RU2468495C1 - Explosive magnetic cumulation generator - Google Patents
Explosive magnetic cumulation generatorInfo
- Publication number
- RU2468495C1 RU2468495C1 RU2011119819/07A RU2011119819A RU2468495C1 RU 2468495 C1 RU2468495 C1 RU 2468495C1 RU 2011119819/07 A RU2011119819/07 A RU 2011119819/07A RU 2011119819 A RU2011119819 A RU 2011119819A RU 2468495 C1 RU2468495 C1 RU 2468495C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- explosive
- cylindrical body
- generator according
- generator
- cylinder
- Prior art date
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области использования энергии взрыва для получения мощного импульса тока, сильных магнитных полей, может служить источником плазмы высокой температуры, изобретение можно отнести к магнитокумулятивным генераторам и к взрывным магнитогидродинамическим генераторам (МГД-генераторы).The invention relates to the field of using explosion energy to obtain a powerful current pulse, strong magnetic fields, can serve as a source of high temperature plasma, the invention can be attributed to magnetocumulative generators and explosive magnetohydrodynamic generators (MHD generators).
Во взрывных магнитогидродинамических генераторах источником энергии является конденсированное (твердое) взрывчатое вещество. Применение конденсированных взрывчатых веществ в качестве источника энергии позволяет получить сильную ударную волну со скоростью распространения около 10 км/с. При взрыве взрывчатого вещества за фронтом ударной волны движется ударно-нагретый газ с температурой около 104 К, а за ударно-нагретым газом двигаются продукты детонации. Расширение продуктов детонации приводит к быстрому их охлаждению, вызывающему резкое падение их электропроводности. Плотность продуктов детонации на порядок больше плотности ударно-нагретого газа, что приводит к формированию неустойчивости Релея-Тейлора на границе между ударно-нагретым газом и продуктами детонации (Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Энциклопедический словарь. Т.I, стр.257, 260, гл. ред. В.Е.Фортов. М. 2004 г.; Г.Кнопфель. Сверхсильные импульсные магнитные поля, стр.244-248. М. 1972 г.; А.Н.Давыдов, Е.Ф.Лебедев, А.В.Шурупов. Развитие Релей-Тейлоровской неустойчивости в цилиндрическом взрывном течении. Письма в ЖТФ, 1983, том 9, вып.7, с.429-431), т.к. при такой конфигурации создается неустойчивое состояние, потому что малопроводящие, но плотные продукты детонации толкают тормозимый электромагнитными силами малоплотный электропроводный ударно-нагретый газ. Развивающаяся в течение короткого времени (10-6-10-5 с) неустойчивость Релея-Тейлора приводит к перемешиванию электропроводного ударно-нагретого газа с неэлектропроводными продуктами детонации. В результате чего происходит снижение электропроводности рабочего газа (А.Н.Давыдов, Е.Ф.Лебедев, А.В.Шурупов. Развитие Релей-Тейлоровской неустойчивости в цилиндрическом взрывном течении. Письма в ЖТФ, 1983, том 9, вып.7, с.431), и, соответственно, снижается эффективность преобразования тепловой энергии в электрическую в магнитогидродинамическом процессе.In explosive magnetohydrodynamic generators, the energy source is a condensed (solid) explosive. The use of condensed explosives as an energy source allows you to get a strong shock wave with a propagation speed of about 10 km / s. In an explosive explosion, a shock-heated gas with a temperature of about 10 4 K moves behind the shock wave front, and detonation products move behind the shock-heated gas. The expansion of detonation products leads to their rapid cooling, causing a sharp drop in their electrical conductivity. The density of detonation products is an order of magnitude higher than the density of shock-heated gas, which leads to the formation of Rayleigh-Taylor instability at the interface between the shock-heated gas and detonation products (Encyclopedia of low-temperature plasma. Encyclopedic Dictionary. T.I, pp. 257, 260, Ch. Edited by V.E. Fortov, M. 2004; G. Knopfel, Superstrong Pulsed Magnetic Fields, pp. 244-248. M. 1972; A.N. Davydov, E.F. Lebedev, A.V. .Shurupov. Development of the Rayleigh-Taylor instability in a cylindrical explosive flow. Letters in ZhTF, 1983, volume 9, issue 7, pp. 429-431), because With this configuration, an unstable state is created because low-conductive but dense detonation products push a low-density electrically conductive shock-heated gas, which is inhibited by electromagnetic forces. The Rayleigh-Taylor instability that develops over a short time period (10 -6 -10 -5 s) leads to mixing of the conductive shock-heated gas with non-conductive detonation products. As a result, there is a decrease in the electrical conductivity of the working gas (A.N. Davydov, E.F. Lebedev, A.V. Shurupov. Development of the Relay-Taylor instability in a cylindrical explosive flow. Letters in ZhTF, 1983, volume 9, issue 7, p. 431), and, accordingly, the efficiency of converting thermal energy into electrical energy in a magnetohydrodynamic process decreases.
