника мала, их толщины по сравнению с прототипом можно значительно уменьшить, поэтому количество требуемого взрывчатого вещества также можно уменьшить. Полый стержень, выполненный из непроводящего материала с плотностью, большей плотности внешней трубы подвижного проводника, сдерживает разлет продуктов взрыва к оси. Он выполнен из непроводящего материала, поскольку проводник такого диаметра сильно уменьшил бы индуктивность и, как следствие, коэффициент усиления энергии. Стержень сделан полым в целях облегчения конструкции. Витки спирали выполнены вплотную к наружной поверхности внешней трубы подвижного проводника и отделены от него слоем пленочной изоляции, чтобы свести к минимуму время работы генератора, так как сокращается расстояние между подвижным и неподвижным проводниками, а значит, сокращается и время полета подвижного проводника к неподвижному. На внешней поверхности внутренней трубы подвижного проводника выполнены продольные канавки треугольного сечения, формирующие металлические кумулятивные струи. Они улучшают контакт между трубами подвижного проводника. Внутренняя труба подвижного проводника выполнена из материала с меньшей плотностью, чем плотность внешней трубы подвижного проводника, что улучшает динамику полета и приводит к контакту частей подвижного проводника. The longitudinal sections of the inner pipe are located between the longitudinal sections of the outer pipe so that the magnetic flux can fill the entire cross-sectional area of the stationary conductor. The edges of the longitudinal sections are insulated with film insulation to prevent electrical breakdowns and, as a consequence, to avoid the effect of freezing the field lines into the plasma and turning the pipe with longitudinal sections into a closed conductive circuit, which would greatly reduce the generator inductance, and hence the energy gain generator. The explosive charge is made in the form of a tube tightly inserted into the inner tube of the movable conductor, which increases the efficiency of the generator, as it reduces the amount of explosive required. This is done because the degree of expansion of the tubes of the movable conductor is small, their thickness compared to the prototype can be significantly reduced, therefore, the amount of explosive required can also be reduced. A hollow rod made of a non-conductive material with a density higher than the density of the outer pipe of the movable conductor, restrains the expansion of the explosion products to the axis. It is made of non-conductive material, since a conductor of such a diameter would greatly reduce the inductance and, as a result, the energy gain. The shaft is hollow to facilitate construction. The turns of the spiral are made close to the outer surface of the outer pipe of the movable conductor and are separated from it by a layer of film insulation to minimize the operating time of the generator, since the distance between the movable and fixed conductors is reduced, which means that the flight time of the movable conductor to the stationary one is also reduced. On the outer surface of the inner tube of the movable conductor, longitudinal grooves of triangular section are made, forming metal cumulative jets. They improve the contact between the tubes of the movable conductor. The inner tube of the movable conductor is made of a material with a lower density than the density of the outer tube of the movable conductor, which improves the dynamics of flight and leads to contact parts of the movable conductor.
На Фиг.1 изображен аналог заявляемого объекта в разрезе. Figure 1 shows an analogue of the claimed object in the context.
На Фиг.2 изображен прототип заявляемого объекта в разрезе. Figure 2 shows a prototype of the claimed object in the context.
На Фиг.3 изображен заявляемый объект в разрезе. Figure 3 shows the inventive object in the context.
На Фиг.4 изображено сечение заявляемого объекта по А-А. Figure 4 shows a cross section of the inventive object AA.
Генератор, содержащий подвижный проводник с зарядом взрывчатого вещества внутри него, детонатор, неподвижный проводник 1, выполненный в виде спирали, соединенной с подвижным проводником через коммутирующий элемент с одной стороны спирали и через нагрузку с ее другой стороны, отличается тем, что подвижный проводник располагают вплотную к неподвижному проводнику и отделяют от него пленочной изоляцией 2, подвижный проводник выполняют в виде двух труб 3, 4 с продольными разрезами, установленных одна в другой и разделенных слоем пленочной изоляции 5, продольные разрезы внутренней трубы располагают между продольными разрезами внешней трубы, края продольных разрезов изолированы пленочной изоляцией, заряд взрывчатого вещества 6 выполняют в виде тонкостенной трубки, внутри трубки установлен полый стержень 7, выполненный из непроводящего материала с плотностью, большей плотности наружной трубы подвижного проводника, на внешней поверхности внутренней трубы подвижного проводника выполнены продольные канавки треугольного сечения, внутренняя труба подвижного проводника выполнена из материала с плотностью меньшей, чем плотность внешней трубы подвижного проводника. A generator containing a movable conductor with an explosive charge inside it, a detonator, a
Предполагаемые конструкционные материалы. Внутренняя труба подвижного проводника длиной 300 мм может быть сделана из алюминия (плотность 2,7 г/см3), а внешняя - из меди (плотность 8,9 г/см3), их толщины составляют примерно 1-2 мм. Заряд взрывчатого вещества (ТГ(тротил-гексоген 50%-50%) с плотностью 1,645 г/см3) выполнен в виде тонкостенной трубки длиной 300 мм, толщина которой примерно 4-5 мм. Полый стержень 7 выполнен из высокопрочной керамики (плотность >8,9 г/см3) или синтетического волокна кевлара, толщина его составляет примерно 5-7 мм. Пленочная изоляция толщиной 0,5-1 мм должна обеспечить отсутствие электрических пробоев. Диаметр неподвижного проводника 90 мм.Estimated construction materials. The inner tube of a movable conductor 300 mm long can be made of aluminum (density 2.7 g / cm 3 ), and the outer one - copper (density 8.9 g / cm 3 ), their thicknesses are about 1-2 mm. The explosive charge (TG (trotyl-hexogen 50% -50%) with a density of 1.645 g / cm 3 ) is made in the form of a thin-walled tube 300 mm long, the thickness of which is about 4-5 mm. The
Заявленный генератор работает следующим образом. The claimed generator operates as follows.
