RU2691626C1 - Magnetocumulative rotary generator of fast-growing current pulses - Google Patents

Magnetocumulative rotary generator of fast-growing current pulses Download PDF

Info

Publication number
RU2691626C1
RU2691626C1 RU2018117996A RU2018117996A RU2691626C1 RU 2691626 C1 RU2691626 C1 RU 2691626C1 RU 2018117996 A RU2018117996 A RU 2018117996A RU 2018117996 A RU2018117996 A RU 2018117996A RU 2691626 C1 RU2691626 C1 RU 2691626C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
shell
current
flexible shell
resistant
Prior art date
Application number
RU2018117996A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иван Васильевич Трифанов
Михаил Геннадьевич Мелкозеров
Владимир Иванович Трифанов
Ольга Андреевна Суханова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева)
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева)
Priority to RU2018117996A priority Critical patent/RU2691626C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2691626C1 publication Critical patent/RU2691626C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/002—Generators
    • H02N11/004—Generators adapted for producing a desired non-sinusoidal waveform

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to pulsed explosive engineering, to explosive sources of reusable action, which can be used in power and other equipment. Magnetocumulative rotary generator of fast-growing pulses of reusable action contains outer coil (1) made of current-conducting material, capacitor bank (2), closing switch-breaker (3), flexible transformable shell (4) made of current-conducting heat-resistant material, with inner cavity (5) serving for distribution of detonation wave, providing expansion of flexible shell, input contacts (7), external load (8), dielectric posts (9). Shell (4) is made of current-conducting carbon fabric on the fittings created on the basis of heat-resistant steel with use of tungsten (metal nonwoven material may be used instead of carbon fabric). Shell (4) can be made in the form of a multi-link hinged mechanism having the shape of a six-pointed star connected by its tops through hinges (11) with dielectric posts (9) made of heat-resistant ceramics.
EFFECT: development of pulse current generator operating in pulsed or frequency-periodic modes, that is of multiple action.
7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к импульсной взрывной технике, в частности к взрывным источникам, которые могут быть использованы в энергетических системах и изделиях, где требуется импульсная электроэнергия.The invention relates to a pulsed explosive technology, in particular to explosive sources that can be used in energy systems and products that require pulsed electric power.

Известны взрывомагнитные генераторы (ВМГ) импульсов тока, (цилиндрические, спиральные, дисковые и др.), имеющие наилучшие массогабаритные характеристики и наивысшие абсолютные значения мощности, КПД 10%, уровень энергии в единичном импульсе до 100 МДж (см. Взрывные генераторы мощных импульсов электрического тока. Под ред. В.Е. Фортова. - М.: Наука, 2002, с. 23, 34). В классической схеме ВМГ продукты детонации взрывчатого вещества, воздействуют на цилиндрический металлический лайнер, расширяют его и замыкают силовые линии электромагнитного поля, а также вытесняют магнитный поток в нагрузку. Известен, например, ферромагнитный взрывной генератор электрического импульса (см. Патент РФ №2059329, Чернышев В.К., Пак С.В., Волков Г.И. и др.).There are known explosive magnetic generators (VMG) of current pulses (cylindrical, spiral, disk, etc.), having the best mass-dimensional characteristics and the highest absolute values of power, efficiency 10%, energy level in a single pulse up to 100 MJ (see. Explosive generators of powerful electric pulses VE Fortov, ed., Moscow: Nauka, 2002, pp. 23, 34). In the classical HMG scheme, detonation products of an explosive substance act on a cylindrical metal liner, expand it and close the electromagnetic field lines, and also displace the magnetic flux into the load. Known, for example, ferromagnetic explosive electric pulse generator (see. Patent RF №2059329, Chernyshev V.К., Pak S.V., Volkov G.I. and others).

Недостатком взрывомагнитных генераторов (ВМГ) является то, что они являются устройством одноразового действия.The disadvantage of explosive magnetic generators (VMG) is that they are a one-time device.

