RU2311720C1 - Segmental disk-charge magneto-explosive generator, method for its manufacture and assembly - Google Patents

Segmental disk-charge magneto-explosive generator, method for its manufacture and assembly Download PDF

Info

Publication number
RU2311720C1
RU2311720C1 RU2006110713/06A RU2006110713A RU2311720C1 RU 2311720 C1 RU2311720 C1 RU 2311720C1 RU 2006110713/06 A RU2006110713/06 A RU 2006110713/06A RU 2006110713 A RU2006110713 A RU 2006110713A RU 2311720 C1 RU2311720 C1 RU 2311720C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disk
charge
explosive
generator
shell
Prior art date
Application number
RU2006110713/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Анатольевич Васюков (RU)
Владимир Анатольевич Васюков
Андрей Владимирович Ивановский (RU)
Андрей Владимирович Ивановский
Андрей Иванович Краев (RU)
Андрей Иванович Краев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ - ВНИИЭФ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ - ВНИИЭФ" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ - ВНИИЭФ"
Priority to RU2006110713/06A priority Critical patent/RU2311720C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2311720C1 publication Critical patent/RU2311720C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: pulse engineering; magnetic energy cumulation with magnetic flux compression by means of explosive-material shock wave.
SUBSTANCE: proposed generator has composite disk-charge shell installed in each magazine and assembled of set of U-shaped fragments of current-conductive material. Return current-carrying conductor is made in the form of set of parallel strips whose quantity depends on number of fragments of deformable conductive shell set apart within magazine with corrugated film insulation in-between. In addition, proposed method for magazine manufacture includes installation of T-section disk-charge supporting member into disk-shaped mold. Then liquid explosive material is poured into mold and cooled down. In the process shell fragments are cut out of thin-sheet conductive material, bent to obtain U-shape, and positioned through their parts open in inner radius on explosive disk charge to form composite shell of charge. After that magazines separated by insulating gaskets are installed on central conductor and film insulator in the form of round sheet with central hole is placed at output end of generator on outer surfaces of magazines. Then return current-carrying conductor strips are installed and insulator folds formed in the process are entered into clearances between return current-carrying conductor strips, and shielding cover is placed onto this structure.
EFFECT: enhanced reliability, simplified design of generator, enhanced electric strength of insulation, facilitated generator manufacture and assembly, as well as reduced cost of these procedures.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области импульсной техники, в частности к области магнитной кумуляции энергии, где сжатие магнитного потока осуществляется с помощью ударной волны взрывчатого вещества (ВВ). Электромагнитная энергия, полученная таким путем, может быть использована для исследований по физике плазмы, разгона пластин и оболочек до высоких скоростей и т.п.The invention relates to the field of pulsed technology, in particular to the field of magnetic energy cumulation, where the magnetic flux is compressed using a shock wave of explosive (BB). Electromagnetic energy obtained in this way can be used for research in plasma physics, acceleration of plates and shells to high speeds, etc.

Известен "Быстродействующий дисковый взрывомагнитный генератор" М.С.Протасов и др. Труды третьей международной конференции по генерации мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам. " Сверхсильные магнитные поля. Москва, " Наука", 1984 г., стр.26-28. Данный взрывомагнитный генератор /ВМГ/ имеет форму коаксиала, внутренний проводник которого, имеющий гофрированную форму, образован набором пластин в форме дисков с центральным отверстием, которые соединены между собой специальными кольцами поочередно на наружном и внутреннем радиусах. Внутренняя полость внутреннего проводника заполнена ВВ с инициатором в центре. Недостатков у этого генератора два. Во-первых, мультимегаамперный ток сразу течет по такой гофрированной форме внутреннего проводника в течение всего времени работы, в том числе и при запитке генератора. В результате этого требуются сложные, прочные и трудоемкие контактные соединения. Во-вторых, сильное магнитное давление, достигающее поверхностной плотности тока ~МА/см. При этом 50 тысяч атмосфер воздействует через проводящую стенку на взрывчатое вещество, расположенное во внутренней полости гофрированного проводника, а из-за большой величины давления ухудшаются детонационные свойства ВВ. Это приводит к неустойчивой работе ВМГ при большой плотности тока.The famous "High-speed disk explosive magnetic generator" M.S. Protasov and others. Proceedings of the third international conference on the generation of megauss magnetic fields and related experiments. "Superstrong magnetic fields. Moscow," Nauka ", 1984, pp. 26-28. This explosive magnetic generator / VMG / has the form of a coaxial, the inner conductor of which, having a corrugated shape, is formed by a set of plates in the form of disks with a central hole, which interconnected by special rings alternately on the outer and inner radii. The inner cavity of the inner conductor is filled with explosives with an initiator in the center. There are two drawbacks to this generator. Firstly, the multi-ampere current immediately flows through such a corrugated shape into the main conductor during the entire operating time, including when the generator is being powered. As a result, complex, durable and laborious contact joints are required. Secondly, strong magnetic pressure, reaching a surface current density of ~ MA / cm. At the same time, 50 thousand atmospheres acts through a conductive wall on an explosive located in the inner cavity of the corrugated conductor, and due to the large pressure value, the detonation properties of the explosive deteriorate. This leads to unstable operation of the HMG at a high current density.

