RU2396630C1 - Explosive current pulse shaper - Google Patents
Explosive current pulse shaper Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396630C1 RU2396630C1 RU2009114109/09A RU2009114109A RU2396630C1 RU 2396630 C1 RU2396630 C1 RU 2396630C1 RU 2009114109/09 A RU2009114109/09 A RU 2009114109/09A RU 2009114109 A RU2009114109 A RU 2009114109A RU 2396630 C1 RU2396630 C1 RU 2396630C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductor
- explosive
- fragments
- destructible
- located along
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в качестве устройства для размыкания сильноточных электрических цепей и формирования импульса тока с временем нарастания меньше одной микросекунды.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used as a device for opening high-current electrical circuits and forming a current pulse with a rise time of less than one microsecond.
Известен “Взрывной размыкатель тока” авторов А.И.Павловского, В.А.Васюкова, А.С.Русскова - А.С. 490381 СССР, МКИ H01H 39/00, заявлено 15.10.73, №1965660/24-7, БИ №39, 165, 1976 г., содержащий диэлектрическую подложку, напыленный на ее поверхность тонкий слой проводника, заряд взрывчатого вещества (ВВ) и систему инициирования заряда ВВ. Принцип действия размыкателя основан на гашении продуктами детонации (ПД) заряда взрывчатого вещества (ВВ) электрических разрядов, возникающих при взрыве тонкого слоя проводника под действием тока, протекающего в размыкателе.The famous “Explosive current breaker” by A.I. Pavlovsky, V.A. Vasyukov, A.S. 490381 USSR, MKI H01H 39/00, claimed 15.10.73, No. 1965660 / 24-7, BI No. 39, 165, 1976, containing a dielectric substrate, a thin layer of a conductor sprayed on its surface, explosive charge (BB) and explosive charge initiation system. The principle of operation of the circuit breaker is based on the quenching by the products of detonation (PD) of the explosive charge (explosive) of electrical discharges arising from the explosion of a thin layer of the conductor under the action of the current flowing in the circuit breaker.
Недостатком устройства является большое начальное омическое сопротивление, в результате чего значительная часть энергии источника теряется (превращается в тепло) до размыкания цепи. Для уменьшения тепловых потерь используется либо быстроходный источник энергии, что не всегда выполнимо, либо дополнительный промежуточный размыкатель тока, что также связано с потерями.The disadvantage of this device is the large initial ohmic resistance, as a result of which a significant part of the source energy is lost (converted into heat) until the circuit opens. To reduce heat loss, either a high-speed energy source is used, which is not always feasible, or an additional intermediate current breaker, which is also associated with losses.
Известно устройство размыкателя, в котором массивный пустотелый проводник состоит из двух цилиндрических сегментов, с внутренней стороны которого вдоль образующих располагаются с постоянным шагом пазы (канавки), и который разрушается с помощью цилиндрического заряда ВВ, помещенного внутри проводника и инициируемого вдоль оси - “Magnetocumulative generators”/Larry L. Altgilbers et al., 2000, Springer-Verlag. New York.It is known a disconnect device in which a massive hollow conductor consists of two cylindrical segments, on the inside of which along the generators grooves (grooves) are arranged with a constant step, and which is destroyed by a cylindrical explosive charge placed inside the conductor and initiated along the axis - “Magnetocumulative generators "/ Larry L. Altgilbers et al., 2000, Springer-Verlag. New York
Недостатком устройства является большое время размыкания и малая напряженность электрического поля вдоль разрушаемой поверхности из-за проводимости ПД взрывчатого вещества в большом объеме.The disadvantage of this device is the large opening time and low electric field along the destructible surface due to the conductivity of explosives in large volumes.