Устройство взрывных МГД-генераторов делится на два вида по типу взрывного течения - линейные и цилиндрические преобразователи (Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Энциклопедический словарь. Т.I, стр.257-260, М. 2004 г.).The device of explosive MHD generators is divided into two types according to the type of explosive flow - linear and cylindrical converters (Encyclopedia of low-temperature plasma. Encyclopedic Dictionary. T.I, pp. 257-260, M. 2004).
В линейном взрывном генераторе ударная волна распространяется по прямолинейному каналу перпендикулярно магнитному полю в нем. Вдоль МГД-канала располагаются электроды, на которых происходит съем тока, который возникает при движении плазмы перпендикулярно направлению магнитного поля, под действием которого индуцируется электрическое поле Е=В*v, где В - магнитная индукция, v - скорость ударно нагретого газа.In a linear explosive generator, a shock wave propagates along a rectilinear channel perpendicular to the magnetic field in it. Electrodes are located along the MHD channel, on which current is removed, which occurs when the plasma moves perpendicular to the direction of the magnetic field, under the influence of which an electric field is induced E = B * v, where B is the magnetic induction, v is the speed of the shock-heated gas.
В цилиндрической схеме взрывного МГД-генератора магнитное поле направлено параллельно оси генератора, а взрывчатое вещество расположено на оси генератора. При подрыве взрывчатого вещества, производимом вдоль его оси, разлет продуктов детонации происходит аксиально-симметрично. Плазма ударно-нагретого газа, двигаясь по радиусу цилиндра к стенкам цилиндра, пересекает линии магнитного поля, что создает электрическое поле. В результате по расширяющемуся цилиндру ударно-нагретого газа течет кольцевой ток.In a cylindrical diagram of an explosive MHD generator, the magnetic field is directed parallel to the axis of the generator, and the explosive is located on the axis of the generator. When an explosive is detonated along its axis, detonation products expand axially-symmetrically. The plasma of shock-heated gas, moving along the radius of the cylinder to the walls of the cylinder, crosses the lines of the magnetic field, which creates an electric field. As a result, an annular current flows through an expanding cylinder of shock-heated gas.
Существует два способа съема энергии тока в цилиндрических взрывных МГД-генераторах.There are two ways to remove current energy in cylindrical explosive MHD generators.
В первом случае в индуктивной обмотке, располагающейся с внешней стороны канала, на каждом ее витке возникает ЭДС, равная 2*π*r*Е (r,t), где r - радиус витка, Е (r,t) - вихревое электрическое поле в месте расположения витка.In the first case, in the inductive winding located on the external side of the channel, on each of its turns an emf of 2 * π * r * Е (r, t) appears, where r is the radius of the coil, E (r, t) is the vortex electric field at the location of the coil.
Во втором случае индуцированный кольцевой ток выводится с помощью специального размыкающего токосъемного элемента, на диэлектрических плоскостях которого установлены электроды, соединенные с внешней нагрузкой (Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Энциклопедический словарь. Т.I, стр.259, М. 2004 г.).In the second case, the induced ring current is output by means of a special opening current collector element, on the dielectric planes of which electrodes are mounted connected to an external load (Encyclopedia of low-temperature plasma. Encyclopedic Dictionary. T.I, p. 259, M. 2004).
Обычная схема цилиндрического взрывного МГД-генератора, также как и линейная схема, подвержена образованию неустойчивости Релея-Тейлора.The usual scheme of a cylindrical explosive MHD generator, as well as a linear scheme, is subject to the formation of Rayleigh-Taylor instability.
Преимуществами цилиндрической схемы МГД-генератора по сравнению с линейной являются простота получения необходимого магнитного поля (соленоид) и отсутствие отдачи при подрыве взрывчатого вещества.The advantages of the cylindrical scheme of the MHD generator compared to the linear one are the simplicity of obtaining the required magnetic field (solenoid) and the absence of recoil when exploding explosives.