Известны, взрывные плазменные магнитогидродинамические генераторы (МГДВГ), в которых в классической схеме используются расширяющиеся продукты детонации, проталкивающие электропроводную плазму через поперечное магнитное поле магнитогидродинамического (МГД) канала. Электроды МГД-канала соединены с нагрузкой. Быстрое расширение газообразных продуктов детонации позволяет использовать сохраняемые МГД-канал и взрывную камеру многократно. Неразрушаемость конструкции МГДВГ позволяет реализовать частотно-периодический режим работы устройства. Экспериментально на установках малого масштаба МГДВГ освоен уровень мощностей ~ 109 Вт, с параметром по току ~ 0,5Ма и КПД ~ 5-7%. Недостатком МГДВГ является то, что удельные энергетические параметры у них значительно ниже, чем у ВМГ (см. Взрывные генераторы мощных импульсов электрического тока. Под. ред. В.Е. Фортова. - М.: Наука, 2002, с. 23-24).There are known explosive plasma magnetohydrodynamic generators (MGDVG), in which the classical scheme uses expanding detonation products that push electrically conducting plasma through the transverse magnetic field of the magnetohydrodynamic (MHD) channel. The electrodes of the MHD channel are connected to the load. The rapid expansion of gaseous detonation products allows the use of stored MHD channel and explosion chamber multiple times. The indestructibility of the MGVDG design allows the implementation of frequency-periodic operation of the device. Experimentally, on a small scale unit MHDVG, a power level of ~ 10 9 W was mastered, with a current parameter of ~ 0.5Ma and an efficiency of ~ 5-7%. The disadvantage of MGDVG is that their specific energy parameters are significantly lower than those of the VMG (see Explosive Generators of Powerful Pulses of Electric Current. Ed. By VE Fortova. - Moscow: Nauka, 2002, pp. 23-24 ).

Известен магнитокумулятивный способ и устройство для получения импульса напряжения (см. патент РФ №2267858 / Борискин А.С., Демидов В.А., Казаков С.А.). Устройство работает под воздействием электровзрывающихся проводников взрывчатого вещества одноразового действия, что является его недостатком.Known magnetocumulative method and device for obtaining a voltage pulse (see RF patent №2267858 / Boriskin A.S., Demidov V.A., Kazakov S.A.). The device operates under the influence of electroexplosive conductors explosive one-time action, which is its disadvantage.

Известен также магнитокумулятивный витковый генератор импульсов тока (см. А.И. Павловский, Р.З. Людаев, В.А. Васюков, А.С. Русаков и др. Магнитокумулятивные витковые генераторы быстронарастающих импульсов тока. / Сверхсильные магнитные поля: Физика. Техника. Применение. М.: Наука, 1984, с. 292-297), принятый за прототип.The magnetocumulative coil current pulse generator is also known (see AI Pavlovsky, RZ Lyudaev, VA Vasyukov, AS Rusakov, and others. Magnetocumulative coil generators of fast-growing current pulses. / Superstrong magnetic fields: Physics. Technique. Application. M .: Science, 1984, pp. 292-297), adopted for the prototype.

Магнитокумулятивный витковый генератор (MKT) содержит токовый контур, состоящий из внешнего витка, имеющего входные клеммы и расположенную внутри него цилиндрическую расширяемую оболочку, заполненную взрывчатым веществом (ВВ). Начальный магнитный поток создается с помощью конденсаторной батареи (или спирального МКГ в случае высокого уровня энергии). Инициирование заряда ВВ осуществляется цепочкой электрического детонатора (ЭД) по оси одновременно по всей длине. Цилиндрическая оболочка, расширяющаяся под действием взрыва ВВ, замыкает входные клеммы в момент когда начальный ток в контуре виткового генератора достигает максимума. При последующем расширении оболочки захваченный магнитный поток сжимается всей ее поверхностью и вытесняется в нагрузку.The magneto-cumulative coil generator (MKT) contains a current loop consisting of an external coil having input terminals and a cylindrical expandable sheath located inside it, filled with an explosive (EX). The initial magnetic flux is created using a capacitor bank (or spiral MCH in the case of high energy levels). The initiation of the explosive charge is carried out by a chain of electric detonator (ED) along the axis simultaneously along the entire length. The cylindrical shell, expanding under the action of an explosive explosion, closes the input terminals at the moment when the initial current in the loop of the coil generator reaches its maximum. With the subsequent expansion of the shell, the trapped magnetic flux is compressed throughout its surface and is forced out into the load.

