| Пріоритети: | Винахід відноситься до галузі перетворення енергії вибухової речовини (ВР) в електромагнітну і може бути використане як імпульсне джерело електромагнітної енергії для живлення електрофізичних установок. Технічним результатом є збільшення потужності спірального вибухомагнітного генератора. Генератор містить зовнішній спіральний провідник, коаксіально розташований всередині нього заряд ВР з електропровідним облицюванням та системою ініціювання заряду, розташованої на його торці з боку підключення джерела живлення, навантаження та додатковий спіральний провідник, розташований усередині заряду. Заряд ВР виконаний трубчастим. Облицювання виконане на внутрішній та зовнішній поверхні трубчастого заряду. Система ініціювання виконана у вигляді дискового заряду ВР, що примикає до торця трубчастого заряду, і капсуля-детонатора, встановленого в центрі дискового заряду. 1 з.п. ф-ли, 1 іл.
Малюнки до патенту Україна 2183901
Винахід відноситься до галузі перетворення енергії вибухової речовини (ВР) в електромагнітну. Спіральний вибухомагнітний генератор (СВМГ) може бути використаний як імпульсне джерело електромагнітної енергії великої потужності для живлення імпульсних електрофізичних установок.
Відомий СВМГ (див. Г. Кнопфель,Надсильні імпульсні магнітні поля. М. , "Світ", 1972р., Стор. 221, фіг. 8.18). Даний генератор відноситься до класичних односпіральних генераторів із запиткою від конденсаторної батареї та навантаженням, що підключається з протилежного торця. Заряд ВР з електропровідним облицюванням виконаний суцільним циліндричним, що переходить у конус. Облицювання грає роль лайнера, який при розльоті під дією заряду ВР перемикає зовнішній спіральний провідник і поступово витісняє магнітний потік у навантаження.
Найбільш близьким до заявляється (СВМГ) А.І. Павловський та ін. "Многосекційний генератор МК-2". Праці ІІІ міжнародної конференції. "Надсильні магнітні поля", М., "Наука", 1984, стор 312-320, фіг. 1е. Спіральний вибухомагнітний генератор містить зовнішній спіральний провідник, коаксіально розташований усередині нього заряд (ВВ) з електропровідним облицюванням та системою ініціювання (СІ) заряду, розташованої на його торці з боку підключення джерела живлення, та навантаження. Заряд ВР виконаний у вигляді суцільного стрижня з електропровідним облицюванням на його зовнішній циліндричній поверхні, СІ виконана у вигляді капсуля детонатора (КД), розташованого на торці в центрі заряду ВР з боку джерела живлення. Джерело живлення підключається до початку спіралі та облицювання заряду, кінці яких підключені до навантаження з протилежного торця.
Недоліком прототипу є невисока потужність генератора, пов'язана зі збільшеними габаритами (довжиною), тривалістю імпульсу за рахунок великого часу виведення магнітного потоку, а також наявністю істотних потоків розсіювання та більш ефективної роботи вибухової речовини.
Завданням при створенні даного винаходу було створення СВМГ, що забезпечує найбільш ефективну та узгоджену роботу всіхелементів генератора.
Технічним результатом при вирішенні цього завдання є збільшення потужності заявляється СВМГ.
Зазначений технічний результат досягається тим, що в порівнянні з відомим СВМГ, що містить зовнішній спіральний провідник, коаксіально розташований всередині нього заряд ВР з електропровідним облицюванням і СІ заряду, розташованої на його торці з боку підключення джерела живлення, і навантаження, новим є те, що він додатково містить спіральний провідник, розташований усередині заряду. Заряд ВР виконаний трубчастим. Облицювання виконане на внутрішній і зовнішній поверхні трубчастого заряду, СІ виконано у вигляді дискового заряду ВР, що примикає до торця трубчастого заряду і КД, встановленого в центрі дискового заряду.
Клеми для підключення джерела живлення розташовані на початку зовнішнього спірального провідника і на початку облицювання зовнішньої поверхні трубчастого заряду, яка в кінці електрично з'єднана з кінцем облицювання внутрішньої поверхні трубчастого заряду. Початок внутрішнього спірального провідника з'єднаний з початком облицювання внутрішньої поверхні трубчастого заряду. Клеми для підключення навантажень розташовані на кінцях зовнішнього та внутрішнього провідників.
При збереженні початкової та кінцевої енергії СВМГ, коефіцієнта посилення енергії, тобто індуктивності та кількості ВР, збільшити потужність можна, скорочуючи час роботи генератора, що в даному випадку досягається збільшенням діаметра зовнішнього спірального провідника, при цьому пропорційно скорочується його довжина та довжина трубчастого заряду. При збереженні зазору між зовнішнім спіральним провідником та облицюванням заряду (кількість ВР зберігається) заряд виходить трубчастим, що дає можливість частину індуктивності (додатковий внутрішній спіральний)провідник) помістити всередині трубчастого заряду, ще більше скоротивши довжину СВМГ. Для одночасного підриву трубчастого заряду по всьому торцю система ініціювання виконана у вигляді диска з ВР, периферійною частиною диска, що примикає до торця трубчастого заряду, і капсуль детонатора, розташованого в центрі диска. Інша поверхня дискового заряду також фанерована струмопровідним матеріалом. Для організації двох контурів стиснення магнітного потоку та спільної їх роботи джерело живлення підключається через струмопідведення на початку зовнішнього спірального провідника і на початку облицювання зовнішньої поверхні трубчастого заряду, яка в кінці електрично з'єднана з кінцем облицювання внутрішньої поверхні трубчастого заряду. Початок внутрішнього спірального провідника перемичкою з'єднаний з початком внутрішньої поверхні облицювання. Навантаження підключається через струмопроводи до кінців зовнішнього та додаткового внутрішнього спіральних провідників.