Известно многозазорное коммутирующее устройство, состоящее из пустотелого цилиндрического корпуса из диэлектрического материала, с внутренней стороны которого вдоль образующей располагаются канавки, токоведущего разрушаемого проводника в виде трубы с продольным сквозным разрезом, вставленной внутрь диэлектрического корпуса, цилиндрического диэлектрического элемента, заполненного внутри взрывчатым веществом, в котором по оси размещается осевая система инициирования данного заряда. В таком формирователе продукты взрыва отделены от зазоров, образующихся при размыкании, промежуточным изолирующим слоем из парафина, который дополнительно используется для гашения дуг, возникающих в зазорах на начальной стадии размыкания, - Андреев В.Р. и др. “Экспериментальное исследование макетов многозазорных взрывных коммутирующих устройств”/Семинар СССР-США «Индуктивные накопители энергии и коммутационная аппаратура для термоядерных установок», 1974. Реферативный журнал “Физика”. Выпуск №7, 1975.A multi-gap switching device is known consisting of a hollow cylindrical body made of dielectric material, on the inside of which there are grooves along the generatrix, a conductive destructible conductor in the form of a pipe with a longitudinal through cut inserted into the dielectric body, a cylindrical dielectric element filled inside with an explosive, in which the axis is the axial system of initiation of this charge. In such a shaper, the explosion products are separated from the gaps formed by opening with an intermediate insulating layer of paraffin, which is additionally used to extinguish arcs arising in the gaps at the initial stage of opening, - Andreev V.R. et al. “An experimental study of mock-ups of multi-gap explosive switching devices” / USSR-USA Seminar “Inductive Energy Storage and Switching Equipment for Thermonuclear Installations”, 1974. Review journal “Physics”. Issue No. 7, 1975.
Недостатком этого взрывного формирователя является то, что время размыкания происходит в течение сотен микросекунд. Обусловлено это тем, что из-за наличия изолирующей среды растяжение разрушаемого проводника в пазы происходило более плавно и дольше, чем при непосредственном его контакте с ВВ, т.к. часть энергии взрыва направлено на сжатие толстого слоя парафина. Это приводит к резкому снижению скорости разрушения проводника из-за ослабления ударной волны и выравнивания ее фронта, выходящего на внутреннюю поверхность разрушаемого проводника. Тем самым практически устраняется вихревой характер разрушения, являющийся одним из основных механизмов, влияющих на быстрое размыкание электрической цепи. Вихри возникают в неоднородностях, имеющих место в разрушаемом проводнике, в цилиндрическом корпусе из диэлектрического материала и ВВ, а также из-за наличия некоторой несимметрии в подрыве заряда ВВ, обусловленной технологией сборки и конструктивными особенностями устройства.The disadvantage of this explosive shaper is that the opening time occurs within hundreds of microseconds. This is due to the fact that, due to the presence of an insulating medium, the destruction of the destructible conductor into the grooves occurred more smoothly and longer than when it was in direct contact with the explosive, because part of the explosion energy is directed to compressing a thick layer of paraffin. This leads to a sharp decrease in the rate of destruction of the conductor due to the weakening of the shock wave and the alignment of its front, which goes to the inner surface of the destructible conductor. This practically eliminates the vortex nature of the destruction, which is one of the main mechanisms that affect the rapid opening of the electric circuit. Vortices arise in inhomogeneities occurring in a destructible conductor, in a cylindrical body made of dielectric material and explosives, and also due to the presence of some asymmetry in the detonation of the explosive charge, due to the assembly technology and design features of the device.
Наиболее близким к заявляемому является цилиндрический взрывной формирователь импульса тока на ребристой преграде (РП) - Chernyshev V.K. et al. Current magnetic field pressure effect on explosive opening switch operation //Megagauss-9/ Eds. V.D. Selemir, L.N. Plyashkevich. - Sarov, VNIIEF, 2004. p.310-313.Closest to the claimed is a cylindrical explosive current pulse shaper on a ribbed barrier (RP) - Chernyshev V.K. et al. Current magnetic field pressure effect on explosive opening switch operation // Megagauss-9 / Eds. V.D. Selemir, L.N. Plyashkevich. - Sarov, VNIIEF, 2004. p. 310-313.