Магнитокумулятивные витковые генераторы позволяют получать электрические импульсы с параметрами по току от 15 до 46 МА, напряжением 140 кВ, мощностью до 4*1012 Вт, энергией от 2 до 30 Мдж. Время генерации энергии 30 мкс. Такие генераторы относятся к классу быстроходных.Magneto-cumulative coil generators allow to obtain electric pulses with current parameters from 15 to 46 MA, voltage 140 kV, power up to 4 * 10 12 W, energy from 2 to 30 MJ. The power generation time is 30 µs. Such generators belong to the high-speed class.

Недостатком МКГ является то, что он является одноразовым, внутри него расположена разрушаемая цилиндрическая оболочка, заполненная взрывчатым веществом.The disadvantage of the ICG is that it is disposable, inside it is a destructible cylindrical shell filled with explosive.

Особую актуальность приобретает создание импульсных источников тока с частотно-периодическим или частотным режимами работы. Переход к частотному режиму требует создания расширяющейся и сужающейся оболочки МКГ генератора многоразового действия, поэтому задачей изобретения является создание магнитокумулятивного виткового генератора быстронарастающих импульсов тока, работающего в импульсном или в частотно-периодическом режимах, а также повышения энергетических характеристик на основе многоэлементных систем.Of particular relevance is the creation of pulsed current sources with frequency-periodic or frequency modes of operation. The transition to the frequency mode requires the creation of an expanding and tapering shell of an ICG generator of reusable action, therefore the object of the invention is to create a magnetic cumulative coil generator of fast-growing current pulses operating in a pulsed or frequency-periodic mode, as well as improving the energy characteristics based on multi-element systems.

Поставленная задача решается за счет того, что в магнитокумулятивном витковом генераторе быстронарастующих импульсов тока, содержащем токовый контур, состоящий из внешнего витка с входными клеммами, конденсаторную батарею и нагрузку, причем внутри витка расположена гибкая оболочка, согласно изобретению, гибкая оболочка, выполненная из жаропрочного токопроводящего материала, имеет возможность расширения, обеспечивающего контакт с входными клеммами, и последующего сжатия до исходного положения, при этом гибкая оболочка соединена с диэлектрическими стойками, радиально закрепленными внутри внешнего витка.The problem is solved due to the fact that in a magneto-cumulative coil generator of fast-propagating current pulses, containing a current loop consisting of an external coil with input terminals, a capacitor battery and a load, and inside the coil is a flexible sheath, according to the invention, a flexible sheath made of heat-resistant conductive material has the ability to expand, providing contact with the input terminals, and subsequent compression to the initial position, while the flexible shell is connected to the The electrical struts radially fixed within the outer coil.

Гибкая оболочка выполнена в виде многозвенного шарнирного механизма, имеющего форму звезды, при этом грани звезды стянуты возвратными пружинами.The flexible shell is made in the form of a multi-link star-shaped hinge mechanism, with the faces of the star tightened by return springs.

Гибкая оболочка выполнена в виде «гармошки».Flexible shell is made in the form of "accordion".

Гибкая оболочка изготовлена из металлического нетканого материала.Flexible sheath made of metallic non-woven material.

Гибкая оболочка выполнена из жаростойкой токопроводящей ткани на фурнитуре из жаропрочной стали с использованием вольфрама.The flexible shell is made of heat-resistant conductive fabric on the fittings of heat-resistant steel using tungsten.

Гибкая оболочка изготовлена многослойной с армированной сеткой, выполненной из жаростойких и жаропрочных материалов.The flexible shell is made of multi-layer with reinforced mesh, made of heat-resistant and heat-resistant materials.

Генератор содержит несколько последовательно электрически соединенных витков.The generator contains several series electrically connected turns.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана схема виткового магнитомукулятивного генератора быстронарастающих импульсов тока с трансформируемой оболочкой в виде многозвенного механизма типа «звезда».FIG. 1 shows a schematic of a coil-type magnetic modulative generator of fast-growing current pulses with a transformable shell in the form of a multi-link star-type mechanism.

На фиг. 2 - схема виткового магнитомукулятивного генератора с трансформируемой оболочкой в виде «гармошки».FIG. 2 is a diagram of a vitkovy magnetic modulative generator with a transformable membrane in the form of an "accordion".