Наиболее близким к заявляемому генератору является " Взрывомагнитный генератор" авторов Л.Н.Пляшкевича и др., авторское свидетельство 1090226, Кл. МПК H02N 11/00, БИ №17, 99 г. Взрывомагнитный генератор содержит, по меньшей мере, одну кассету, которая состоит из деформируемой проводящей оболочки с дисковым зарядом взрывчатого вещества. Кассеты установлены на центральном проводнике и расположены между двумя торцевыми проводящими пластинами. При этом, проводящие стенки кассеты изолированы воздушным зазором от центрального проводника, в полости которого расположен цилиндрический заряд ВВ с системой инициирования. Обратный токопровод установлен в периферийной части генератора. Устройство по прототипу является бессиловым генератором. При введении начального потока магнитное поле проникает как в рабочую деформируемую полость генератора, так и внутрь части заряда ВВ. При этом давление на деформируемые диски уравновешивается, и на ВВ магнитное давление при создании магнитного потока не передается. В отличие от аналога детонационные свойства ВВ не ухудшаются. Недостатком прототипа является недостаточная степень надежности, связанная с тем, что деформируемая проводящая оболочка каждой из кассет состоит из нескольких элементов (дисковых пластин, соединенных на наружном радиусе проводящим кольцом), контактные соединения при амплитуде генерируемого тока в несколько десятков миллионов ампер становиться неустойчивыми и могут нарушаться. Наличие сильноточных контактных соединений также усложняет конструкцию ВМГ. Кроме того, низка электрическая прочность изоляции генератора. Конструкция ВМГ неоптимизированна для того, чтобы можно было использовать пленочную изоляцию, которая обладает наибольшей электрической прочностью при условии, если она выполняется из целых кусков, т.е. если не возникает стыков между отдельными кусками пленочной изоляции.Closest to the claimed generator is the "Explosive Magnetic Generator" by L.N. Plyashkevich et al., Copyright certificate 1090226, Cl. IPC H02N 11/00, BI No. 17, 99 g. An explosive magnetic generator contains at least one cartridge, which consists of a deformable conductive shell with a disk explosive charge. The cassettes are mounted on the center conductor and are located between the two end conductive plates. At the same time, the conducting walls of the cartridge are isolated by an air gap from the central conductor, in the cavity of which a cylindrical explosive charge with an initiation system is located. The return conductor is installed in the peripheral part of the generator. The prototype device is a powerless generator. With the introduction of the initial flux, the magnetic field penetrates both the working deformable cavity of the generator and inside the part of the explosive charge. In this case, the pressure on the deformable disks is balanced, and the magnetic pressure is not transferred to the explosive when creating a magnetic flux. In contrast to the analog, the detonation properties of explosives do not deteriorate. The disadvantage of the prototype is the lack of reliability associated with the fact that the deformable conductive shell of each of the cassettes consists of several elements (disk plates connected to the outer radius by a conducting ring), contact joints with an generated current amplitude of several tens of millions of amperes become unstable and can be broken . The presence of high-current contact compounds also complicates the design of the VMG. In addition, the low dielectric strength of the generator insulation. The design of the VMG is not optimized so that it is possible to use film insulation, which has the highest electrical strength, provided that it is made from whole pieces, i.e. if there are no joints between the individual pieces of film insulation.

Наиболее близким способом изготовления и сборки заявляемого генератора является способ, описанный в работе "Быстродействующий дисковый взрывомагнитный генератор". М.С.Протасов и др. Труды третьей международной конференции по генерации мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам. "Сверхсильные магнитные поля. Москва, " Наука", 1984 г., стр.26-28.The closest method of manufacturing and assembling the inventive generator is the method described in the work "High-speed disk explosive magnetic generator". MS Protasov et al. Proceedings of the Third International Conference on the Generation of Mega-Gaussian Magnetic Fields and Related Experiments. "Superstrong magnetic fields. Moscow," Science ", 1984, pp. 26-28.

Способ изготовления и сборки взрывомагнитного генератора по прототипу включает изготовление, по меньшей мере, одной кассеты, установку кассет на центральном цилиндрическом проводнике между торцевыми токопроводящими пластинами и укладку пленочной изоляции. При изготовлении дисковых зарядов ВВ, установке зарядов между проводящими стенками кассет, соединении проводящих стенок кассет кольцами на наружном радиусе осуществляют контакт осторожной опрессовкой деталей, так как находятся вблизи ВВ и поэтому применение сварки или прессовки с большим усилием недопустимо по технике безопасности. Затем изготавливают высоковольтный изолятор, например из пленки, но со склеиванием участков пленки на переходах от цилиндрического участка к дисковому участку, натягивают изготовленный изолятор на набор дисковых кассет, установленных по оси друг за другом. Завершается сборка генератора установкой поверх изолятора трубчатого обратного токопровода, который соединяет генератор на одном торце с источником начального магнитного потока, а на другом - с нагрузкой.A method of manufacturing and assembling an explosive magnetic generator according to the prototype includes the manufacture of at least one cassette, installing cassettes on a central cylindrical conductor between the end conductive plates and laying the film insulation. In the manufacture of explosive disk charges, the installation of charges between the conductive walls of the cassettes, the connection of the conductive walls of the cassettes with rings on the outer radius, they are contacted by careful crimping of the parts, since they are close to the explosives and therefore the use of welding or pressing with great effort is unacceptable for safety reasons. Then a high-voltage insulator is made, for example, of a film, but with gluing of the film sections at the transitions from the cylindrical section to the disk section, the manufactured insulator is pulled onto a set of disk cassettes axially mounted one after another. The generator assembly is being completed by installing a tubular reverse current lead on top of the insulator, which connects the generator at one end to the source of the initial magnetic flux, and at the other to the load.