Взрывной формирователь импульса тока по прототипу Фиг.1 содержит разрушаемый проводник 1, расположенный между диэлектрической ребристой преградой 2 и зарядом 3 ВВ с системой его инициирования 4, состоящей обычно из цепочки радиальных электродетонаторов 5, цилиндрического заряда ВВ 6, обратного токопровода 7 (в конкретном случае труба над цилиндрическим зарядом 6) и изолятора 8. При этом все элементы формирователя расположены соосно относительно друг друга.An explosive current pulse shaper according to the prototype of FIG. 1 contains a
В этом устройстве источник энергии (взрывомагнитный генератор (ВМГ) не показан) подключался к клеммам 9, а нагрузка - к клеммам 10, размещенным на противоположных концах разрушаемого проводника 1. Разрыв разрушаемого проводника (фольги) в формирователе с ребристой преградой происходит в результате того, что при нормальном падении фронта детонационной волны скорость движения участков разрушаемого проводника под действием давления ПД в пазах РП больше скорости разрушаемого проводника, опирающегося на ребра преграды.In this device, an energy source (explosive magnetic generator (VMG) is not shown) was connected to
К недостаткам данного устройства можно отнести трудности по изготовлению протяженного (десятки сантиметров) тонкостенного (десятки-сотни микрон) цилиндрического разрушаемого проводника с сохранением его заданной толщины и диаметра по всей длине, достаточно сложный монтаж протяженного разрушаемого проводника с зарядом ВВ, а также то, что не всегда возможно разместить его компактно в ограниченном пространственном объеме с сохранением, не говоря уже об улучшении, рабочих характеристик размыкателя. Кроме того, изготовление протяженного цилиндрического взрывного формирователя тока (например, более 10 см), начиная с определенного небольшого диаметра, например меньше 30 мм, представляется невозможным из-за сложности изготовления системы инициирования, тонкостенного протяженного заряда ВВ и разрушаемого проводника.The disadvantages of this device include the difficulty in manufacturing an extended (tens of centimeters) thin-walled (tens to hundreds of microns) cylindrical destructible conductor with preserving its predetermined thickness and diameter along the entire length, rather complicated installation of an extended destructible conductor with an explosive charge, as well as the fact that it is not always possible to place it compactly in a limited spatial volume while preserving, not to mention improving, the performance of the circuit breaker. In addition, the manufacture of an extended cylindrical explosive current driver (for example, more than 10 cm), starting with a certain small diameter, for example less than 30 mm, seems impossible due to the complexity of manufacturing the initiation system, a thin-walled extended explosive charge and a destructible conductor.
При создании настоящего изобретения решалась задача разработки взрывного формирователя импульса тока, конструкция которого позволяла бы обеспечить стабильные (повторяемые от опыта к опыту) рабочие параметры и допускала компактное использование разрушаемого проводника в ограниченном пространственном объеме. Тем самым были бы созданы предпосылки для надежного формирования от взрывомагнитного источника энергии мощных высоковольтных импульсов для широкого класса нагрузок, применяемых в физике высоких плотностей энергии: плазмодинамических генераторах, высокоэнергетичных лайнерах, СВЧ устройствах и др., при сравнительно небольших временных затратах на монтаж всего рабочего устройства.When creating the present invention, the task was to develop an explosive current pulse shaper, the design of which would provide stable (repeatable from experience to experience) operating parameters and allow the compact use of a destructible conductor in a limited spatial volume. Thus, the prerequisites would be created for the reliable formation of powerful high-voltage pulses from an explosive magnetic energy source for a wide class of loads used in physics of high energy densities: plasma-dynamic generators, high-energy liners, microwave devices, etc., with relatively small time costs for installing the entire working device .
Технический результат при решении данной задачи заключается в повышении мощности импульса в нагрузке путем увеличения амплитуды импульса тока и напряжения и в сокращении длительности импульса за счет изменения в достаточно широком диапазоне конструктивных параметров взрывного формирователя импульса тока и возможности компактного расположения разрушаемого проводника в ограниченном пространстве, например, по длине или по диаметру в зависимости от поставленных задач, когда вместо единого протяженного разрушаемого проводника используется разрушаемый проводник, выполненный в виде фрагментов и перемычек. Кроме того, существенно упрощается из-за меньших габаритов технология изготовления деталей формирователя, повышается точность изготовления, от которой в первую очередь зависит эффективность работы устройства, а следовательно, параметры импульса в нагрузке.The technical result in solving this problem is to increase the pulse power in the load by increasing the amplitude of the current pulse and voltage and to reduce the pulse duration by changing a sufficiently wide range of design parameters of the explosive current pulse shaper and the possibility of a compact arrangement of the destructible conductor in a limited space, for example, in length or in diameter depending on the tasks, when instead of a single extended destructible conductor uetsya breakable conductor configured as fragments and jumpers. In addition, the manufacturing technology of the shaper parts is significantly simplified due to the smaller dimensions, the manufacturing accuracy is increased, which primarily affects the efficiency of the device, and therefore, the pulse parameters in the load.
Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным устройством взрывного формирователя импульса тока, который содержит разрушаемый проводник, расположенный между диэлектрической ребристой преградой и зарядом взрывчатого вещества с системой его инициирования, в заявляемом устройстве разрушаемый проводник выполнен в виде фрагментов, расположенных по образующей цилиндрической поверхности заряда ВВ, и перемычек между ними, расположенных по дуге окружности, или в виде отдельных фрагментов, расположенных по дуге окружности заряда ВВ, и перемычек, расположенных по образующей цилиндрической поверхности, а торцы крайних фрагментов соединены с источником питания и нагрузкой.The specified technical result is achieved in that, in comparison with the known device of the explosive current pulse shaper, which contains a destructible conductor located between the dielectric ribbed barrier and the explosive charge with its initiation system, in the inventive device, the destructible conductor is made in the form of fragments arranged along a cylindrical generatrix the surface of the explosive charge, and jumpers between them, located along an arc of a circle, or in the form of individual fragments located along the circumference of the explosive charge, and jumpers located along the generatrix of the cylindrical surface, and the ends of the extreme fragments are connected to the power source and load.