В состав магнитомукулятивного генератора входит (фиг. 1) внешний виток 1, выполненный из токопроводящего материала, конденсаторная батарея 2, замыкатель-размыкатель 3, гибкая трансформируемая оболочка 4, выполненная из токопроводящего жаропрочного материала, с внутренней полостью 5, служащей для распространения детонационной волны, обеспечивающей расширение гибкой оболочки в пределах геометрической формы 6, входные контакты 7, внешняя нагрузка 8, диэлектрические стойки 9, стягивающие пружины 10, шарнирные соединения 11. Оболочка 4 изготовлена из токопроводящей углеродной ткани на фурнитуре, созданной на основе жаростойкой стали с использованием вольфрама (вместо углеродной ткани может быть применен металлический нетканый материал). Стягивающие пружины 10 и шарниры 11 выполнены из жаропрочной стали. Оболочка 4 может быть выполнена в виде многозвенного шарнирного механизма, имеющего форму шестиконечной звезды, соединенной своими вершинами через шарниры с диэлектрическими стойками 9, изготовленными из жаростойкой керамики.The composition of the magnetic modulation generator (Fig. 1) includes an external coil 1 made of a conductive material, a capacitor battery 2, a switch-disconnector 3, a flexible transformable sheath 4 made of a conductive heat-resistant material, with an internal cavity 5 serving to propagate the detonation wave, providing the expansion of the flexible shell within the geometric shape 6, the input contacts 7, the external load 8, the dielectric posts 9, the tension springs 10, the hinge joints 11. The shell 4 is made from conductive carbon fabric on fittings created on the basis of heat-resistant steel using tungsten (instead of carbon fabric, metal non-woven material can be used). Tightening springs 10 and the hinges 11 are made of heat-resistant steel. Shell 4 can be made in the form of a multi-link articulated mechanism having the shape of a six-pointed star, connected by its vertices through hinges with dielectric columns 9 made of heat-resistant ceramics.

Работает генератор следующим образом: начальный магнитный поток создается во внешнем витке 1 с помощью конденсаторной батареи 2 путем замыкания размыкателя 3, при этом внутри гибкой трансформируемой оболочки 4 типа «звезда» осуществляется инициированное воздействие детонационной волны в полости 5, при помощи детонационного генератора (на чертеже не показан). Создание детонационной волны может производится путем периодического контролируемого подрыва взрывчатых веществ, которые могут последовательно подаваться в детонационный генератор, а затем взрываться и создавать детонационную волну в полости трансформируемой оболочки, а также при сжигании углеводородного или водородного топлива. Детонационный генератор периодически создает детонационную волну за счет поджига топлива, например искрой. Трансформируемая оболочка 4 под действием энергии детонационной волны в полости 5 расширяется и принимает геометрическую форму в пределах окружности 6 (теоретическая окружность, ограничивающая расширение гибкой трансформируемой оболочки), и замыкает входные клеммы 7 в момент, когда начальный ток в контуре виткового генератора достигает максимума, а размыкатель 3 разомкнут.При расширении гибкой трансформируемой оболочки 4 захваченный магнитный поток сжимается всей ее поверхностью в пределах окружности 6 и вытесняется в нагрузку 8. Быстрое сжатие магнитного потока в витковом МКГ обеспечивает возможность работы в режиме высокого напряжения магнитного поля ~ 1 МЭ, плотности магнитной энергии в сжимаемом объеме токового контура ~ 5-109 Дж/м3 и высокой линейной плотности тока ~ 80 МА/м. (см. Магнитокумулятивные витковые генераторы быстронарастающих импульсов тока. / Сверхсильные магнитные поля: Физика, Техника. Применение. М.: Наука, 1984,. с. 292-293).The generator operates as follows: the initial magnetic flux is created in the outer coil 1 by using a capacitor battery 2 by closing the breaker 3, while inside the flexible transformable shell 4 of the "star" type, the detonation wave is initiated in cavity 5, using a detonation generator (in the drawing not shown). The creation of a detonation wave can be done by periodically controlled explosions of explosives that can be successively fed into a detonation generator, and then explode and create a detonation wave in the cavity of the transformable shell, as well as when burning hydrocarbon or hydrogen fuel. The detonation generator periodically creates a detonation wave by igniting the fuel, for example a spark. Transformable shell 4 under the action of detonation wave energy in cavity 5 expands and takes a geometric shape within circumference 6 (theoretical circumference limiting the expansion of a flexible transformable shell), and closes the input terminals 7 at the moment when the initial current in the loop of the coil generator reaches its maximum, and breaker 3 is open. When expanding a flexible transformable shell 4, the trapped magnetic flux is compressed with its entire surface within circumference 6 and is displaced into load 8. Fast e compression of the magnetic flux in the coil MCH provides the ability to operate in a high voltage magnetic field ~ 1 ME, magnetic energy density in the compressible volume of the current loop ~ 5-10 9 J / m 3 and high linear current density ~ 80 MA / m. (see Magnetocumulative coil generators of fast-growing current pulses. / Superstrong magnetic fields: Physics, Technique. Application. M .: Nauka, 1984, pp. 292-293).