Недостатком данного способа является то, что при операции соединения проводящих стенок кассет кольцами на наружном радиусе применение сварки или прессовки с большим усилием недопустимо по технике безопасности из-за близкого расположения зарядов ВВ к местам соединения деталей. Осторожная опрессовка проводящих деталей проводится вручную, что усложняет изготовление генератора. Кроме того, изготовление изолятора со склеиванием участков пленки на переходах от цилиндрического участка к дисковому участку также является весьма трудоемкой операцией. А наличие склеиваемых стыков снижает надежность изолятора и электрическую прочность изолятора в целом.The disadvantage of this method is that during the operation of connecting the conductive walls of the cassettes with rings on the outer radius, the use of welding or pressing with great effort is unacceptable for safety reasons due to the close location of the explosive charges to the joints of the parts. Careful crimping of the conductive parts is carried out manually, which complicates the manufacture of the generator. In addition, the manufacture of an insulator with gluing sections of the film at the transitions from the cylindrical section to the disk section is also a very time-consuming operation. And the presence of glued joints reduces the reliability of the insulator and the dielectric strength of the insulator as a whole.

При создании данного изобретения основной задачей являлось создание простой конструкции дискового ВМГ и способа его изготовления и сборки, позволяющего снизить трудоемкость и стоимость дискового ВМГ.When creating this invention, the main objective was to create a simple design of the disk VMG and the method of its manufacture and assembly, which allows to reduce the complexity and cost of disk VMG.

Техническим результатом при решении данной задачи является увеличение надежности, упрощение конструкции ВМГ, повышение электропрочности изоляции, а также упрощение и удешевление технологии изготовления и сборки дискового ВМГ.The technical result in solving this problem is to increase the reliability, simplify the design of the VMG, increase the electrical strength of the insulation, as well as simplify and reduce the cost of manufacturing and assembly of the disk VMG.

Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным генератором, который содержит, по меньшей мере, одну кассету, состоящую из проводящей деформируемой оболочки с дисковым зарядом взрывчатого вещества, и которые установлены на центральном проводнике с цилиндрическим зарядом взрывчатого вещества и системой инициирования, и расположенные между двумя торцевыми проводящими пластинами, обратный токопровод, установленный в периферийной части, в заявляемом генераторе проводящая оболочка дискового заряда в каждой кассете выполнена составной в виде набора фрагментов П-образной формы из токопроводящего тонколистового материала. Обратный токопровод выполнен в виде набора параллельных пластин в количестве по числу фрагментов деформируемой проводящей оболочки в кассете, которые установлены с промежутками относительно друг друга, а пленочная изоляция между ними выполнена в гофрированной форме.The specified technical result is achieved in that in comparison with the known generator, which contains at least one cartridge, consisting of a conductive deformable shell with a disk explosive charge, and which are mounted on a central conductor with a cylindrical explosive charge and an initiation system, and located between two end conductive plates, a reverse current path installed in the peripheral part, in the inventive generator, a conductive disk charge sheath in each the cassette is made composite in the form of a set of fragments of a U-shaped form from conductive sheet material. The reverse current lead is made in the form of a set of parallel plates in the number of fragments of the deformable conductive shell in the cassette, which are installed at intervals relative to each other, and the film insulation between them is made in corrugated form.

Указанный технический результат достигается также тем, что по сравнению с известным способом изготовления и сборки дискового секторного ВМГ, включающим изготовление по, меньшей мере, одной кассеты, установку кассет на центральном цилиндрическом проводнике между торцевыми токопроводящими пластинами и укладку пленочной изоляции в заявляемом способе при изготовлении кассет в дисковую форму устанавливают дисковый с Т-образным сечением опорный элемент. Далее заливают в форму жидкое ВВ, охлаждают его. При этом вырезают развертки фрагментов оболочки из тонколистового проводящего материала, изгибают их до П-образной формы и разомкнутыми на внутреннем радиусе частями надевают на дисковый заряд ВВ, образуя составную оболочку заряда. Устанавливают кассеты с изолированными прокладками между ними на центральный проводник, а пленочный изолятор в виде круглого полотна с центральным отверстием укладывают с выходного торца генератора с заведением на наружную поверхность кассет. Затем укладывают пластины обратного токопровода, а образующиеся складки изолятора заводят в зазоры между пластинами обратного токопровода и закрывают конструкцию защитным чехлом снаружи.The specified technical result is also achieved by the fact that in comparison with the known method of manufacturing and assembling a disk sector VMG, including the manufacture of at least one cartridge, the installation of cassettes on a central cylindrical conductor between the end conductive plates and the laying of film insulation in the inventive method for the manufacture of cassettes a disk element with a T-section is mounted in a disk form. Next, pour liquid explosives into a mold, cool it. In this case, the reamers of the shell fragments are cut out of a thin-sheet conductive material, bent to a U-shape, and parts that are open on the inner radius are put on the explosive disk charge, forming a composite charge shell. Cassettes with insulated spacers between them are installed on the central conductor, and a film insulator in the form of a round web with a central hole is laid from the output end of the generator with the institution on the outer surface of the cassettes. Then the plates of the reverse current conductor are laid, and the formed folds of the insulator are inserted into the gaps between the plates of the reverse current conductor and the structure is covered with a protective cover from the outside.