Выполнение разрушаемого проводника в виде фрагментов, расположенных по образующей цилиндрической поверхности заряда ВВ, и перемычек между ними, расположенных по дуге окружности, или в виде фрагментов, расположенным по дуге окружности заряда ВВ, и перемычек, расположенных по образующей цилиндрической поверхности, позволяет повысить точность изготовления геометрических размеров деталей, задействованных во взрывном формирователе (заряда ВВ, ребристой преграды, тонкостенного разрушаемого проводника и системы инициирования) и обеспечить более соосное расположения разрушаемого проводника между ребристой преградой и зарядом ВВ с системой инициирования.The execution of the destructible conductor in the form of fragments located along the generatrix of the cylindrical surface of the explosive charge, and jumpers between them, located on an arc of a circle, or in the form of fragments located along the arc of the circumference of the explosive charge, and jumpers located along the generatrix of the cylindrical surface, allows to increase the manufacturing accuracy the geometrical dimensions of the parts involved in the explosive former (explosive charge, ribbed barrier, thin-walled destructible conductor and initiation system) and will provide a coaxial arrangement between the conductor erodible barrier rib and an explosive charge to initiate the system.
Для создания импульса тока в нагрузке с такими же или лучшими параметрами, чем в прототипе, необходимо, чтобы разрушаемый проводник имел ту же толщину d, что в прототипе, а ширина ТФ в заявляемом устройстве должна быть равна периметру разрушаемого проводника в прототипе. Таким образом, разрушаемый проводник нужно разбить на фрагменты, ширина которых должна быть равна периметру разрушаемого проводника, а их общая длина - длине разрушаемого проводника прототипа. За счет этого при решении определенных задач можно изменить габаритные размеры устройства (уменьшить длину или увеличить его диаметр). При расположении фрагментов разрушаемого проводника по образующей цилиндрической поверхности заряда ВВ взрывной формирователь будет иметь существенно меньшую габаритную длину с сохранением на прежнем уровне или даже увеличением длины разрушаемого проводника, т.к. фрагменты, соединенные перемычками, находятся на большем диаметре чем цилиндрический разрушаемый проводник в прототипе. Тем самым все детали формирователя тока можно будет изготовить на существующем станочном оборудовании с большей точностью, что, в свою очередь, позволит при его работе получить в нагрузке импульс с большей амплитудой и с меньшей длительностью из-за более эффективной и стабильной работы формирователя в результате обеспечения более одновременного и равномерного разрушения проводника.To create a current pulse in a load with the same or better parameters than in the prototype, it is necessary that the destructible conductor has the same thickness d as in the prototype, and the width T F in the claimed device should be equal to the perimeter of the destructible conductor in the prototype. Thus, the destructible conductor must be divided into fragments whose width should be equal to the perimeter of the destructible conductor, and their total length - the length of the destructible conductor of the prototype. Due to this, when solving certain problems, you can change the overall dimensions of the device (reduce the length or increase its diameter). When the fragments of the destructible conductor are located along the generatrix of the cylindrical surface of the explosive charge, the explosive former will have a significantly shorter overall length while maintaining the same level or even increasing the length of the destructible conductor, since fragments connected by jumpers are on a larger diameter than the cylindrical destructible conductor in the prototype. Thus, all the details of the current driver can be manufactured on existing machine tool equipment with greater accuracy, which, in turn, will allow it to receive a pulse with a larger amplitude and shorter duration in the load due to more efficient and stable operation of the driver as a result of providing more simultaneous and uniform destruction of the conductor.