Как источники сильных магнитных полей и токов известны также взрывомагнитные магнитокумулятивные генераторы (МК-генераторы) - импульсные источники электромагнитной энергии одноразового действия (Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Энциклопедический словарь. Т.I, стр.262-263. М. 2004 г.; Г.Кнопфель. Сверхсильные импульсные магнитные поля, стр.256-262. М. 1972 г.; А.Д.Сахаров. Взрывомагнитные генераторы. УФН. 1966 г. Апрель. Том 88, вып.4, с.725-734). Действие взрывного МК-генератора основано на импульсном сжатии магнитного потока. Начальное магнитное поле в МК-генераторе создается внешним импульсным источником магнитного поля (соленоидом, через который проводится ток от разряда высоковольтной конденсаторной батареи), который окружает проводник с высокой электропроводностью. Проводник подвергается деформации в результате воздействия подрыва заряда взрывчатого вещества. Обычно цилиндрический заряд взрывчатого вещества окружает проводящий металлический цилиндр с щелью (щель в проводнике создается для того, чтобы начальное импульсное магнитное поле могло попасть внутрь проводящего цилиндра). Перед подрывом взрывчатого вещества во внутреннем объеме цилиндра создается максимальное магнитное поле. После подрыва взрывчатого вещества происходит радиальное сжатие металлического цилиндра (при этом щель исчезает) сходящейся цилиндрической ударной волной. Ввиду малого электрического сопротивления металлического цилиндра магнитное поле внутри цилиндра сжимается, и, в идеальном случае, величина магнитного поля возрастает пропорционально 1/R2. Таким способом возможно получение импульсного магнитного поля напряженностью около 10 МЭ и тока около 108 А.Explosive magneto-cumulative generators (MK generators) are also known as sources of strong magnetic fields and currents — pulsed electromagnetic energy sources of one-time action (Encyclopedia of low-temperature plasma. Encyclopedic Dictionary. T.I, pp. 262-263. M. 2004; G. Knopfel, Superstrong Pulsed Magnetic Fields, pp. 256-262. M. 1972; A. Sakharov. Explosive magnetic generators. Usp. Fiz. Nauk, 1966, April 88, issue 4, pp. 725-734). The action of an explosive MK generator is based on pulsed compression of the magnetic flux. The initial magnetic field in the MK generator is created by an external pulsed source of a magnetic field (a solenoid through which current from the discharge of the high-voltage capacitor bank is passed), which surrounds a conductor with high electrical conductivity. The conductor undergoes deformation as a result of the explosion of an explosive charge. Typically, a cylindrical explosive charge surrounds a conductive metal cylinder with a slit (a gap in the conductor is created so that the initial pulsed magnetic field can get inside the conductive cylinder). Before detonating an explosive, a maximum magnetic field is created in the internal volume of the cylinder. After the explosive is detonated, the metal cylinder is radially compressed (the gap disappears) with a converging cylindrical shock wave. Due to the low electrical resistance of the metal cylinder, the magnetic field inside the cylinder is compressed, and, in the ideal case, the magnitude of the magnetic field increases in proportion to 1 / R 2 . In this way, it is possible to obtain a pulsed magnetic field with a strength of about 10 ME and a current of about 10 8 A.
Известен генератор из патента РФ №2343624 «Способ генерации импульсного магнитного поля (варианты)» (принятый за прототип). Известный генератор содержит полый цилиндр, выполненный из металла, обладающего низкой электропровдностью. Полый цилиндр размещен в полости соленоида. Цилиндр выполнен с возможностью вращения. Вращение цилиндра вокруг оси в момент сжатия может быть создано путем принудительного вращения всего генератора или цилиндра отдельно. Если по конструктивным причинам обеспечить принудительное вращение цилиндра в момент сжатия невозможно, создать вращение материала цилиндра в момент его обжатия можно путем использования явления возникновения вращения материала стенки сжимаемого взрывом цилиндра, выполненного методом ротационного выдавливания (раскатки).The known generator from RF patent No. 2343624 "Method for generating a pulsed magnetic field (options)" (adopted as a prototype). The known generator contains a hollow cylinder made of metal having low electrical conductivity. The hollow cylinder is placed in the cavity of the solenoid. The cylinder is rotatable. The rotation of the cylinder around the axis at the time of compression can be created by forcing the rotation of the entire generator or cylinder separately. If it is impossible to ensure forced rotation of the cylinder at the time of compression for structural reasons, it is possible to create rotation of the cylinder material at the time of compression by using the phenomenon of the rotation of the wall material of a cylinder compressible by explosion, made by the method of rotational extrusion (rolling).
Работа известного генератора заключается в следующем. Во внутреннюю полость вращающегося цилиндра вводят начальное магнитное поле и осуществляют последующее осесимметричное сжатие цилиндра. Начальное магнитное поле создается при помощи соленоида, на обмотку которого, расположенную снаружи цилиндра концентрично с ним, подается разряд тока от высоковольтного конденсатора. При последующем осесимметричном быстром сжатии вращающегося цилиндра размеры внутренней полости уменьшаются, а индуктивность магнитного поля возрастает на порядок. Благодаря вращению цилиндра в момент сжатия магнитного поля не происходит развития неустойчивостей по типу Релея-Тейлора, т.к. действующие на материал цилиндра центробежные силы не позволяют им развиваться.The work of a well-known generator is as follows. An initial magnetic field is introduced into the internal cavity of the rotating cylinder, and subsequent axisymmetric compression of the cylinder is carried out. The initial magnetic field is created using a solenoid, on the winding of which, located outside the cylinder concentrically with it, a current discharge is supplied from the high-voltage capacitor. With subsequent axisymmetric rapid compression of the rotating cylinder, the dimensions of the internal cavity decrease, and the magnetic field inductance increases by an order of magnitude. Due to the rotation of the cylinder at the moment of compression of the magnetic field, instabilities of the Rayleigh-Taylor type do not develop, because centrifugal forces acting on the cylinder material do not allow them to develop.