То что проводящая оболочка дискового заряда в каждой кассете выполнена составной в виде набора фрагментов П-образной формы из тонколистового токопроводящего материала, которые разомкнутой на внутреннем радиусе частью надеты на дисковый заряд ВВ, образуя составную проводящую оболочку заряда, это обеспечивает то, что усиливаемый до нескольких десятков мегаампер ток протекает по проводящей оболочке кассеты, не встречая контактных соединений. Действительно, линии стыка используемых фрагментов расположены в радиальном направлении, т.е. вдоль линий протекания тока. Поэтому контактные соединения, препятствующие протеканию сверхсильного тока в кассетах, отсутствуют. Это повышает надежность и стабильность работы взрывомагнитного генератора. Кроме того, отсутствие контактных соединений по направлению протекания тока позволяет выполнять проводящие фрагменты кассеты из весьма тонкого листового материала, толщина которого лишь ненамного превышает глубину скин-слоя протекания тока, определяемого выражениемThe fact that the conducting shell of the disk charge in each cartridge is made composite in the form of a set of U-shaped fragments of thin-sheet conductive material that are open on the inner radius by a part of the explosive disk charge, forming a composite conductive shell of the charge, this ensures that it is amplified up to several dozens of megaamperes the current flows through the conductive shell of the cartridge, without encountering contact connections. Indeed, the junction lines of the fragments used are located in the radial direction, i.e. along current flow lines. Therefore, contact joints that prevent the flow of super-strong current in the cassettes are absent. This increases the reliability and stability of the explosive magnetic generator. In addition, the absence of contact joints in the direction of current flow allows the conductive fragments of the cartridge to be made of very thin sheet material, the thickness of which only slightly exceeds the depth of the skin layer of the current flow, defined by the expression

Figure 00000002
Figure 00000002

где δ - глубина скин-слоя (эффективная толщина слоя на поверхности проводника, по которому протекает ток), μ - постоянная магнитной проницаемости вакуума, ρ - удельное сопротивление проводника, τ - эффективное время деформации контура дискового ВМГ взрывом ВВ. Из приведенного выражения видно, что толщина листового материала для проводящих фрагментов кассет достаточна 0,6 мм для выполнения фрагментов из меди или 1 мм для выполнения фрагментов из алюминия. Это примерно в два раза меньше, чем в прототипе, что позволяет экономить материал, а также облегчает требования для штампов и удешевляет технологический процесс изготовления фрагментов П-образной формы. Выполнение обратного токопровода в виде набора параллельных пластин, установленных с промежутками относительно друг друга, позволяет изготовить высоковольтный изолятор ВМГ из единого круглого полотна пленки. При установке пленочного изолятора в зазор между дисковыми кассетами и пластинами обратного токопровода, начиная с торца генератора, образующиеся складки пленочного изолятора выводятся в промежутки между пластинами обратного токопровода. Так как электропрочность многослойных пленочных изоляторов значительно выше, чем точеных или литых изоляторов с толщиной, равной суммарной толщине пленочной, то это повышает электрическую прочность цепи ВМГ и увеличивает надежность его работы. Важно также то, что параллельные пластины обратного токопровода имеют свободу для некоторого радиального перемещения. Это позволяет сдавить слои многопленочного изолятора и за счет этого максимально эффективно использовать зазор для размещения пленочной изоляции. То, что при изготовлении дисковых зарядов используются опорные элементы Т-образной формы из инертного материала (например, металла), устанавливаемого в заливочную форму, это позволяет использовать для дисковых зарядов ВВ самые дешевые взрывчатые составы, например тротил. Так как такие составы не имеют механической прочности, наличие в заряде опорного элемента из инертного материала обеспечивает его опору на центральном проводнике.where δ is the depth of the skin layer (effective thickness of the layer on the surface of the conductor through which the current flows), μ is the constant of the magnetic permeability of the vacuum, ρ is the specific resistance of the conductor, τ is the effective time of the deformation of the contour of the disk HMG by an explosive explosion. From the above expression it is seen that the thickness of the sheet material for the conductive fragments of the cassettes is sufficient 0.6 mm to make fragments of copper or 1 mm to make fragments of aluminum. This is approximately two times less than in the prototype, which saves material, and also eases the requirements for dies and reduces the cost of the manufacturing process of fragments of a U-shaped form. The implementation of the reverse current path in the form of a set of parallel plates installed at intervals relative to each other, allows you to make a high-voltage insulator VMG from a single round film of film. When installing a film insulator in the gap between disk cassettes and plates of the reverse current lead, starting from the end of the generator, the resulting folds of the film insulator are displayed in the gaps between the plates of the reverse current lead. Since the electric strength of multilayer film insulators is much higher than chiseled or cast insulators with a thickness equal to the total thickness of the film, this increases the electric strength of the VMG circuit and increases its reliability. It is also important that the parallel plates of the return conductor have freedom for some radial movement. This allows you to squeeze the layers of a multi-film insulator and due to this the gap can be used most effectively to accommodate the film insulation. The fact that in the manufacture of disk charges support elements of a T-shaped form are used from an inert material (for example, metal) installed in the casting form, this makes it possible to use the cheapest explosive compositions for disk charges, for example, TNT. Since such compositions do not have mechanical strength, the presence of an inert material support element in the charge provides its support on the central conductor.

На фиг.1 изображен заявляемый дисковый секторный ВМГ.Figure 1 shows the inventive disk sector VMG.

На фиг.2 изображено поперечное сечение А-А дискового секторного ВМГ.Figure 2 shows a cross section aa of a disk sector VMG.

На фиг.3 показана развертка заготовки для изготовления секторного фрагмента проводящей оболочки дисковой кассеты.Figure 3 shows a scan of the workpiece for the manufacture of a sector fragment of a conductive shell of a disk cassette.