На кресленні зображена конструктивна схема спірального вибухомагнітного генератора, що заявляється.
Спіральний вибухомагнітний генератор містить зовнішній спіральний провідник 1, коаксіально розташований всередині нього заряд 2 вибухової речовини з електропровідним облицюванням 3, систему ініціювання 4 і 5 заряду, розташовану на торці заряду з боку підключення джерела живлення 6, і навантаження 7. Генератор містить додатковий 8 розташований всередині заряду 2, який виконаний трубчастим. Облицювання 3 виконана на внутрішній і зовнішній поверхні трубчастого заряду 2. Система ініціювання заряду виконана у вигляді дискового заряду 4 вибухової речовини, що примикає до торця трубчастого заряду 2 і капсуля детонатора 5, встановленого в центрі дискового заряду 4. Клеми 6 для підключеннярозташовані на початку зовнішнього спірального провідника 1 і на початку облицювання 3 зовнішньої поверхні трубчастого заряду 2, яка в кінці електрично з'єднана з кінцем облицювання 3 внутрішньої поверхні трубчастого заряду. Початок внутрішнього спірального провідника 8 з'єднано з початком внутрішньої поверхні облицювання 3. Клеми 7 підключення навантаження розташовані на кінцях зовнішнього 1 і внутрішнього 8 спіральних провідників.
Крім того, між спіралями 1 і 8 і поверхнями облицювання 3 трубчастого заряду 2 розташовані ізолятори 9 і 10. Додатковий спіральний провідник 8 електрично з'єднаний з внутрішньою поверхнею облицювання 3 перемичкою 11. Клеми 7 для підключення навантаження або іншого генератора для утворення 1 13 електрично з'єднані з кінцями спіральних провідників 1 і 8. Клеми 6 для підключення джерела живлення через вхідний фланець 14 електрично з'єднані з початком спірального провідника 1 і з початком додаткового спірального провідника 8 через перемичку 11 і облицювання 3 заряду ВР 2. Провідний елемент 1 пустотілим, служить для забезпечення електричного з'єднання зовнішньої та внутрішньої поверхонь облицювання 3 при запиті контурів стиснення магнітного потоку та в процесі розльоту облицювання, а також для запобігання руйнуванню ізолятора 10.
У прикладі реалізації генератора, що заявляється, спіральні провідники 1 і 8 виконані довжиною 400 мм. При цьому зовнішній спіральний провідник має 1 діаметр 400 мм, а внутрішній додатковий спіральний провідник 8 - діаметр 200 мм. Облицювання трубчастого 3 заряду 2 виконана з міді товщиною 2 мм. Товщина трубчастого заряду 2 виконана рівною 20 мм. Ізолятори 9 та 10 утворені за допомогою плівкового поліетилену. Як джерело живлення використана конденсаторнаакумулятор.
Працює СВМГ в такий спосіб.
Після спрацьовування джерела живлення підривається КД 5, детонація поширюється по дисковому заряду 4 і одночасно по всьому периметру підривається трубчастий заряд 2. При розльоті облицювання 3 трубчастого заряду 2 (показано пунктиром) перемикається ізолятор 9 і магнітний потік з робочого контуру. Так як обидва спіральні провідники 1 і 8 працюють одночасно, швидкість збільшення магнітного потоку в навантаженні збільшується в порівнянні з односпіральними СВМГ.
Таким чином, порівняно з прототипом - односпіральним СВМГ, генератор, що заявляється, має велику в 3 рази потужність за рахунок більш ефективної роботи заряду ВР зі стиснення магнітного потоку в контурах двох спіралей. Габарити генератора, що заявляється, а саме довжину можна також скоротити в 3-4 рази. При меншій довжині спіралей відповідно скорочується час виведення магнітного потоку та тривалість імпульсу у навантаженні. Крім того, при конструкції СВМГ, що заявляється, зменшуються потоки розсіювання, що також покращує вихідні параметри генератора, а в кінцевому підсумку його потужність.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спіральний вибухомагнітний генератор, що містить зовнішній спіральний провідник, коаксіально розташований усередині нього заряд вибухової речовини з електропровідним облицюванням і системою ініціювання заряду, розташованої на його торці з боку підключення джерела живлення, і навантаження, яке відрізняється тим, що він містить додатковий спіральний провідник, розташований усередині заряду, виконаного трубчастим, причому облицювання виконано на внутрішній і зовнішній поверхні трубчастого заряду, а система ініціювання виконана у вигляді дискового заряду вибухової речовини, що примикає до торця трубчастого заряду, і капсуля-детонатора, встановленого у центрі дискового заряду.
2. Спіральний вибухомагнітний генератор по п.1, який відрізняється тим, що клеми для підключення джерела живлення розташовані на початку зовнішнього спірального провідника і на початку облицювання зовнішньої поверхні трубчастого заряду, яка в кінці електрично з'єднана з кінцем облицювання внутрішньої поверхні трубчастого заряду, а початок внутрішнього спірального провідника з'єднано з її початком, причому клеми для підключення навантаження розташовані на кінцях зовнішнього та внутрішнього спіральних провідників.