При расположении же фрагментов разрушаемого проводника по дуге окружности заряда ВВ и наличии клемм на открытых торцах фрагментов взрывной формирователь будет иметь уже меньший диаметр, но несколько большую длину. Обычно для эффективного использования такого взрывного формирователя при работе на высокоимпедансные нагрузки, которыми зачастую является большинство устройств, применяемых в физике высоких плотностей энергии, его разрушаемый проводник имеет достаточно небольшую ширину. Для его разрушения используются цилиндрические заряды и преграды, располагаемые вокруг отдельных фрагментов и имеющие по длине размеры, находящиеся в соответствии с шириной проводника. Если разрушается только проводник, относящийся к фрагментам, то из-за незначительных размеров зарядов с СИ и преград над фрагментами можно достаточно просто и с большей точности изготовить детали для такого взрывного формирователя. Можно использовать разрушаемый проводник, располагаемый только в определенном секторе цилиндрического заряда. Либо разрушаемый проводник имеет ступенчатую форму и располагается вдоль длины цилиндрического заряда. Это расширяет возможность более гибкого использования таких взрывных формирователей в малогабаритных устройствах, где ограничен объем и близко располагаются элементы данного устройства.If the fragments of the destructible conductor are located along the arc of the explosive charge circumference and the terminals are located on the open ends of the fragments, the explosive former will have a smaller diameter, but somewhat larger length. Typically, for the effective use of such an explosive shaper when working at high impedance loads, which are often the majority of devices used in high energy density physics, its destructible conductor has a rather small width. For its destruction, cylindrical charges and barriers are used, located around individual fragments and having lengths that are in accordance with the width of the conductor. If only the conductor belonging to the fragments is destroyed, then due to the insignificant size of the charges from the SI and obstacles above the fragments, it is possible to fabricate parts for such an explosive shaper quite simply and with greater accuracy. A destructible conductor located only in a specific sector of a cylindrical charge can be used. Or the destructible conductor has a stepped shape and is located along the length of the cylindrical charge. This expands the possibility of more flexible use of such explosive shapers in small-sized devices, where the volume is limited and the elements of this device are closely located.
Использование во взрывном формирователе дополнительно цилиндрических зарядов с СИ под перемычками, а над перемычками, имеющими толщину и ширину, соответствующие толщине и ширине отдельного фрагмента, ребристых преград, ребра которых расположены перпендикулярно (ортогонально) к направлению размещения перемычки между отдельными фрагментами, позволяет создать проводник, разрушаемый по всей его длине. А это, в свою очередь, позволяет сформировать в нагрузке более мощный импульс энергии, чем для случая, когда перемычки не разрушаются. Ребристые преграды как над фрагментами, так и над перемычками могут быть собраны как из отдельных единиц (Фиг.3), так и выполнены единым моноблоком (Фиг.4).The use in the explosive shaper of additional cylindrical charges with SI under the jumpers, and over the jumpers having a thickness and width corresponding to the thickness and width of an individual fragment, ribbed barriers whose edges are perpendicular (orthogonal) to the direction of the jumper between the individual fragments, allows you to create a conductor, destructible along its entire length. And this, in turn, allows you to generate a more powerful energy pulse in the load than for the case when the jumpers are not destroyed. Ribbed barriers both above the fragments and above the jumpers can be assembled from separate units (Fig. 3) or made as a single monoblock (Fig. 4).
На фиг.1 изображено устройство по прототипу.Figure 1 shows the device of the prototype.
На фиг.2 изображен заявляемый взрывной формирователь импульса тока с аксиальным направлением тока во фрагментах.Figure 2 shows the inventive explosive shaper of the current pulse with the axial direction of the current in the fragments.
На фиг.3 изображен заявляемый взрывной формирователь тока с азимутальным направлением тока во фрагментах.Figure 3 shows the inventive explosive current driver with the azimuthal direction of the current in fragments.
На фиг.4 изображен заявляемый взрывной формирователь тока с разрушаемым проводником с азимутальным направлением тока во фрагментах и ребристой преградой по фиг.8.Figure 4 shows the inventive explosive current driver with a destructible conductor with an azimuthal direction of the current in the fragments and the ribbed barrier of Fig. 8.
На фиг.5 изображен разрушаемый проводник заявляемого взрывного формирователя тока с аксиальным направлением тока во фрагментах.Figure 5 shows the destructible conductor of the inventive explosive current driver with the axial direction of the current in fragments.
На фиг.6 изображен разрушаемый проводник заявляемого взрывного формирователя тока с азимутальным направлением тока во фрагментах.Figure 6 shows the destructible conductor of the inventive explosive current driver with the azimuthal direction of the current in fragments.
На фиг.7 изображена ступенчатая конфигурация разрушаемого проводника заявляемого взрывного формирователя тока с азимутальным направлением тока во фрагментах.Figure 7 shows the stepwise configuration of the destructible conductor of the inventive explosive current driver with the azimuthal direction of the current in the fragments.
На фиг.8 изображена ребристая преграда, используемая для одновременного разрушения фрагментов и перемычек.On Fig shows a ribbed barrier used for the simultaneous destruction of fragments and jumpers.