После сбрасывания давления детонационной волны, трансформируемая оболочка возвращается в исходное состояние за счет упругости стягивающих пружин 10.After dropping the pressure of the detonation wave, the transformable shell returns to its original state due to the elasticity of the tension springs 10.

В магнитокумулятивном витковом генераторе, изображенном на фиг. 2, гибкая оболочка выполнена по типу «гармошка» Расширенная трансформируемая оболочка, после воздействия на нее давления детонационной волны, получаемой при периодическом сжигании топлива, принимает форму 6, и замыкает входные клеммы 7. После воздействия давления детонационной волны оболочка по типу «гармошка» возвращается в исходное положение за счет собственной упругости и может быть использована многократно. По сравнению с оболочкой многозвенного механизма типа «звезда», трансформируемая оболочка типа «гармошка» имеет более простую конструкцию и обеспечивает более быстрое время замыкания и размыкания контактов.In the magneto-cumulative coil generator shown in FIG. 2, the flexible casing is made according to the “accordion” type. The expanded transformable casing, after the pressure of the detonation wave produced by periodic combustion of fuel, takes the form 6, and closes the input terminals 7. After the pressure of the detonation wave, the casing of the accordion type is returned in the original position due to its own elasticity and can be used repeatedly. Compared to the shell of the star-type multi-link mechanism, the transformable accordion-type shell has a simpler design and provides a faster time of closing and opening the contacts.

При работе генератора энергия первичного источника (конденсаторной батареи 2), преобразуется в электрическую энергию выходного импульса в нагрузке 8 за один этап. Этапы могут многократно повторяться с частотой детонационной волны. Для повышения коэффициента усиления начальной электрической энергии (~ 102-103) необходимо создавать многоэлементные генераторы, в которых витки соединяются последовательно, чтобы при прохождении детонационной волны продуктов сгорания топлива замыкать контакты, а затем после прохождения детонационной волны снова размыкать за счет усилия пружины. Можно также использовать многокаскадные схемы, путем последовательного соединения электрических цепей нескольких генераторов, что позволит обеспечить более высокий коэффициент усиления (до 106).When the generator operates, the energy of the primary source (capacitor battery 2) is converted into electrical energy of the output pulse in the load 8 in one step. Stages can be repeated many times with the frequency of the detonation wave. To increase the gain of the initial electric energy (~ 10 2 -10 3 ), it is necessary to create multi-element generators in which the coils are connected in series so that when the detonation wave of the combustion products of the fuel passes, it closes the contacts and then opens the detonation wave again due to the spring. You can also use multi-stage circuits by serially connecting the electrical circuits of several generators, which will ensure a higher gain (up to 10 6 ).

Для определения потерь магнитного потока при работе МКГ в режиме высоких полей и плотности тока может быть использовано уравнение баланса магнитного потока в токовом контуре (см. А.И. Павловский, Р.З. Людаев, В.А. Васюков, А.С. Русаков и др. Магнитокумулятивные витковые генераторы быстронарастающих импульсов тока. / Сверхсильные магнитные поля: Физика. Техника. Применение. М.: Наука, 1984, с. 292-297):To determine the magnetic flux losses during the operation of the ICG in the high-field and current density mode, the magnetic flux balance equation in the current loop can be used (see A.I. Pavlovsky, R.Z. Lyudaev, V.A. Vasyukov, A.S. Rusakov et al. Magnetocumulative coil generators of fast-growing current pulses. / Superstrong magnetic fields: Physics. Technique. Application. M .: Nauka, 1984, pp. 292-297):

Figure 00000001
Figure 00000001

где L - индуктивность сжимаемого объема токового контура МКГ; Lδ - индуктивность скин-слоя магнитного потока, U - напряжение на нагрузке МКГ; I - ток.where L is the inductance of the compressible volume of the current circuit MKG; L δ is the inductance of the magnetic flux skin layer, U is the voltage at the MCH load; I - current.

