SU704405A1 - Магнитокумул тивный генератор - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к взрывным магнитокумул тивным генераторам сильноточных электрических импульсов.

Дл  получени  электрических импуль .сов наиболее широко примен ютс  батареи конденсаторов. Однако из-за малой плотности запасаемой в конденсаторе энергии ЬЮ Дж/м) такие источники при энергии импульса 7 1 МДж весьма .громоздки и дороги.

Известны магнитокумул тивные генераторы (МКГ) электромагнитной энергии , выполненные в виде соединенного с источником начального тока и нагрузкой электрического индуктивного контура, сжимаемого взрывом взрывчатого вещества Сij. При быстром сжатии контура его проводник совершает работу против давлени  магнитного пол , в результате механическа  энерги  переходит в магнитную.

Дл  эгициТы от напр жени , возникающего при передаче энергии от генератора в нагрузку, токосъемные электроды раздел ютс  изол тором, который частично продолжаетс  в компрессионный объем. Однако при взрывном сжатии электрического контура в воздухе, заполн ющем компрессионный объем,  озникгиот ударкме волны, которые, разогрева  воздух, снижают его электропрочность , а существующие внутри МКГ электрические пол  привод т к его ионизации. При этом индуцированный в ионизованном воздухе ток шунтирует нагрузку, что значительно снижает энергию и мс цность генератора. Экспериментальные исследовани  показали, что температура воздуха в компрессион0 ном объеме пор дка 1 эВ, что соответствует проводимостивоздуха Ю 10 См/м; отмечаетс  также, что потери энергии, св занные с пробо ми газа , возрастгиот с увеличением разме5 ров МКГ, причем замена воздуха в компрессионном объеме на более электропрочный газ (метан, азот, водород и др.) или откачка не привод т к существенному увеличению выходной энер0 гии.

Известно использование в магнитогидродинамическом генераторе радиальных стенок дл  облегчени  проникновени  пол  через плазму и прерывани 

азимутальных токов в плазме ,2.

Claims (2)

1. Однако особенности взрывных магнитокумул тивных генераторов, св занные с взрывным сжатием токового контура и одноразово.стью действи  ( рушением их после первого же импульса ), не допускают напосрвдстввннсго применени  в них этого решени . Вопервых , врем  работы МКГ с примерно на пор док меньше, чем в МГД приборах, и простое радиальное распо ложение изол тора может не обеспечить необходимую скорость прохождени  магнитногр пол  через провод щую плазму. Во-вторых, энерги  у МКГ выводитс  одновременно с сжатием токового контура. Поэтому необходимо кон |Ьтруктивно обеспечить сохранность оп тимальной геометрии изол тора, облегчающего выход магнитной энер гии из провод щей плазмы сжимаемого объема в нагрузку в течаниё всего сжати  контура; при этом изол тор не должен измен ть геометри сжати  токового контура. В-третьих, 8 сжимаемом объеме нельз  увеличивать толщину изол тора, так как это ограничит полное сжатие контура, а при подлете лайнера к изол тору последний разрушитс  и сосредоточенна  в нем магнитна  энерги  уже не будет выведена, что уменьшит энергию, отво димую к нагрузке. Целью изобретени   вл етс55 повышение мощности генератора. Цель достигаетс  тем, что часть изол тора, расположенна  в компрессионном объеме, выполнена в виде пле нок, расположенных под углом к напра лению движени  лайнера, так, что ком прессионный объем разделен ими на отдельные изолированные одна от другой области. Кроме, того ,максимальный размер областей в направлении Движени  магнитных силовых линий определ етс  по соотношению где ti - максимальный размер изоли рованной области в направ лении движени  силовых ли НИИ магнитного пол ; t - характерный размер компре сионного объема в направлении сжати  электрическо го контура; Я о магнитна  проницаемость; V - скорость сжати  электриче кого контура. На чертеже схематически показано предлагаемое размещение изол ции примере МКГ виткового типа, где 1 источник Начального тока (батаре  конденсаторов), 2 - внешний проводник электрического контура МКГ, выполненный в виде отрезка трубы с дву м  разрезами вдоль образующей (виток 3 - лайнер (внутренн   труба), 4 - ВВ с электродетонаторами (ЭД/, 5 - токосьемные электроды, 6 - пленочна  изол ци , установленна  черегз 2 см, раздел юща  компрессионный объ ем на изолированные одна от другой области, 7 - нагрузка, 8 - клеммы начального тока. При работе устройства батаре  1 запитывает МКГ начальным током. При этом в контуре МКГ накапливаетс  магнитный поток. В максимуме тока запитки с помощью ЭД инициируетс  зар д ВВ 4. Под действием взрыва лайнер 3 расшир етс  со скоростью fi2-10 м/с, перемыкаетклеммы 8, замыка  электрический контур, и вытесн ет затем магнитный поток в нагрузку . При этом магнитные силовые линии проход т по ионизованному газу только до ближайшего диэлектрического сло , далее в нагрузку они быстро перетекаJOT по диэлектрическим сло м. Рассхо ние между диэлектрическими сло ми выбрано небольшим, кроме того, оно уменьшаетс  при сжатии контура, поэтому врем  прохождени  магнитного потока в нагрузку значительно меньше сжати  электрического контура МКГ.. Это обеспечивает эффективный отвод генерируемой энергии, уменьшает потери в сжимаемом объеме и увеличивает выходную энергию и мощность МКГ. Проведено испытание МКГ с предлагаемым размещением изол ции в объеме МКГ.Испытани  показали, что предлагаемое разделение компрессионного объема пленочной изол цией на изолированные  чейки позвол ет на 15-20% повысить амплитуду выходного тока, на А 30% энергию и мощность МКГ. Предлагаемое изобретение целесообразно использовать в различных модел х МКГ больших размеров ($20 см), где наблюдаетс  вли ние ионизации газа внутри компрессионного объема на выходные характеристики .генератора . Формула изобретени  1. агнитокумул тивный генератор, содержащий индуктивный электрический контур с клеммами дл  соединени  с источником начгшьного тока и токосъемными электродами дл  подсоединени  нагрузки, лайнер с зар дом взрывчатого вещества и изол тор, раздел ющий токосъемные электроды и продолжающийс  в компрессионный объем, о тличающийс  тем, что, с целью увеличени  мощности генератора , часть изол тора, расположенна  в компрессионном объема, выполнена в виде пленок, расположенных под углом к направлению движени  лайнера так, что компрессионный объем разделен ими на отдельные изолированные одна от другой области. 2.Генератор по п.1, о т л и ч аю щ и и с  . тем, что максимальный рАэмер областей в направлении движени  магнитных силовых линий определ етс  по соотношению где fi - максимальный размер изолированной областн в направлении движени  силовых линий магнитного пол ; 7044 5 10 56 t - характерный размер компрессионного объема в наг равлении сжати  электрического контура; /1д - магнитна  проницаемость; V скорость сжати  электрического контура. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Кнопфель Г. Сверхсильные импульсные магнитные пол ,- М., Мир, 1972, с. 198.
2. 2.Патент США № 3275859, кл. 310-11, 1966 (прототип).

   L