На фиг.1-8 обозначено:Figure 1-8 indicated:
1 - разрушаемый проводник;1 - destructible conductor;
2 - диэлектрическая ребристая преграда;2 - dielectric ribbed barrier;
3 - заряд взрывчатого вещества (ВВ);3 - explosive charge (BB);
4 - система инициирования;4 - initiation system;
5 - электродетонатор;5 - electric detonator;
6 - цилиндрический заряд ВВ;6 - cylindrical explosive charge;
7 - обратный токопровод;7 - reverse current lead;
8 - изолятор;8 - insulator;
9 - клеммы для подключения источника питания;9 - terminals for connecting a power source;
10 - клеммы для подключения нагрузки;10 - terminals for connecting the load;
11 - отдельный фрагмент разрушаемого проводника;11 - a separate fragment of a destructible conductor;
12 - перемычка;12 - jumper;
13 - пазы ребристой преграды.13 - grooves of the ribbed barrier.
Другие обозначения на фиг.1-8:Other designations in figures 1-8:
Тф - ширина фрагмента разрушаемого проводника; Тп - ширина перемычки; d -толщина фрагмента;T f - the width of the fragment destructible conductor; T p - the width of the jumper; d is the thickness of the fragment;
------ - профиль разрушаемого проводника.------ - the profile of the destructible conductor.
Заявленный взрывной формирователь импульса тока (Фиг.2,3) содержит разрушаемый проводник 1, расположенный между диэлектрической ребристой преградой 2 и зарядом 3 ВВ с системой его инициирования 4, которые все размещены соосно относительно друг друга. При этом разрушаемый проводник выполнен в виде фрагментов 11, расположенных по образующей цилиндрической поверхности заряда 3 ВВ, и перемычек 12 между ними, расположенных по дуге окружности (Фиг.2), или в виде фрагментов 11, расположенных по дуге окружности заряда 3 ВВ, и перемычек 12, расположенных по образующей цилиндрической поверхности (Фиг.3). При этом ребра ребристой преграды 2 всегда перпендикулярны к направлению расположения отдельных фрагментов 11. Кроме того, для случая, когда перемычки 12 имеют толщину (d) и ширину (Тп), соответствующие толщине (d) и ширине (Тф) фрагмента 11, то над ними размещается ребристая преграда 2, ребра и пазы 13 которой расположены перпендикулярно (ортогонально) к направлению размещения перемычки 12 между отдельными фрагментами 11 (Фиг.8).The claimed explosive current pulse shaper (Fig. 2,3) contains a
В примере реализации заявляемого устройства по фиг.2 взрывной формирователь импульса тока с аксиальным растеканием тока во фрагменте запитывался от спирального взрывомагнитного генератора с внутренним диаметром спирали 60 мм. В штатном режиме работы генератора энергия, запасаемая в конечной индуктивности ~200 нГн, составляет ~6 кДж при времени нарастания токового импульса амплитудой ~300 кА по уровню 0,1-0,9 порядка 2 мкс. Толщина двух фрагментов разрушаемого медного проводника была 0,2 мм, ширина 90 мм при длине каждого фрагмента 100 мм. При этом длина перемычки была порядка 50 мм, толщина 2 мм и ширина 2 см. Толщина оболочки заряда ВВ для разрушаемого проводника была 5 мм. Система инициирования (СИ) использовалась с цепочкой электродетонаторов, установленных по оси. В эксперименте в нагрузке порядка 100 нГн был получен ток порядка 180 кА с характерным временем нарастания тока по уровню 0,1-0,9 порядка 400 нс и напряжением порядка 50 кВ. При этом мощность импульса составляла порядка 10 ГВт.In the example implementation of the inventive device of FIG. 2, an explosive current pulse shaper with axial current spreading in a fragment was fed from a spiral explosive magnetic generator with an internal spiral diameter of 60 mm. In the normal operating mode of the generator, the energy stored in the final inductance is ~ 200 nH, is ~ 6 kJ at a rise time of the current pulse with an amplitude of ~ 300 kA at a level of 0.1-0.9 of the order of 2 μs. The thickness of the two fragments of the destructible copper conductor was 0.2 mm; the width was 90 mm with the length of each fragment being 100 mm. The length of the bridge was about 50 mm, the thickness was 2 mm, and the width was 2 cm. The thickness of the explosive charge shell for the destructible conductor was 5 mm. The initiation system (SI) was used with a chain of electric detonators mounted along the axis. In the experiment, a load of the order of 100 nH was obtained with a current of the order of 180 kA with a characteristic rise time of the current at a level of 0.1-0.9 of the order of 400 ns and a voltage of the order of 50 kV. In this case, the pulse power was about 10 GW.