На фиг.1, 2, 3 обозначены:In figure 1, 2, 3 are indicated:

1 - проводящая кассета;1 - conductive cassette;

2 - дисковый заряд взрывчатого вещества кассеты;2 - disk charge of the explosive cartridge;

3 - центральный цилиндрический проводник;3 - central cylindrical conductor;

4 - цилиндрический заряд ВВ;4 - cylindrical explosive charge;

5 - система инициирования заряда ВВ по оси в виде цепочки электродетонаторов;5 - system for initiating explosive charge along the axis in the form of a chain of electric detonators;

6 - торцевые проводящие пластины;6 - end conductive plates;

7 - обратный токопровод;7 - reverse current lead;

8 - пленочная изоляция между дисковыми кассетами 1 и обратным токопроводом 7;8 - film insulation between the disk cassettes 1 and the return conductor 7;

9 - опорный элемент кассеты Т- образного сечения;9 - supporting element of the cartridge of a T-shaped section;

10 - нагрузка;10 - load;

11 - источник запитки начальным магнитным потоком;11 - power source by the initial magnetic flux;

12 - электродетонаторы для замыкания входной торцевой проводящей пластины 6 с обратным токопроводом 7;12 - electric detonators for closing the input end conductive plate 6 with the return conductor 7;

13 - разрядник;13 - arrester;

14 - развертка фрагмента оболочки заряда для кассеты, при изгибе приобретающая П-образную форму.14 is a scan of a fragment of a shell of a charge for a cartridge, when bent, it acquires a U-shape.

Дисковый секторный ВМГ содержит по, меньшей мере, одну дисковую кассету 1, каждая из которых содержит проводящую оболочку 14 и дисковый заряд 2. Дисковые кассеты 1 установлены последовательно друг за другом на центральном проводнике 3 на опорных элементах 9 Т-образного сечения из инертного материала. Проводящая оболочка дискового заряда в каждой кассете выполнена составной в виде набора фрагментов 14 П-образной формы из листа меди или алюминия толщиной 0.5-1 мм, что соответствует глубине проникновения импульсного тока (скин-слою) в проводящие стенки. Проводящие оболочки дисковых кассет на внутреннем радиусе разомкнуты. Дисковые кассеты разделены друг от друга промежутками с диэлектрическими прокладками (на чертеже прокладки в промежутках не показаны, чтобы не загромождать чертеж). Центральный проводник 3 содержит цилиндрический заряд ВВ 4 с цепочкой электродетонаторов 5 для его инициирования по оси одновременно на всей длине. Через торцевые проводящие пластины 6 и обратный токопровод 7 ВМГ соединен на одном конце с источником начального магнитного потока 11 через разрядник 13, а на другом - с нагрузкой 10. Обратный токопровод 7 выполнен, как показано на фиг.2, в виде набора параллельных пластин по числу фрагментов проводящей оболочки 1 дисковых кассет. Параллельные пластины 7 установлены с промежутками вдоль оси ВМГ. Это позволило выполнить высоковольтный фигурный изолятор 8, отделяющий обратный токопровод 7 от дисковых кассет 1, из целостного пленочного диэлектрического материала с единственным отверстием для вывода тока в нагрузку. Образующиеся складки при перегибании пленочного изолятора с торцевой части ВМГ на цилиндрическую часть позволило вывести в промежутки между пластинами 7 обратного токопровода. Отметим, что промежутки между пластинами 7 обратного токопровода направлены вдоль направления тока и поэтому не ухудшают условия для прохождения тока. Электродетонаторы 12 установлены над торцевой пластиной 6 ВМГ. Они служат для перемыкания источника 11 запитки ВМГ начальным магнитным потоком, чтобы генерируемая энергия не возвращалась к источнику 11, а передавалась полностью к нагрузке 10.Disk sector VMG contains at least one disk cassette 1, each of which contains a conductive shell 14 and a disk charge 2. Disk cassettes 1 are mounted sequentially one after another on the central conductor 3 on the supporting elements 9 of a T-shaped section of inert material. The conducting shell of the disk charge in each cartridge is made composite in the form of a set of fragments of 14 U-shaped from a sheet of copper or aluminum with a thickness of 0.5-1 mm, which corresponds to the depth of penetration of the pulse current (skin layer) into the conductive walls. The conductive shells of the disk cassettes are open on the inner radius. Disk cassettes are separated from each other by gaps with dielectric gaskets (gaskets are not shown in gaps in the drawing so as not to clutter the drawing). The Central conductor 3 contains a cylindrical charge BB 4 with a chain of electric detonators 5 for its initiation along the axis simultaneously along the entire length. Through the end conductive plates 6 and the return conductor 7, the VMG is connected at one end to the source of the initial magnetic flux 11 through the spark gap 13, and at the other to the load 10. The return conductor 7 is made, as shown in figure 2, in the form of a set of parallel plates along the number of fragments of the conductive shell 1 disk cassettes. Parallel plates 7 are installed at intervals along the axis of the VMG. This made it possible to perform a high-voltage shaped insulator 8, separating the return conductor 7 from the disk cassettes 1, from an integral film dielectric material with a single hole for outputting current to the load. The resulting folds during the bending of the film insulator from the end part of the VMG to the cylindrical part made it possible to bring the return current conductor between the plates 7. Note that the gaps between the plates 7 of the reverse current path are directed along the direction of the current and therefore do not worsen the conditions for the passage of current. Electric detonators 12 are installed above the end plate 6 of the VMG. They serve to bridge the source 11 of the VMG feed with the initial magnetic flux so that the generated energy does not return to the source 11, but is transmitted completely to the load 10.