Figure 00000002
Figure 00000002

где L2, R2 - индуктивность и сопротивление нагрузки.where L 2 , R 2 - inductance and load resistance.

Figure 00000003
Figure 00000003

где S - площадь зазора между витком и внутренней оболочкой;

Figure 00000004
- ширина витка, kα - табулированный форм-фактор порядка 0,5-1, зависящий от соотношения ширина витка к зазору между витком и оболочкой.where S is the area of the gap between the coil and the inner shell;
Figure 00000004
- coil width, k α - tabulated form factor of the order of 0.5-1, depending on the ratio of the width of the coil to the gap between the coil and the shell.

Figure 00000005
Figure 00000005

где Р - периметр токового контура виткового МКГ, μ0 - магнитная проницаемость,

Figure 00000004
- ширина витка, δ - величина эффективного скин-слоя.where P is the perimeter of the current circuit of the ICG, μ 0 is the magnetic permeability,
Figure 00000004
- the width of the coil, δ - the value of the effective skin layer.

С учетом потерь магнитного потока могут быть определены электрические и геометрические параметры МКГ, а также его КПД.Taking into account the losses of the magnetic flux, the electrical and geometric parameters of the ICG can be determined, as well as its efficiency.

В качестве металлического волокна применяемого для изготовления гибкой трансформируемой оболочки, может использоваться волокно, выполненное, например, на основе системы Ni-Cr-Al+Hf, содержащее 4-6% хрома, 5-8% алюминия, 0,1-1,0% гафния, 0,5-20% платины и остальное - никель. Волокно устойчиво к окислению до 1000-1100°С (Патент РФ 2573542. Металлические волокна из жаростойкого сплава / Каблов Е.Н., Фараонов Д.П., Деговец М.Л., Алешина Р.Ш.), а также волокна, описанные в патенте США 6063332, опубл. 16.05.2000, и в заявке на изобретение США 2013/0040807, опубл. 14.02.2013.As the metal fiber used for the manufacture of flexible transformable shell, can be used fiber made, for example, on the basis of the system Ni-Cr-Al + Hf, containing 4-6% chromium, 5-8% aluminum, 0.1-1.0 % hafnium, 0.5-20% platinum and the rest is nickel. The fiber is resistant to oxidation up to 1000-1100 ° С (RF Patent 2573542. Metal fibers from a heat-resistant alloy / Kablov E.N., Pharaonov DP, Degovets M.L., Aleshina R.Sh.), as well as fibers, described in US patent 6063332, publ. 05.16.2000, and in the application for the invention of the USA 2013/0040807, publ. February 14, 2013.

Для изготовления гибкой трансформируемой оболочки может использоваться также углеродная ткань, обладающая высокой теплостойкостью (1600-2000°С) и электропроводностью (см. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D0%BB%D0%B5%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%BD%D0%BE). Материалы на основе углеродных волокон способны хорошо проводить ток и тепло, кроме того они обладают уникальными механическими свойствами, у них достаточно высокая прочность (2,5-3,5 ГПа) и модуль упругости (20-70 ГПа). Причем при повышении температуры механические свойства не уменьшаются, а наоборот возрастают (см. патент РФ №2343235. Способ получения высокопрочного и высокомодульного углеродного волокна, опубликован 10.01.2009).For the manufacture of flexible transformable shell can also be used carbon fabric with high heat resistance (1600-2000 ° C) and electrical conductivity (see https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A3%D0%B3%D0%BB % D0% B5% D1% 80% D0% BE% D0% B4% D0% BD% D0% BE% D0% B5% D0% B2% D0% BE% D0% BB% D0% BE% D0% BA% D0 % BD% D0% BE). Materials based on carbon fibers are able to conduct electricity and heat well, in addition, they have unique mechanical properties, they have sufficiently high strength (2.5-3.5 GPa) and modulus of elasticity (20-70 GPa). Moreover, with increasing temperature, the mechanical properties do not decrease, but, on the contrary, increase (see RF patent No. 2343235. A method for producing high-strength and high-modulus carbon fiber, published January 10, 2009).