В примере реализации заявляемого устройства по фиг.3 взрывной формирователь импульса тока с азимутальным растеканием тока во фрагментах запитывался от спирального взрывомагнитного генератора с внутренним диаметром спирали 60 мм (ВМГ-60). Наружный диаметр цилиндрического заряда для СИ 90 мм. Его подрыв происходил от цепочки электродетонаторов. Два фрагмента разрушаемого медного проводника были расположены на диаметре 100 мм при их толщине 0,036 мм, ширине 15 мм и длине 157 мм. Перемычка имела длину 200 мм, ее ширина и толщина были как у фрагмента, и она также располагалась на диаметре 100 мм. Заряд ВВ для разрыва разрушаемого проводника имел толщину в три раза меньше, по сравнению с толщиной разрушаемого проводника из предыдущего примера. Диэлектрическая ребристая преграда использовалась с наружным диаметром 110 мм и изготавливалась из органического стекла.In the example implementation of the inventive device of FIG. 3, an explosive current pulse shaper with azimuthal current spreading in fragments was fed from a spiral explosive magnetic generator with an internal spiral diameter of 60 mm (VMG-60). The outer diameter of the cylindrical charge for SI is 90 mm. His detonation came from a chain of electric detonators. Two fragments of destructible copper conductor were located on a diameter of 100 mm with a thickness of 0.036 mm, a width of 15 mm and a length of 157 mm. The web was 200 mm long, its width and thickness were like that of a fragment, and it was also located at a diameter of 100 mm. The explosive charge for breaking the destructible conductor had a thickness three times less than the thickness of the destructible conductor from the previous example. A dielectric ribbed barrier was used with an outer diameter of 110 mm and was made of organic glass.
Работа устройств, изображенных на фиг.2, 3 и 4, начинается с момента начала работы источника питания, подключенного к клеммам (9). Ток от источников питания протекает через отдельные фрагменты 11 разрушаемого медного проводника (1) и соединяющие их перемычки 12. В заданный момент времени с помощью электродетонаторов (5) происходит подрыв цилиндрического заряда (6), обеспечивающего инициирование заряда ВВ (3) через цилиндрический изолятор (7). Его подрыв приводит к разрыву разрушаемого медного проводника на диэлектрической ребристой преграде (10). В этот момент подключалась также нагрузка. В опыте с экспериментальной моделью заявленного устройства (азимутальное растекание тока во фрагментах) при токе спирального ВМГ-60 порядка 32 кА в нагрузке сопротивлением 27 Ом и индуктивностью ~500 нГн получен ток ~12 кА с характерным временем нарастания -100 нс, и сформирован импульс напряжения ~420 кВ. Таким образом, мощность устройства составила ~5·109 Вт. В опыте же с устройством, когда разрушаемый медный проводник имел толщину 0,036 мм, размещался на диаметре 200 мм и имел длину ~320 мм (разрушаемый проводник не содержал фрагментов), было получено напряжение меньше в 1,4 раза, а время формирования импульса в нагрузке составило порядка 120 нс.The operation of the devices shown in figure 2, 3 and 4, begins with the moment the start of operation of the power source connected to the terminals (9). The current from the power sources flows through the
Таким образом, использование заявляемого устройства при аксиальном направлении тока в соответствии с формулой изобретения позволило разрушить проводник толщиной 0,2 мм и шириной 90 мм, расположенный на заряде диаметром 100 мм, и сформировать в нагрузке импульс, что не было возможно сделать с цилиндрическим разрушаемым проводником диаметром 30 мм и длиной 200 мм. Достигнуто это было благодаря тому, что разрываемый проводник заданной ширины располагался на диаметре 100 мм. Это обеспечило возможность гарантированного выполнения размеров взрывного формирователя импульса тока, эффективность его работы, а также возможность использование СИ, которая позволяла одновременно и с хорошей точностью подорвать заряд под двумя фрагментами разрушаемого проводником.Thus, the use of the inventive device with the axial direction of the current in accordance with the claims allowed to destroy the conductor with a thickness of 0.2 mm and a width of 90 mm, located on a charge with a diameter of 100 mm, and to form a pulse in the load, which was not possible to do with a cylindrical destructible conductor with a diameter of 30 mm and a length of 200 mm. This was achieved due to the fact that the torn conductor of a given width was located at a diameter of 100 mm. This ensured the possibility of guaranteed fulfillment of the dimensions of the explosive current pulse shaper, its efficiency, as well as the possibility of using SI, which allowed simultaneously and with good accuracy to undermine the charge under two fragments of the conductor being destroyed.