Недостатком известного генератора (принятого за прототип) является то, что данный генератор может быть использован только однократно, т.к. при взрыве происходит разрушение почти всей рабочей системы генератора.A disadvantage of the known generator (adopted as a prototype) is that this generator can be used only once, because in the explosion, almost the entire working system of the generator is destroyed.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, - создание взрывного магнитокумулятивного генератора многократного действия, улучшение характеристик вырабатываемого электрического импульса, генерируемого плазмой сходящейся цилиндрической ударной волны, образованной при подрыве взрывчатого вещества.The technical result achieved by the claimed invention is the creation of an explosive magnetocumulative generator of repeated action, improving the characteristics of the generated electrical impulse generated by the plasma of a converging cylindrical shock wave generated by the explosion of an explosive.
Заявляемый результат достигается тем, что во взрывном магнитокумулятивном генераторе, содержащем полый цилиндрический корпус, внутренняя полость которого заполнена рабочим газом, размещенный снаружи цилиндрического корпуса концентрично с ним соленоид, катушку индуктивности, размещенную между соленоидом и цилиндром концентрично с ними, привод, предназначенный для вращения цилиндрического корпуса, взрывчатое вещество, согласно изобретению взрывчатое вещество расположено тонким слоем на внутренней поверхности цилиндрического корпуса, цилиндрический корпус выполнен из высокопрочного материала с низкой электропроводностью.The claimed result is achieved by the fact that in an explosive magnetocumulative generator containing a hollow cylindrical body, the inner cavity of which is filled with a working gas, a solenoid is concentrically arranged with the outside of the cylindrical body, an inductor placed concentrically with them between the solenoid and the cylinder is a drive designed to rotate the cylindrical body, explosive, according to the invention, the explosive is located in a thin layer on the inner surface of the cylindrical body ca, the cylindrical body is made of high strength material with low electrical conductivity.
Взрывной магнитогидродинамический генератор может дополнительно содержать источник светового излучения, а взрывчатое вещество может являться светочувствительным.An explosive magnetohydrodynamic generator may further comprise a light source, and the explosive may be photosensitive.
Взрывчатое вещество может иметь слоистую структуру, при этом наружный слой, выходящий во внутреннюю полость цилиндрического корпуса, представляет собой слой светочувствительного взрывчатого вещества.The explosive may have a layered structure, with the outer layer extending into the inner cavity of the cylindrical body, is a layer of photosensitive explosives.
Взрывной магнитогидродинамический генератор может быть размещен в камере, заполненной рабочим газом.An explosive magnetohydrodynamic generator can be placed in a chamber filled with a working gas.
Возможно, чтобы торцы цилиндрического корпуса были закрыты легко разрушаемыми перегородками.It is possible that the ends of the cylindrical body were covered by easily destructible partitions.
Цилиндрический корпус целесообразно выполнить из высокопрочного металлического сплава или композитной керамики.The cylindrical body is expediently made of high-strength metal alloy or composite ceramic.
Заявляемый генератор содержит цилиндрический корпус, выполненный из высокопрочного металлического сплава или композитной керамики, обладающих низкой электрической проводимостью.The inventive generator contains a cylindrical body made of high strength metal alloy or composite ceramics with low electrical conductivity.
При работе генератора корпус вращается вокруг своей продольной оси. При этом корпус приводится во вращение приводом, связанным с корпусом. Тип привода не имеет значения, главное, чтобы он выполнял функцию вращения корпуса.When the generator is in operation, the housing rotates around its longitudinal axis. In this case, the housing is driven by a drive associated with the housing. The type of drive does not matter, the main thing is that it performs the function of rotation of the housing.
За наружной поверхностью корпуса вдоль него (с зазором) размещен соленоид, создающий магнитное поле.Behind the outer surface of the housing along it (with a gap) there is a solenoid that creates a magnetic field.
Между соленоидом и корпусом размещена индуктивная обмотка с зазором от наружной поверхности корпуса, обмотка предназначена для съема энергии (тока).An inductive winding is placed between the solenoid and the housing with a gap from the outer surface of the housing, the winding is designed to remove energy (current).
Внутренняя поверхность корпуса покрыта тонким слоем взрывчатого вещества.The inner surface of the body is covered with a thin layer of explosive.