Способ изготовления и сборки дискового секторного ВМГ начинается с изготовления дисковых кассет 1. При изготовлении дисковых кассет вначале изготавливаются заряды 2 из взрывчатого состава тротил с гексогеном, температура плавления которого составляет 82°С. При изготовлении заряда вначале в заливочную форму устанавливают дисковый опорный элемент 9 Т-образного сечения из инертного материала, например из стали. Затем заливают в форму расплавленный взрывчатый состав. После охлаждения взрывчатое вещество застывает, а Т-образный опорный элемент 9 обеспечивает зарядам 2 необходимую прочность и опору кассете. Затем из листовой меди или алюминия толщиной 0,5...1 мм вырезают развертки секторных фрагментов и изгибают их до П-образной формы. Затем надевают секторные фрагменты 14 на дисковый заряд 2 со стороны наружного радиуса и фиксируют их на заряде 2 клеем. Секторные фрагменты 14 на внутреннем радиусе остаются нормально разомкнутыми. Следующей операцией является установка собранных кассет 1 на центральный проводник 3, отделяя кассеты друг от друга изолирующими прокладками (например, из картона) толщиной 1...2 мм. Затем из полиэтиленовой пленки вырезают заготовки в виде, по меньшей мере, одного круглого полотна с центральным отверстием для проводника нагрузки и надевают, начиная с выходного на нагрузку торца ВМГ с последующим загибанием свободных участков пленки на цилиндрическую поверхность кассет. Для усиления электрической прочности можно использовать пакет вырезанных пленок общей толщиной порядка 1,5 мм. Отметим, что электропрочность такого многопленочного изолятора 8 достаточно велика и составляет порядка 300 кВ.A method of manufacturing and assembling a disk sector VMG begins with the manufacture of disk cassettes 1. In the manufacture of disk cassettes, charges 2 are first made from an explosive composition of TNT with hexogen, the melting point of which is 82 ° C. In the manufacture of the charge, first, a disk support element 9 of a T-section made of an inert material, for example, steel, is installed in the casting mold. Then the molten explosive composition is poured into the mold. After cooling, the explosive solidifies, and the T-shaped support element 9 provides charges 2 with the necessary strength and support for the cartridge. Then, from the sheet of copper or aluminum with a thickness of 0.5 ... 1 mm, the reamers of sector fragments are cut out and bent to a U-shape. Then put sector fragments 14 on the disk charge 2 from the outer radius and fix them on the charge 2 with glue. Sector fragments 14 on the inner radius remain normally open. The next step is to install the assembled cassettes 1 on the central conductor 3, separating the cassettes from each other with insulating spacers (for example, from cardboard) with a thickness of 1 ... 2 mm. Then, blanks are cut out of the polyethylene film in the form of at least one round web with a central hole for the load conductor and put on, starting from the output end of the VMG end to the load, followed by folding of free sections of the film onto the cylindrical surface of the cassettes. To enhance the electric strength, you can use a package of cut films with a total thickness of the order of 1.5 mm. Note that the electric strength of such a multi-film insulator 8 is quite large and amounts to about 300 kV.

Завершают сборку ВМГ установкой поверх изолятора 8 параллельных пластин 7 обратного токопровода, присоединяя их на одном конце к источнику 11 начального магнитного потока, а на другом - к нагрузке 10. Образующиеся складки пленочного изолятора 8 выпускают в промежутки между параллельными пластинами 7 и закрывают конструкцию защитным чехлом снаружи.The VMG assembly is completed by installing over the insulator 8 parallel plates 7 of the reverse current lead, attaching them at one end to the source of the initial magnetic flux 11, and at the other to the load 10. The resulting folds of the film insulator 8 are released into the spaces between the parallel plates 7 and cover the structure with a protective cover outside.

Работает заявляемый генератор следующим образом.The inventive generator operates as follows.

Вначале происходит разряд источника 11 начального магнитного потока, и происходит запитка электрического контура ВМГ начальным магнитным потоком. В качестве источника 11 начального магнитного потока удобно использовать батарею конденсаторов. При разряде источника 11 ток в контуре ВМГ протекает по центральному проводнику 3, затем по нагрузке 10 и возвращается к источнику 11 по пластинам обратного токопровода 7. Отметим, что, поскольку проводящие оболочки 14 кассет 1 на внутреннем радиусе разомкнуты, то ток по оболочкам 14 кассет на стадии запитки не проходит и давление магнитного поля на проводящие оболочки и на заряды ВВ в кассетах не действует. В максимуме разрядного тока от источника питания 11 происходит одновременный подрыв электродетонаторов 12 на входной проводящей пластине 6 и цепочки детонаторов 5 в цилиндрическом заряде 4. Взрыв электродетонаторов 12 осуществляет замыкание входной проводящей пластины 6 с пластинами 7 обратного токопровода. После этого цепь ВМГ оказывается соединенной через торцевые пластины 6 только на полезную нагрузку 10. Взрыв цепочки детонаторов 5 инициирует взрыв цилиндрического заряда 4, взрывом которого осуществляется радиальное расширение стенок центрального проводника 3. Расширяющиеся стенки центрального проводника 3 замыкают оболочки дисковых кассет со стороны внутреннего радиуса и ударом возбуждают детонацию дисковых зарядов 2 одновременно во всех дисковых кассетах.Initially, the source 11 of the initial magnetic flux is discharged, and the electric circuit of the HMG is fed with the initial magnetic flux. It is convenient to use a capacitor bank as the source 11 of the initial magnetic flux. When the source 11 is discharged, the current in the VMG circuit flows through the central conductor 3, then through the load 10 and returns to the source 11 through the plates of the return conductor 7. Note that, since the conductive shells of 14 cassettes 1 are open on the inner radius, the current through the shells of 14 cassettes at the stage of feeding does not pass and the pressure of the magnetic field on the conductive shells and on the explosive charges in the cassettes does not act. At the maximum of the discharge current from the power source 11, the detonators 12 are simultaneously blown up on the input conductive plate 6 and the detonator chains 5 in a cylindrical charge 4. The explosion of the detonators 12 closes the input conductive plate 6 with the plates 7 of the reverse current lead. After that, the VMG circuit is connected through the end plates 6 only to the payload 10. An explosion of the detonator chain 5 initiates an explosion of a cylindrical charge 4, the explosion of which radially expands the walls of the central conductor 3. The expanding walls of the central conductor 3 close the shells of the disk cassettes from the inner radius and detonation of disk charges 2 is simultaneously excited by shock in all disk cassettes simultaneously.