Использование заявляемого устройства при азимутальном растекании тока позволило разорвать разрушаемый проводник толщиной 0,036 мм, состоящий из двух фрагментов и перемычки, и сформировать в нагрузке импульс мощностью в 1,8 раз больше, чем в устройстве, где использовался единый проводник толщиной 0,036 мм, расположенный на большем в два раза диаметре. При этом ток в нагрузке увеличен в 1,3 раза, а напряжение увеличено более чем в 1,4 раза.The use of the inventive device with azimuthal current spreading made it possible to break a 0.036 mm thick breakable conductor, consisting of two fragments and a jumper, and to generate a pulse with a power 1.8 times greater in load than a device using a single 0.036 mm thick conductor located on a larger twice the diameter. In this case, the current in the load is increased by 1.3 times, and the voltage is increased by more than 1.4 times.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114109/09A RU2396630C1 (en) | 2009-04-13 | 2009-04-13 | Explosive current pulse shaper |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009114109/09A RU2396630C1 (en) | 2009-04-13 | 2009-04-13 | Explosive current pulse shaper |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2396630C1 true RU2396630C1 (en) | 2010-08-10 |
Family
ID=42699172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009114109/09A RU2396630C1 (en) | 2009-04-13 | 2009-04-13 | Explosive current pulse shaper |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2396630C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10090086B2 (en) | 2016-05-31 | 2018-10-02 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Space-saving isolating arrester |
RU2749619C1 (en) * | 2020-06-03 | 2021-06-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный университет» | Method for multifactorial functional suppression of an unmanned aerial vehicle |
-
2009
- 2009-04-13 RU RU2009114109/09A patent/RU2396630C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Chernyshev V.K. et al. Current magnetic field pressure effect on explosive opening switch operation //Megagauss-9/ Eds. V.D. Selemir, L.N. Plyashkevich. - Sarov, VNIIEF, 2004. p.310-313. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10090086B2 (en) | 2016-05-31 | 2018-10-02 | Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg | Space-saving isolating arrester |
RU2674472C2 (en) * | 2016-05-31 | 2018-12-11 | Феникс Контакт ГмбХ энд Ко КГ | Assembly space optimized breaker |
RU2749619C1 (en) * | 2020-06-03 | 2021-06-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный университет» | Method for multifactorial functional suppression of an unmanned aerial vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10400567B2 (en) | Pipeline descaling and rock stratum fracturing device based on electro-hydraulic pulse shock waves | |
US6215734B1 (en) | Electrohydraulic pressure wave projectors | |
RU2138637C1 (en) | Device and method of blasting by means of plasma | |
RU2388124C2 (en) | High-voltage switch and its application in microwave generator | |
US7071631B2 (en) | Electromagnetic pulse device | |
RU2396630C1 (en) | Explosive current pulse shaper | |
JP3338409B2 (en) | Pulse power system | |
RU2399111C1 (en) | Explosive shaper of current pulse | |
US4174471A (en) | Explosively actuated opening switch | |
KR101050494B1 (en) | Spark gap devices, in particular high pressure spark gap devices | |
RU2548021C2 (en) | Explosion-magnetic system generating powerful energy impulse | |
CN105977088A (en) | Explosive high voltage circuit breaker used for breaking high current | |
US7218016B2 (en) | Explosively driven radio frequency pulse generating apparatus | |
RU2711093C1 (en) | Device of electrically explosive current circuit breaker for commutation of disk explosion-magnetic generator current into load | |
RU2349000C1 (en) | Magnetic explosion shaper of voltage pulses | |
RU2438206C1 (en) | Explosive current circuit breaker | |
CN106057396B (en) | High temperature plasma gas superconducting electromagnetic coil and microwave pulse generating means | |
EP0403059B1 (en) | High voltage switch assembly | |
CN102738707B (en) | Overvoltage protector | |
CN202582394U (en) | Detonator explosion closing switch and electric gun comprising same | |
RU2468495C1 (en) | Explosive magnetic cumulation generator | |
Bhat et al. | Explosion of bare and insulated copper wires | |
Ford et al. | Inductive storage pulse-train generator | |
RU2716179C1 (en) | Method of multi-focal electric explosive initiation of detonation in blasting explosive | |
Bleys et al. | 200 kA circuit breaker with 10 μsec current transfer time |