По мощностным характеристикам на современном уровне развития науки и технологии лидируют взрывомагнитные генераторы, а также емкостные накопители, работающие в режиме длинной линии. Ведущей тенденцией импульсных источников энергии, является рост абсолютных значений генерируемой мощности, для неразрушаемого импульсного источника тока с начальным давлением 0,1-10 кПа, скоростью движения газа ударной волны 2-12 км/с.According to the power characteristics at the present level of development of science and technology, explosion-magnetic generators lead, as well as capacitive drives operating in the long line mode. The leading trend of pulsed energy sources is the growth of absolute values of the generated power, for an indestructible pulsed current source with an initial pressure of 0.1-10 kPa, the velocity of the gas of the shock wave 2-12 km / s.

Заявляемое техническое решение целесообразно использовать при создании детонационно-энергетических систем быстронарастающих импульсов тока, в том числе при конструировании и изготовлении детонационных ракетных двигателей, (см. Положительное решение по заявке №2017117776/06 от 22.05.2017 о выдаче патента на изобретение / Импульсный детонационный ракетный двигатель / Трифанов И.В., Казьмин Б.Н., Оборина Л.И., Трифанов В.И.).The claimed technical solution is advisable to use when creating detonation-energy systems of fast-growing current pulses, including in the design and manufacture of detonation rocket engines, (see. Positive decision on application No. 2017117776/06 dated 05.22.2017 on granting a patent for invention / Pulse detonation rocket engine / Trifanov I.V., Kazmin B.N., Oborina L.I., Trifanov V.I.).

Технический результат изобретения заключается в создании виткового генератора импульсов тока, работающего в импульсном или частотно-периодическом режиме, т.е. многоразового действия с КПД 8-12%. Преимуществом предложенного технического решения также является то, что генератор является не разрушаемым и предназначен для многоразового использования.The technical result of the invention is to create a coil current pulse generator operating in a pulsed or frequency-periodic mode, i.e. reusable action with efficiency of 8-12%. The advantage of the proposed technical solution is also that the generator is not destructible and is designed for reusable use.

Claims (7)

1. Магнитокумулятивный витковый генератор быстронарастующих импульсов тока, содержащий токовый контур, состоящий из внешнего витка с входными клеммами, конденсаторную батарею и нагрузку, причем внутри витка расположена гибкая оболочка, отличающийся тем, что гибкая оболочка, выполненная из жаропрочного токопроводящего материала, имеет возможность расширения, обеспечивающего контакт с входными клеммами, и последующего сжатия до исходного положения, причем гибкая оболочка соединена с диэлектрическими стойками, радиально закрепленными внутри внешнего витка.1. Magneto-cumulative coil generator of fast-current current pulses, containing a current loop consisting of an external coil with input terminals, a capacitor battery and a load, with a flexible shell inside the coil, characterized in that the flexible shell made of heat-resistant conductive material has the ability to expand providing contact with the input terminals, and subsequent compression to the initial position, with the flexible shell connected to the dielectric struts, radially fixed inside the outer coil. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что гибкая оболочка выполнена в виде многозвенного шарнирного механизма, имеющего форму звезды, при этом грани звезды стянуты возвратными пружинами.2. The generator under item 1, characterized in that the flexible shell is made in the form of a multi-link hinge mechanism, having the shape of a star, while the faces of the star are pulled together by return springs. 3. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что гибкая оболочка выполнена в виде «гармошки».3. The generator according to claim 1, characterized in that the flexible shell is made in the form of an "accordion". 4. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что гибкая оболочка изготовлена из металлического нетканого материала.4. The generator according to claim 1, characterized in that the flexible shell is made of metallic nonwoven material. 5. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что гибкая оболочка выполнена из жаростойкой токопроводящей ткани на фурнитуре из жаропрочной стали с использованием вольфрама.5. The generator according to claim 1, characterized in that the flexible shell is made of heat-resistant conductive fabric on the fittings of heat-resistant steel using tungsten. 6. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что гибкая оболочка изготовлена многослойной с армированной сеткой, выполненной из жаростойких и жаропрочных материалов.6. The generator according to claim 1, characterized in that the flexible shell is made of multi-layer with a reinforced mesh, made of heat-resistant and heat-resistant materials. 7. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что содержит несколько последовательно электрически соединенных витков.7. The generator according to claim 1, characterized in that it contains several series-electrically connected turns.
RU2018117996A 2018-05-15 2018-05-15 Magnetocumulative rotary generator of fast-growing current pulses RU2691626C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018117996A RU2691626C1 (en) 2018-05-15 2018-05-15 Magnetocumulative rotary generator of fast-growing current pulses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018117996A RU2691626C1 (en) 2018-05-15 2018-05-15 Magnetocumulative rotary generator of fast-growing current pulses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2691626C1 true RU2691626C1 (en) 2019-06-17