Детонация по дисковым зарядам 2 распространяется радиально со скоростью детонации порядка 8 км/с, а стенки провидящих оболочек дисковых кассет под действием взрыва дисковых зарядов 2 разлетаются конусообразно навстречу друг другу. Динамическая точка встречи стенок перемещается в направлении увеличения радиуса, то есть к обратному токопроводу. При этом стенки одновременно всех дисковых кассет быстро вытесняют магнитный поток в нагрузку.The detonation of disk charges 2 propagates radially with a detonation velocity of the order of 8 km / s, and the walls of the seeing shells of disk cassettes under the action of an explosion of disk charges 2 scatter conically towards each other. The dynamic point of the meeting of the walls moves in the direction of increasing radius, that is, to the reverse current path. Moreover, the walls of all disk cassettes at the same time quickly displace the magnetic flux into the load.

При вытеснении магнитного потока стенки кассет производят работу против магнитного потока, в результате чего магнитная энергия в контуре и, как следствие, ток быстро увеличиваются и по пластинам обратного токопровода передаются в полезную нагрузку 10.When the magnetic flux is displaced, the walls of the cassettes work against the magnetic flux, as a result of which the magnetic energy in the circuit and, as a result, the current rapidly increase and are transferred to the payload 10 through the plates of the return current conductor.

Примером реализации заявляемой конструкции генератора является разработка модели предлагаемого ВМГ с десятью кассетами диаметром 200мм с общей длиной 400 мм. Такой относительно небольшой генератор при токе запитки от источника начального потока 4 миллиона ампер усиливает ток в 9,5 раз и создает импульс тока амплитудой 35 миллионов ампер в полезной нагрузке с индуктивностью 5 нГн.An example of the implementation of the inventive design of the generator is the development of the model of the proposed VMG with ten cassettes with a diameter of 200 mm with a total length of 400 mm. Such a relatively small generator at a current of supply from the source of the initial flow of 4 million amperes amplifies the current by 9.5 times and creates a current pulse with an amplitude of 35 million amperes in a payload with an inductance of 5 nH.

Примером реализации заявляемого способа является изготовление и сборка модели с кассетами диаметром 200 мм. Изготовление дисковых кассет с проводящими оболочками в виде набора секторных фрагментов П-образной формы, изготавливаемых из непрерывных фрагментов тонкого толщиной 1 мм алюминиевого листа, оказывается существенно проще, чем в прототипе, так как операция выполнения сильноточных контактов отсутствует. Также является простой по сравнению с прототипом операция изготовления высоковольтного изолятора из изолирующей пленки, так как за счет вывода образующихся складок в промежутки между параллельными пластинами обратного токопровода обеспечивается возможность изготовления высоковольтного изолятора из непрерывных полотен пленки. Непрерывность проводящих оболочек в кассетах и изготовление изолятора из непрерывного полотна пленки повышает надежность работы ВМГ.An example of the implementation of the proposed method is the manufacture and assembly of a model with cassettes with a diameter of 200 mm The manufacture of disk cassettes with conductive shells in the form of a set of sector fragments of a U-shape made from continuous fragments of a thin 1 mm thick aluminum sheet is much simpler than in the prototype, since there is no operation for making high-current contacts. The operation of manufacturing a high-voltage insulator from an insulating film is also simple in comparison with the prototype, since due to the output of the formed folds between the parallel plates of the reverse current conductor, it is possible to manufacture a high-voltage insulator from continuous film webs. The continuity of the conductive shells in the cassettes and the manufacture of an insulator from a continuous sheet of film increases the reliability of the VMG.

Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемое изобретение позволяет упростить конструкцию ВМГ, повысить электропрочность изоляции, уменьшить трудоемкость процесса его изготовления и повысить надежность работы генератора в целом.Thus, in comparison with the prototype, the claimed invention allows to simplify the design of the VMG, increase the insulation strength, reduce the complexity of the manufacturing process and increase the reliability of the generator as a whole.

Claims (4)