После запитки током от источника в контуре спирального взрывомагнитного генератора создается магнитный поток. Силовые линии магнитного поля проникают через продольные разрезы подвижного проводника и заполняют весь внутренний объем. Поскольку доля сечения подвижного проводника мала в сравнении с сечением полости неподвижного проводника (спирали) 2, то уменьшение индуктивности будет незначительным. Инициирование трубки взрывчатого вещества производят от дискового заряда 8, установленного на торце трубки, с помощью капсюля-детонатора, расположенного на оси. После срабатывания капсюля-детонатора детонационная волна идет по трубке взрывчатого вещества, замыкая между собой внутреннюю 3 и наружную 4 трубы подвижного проводника. Разлетающийся подвижный проводник разрушает пленочную изоляцию 2 между ним и неподвижным проводником. Это замыкание происходит в момент достижения максимума тока и начинается процесс магнитной кумуляции. After supplying current from the source, a magnetic flux is created in the circuit of the spiral explosive magnetic generator. The lines of force of the magnetic field penetrate through the longitudinal sections of the movable conductor and fill the entire internal volume. Since the fraction of the cross section of the movable conductor is small in comparison with the cross section of the cavity of the stationary conductor (spiral) 2, the decrease in inductance will be insignificant. The initiation of an explosive tube is produced from a
По сравнению с прототипом кпд увеличился на 20%, коэффициент усиления энергии увеличился на 25%, время работы сократилось на 1,5•10-5 с.Compared to the prototype, the efficiency increased by 20%, the energy gain increased by 25%, the operating time was reduced by 1.5 • 10 -5 s.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000125963/06A RU2185704C1 (en) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | Spiral explosive magnetic generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000125963/06A RU2185704C1 (en) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | Spiral explosive magnetic generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2185704C1 true RU2185704C1 (en) | 2002-07-20 |
Family
ID=20241026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000125963/06A RU2185704C1 (en) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | Spiral explosive magnetic generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2185704C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450296C1 (en) * | 2010-12-06 | 2012-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Apparatus for protecting x-ray diagnostic system from damage in experiments with liner magnetic implosion |
RU2548021C2 (en) * | 2013-07-26 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Explosion-magnetic system generating powerful energy impulse |
RU2547337C2 (en) * | 2013-07-30 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Device for study of high-speed implosion of liner |
RU2568675C1 (en) * | 2014-07-21 | 2015-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Spiral magnetic explosion generator and method for current pulse cumulation |
-
2000
- 2000-10-17 RU RU2000125963/06A patent/RU2185704C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Мегагауссная и мегаамперная импульсная технология и применения /Под ред. В.К. ЧЕРНЫШЕВА и др. - Саров: ВНИИЭФ, 199 7, т.1,с.267-273. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2450296C1 (en) * | 2010-12-06 | 2012-05-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик - Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Apparatus for protecting x-ray diagnostic system from damage in experiments with liner magnetic implosion |
RU2548021C2 (en) * | 2013-07-26 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Explosion-magnetic system generating powerful energy impulse |
RU2547337C2 (en) * | 2013-07-30 | 2015-04-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Device for study of high-speed implosion of liner |
RU2568675C1 (en) * | 2014-07-21 | 2015-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Spiral magnetic explosion generator and method for current pulse cumulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108194294B (en) | Coaxial-type anodized insulation type pulsed plasma thruster | |
CN105704903B (en) | A kind of discharge electrode structure that the vacuum plasma based on magnetic fields generates | |
US3108325A (en) | Forming device | |
US4429612A (en) | Method and apparatus for accelerating a solid mass | |
US3356869A (en) | Single pulse power generator | |
RU2185704C1 (en) | Spiral explosive magnetic generator | |
RU2185705C1 (en) | Spiral explosive magnetic generator | |
US9658026B1 (en) | Explosive device utilizing flux compression generator | |
CN101793485A (en) | Armature-free explosive magnetic compression generator | |
RU2169425C2 (en) | Magnetic-explosion helical generator | |
US5003884A (en) | Hollow or projectile charge | |
CN106057396B (en) | High temperature plasma gas superconducting electromagnetic coil and microwave pulse generating means | |
CN205828047U (en) | High temperature plasma gas superconducting electromagnetic coil and microwave pulse generating means | |
US11692797B2 (en) | Permanent magnet seed field system for flux compression generator | |
RU2388135C1 (en) | Helical magnetic explosion generator | |
RU2547337C2 (en) | Device for study of high-speed implosion of liner | |
RU2548021C2 (en) | Explosion-magnetic system generating powerful energy impulse | |
RU2711093C1 (en) | Device of electrically explosive current circuit breaker for commutation of disk explosion-magnetic generator current into load | |
Rousskikh et al. | Electrical explosion of conductors in the high-pressure zone of a convergent shock wave | |
RU2396630C1 (en) | Explosive current pulse shaper | |
USH148H (en) | Shock electromechanical energy converter with permanent magnet | |
RU2442095C1 (en) | Coaxial magnetic plasma accelerator | |
RU61856U1 (en) | COAXIAL MAGNETOPLASMA ACCELERATOR | |
RU2183901C2 (en) | Spiral explosion-magnetic generator | |
Novac et al. | An insulator-metallic phase transition cascade for improved electromagnetic flux-compression in/spl theta/-pinch geometry |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051018 |