Family

ID=66947955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018117996A RU2691626C1 (en) 2018-05-15 2018-05-15 Magnetocumulative rotary generator of fast-growing current pulses

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2691626C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU952076A1 (en) * 1981-01-05 1985-06-30 Предприятие П/Я Г-4665 Magnetocumulative generator
USH148H (en) * 1984-07-05 1986-11-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Shock electromechanical energy converter with permanent magnet
RU2065247C1 (en) * 1993-10-06 1996-08-10 Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики Magnetocumulative generator
RU2267858C1 (en) * 2004-04-12 2006-01-10 Российская Федерация в лице государственного заказчика Министерства Российской Федерации по атомной энергии - Минатома РФ Magnetic-cumulative method and device for producing a voltage pulse

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU952076A1 (en) * 1981-01-05 1985-06-30 Предприятие П/Я Г-4665 Magnetocumulative generator
USH148H (en) * 1984-07-05 1986-11-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Shock electromechanical energy converter with permanent magnet
RU2065247C1 (en) * 1993-10-06 1996-08-10 Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики Magnetocumulative generator
RU2267858C1 (en) * 2004-04-12 2006-01-10 Российская Федерация в лице государственного заказчика Министерства Российской Федерации по атомной энергии - Минатома РФ Magnetic-cumulative method and device for producing a voltage pulse

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhou et al. Generation of electrohydraulic shock waves by plasma-ignited energetic materials: II. Influence of wire configuration and stored energy
Crawford et al. Explosively Driven High‐Energy Generators
RU2691626C1 (en) Magnetocumulative rotary generator of fast-growing current pulses
Neuber et al. Magnetic flux compression generators
US20190186435A1 (en) Fuel Injection Using a Dielectric of a Resonator
RU2649494C1 (en) Pulsed detonation rocket engine
US4429203A (en) Electromagnetic microwave dielectric heated steam flash plug
RU91467U1 (en) EXPLOSIVE MAGNETIC GENERATOR
Shkuratov et al. Completely explosive autonomous high-voltage pulsed-power system based on shockwave ferromagnetic primary power source and spiral vector inversion generator
US7218016B2 (en) Explosively driven radio frequency pulse generating apparatus
WO2006041330A1 (en) Spark plug for an internal combustion engine
US571909A (en) Charles e
US3364393A (en) Arrangement for igniting combustible fluid
Jin Pulsed discharge characteristics of a semicombustible plasma generator for ETC launchers
RU2397625C2 (en) Method of effective conversion of electric energy to plasma energy
RU2267858C1 (en) Magnetic-cumulative method and device for producing a voltage pulse
Davis et al. Optimizing wire parameters in exploding wire arrays
Neuber et al. Thermodynamic state of the magnetic flux compression generator volume
RU149459U1 (en) PLASMA INJECTOR TO INITIATE EXPLOSIVES (EXPLOSIVES)
Young et al. Stand-alone, FCG-driven high power microwave system
SU266100A1 (en) EXPLOSION GENERATOR
Novac et al. Analysis of helical generator driven exploding foil opening switch experiments
RU112501U1 (en) EXPLOSIVE MAGNETIC GENERATOR
Andreasson et al. Results from initial ETC closed vessel experiments
Young et al. A compact, self-contained high power microwave source based on a reflex-triode vircator and explosively driven pulsed power

Legal Events

Date Code Title Description
TC4A Change in inventorship

Effective date: 20190813