RU2695108C1 - Высоковольтный электростатический генератор - Google Patents
Высоковольтный электростатический генератор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695108C1 RU2695108C1 RU2018126252A RU2018126252A RU2695108C1 RU 2695108 C1 RU2695108 C1 RU 2695108C1 RU 2018126252 A RU2018126252 A RU 2018126252A RU 2018126252 A RU2018126252 A RU 2018126252A RU 2695108 C1 RU2695108 C1 RU 2695108C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode
- inductor
- transport elements
- voltage
- electrical
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 3
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 claims 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
- H02N1/06—Influence generators
- H02N1/08—Influence generators with conductive charge carrier, i.e. capacitor machines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и направлено на упрощение конструкции высоковольтного электростатического генератора и повышение его электропрочности при заданных размерах. Технический результат достигается тем, что привод выполнен в виде электрически соединенного с землей автоматического огнестрельного оружия, ствол которого направлен в отверстие шарообразного электрода, металлические транспортные элементы выполнены в виде пуль, выстреливаемых из огнестрельного оружия, а приемник электрического заряда выполнен в виде электропроводящего пулеулавливателя. Предлагаемый генератор обеспечивает увеличение находящегося под напряжением изолирующего промежутка по крайней мере в 50 раз по сравнению с прототипом, что пропорционально увеличивает его электропрочность.1 ил.
Description
Изобретение относится к области получения высоких постоянных электрических напряжений и может быть использовано в экспериментальных исследованиях, при испытаниях образцов техники на устойчивость к воздействию электромагнитного импульса, преимущественно в ускорительной технике.
Известно устройство для сообщения положительного электрического потенциала металлическому электроду [1]. Устройство представляет собой навеску радиоактивного препарата, располагаемую на электроде и испускающую в результате ядерного распада β-частицы (электроны). В результате постоянного ухода испускаемых электронов с электрода, он приобретает противоположный электронам, то есть положительный заряд, а значит и потенциал относительно окружающих предметов. Недостатками устройства являются необходимость использования радиоактивного препарата и ограничение в величине достигаемого потенциала, определяемое энергией испускаемых электронов.
Существует устройство для получения высокого постоянного электрического напряжения, содержащее повышающий трансформатор, состоящий как минимум из двух обмоток на общем магнитном сердечнике и полупроводниковый выпрямитель [2]. Недостатком устройства является сложность получения высоких (более 1 MB) напряжений, обусловленная необходимостью располагать в непосредственной близости друг от друга и от магнитного сердечника две обмотки, одна из которых находится в среднем под нулевым потенциалом, а вторая под высоким напряжением. Это предъявляет очень высокие требования к качеству изоляции высоковольтной обмотки и, как следствие, к неоправданно большим размерам трансформатора. Другим недостатком устройства является необходимость последовательного соединения большого количества полупроводниковых диодов в выпрямителе, что снижает надежность устройства.
Наиболее близким к заявляемому генератору техническим решением является высоковольтный электростатический генератор, содержащий установленный на диэлектрической стойке полый шарообразный электрод с отверстием в поверхности, электрически соединенный с электродом приемник электрического заряда, расположенный внутри электрода, набор изолированных друг от друга металлических транспортных элементов, индуктора для сообщения электрического заряда транспортным элементам, расположенного вне шарообразного электрода на расстоянии, обеспечивающем отсутствие электрического пробоя между электродом и индуктором, источника постоянного напряжения, подключенного одним полюсом к индуктору, а вторым полюсом к земле, и механический привод, обеспечивающий непрерывное перемещение металлических элементов от индуктора к приемнику электрического заряда [3].
В известном устройстве транспортные металлические элементы соединены последовательно друг с другом с помощью полимерных изолирующих звеньев, образуя замкнутую цепь, натянутую на два шкива. Шкивы образуют механический привод. Один из шкивов является ведущим, приводится во вращение двигателем и расположен вблизи индуктора. Ведомый шкив располагается внутри шарообразного электрода вблизи приемника электрического заряда. Недостатком устройства является необходимость поддержания высокой степени устойчивости к образованию пыли на поверхностях изолирующих звеньев цепи [4]. Это нужно для обеспечения достаточной электрической прочности системы. Поскольку все элементы цепи находятся в движении и постоянно испытывают трение об элементы привода, обеспечение необходимого уровня чистоты изолирующих звеньев представляет определенную техническую проблему. Кроме того, чередование изолирующих звеньев с проводящими транспортными элементами в цепи, располагаемой между индуктором и высоковольтным электродом, сокращает эффективное изолирующее расстояние между этими объектами, что снижает электропрочность системы при заданных размерах.