Полость корпуса заполнена рабочим газом.The body cavity is filled with working gas.
Для изоляции объема газа в полости корпуса от внешней среды торцы корпуса могут быть снабжены легкоразрушаемой перегородкой или же все устройство может быть размещено в герметичной камере, заполненной рабочим газом.To isolate the volume of gas in the cavity of the housing from the external environment, the ends of the housing can be provided with an easily destructible partition or the entire device can be placed in a sealed chamber filled with working gas.
Улучшение характеристик вырабатываемого электрического импульса, генерируемого плазмой сходящейся цилиндрической ударной волны, образованной при подрыве взрывчатого вещества, достигается подавлением условий развития формирования неустойчивости Релея-Тейлора на границе между ударно-нагретым газом и продуктами детонации за сходящейся ударной волной, при одновременном увеличении скорости и температуры ударно-нагретого газа и ударной волны по мере ее продвижения к оси цилиндра.Improving the characteristics of the generated electric pulse generated by the plasma of a converging cylindrical shock wave generated when an explosive is detonated is achieved by suppressing the conditions for the formation of the Rayleigh-Taylor instability at the interface between the shock-heated gas and the detonation products behind the converging shock wave, while simultaneously increasing the speed and temperature of the shock -heated gas and shock wave as it moves toward the axis of the cylinder.
Оптимальное начальное рабочее давление в корпусе 1 составляет 0,1-10 кПа (Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Энциклопедический словарь. Т.I, стр.257, 261. М. 2004 г.). Полость цилиндра, выполненного из прочного малопроводящего материала, заполнена рабочим газом (например, гелием или аргоном). Для создания в полости цилиндра необходимого давления газа ~1 кПа весь генератор размещен в камере, заполненной рабочим газом. В случае рабочего давлении ≈100 кПа для создания необходимого состава газа в полости цилиндра торцы цилиндра могут быть заглушены легкоразрушаемой перегородкой.The optimal initial working pressure in the housing 1 is 0.1-10 kPa (Encyclopedia of low-temperature plasma. Encyclopedic Dictionary. T.I, p. 257, 261. M. 2004). The cavity of the cylinder, made of durable low conductive material, is filled with a working gas (for example, helium or argon). To create the required gas pressure in the cylinder cavity of ~ 1 kPa, the entire generator is placed in a chamber filled with working gas. In the case of a working pressure of ≈100 kPa, to create the necessary gas composition in the cylinder cavity, the ends of the cylinder can be drowned out by an easily destructible partition.
В момент времени с наибольшей величиной магнитного поля производится подрыв взрывчатого вещества. Образуется сходящаяся к оси цилиндра ударная, волна, за которой в этом же направлении двигается ударно-нагретый газ, толкаемый продуктами детонации. Благодаря центробежным силам, действующим при вращении цилиндра на ударно-нагретый газ и продукты детонации, подавляется возникновение неустойчивости Релея-Тейлора на их границе. На электропроводный ударно-нагретый газ со стороны магнитного поля действует тормозящая электромагнитная (пондеромоторная) сила, совершающая работу. Съем электрической энергии происходит через индукционную обмотку. На каждом витке индукционной обмотки возникает ЭДС, равная 2*π*r*E (r,t), где r - радиус витка, Е (r,t) - вихревое электрическое поле в месте расположения витка.At the point in time with the largest magnitude of the magnetic field, an explosive is blown up. A shock wave converges to the axis of the cylinder, a wave, behind which shock-heated gas, pushed by detonation products, moves in the same direction. Due to centrifugal forces acting upon rotation of the cylinder on shock-heated gas and detonation products, the occurrence of Rayleigh-Taylor instability at their boundary is suppressed. An electrically conductive shock-heated gas from the side of the magnetic field is acted upon by a braking electromagnetic (ponderomotive) force that performs work. The removal of electrical energy occurs through an induction winding. On each coil of the induction winding, an EMF equal to 2 * π * r * E (r, t) appears, where r is the radius of the coil, E (r, t) is the vortex electric field at the location of the coil.
Использование для взрыва взрывчатого вещества, нанесенного тонким слоем на внутреннюю поверхность цилиндра, выполненного из высокопрочного материала, исключает повреждение цилиндра и всего устройства при взрыве, что позволяет его использовать многократно.The use of explosives for explosion, applied in a thin layer on the inner surface of the cylinder, made of high-strength material, eliminates damage to the cylinder and the entire device during an explosion, which allows it to be used repeatedly.