1. Дисковый секторный взрывомагнитный генератор, содержащий, по меньшей мере, одну кассету, состоящую из деформируемой проводящей оболочки с дисковым зарядом взрывчатого вещества, установленную на центральном проводнике с цилиндрическим зарядом взрывчатого вещества и системой инициирования и расположенную между двумя торцевыми проводящими пластинами, обратный токопровод, установленный в периферийной части генератора, отличающийся тем, что оболочка дискового заряда в каждой кассете выполнена составной в виде набора фрагментов П-образной формы из тонколистового токопроводящего материала.1. Disk sector explosive magnetic generator containing at least one cartridge, consisting of a deformable conductive shell with a disk explosive charge, mounted on a central conductor with a cylindrical explosive charge and an initiation system and located between two end conductive plates, a reverse current conducting installed in the peripheral part of the generator, characterized in that the disk charge shell in each cartridge is made integral in the form of a set of fragments of the P-image heat form from sheet conductive material. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что обратный токопровод выполнен в виде набора параллельных пластин в количестве по числу фрагментов кассет деформируемой проводящей оболочки в кассете, установленных с промежутками относительно друг друга, а пленочная изоляция между ними выполнена в гофрированной форме.2. The generator according to claim 1, characterized in that the return conductor is made in the form of a set of parallel plates in the number of fragments of cassettes of the deformable conductive shell in the cassette installed at intervals relative to each other, and the film insulation between them is made in corrugated form. 3. Способ изготовления и сборки дискового секторного взрывомагнитного генератора, включающий изготовление, по меньшей мере, одной кассеты, установку кассет на центральном цилиндрическом проводнике между торцевыми токопроводящими пластинами и укладку пленочной изоляции, отличающийся тем, что при изготовлении кассет в дисковую форму устанавливают дисковый с Т-образным сечением опорный элемент и заливают взрывчатое вещество, охлаждают его, при этом вырезают развертки фрагментов оболочки из тонколистового проводящего материала, изгибают их до П-образной формы и разомкнутыми на внутреннем радиусе частями надевают на дисковый заряд взрывчатого вещества, образуя составную оболочку заряда, далее устанавливают кассеты с изолированными прокладками между ними на центральный проводник.3. A method of manufacturing and assembling a disk sector explosive magnetic generator, comprising manufacturing at least one cartridge, installing cartridges on a central cylindrical conductor between the end conductive plates and laying film insulation, characterized in that in the manufacture of cartridges a disk with T is installed the support element is filled with a cross-section and the explosive is poured, cooled, while the reamers of the shell fragments are cut out of the thin-sheet conductive material, I bend t them to a U-shaped and open parts on the inner radius, put on the disk charge of the explosive, forming a composite shell of the charge, then install cassettes with insulated spacers between them on the Central conductor. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что пленочный изолятор в виде круглого полотна с отверстием для подвода нагрузки укладывают с выходного торца генератора с заведением на наружную поверхность кассет, затем укладывают пластины обратного токопровода, а образующиеся складки изолятора заводят в зазоры между пластинами обратного токопровода и далее закрывают конструкцию защитным чехлом снаружи.4. The method according to claim 3, characterized in that the film insulator in the form of a round web with a hole for supplying load is laid from the output end of the generator with the institution on the outer surface of the cassettes, then the reverse conductor plates are laid, and the formed insulator folds are inserted into the gaps between the plates reverse current lead and then close the structure with a protective cover on the outside.
RU2006110713/06A 2006-04-03 2006-04-03 Segmental disk-charge magneto-explosive generator, method for its manufacture and assembly RU2311720C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006110713/06A RU2311720C1 (en) 2006-04-03 2006-04-03 Segmental disk-charge magneto-explosive generator, method for its manufacture and assembly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006110713/06A RU2311720C1 (en) 2006-04-03 2006-04-03 Segmental disk-charge magneto-explosive generator, method for its manufacture and assembly

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2311720C1 true RU2311720C1 (en) 2007-11-27

Family

ID=38960408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006110713/06A RU2311720C1 (en) 2006-04-03 2006-04-03 Segmental disk-charge magneto-explosive generator, method for its manufacture and assembly

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2311720C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498200C1 (en) * 2012-08-08 2013-11-10 Федеральное бюджетное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" Contact-sector charge of sheet explosive
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
RU2711093C1 (en) * 2019-02-19 2020-01-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Device of electrically explosive current circuit breaker for commutation of disk explosion-magnetic generator current into load

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2498200C1 (en) * 2012-08-08 2013-11-10 Федеральное бюджетное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт Министерства обороны Российской Федерации" Contact-sector charge of sheet explosive
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
RU2711093C1 (en) * 2019-02-19 2020-01-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Device of electrically explosive current circuit breaker for commutation of disk explosion-magnetic generator current into load

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9953783B2 (en) Fuse having an explosion chamber
DE69513319T2 (en) A bullet punch with a plurality of charges
US5859383A (en) Electrically activated, metal-fueled explosive device
US6016753A (en) Explosive pipe cutting
RU2311720C1 (en) Segmental disk-charge magneto-explosive generator, method for its manufacture and assembly
US20130283878A1 (en) Electrically driven rapidly vaporizing foils, wires and strips used for collision welding and sheet metal forming
Vivek et al. Electrically driven plasma via vaporization of metallic conductors: A tool for impulse metal working
KR20170063890A (en) Disconnecting switch for high direct or alternating currents at high voltages
US8522685B1 (en) Multiple size fragment warhead
US9658026B1 (en) Explosive device utilizing flux compression generator
US4174471A (en) Explosively actuated opening switch
US11217969B2 (en) Space plasma generator for ionospheric control
WO2024083703A1 (en) Linear shaped charge with integrated shock wave amplification element
Solov’ev et al. A new generation of special electric detonators
RU2547337C2 (en) Device for study of high-speed implosion of liner
US11692797B2 (en) Permanent magnet seed field system for flux compression generator
RU2548021C2 (en) Explosion-magnetic system generating powerful energy impulse
RU2252390C1 (en) Device for formation of blast wave
US3782283A (en) Defined disintegration of the casing of an explosive element
US3484627A (en) Explosive pulse generator
RU2185704C1 (en) Spiral explosive magnetic generator
RU2185705C1 (en) Spiral explosive magnetic generator
RU2716179C1 (en) Method of multi-focal electric explosive initiation of detonation in blasting explosive
CA2050539C (en) Permanent wire splicing by an explosive joining process
RU2166181C2 (en) Device for ignition of fuel

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110404

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20121210

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140404