Предлагаемое техническое решение направлено на упрощение конструкции генератора и повышение его электропрочности при заданных размерах. Технический результат достигается тем, что привод выполнен в виде электрически соединенного с землей автоматического огнестрельного оружия, ствол которого направлен в отверстие шарообразного электрода, металлические транспортные элементы выполнены в виде пуль, выстреливаемых из огнестрельного оружия, а приемник электрического заряда выполнен в виде электропроводящего пулеулавливателя.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение предлагаемого генератора. На изображении цифрами обозначены:
1 - полый шарообразный электрод;
2 - отверстие в поверхности электрода;
3 - диэлектрическая стойка;
4 - источник постоянного напряжения;
5 - индуктор;
6 - автоматическое огнестрельное оружие;
7 - выстреленная из оружия пуля;
8 - электропроводящий пулеулавливатель;
9 - траектория движения пули.
Генератор функционирует следующим образом. Выстреливаемая из электрически соединенного с землей автоматического огнестрельного оружия 6 пуля 7 электрически заряжается внутри индуктора 5, подключенного к одному полюсу источника постоянного напряжения 4. Второй полюс источника 4 подключен к земле. Двигаясь по траектории 9 и попадая через отверстие 2 в электропроводящий пулеулавливатель 8, пуля тормозится в нем, что предотвращает повреждение электрода 1. Попав в пулеулавливатель, пуля передает ему свой электрический заряд. Поскольку пулеулавливатель 8 электрически соединен с электродом 1, то поступающий с каждой очередной выстреленной пулей электрический заряд суммируется с зарядом электрода и тем самым формирует высокое электрическое напряжение (потенциал) электрода 1 относительно земли. Потенциал сохраняется и накапливается, благодаря электрической изоляции электрода относительно земли с помощью диэлектрической стойки 3.
Индуктор может быть выполнен, например, в виде металлической трубки, электрически изолированной от ствола оружия и располагаемой непосредственно у среза ствола [6, 7]. При подаче на индуктор электрического потенциала относительно ствола оружия с помощью источника постоянного напряжения, выходящая из ствола пуля, не потерявшая контакта с заземленным стволом, будет заряжаться в электрическом поле индуктора и, оторвавшись от ствола, сохранять полученный заряд.
При начальной энергии пули порядка W= 1000 Дж (автомат АК-74М) и величине формируемого на пуле заряда q порядка 10-6 Кл (технически реализуемо) электрод принципиально может быть заряжен до потенциала
U=W/q=1000/10-6=109 В.
Если радиус шарообразного электрода R выбрать равным 1 м, то величина емкости такого удаленного электрода составит [8]
С=4πεε0R=4*3,14*1*8,85*10-12=111*10-12Ф,
где ε - относительная диэлектрическая проницаемость окружающей электрод среды (для воздуха 1); ε0 - диэлектрическая проницаемость вакуума, равная 8,85*10-12 Ф/м.
При такой емкости для достижения потенциала электрода, например 100 MB=108 В, потребуется заряд
Q=U*C=108*111*10-12=111*10-4 Кл. Для достижения полученного заряда необходимо будет произвести около
N=Q/q=111*10-4/10-6=11100 выстрелов.
Приведенный пример демонстрирует техническую возможность получения напряжения 100 MB с помощью заявляемого высоковольтного электростатического генератора.
В известном высоковольтном электростатическом генераторе (прототип) между высоковольтным электродом и индуктором расположены металлические транспортные элементы (pellets) в количестве до 50 штук вдоль одной половины замкнутой цепи. Наличие проводящих элементов в промежутке сокращает суммарное расстояние, занятое диэлектриком, что снижает общее электрическое пробивное напряжение.
В предлагаемом варианте генератора при темпе стрельбы 650 выстрел/мин (АК-74М) в каждый момент времени между высоковольтным электродом и индуктором, если расстояние между ними не превышает 90 м, находится только одна пуля. Это обеспечивает увеличение находящегося под напряжением изолирующего промежутка по крайней мере в 50 раз по сравнению с прототипом при тех же общих размерах устройства. Как следствие, пропорционально увеличивается электропрочность генератора.
ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Тимофеев П.В., Симченко Ю.А. Эмиссия β-электронов в вакууме и ее применение. Радиотехника и электроника, 1960, 5, № 8, с. 1197.
2. Электротехника и электроника. / Б.И. Петленко, Ю.М. Иньков, А.В. Крашенинников и др.; Под ред. Б.И. Петленко. - М.: Издательский центр "Академия", 2003. - 320 с.
3. High-voltage electrostatic generator. Patent US 3612919 A.
4. Electrically-conducting materials. Patent US 3891868 A.
5. ГОСТ P 52212—2004. Тиры стрелковые закрытые. Защита броневая и техническая укрепленность.
6. Ашихмин А.С, Познухов А.В. Измерение скорости пули методом наведенного тока. Вестник РГРТА, Рязань. 2003, вып 12, С 52-56.
7. Патент РФ №2184978.
8. Яворский Б.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике. М: "Наука", 1975. - 624 с.