Для обеспечения взрыва одновременно по всей внутренней поверхности цилиндра целесообразно использовать в качестве взрывчатого вещества светочувствительное взрывчатое вещество, которое взрывается, например, при действии импульса лазерного луча с определенной длиной волны, рассеянного оптическим элементом (например, рассеивающая линза) на всю внутреннюю поверхность цилиндра. Для большей однородности освещения возможно синхронное облучение внутренней поверхности цилиндра двумя лазерами с рассеивающими оптическими элементами, расположенными у разных торцов цилиндра. В качестве такого светочувствительного вещества можно использовать взрывчатые вещества ВС-2, ВС-7, чувствительные к энергии зажигания лазерным моноимпульсом (а также их смесь с другими ВВ), равным соответственно 2,3*10-3 Дж/см2 и 5*10-3 Дж/см2 (В.В. Соболев «Технология и безопасность выполнения взрывных работ», краткий курс лекций; Министерство образования и науки Украины, Национальный горный университет, Днепропетровск, 2008 г. (также данная информация содержится в Интернете по адресу: http://striletsa.ucoz.ru/load/0-0-0-10-20).To ensure an explosion simultaneously over the entire inner surface of the cylinder, it is advisable to use a photosensitive explosive as an explosive, which explodes, for example, when a laser beam with a certain wavelength is scattered by an optical element (for example, a scattering lens) on the entire inner surface of the cylinder. For greater uniformity of illumination, synchronous irradiation of the inner surface of the cylinder by two lasers with scattering optical elements located at different ends of the cylinder is possible. As such a photosensitive substance, you can use explosives BC-2, BC-7, sensitive to the ignition energy of the laser monopulse (as well as their mixture with other explosives), respectively equal to 2.3 * 10 -3 J / cm 2 and 5 * 10 -3 J / cm 2 (V.V.Sobolev “Technology and safety of blasting operations”, short lecture course; Ministry of Education and Science of Ukraine, National Mining University, Dnepropetrovsk, 2008 (this information is also available on the Internet at: http://striletsa.ucoz.ru/load/0-0-0-10-20).
Под воздействием лазерного луча, практически мгновенно перекрывающего всю поверхность взрывчатого вещества, инициируется взрыв взрывчатого вещества.Under the influence of a laser beam that almost instantly covers the entire surface of the explosive, an explosion of explosive is initiated.
Для обеспечения инициирования взрыва вышеуказанным способом заявляемый генератор может содержать источник излучения.To ensure the initiation of an explosion by the above method, the inventive generator may contain a radiation source.
Одновременную детонацию взрывчатого вещества по всей поверхности цилиндра можно осуществить, применив импульсный источник СВЧ-излучения и введя во взрывчатое вещество проводящую добавку, которая будет нагрета СВЧ-импульсом, что приведет к инициации детонации.The simultaneous detonation of explosive over the entire surface of the cylinder can be achieved by applying a pulsed microwave source and introducing a conductive additive into the explosive that will be heated by a microwave pulse, which will initiate detonation.
Заявляемый магнитокумулятивный (МК) генератор является взрывным МК-генератором, который позволяет генерировать мощный электрический импульс, создавать сильное магнитное поле, быть источником плазмы с Т~105 К и более, использование которого возможно многократно.The inventive magnetocumulative (MK) generator is an explosive MK generator that allows you to generate a powerful electric pulse, create a strong magnetic field, be a source of plasma with T ~ 10 5 K and more, the use of which is possible many times.
Светочувствительное взрывчатое вещество может быть введено в обычное взрывчатое вещество, прозрачное для длин волн, приводящих к инициации подрыва светочувствительного взрывчатого вещества.The photosensitive explosive can be incorporated into a conventional explosive transparent to wavelengths leading to initiation of detonation of the photosensitive explosive.
Заявляемый магнитокумулятивный генератор поясняется чертежом.The inventive magnetocumulative generator is illustrated in the drawing.
На фигуре изображено продольное сечение заявляемого генератора.The figure shows a longitudinal section of the inventive generator.
Заявляемый магнитокумулятивный генератор содержит полый цилиндрический корпус 1, за наружной поверхностью которого, с зазором, вдоль нее размещен соленоид 2. Между соленоидом 2 и корпусом 1 размещена обмотка индуктивности 3, предназначенная для съема тока. Соленоид 2, предназначенный для создания магнитного поля, и обмотка индуктивности 3 расположены соосно (концентрично) с корпусом 1. Корпус 1 связан с приводом 4, обеспечивающим вращение цилиндра 1. На внутреннюю поверхность корпуса 1 нанесено светочувствительное взрывчатое вещество 5, например ВС-2. Заявляемый генератор содержит источник светового излучения 6 (лазер) с рассеивающей оптической системой 7, обеспечивающий инициирование взрыва взрывчатого вещества. Внутренняя полость корпуса 1 заполнена рабочим газом (например, гелием). Корпус 1 выполнен из высокопрочного металлического сплава или композитной керамики. Толщина корпуса 1 составляет ~1 см, толщина слоя взрывчатого вещества составляет ~1 мм., т.е. толщина слоя взрывчатого вещества примерно на порядок меньше толщины корпуса 1. Конструкция привода 4 не имеет значения, привод может быть любой, главное, чтобы он обеспечивал вращение корпуса 1. Соленоид 2 и обмотка индуктивности 3 могут быть связаны с корпусом 1, в этом случае при действии привода 4 будут вращаться корпус 1 совместно с соленоидом 2 и обмоткой индуктивности 3. Однако в этом случае конструкция генератора будет значительно усложнена средствами, обеспечивающими вращение всех конструктивных элементов генератора, и средствами, обеспечивающими эффективное соединение токопроводов к соленоиду и индуктивной обмотке. Поэтому для простоты конструкции и надежности работы генератора целесообразно, чтобы вращение корпуса 1 осуществлялось независимо от соленоила 2 и обмотки индуктивности 3. В этом случае соленоид 2, обмотка 3 индуктивности и корпус 1 не связаны друг с другом, и при действии привода 4 будет вращаться только корпус 1.The inventive magnetocumulative generator contains a hollow cylindrical housing 1, behind the outer surface of which, with a gap, a solenoid 2 is placed along it. Between the solenoid 2 and the housing 1 there is an inductor 3 designed to remove current. The solenoid 2, designed to create a magnetic field, and the inductance winding 3 are located coaxially (concentrically) with the housing 1. The housing 1 is connected to the actuator 4, which rotates the cylinder 1. A photosensitive explosive 5, for example, VS-2, is applied to the inner surface of the housing 1. The inventive generator contains a light source 6 (laser) with a scattering optical system 7, which provides the initiation of the explosion of an explosive. The internal cavity of the housing 1 is filled with a working gas (for example, helium). The housing 1 is made of high strength metal alloy or composite ceramic. The thickness of the shell 1 is ~ 1 cm, the layer thickness of the explosive is ~ 1 mm., I.e. the explosive layer thickness is approximately an order of magnitude smaller than the thickness of the housing 1. The design of the actuator 4 does not matter, the actuator can be any, the main thing is that it ensures the rotation of the housing 1. The solenoid 2 and the inductance 3 can be connected to the housing 1, in this case the action of the actuator 4 will rotate the housing 1 together with the solenoid 2 and the inductance winding 3. However, in this case, the design of the generator will be significantly complicated by means of ensuring the rotation of all structural elements of the generator, and by means of effectiveness to effective connection conductors to the solenoid and the inductive winding. Therefore, for simplicity of design and reliability of the generator, it is advisable that the rotation of the housing 1 was carried out independently of the solenoid 2 and the inductance winding 3. In this case, the solenoid 2, the inductance winding 3 and the housing 1 are not connected to each other, and under the action of the actuator 4 will only rotate building 1.
В качестве рабочего газа можно применять инертный газ, например гелий. Для повышения проводимости газа в него можно вводить присадки щелочных металлов, например цезий.An inert gas such as helium can be used as the working gas. To increase the conductivity of the gas, alkali metal additives, such as cesium, can be added to it.
Заявляемый взрывной магнитокумулятивный генератор работает следующим образом.The inventive explosive magnetocumulative generator operates as follows.
Вращение корпуса 1 обеспечивается приводом 4. В момент, когда величина магнитного поля в цилиндре 1 будет максимальной, осуществляют подрыв взрывчатого вещества 5 под действием светового импульса от источника 6 с оптическим элементом 7. Взрыв осуществляется одновременно по всей внутренней поверхности корпуса 1. В результате взрыва образуется сходящаяся к оси цилиндра ударная волна, за которой следует электропроводный ударно-нагретый газ, толкаемый продуктами детонации. При этом на каждом витке обмотки индуктивности 3 возникает ЭДС (электродвижущая сила), генерируемый на обмотке 3 электрический импульс подается на внешнюю нагрузку.The rotation of the housing 1 is provided by the drive 4. At the moment when the magnetic field in the cylinder 1 is maximum, the explosive 5 is blown up under the action of a light pulse from the source 6 with the optical element 7. The explosion is carried out simultaneously over the entire inner surface of the housing 1. As a result of the explosion a shock wave converging to the cylinder axis is formed, followed by an electrically conductive shock-heated gas pushed by detonation products. In this case, on each coil of the inductance winding 3 there is an EMF (electromotive force), an electric pulse generated on the winding 3 is supplied to an external load.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011119819/07A RU2468495C1 (en) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | Explosive magnetic cumulation generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011119819/07A RU2468495C1 (en) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | Explosive magnetic cumulation generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2468495C1 true RU2468495C1 (en) | 2012-11-27 |