Claims (1)
- Высоковольтный электростатический генератор, содержащий установленный на диэлектрической стойке полый шарообразный электрод с отверстием в поверхности, электрически соединенный с электродом приемник электрического заряда, расположенный внутри электрода, набор изолированных друг от друга металлических транспортных элементов, индуктор для сообщения электрического заряда транспортным элементам, расположенный вне электрода на расстоянии, обеспечивающем отсутствие электрического пробоя между электродом и индуктором, источник постоянного напряжения, подключенный одним полюсом к индуктору, а вторым полюсом к земле, и механический привод, обеспечивающий непрерывное перемещение транспортных элементов от индуктора к приемнику электрического заряда, отличающийся тем, что привод выполнен в виде электрически соединенного с землей автоматического огнестрельного оружия, ствол которого направлен в отверстие шарообразного электрода, металлические транспортные элементы выполнены в виде пуль, выстреливаемых из огнестрельного оружия, а приемник электрического заряда выполнен в виде электропроводящего пулеулавливателя.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126252A RU2695108C1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Высоковольтный электростатический генератор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126252A RU2695108C1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Высоковольтный электростатический генератор |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2695108C1 true RU2695108C1 (ru) | 2019-07-19 |
Family
ID=67309529
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018126252A RU2695108C1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Высоковольтный электростатический генератор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2695108C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU95097A2 (ru) * | 1950-11-21 | 1952-11-30 | В.А. Лавровский | Электростатический генератор |
US3891868A (en) * | 1974-05-03 | 1975-06-24 | Science Res Council | Electrically-conducting materials |
RU2241300C2 (ru) * | 2003-02-12 | 2004-11-27 | Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) | Электростатическая емкостная машина для преобразования энергии ветрового потока |
RU2016143172A (ru) * | 2014-04-03 | 2018-05-10 | Ласло ОЛАХ | Зарядное устройство аккумулятора для переносных электронных устройств и переносное электронное устройство, его использующее |
-
2018
- 2018-07-16 RU RU2018126252A patent/RU2695108C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU95097A2 (ru) * | 1950-11-21 | 1952-11-30 | В.А. Лавровский | Электростатический генератор |
US3891868A (en) * | 1974-05-03 | 1975-06-24 | Science Res Council | Electrically-conducting materials |
RU2241300C2 (ru) * | 2003-02-12 | 2004-11-27 | Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт) | Электростатическая емкостная машина для преобразования энергии ветрового потока |
RU2016143172A (ru) * | 2014-04-03 | 2018-05-10 | Ласло ОЛАХ | Зарядное устройство аккумулятора для переносных электронных устройств и переносное электронное устройство, его использующее |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2410835C1 (ru) | Высоковольтный генератор импульсов (варианты) | |
EP0881460A2 (en) | Weapon which gives an electric shock | |
RU2609183C1 (ru) | Ручное многозарядное электрошоковое устройство и патрон для него | |
US8578831B2 (en) | Systems and method for igniting explosives | |
RU2695108C1 (ru) | Высоковольтный электростатический генератор | |
WO2021101978A1 (en) | Electromagnetic accelerator | |
Yang et al. | Electromagnetic launch experiments using a 4.8-MJ pulsed power supply | |
US20110203476A1 (en) | Spining projectile converting its spin into electrical energy and utilizing this converted electrical energy to damage electronic devices onboard a target | |
US11333462B2 (en) | Electromagnetic accelerator | |
US4870888A (en) | Traveling wave accelerators | |
RU2716880C1 (ru) | Высоковольтный коммутатор дистанционного электрошокового оружия | |
Lynn et al. | A low impedance 500kV 2.7 kJ Marx generator as testbed for vacuum diodes | |
RU2467524C1 (ru) | Активный молниеотвод | |
KR20190117909A (ko) | 트리거 스파크 갭을 적용한 전자기력 가속장치 | |
RU2824831C2 (ru) | Устройство боевой части (бч) электромагнитного боеприпаса (бп) для функционального поражения радиоэлектронных систем (рэс) противника | |
RU2711551C2 (ru) | Картридж электрошокового устройства и способы его воспламенения | |
RU2690432C2 (ru) | Высоковольтный генератор с предионизацией в разрядном промежутке | |
RU2679768C1 (ru) | Устройство для выработки электрической энергии в артиллерийском снаряде | |
US811913A (en) | Electric gun. | |
RU185560U1 (ru) | Электромагнитное пусковое устройство | |
RU2251113C1 (ru) | Способ сообщения электрического заряда металлической пуле | |
Novac et al. | An insulator-metallic phase transition cascade for improved electromagnetic flux-compression in/spl theta/-pinch geometry | |
Dolya | Electrodynamics acceleration of electrical dipoles | |
RU2726216C2 (ru) | Способ организации сильнотокового горизонтально направленного электропроводного канала в воздухе и устройство для его осуществления | |
CN218852791U (zh) | 一种麻醉针发射装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200717 |