Family
ID=49255021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011119819/07A RU2468495C1 (en) | 2011-05-17 | 2011-05-17 | Explosive magnetic cumulation generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2468495C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU179760U1 (en) * | 2017-10-17 | 2018-05-25 | Федеральное государственное бюджетное военно-образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации | Explosive Cumulative Generator Warhead |
| RU219069U1 (en) * | 2023-01-11 | 2023-06-28 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации | Combined action anti-tank bomb |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4376901A (en) * | 1981-06-08 | 1983-03-15 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Magnetocumulative generator |
| RU2044252C1 (en) * | 1992-10-15 | 1995-09-20 | Малышев Владимир Геннадьевич | Explosive magnetocumulative generator |
| RU2218655C2 (en) * | 2001-09-13 | 2003-12-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Device for receiving and converting electromagnetic energy pulse |
| RU2260896C1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-09-20 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии-Минатом РФ | Off-line magnetocumulative generator |
| US7218016B2 (en) * | 2003-10-28 | 2007-05-15 | Mladen Marko Kekez | Explosively driven radio frequency pulse generating apparatus |
| RU2343624C2 (en) * | 2007-02-13 | 2009-01-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения имени В.В.Бахирева" | Method for pulsed magnet field generation (versions) |
-
2011
- 2011-05-17 RU RU2011119819/07A patent/RU2468495C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4376901A (en) * | 1981-06-08 | 1983-03-15 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Magnetocumulative generator |
| RU2044252C1 (en) * | 1992-10-15 | 1995-09-20 | Малышев Владимир Геннадьевич | Explosive magnetocumulative generator |
| RU2218655C2 (en) * | 2001-09-13 | 2003-12-10 | Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-исследовательский Институт Экспериментальной Физики | Device for receiving and converting electromagnetic energy pulse |
| US7218016B2 (en) * | 2003-10-28 | 2007-05-15 | Mladen Marko Kekez | Explosively driven radio frequency pulse generating apparatus |
| RU2260896C1 (en) * | 2004-02-24 | 2005-09-20 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии-Минатом РФ | Off-line magnetocumulative generator |
| RU2343624C2 (en) * | 2007-02-13 | 2009-01-10 | Открытое акционерное общество "Государственный научно-исследовательский институт машиностроения имени В.В.Бахирева" | Method for pulsed magnet field generation (versions) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU179760U1 (en) * | 2017-10-17 | 2018-05-25 | Федеральное государственное бюджетное военно-образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации | Explosive Cumulative Generator Warhead |
| RU219069U1 (en) * | 2023-01-11 | 2023-06-28 | Федеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования "Черноморское высшее военно-морское ордена Красной Звезды училище имени П.С. Нахимова" Министерства обороны Российской Федерации | Combined action anti-tank bomb |
| RU2812889C1 (en) * | 2023-04-13 | 2024-02-05 | Федеральное государственное казенное образовательное учреждение высшего образования "Московский пограничный институт Федеральной службы безопасности Российской Федерации" | Rocket |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sarkisov et al. | Effect of current rate on energy deposition into exploding metal wires in vacuum | |
| US3356869A (en) | Single pulse power generator | |
| US7071631B2 (en) | Electromagnetic pulse device | |
| US9658026B1 (en) | Explosive device utilizing flux compression generator | |
| Neuber et al. | Magnetic flux compression generators | |
| US11217969B2 (en) | Space plasma generator for ionospheric control | |
| RU2468495C1 (en) | Explosive magnetic cumulation generator | |
| US4121123A (en) | Explosively driven plasma current generator | |
| US11692797B2 (en) | Permanent magnet seed field system for flux compression generator | |
| Grinevich et al. | Explosive magnetic generators and their application in scientific experiments | |
| RU2548021C2 (en) | Explosion-magnetic system generating powerful energy impulse | |
| RU2396630C1 (en) | Explosive current pulse shaper | |
| US3619812A (en) | Metallic vapor laser | |
| US4888522A (en) | Electrical method and apparatus for impelling the extruded ejection of high-velocity material jets | |
| RU2554018C2 (en) | Warhead payload of air bomb, missile, sea mine, land mine | |
| Demidov et al. | Disk magneto-cumulative generator with explosive current opening switch | |
| US3348079A (en) | Pulse magnetohydrodynamic generator | |
| Wu et al. | Pulsed alternators technologies and application | |
| Demidov et al. | Helical magneto-cumulative generators for plasma focus powering | |
| RU2554021C2 (en) | Warhead payload of missile, air bomb, sea mine, land mine | |
| RU149459U1 (en) | PLASMA INJECTOR TO INITIATE EXPLOSIVES (EXPLOSIVES) | |
| RU2408171C1 (en) | Apparatus for generating high-temperature plasma and neutron radiation | |
| RU2119594C1 (en) | Method of obtaining jet thrust | |
| RU2231935C2 (en) | Device for producing high-temperature plasma | |
| Singleton et al. | Optimization of compact power modulators for transient plasma ignition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140518 |