Комплексований вибухомагнітний генератор

Комплексований вибухомагнітний генератор, що містить коаксіальний провідник із зовнішньою спіральною котушкою, вибухову речовину, детона 3 продуктів вибуху, маючи форму конуса, налітає на штир і замикається зі спіральною котушкою. Із цього моменту починається процес магнітної кумуляції: конус, що утворився із внутрішнього провідника, рівномірно переміщається уздовж осі спіральної котушки, послідовно виводячи витки секцій і стискаючи потік у замкнутому контурі спірального ВМГ. Індуктивність спіральної котушки зменшується приблизно за експонентним законом, а струм у контурі зростає. Недоліками прототипу є: порівняно повільне збільшення коефіцієнта зміни індуктивності спіральної котушки, через що зростають втрати магнітного потоку; порівняно невеликий коефіцієнт підсилення по струму та мала швидкість наростання струму. В основу пропонованої корисної моделі поставлене завдання вдосконалити вибухомагнітний генератор шляхом розгону двох лайнерів єдиним зарядом вибухової речовини, що дозволяє збільшити коефіцієнт індуктивності котушок, підвищити коефіцієнт підсилення струму й швидкість наростання струму. Поставлене завдання вирішена таким чином. Комплексований вибухомагнітний генератор (КВМГ), що містить коаксіальний провідник із зовнішньою спіральною котушкою, вибухову речовину, детонатор, який встановлено на вибуховій речовині, зовнішнє джерело, навантаження й кільцевий штир, що закріплений у протилежного до навантаження торці коаксіального провідника, згідно корисної моделі додатково постачено другим кільцевим штирем з аналогічним розміщенням, а також співвісно встановленим у коаксіальному провіднику другим коаксіальним провідником меншого діаметра, усередині якого розміщена спіральна котушка, причому вибухова речовина розташована в проміжку між коаксіально встановленими провідниками, зовнішня спіральна котушка виконана конічною зі зменшенням діаметра витка убік тороідального навантаження. Таким чином, вдалося підвищити ефективність роботи комплексованого вибухомагнітного генератора шляхом розгону двох лайнерів єдиним зарядом вибухової речовини, що дозволило збільшити коефіцієнт індуктивності котушок, підвищити коефіцієнт підсилення струму й швидкість наростання струму. Сутність пропонованої корисної моделі пояснюється ілюстрацією, на якій показано структурна схема комплексованого вибухомагнітного генератора. Він складається із двох звичайних аксіально розташованих ВМГ: зовнішнього, що складається з конічної спіральної котушки 1, коаксіального провідника 2, наприкінці якого закріплений кільцевий штир 8, і внутрішнього, що складається зі спіральної котушки 3, коаксіального провідника 4, наприкінці якого закріплений кільцевий штир 10. Між коаксіально розміщеними провідниками 2 і 4 розташована вибухова речовина 5 із установленим на ній детонатором 6. Спіральна котушка 1, провідник 2, навантаження 7 і зовнішнє джерело 9 утворюють зовнішній контур генератора, а спіральна котушка 3, провідник 4, навантаження 7 і зовнішнє 46997 4 джерело 7 утворюють внутрішній контур генератора. Робота пропонованого вибухомагнітного генератора відбувається в такий спосіб. Обидва спіральних ВМГ живляться струмом від зовнішнього джерела 9, і в зовнішньому й внутрішньому контурах створюється початковий магнітний потік. Дана схема дозволяє складати струми двох ВМГ в одному навантаженні 7. Після спрацьовування детонатора 6 і підриву вибухової речовини 5 провідник 2 розлітається під дією продуктів вибуху у формі конуса, а провідник 4 стискається, налітаючи на штирі 8 і 10 і замикаючись зі спіральними котушками 1 і 3 відповідно. Із цього моменту починається процес магнітної кумуляції. Створені із зовнішнього 2 і внутрішнього 4 провідників конуси рівномірно переміщаються уздовж осі спіральних котушок 1 і 3, стискаючи магнітний потік у замкнутих зовнішньому й внутрішньому контурах. Здавлюючи контури, продукти детонації здійснюють роботу проти сил поля, перекачуючи тим самим хімічну енергію вибуху в енергію магнітного поля. Процеси, які відбуваються в зовнішнім і внутрішнім контурами аналогічні, різниця лише в тім, що енергія вибуху спрямована в одному випадку назовні, а в іншому - усередину. Тому контури здавлюються в одному випадку за рахунок розльоту зовнішнього провідника 2, а в іншому - за рахунок стиску внутрішнього провідника 4. Аналіз роботи КВМГ дозволив виявити ще один ефект, властивий цьому виду генераторів розпаралелювання магнітного потоку. Роль цього ефекту стає особливо важлива у випадку передачі в навантаження енергій мегаджоулевого значення або одержання амплітуд магнітного поля мегаерстедного діапазону. Згідно з роботою (Кнопфель Г.Ф. Сверхсильные импульсные магнитные поля. М.: Мир, 1972. - 392 с.), більша частина енергії, що розсіюється за період часу Т, губиться до моменту t=T/4. Наприклад, для мідного провідника в нестаціонарному випадку до кінця чверті періоду поверхнева температура зростає до величини (0,25Т) 2000Н2( С, ME), де Н - напруженість магнітного поля в мегаерстедах, звідки випливає, що при амплітуді поля Н=750кЕ температура на поверхні (при початковій температурі =0 С) досягає точки розплавлення. При полі понад 800кЕ починається плавлення поверхні провідника. У магнітних полях з напруженістю 1,2 ME зона плавлення металу, що зазнає впливу імпульсного поля, швидко проникає в провідник, і при полях понад 1,5 ME починається випар поверхні провідника. При ще більш високих полях хвиля випару проникає в глиб металу, підриваючи поверхневий шар; ударна хвиля швидко поширюється в глиб металу, стискаючи його. Дана конструкція ВМГ забезпечує велике значення коефіцієнта зміни індуктивності, що досягається розпаралелюванням магнітного потоку, що є принциповою властивістю КВМГ. Принцип розпаралелювання припускає поділ початкового магнітного потоку по компресійних об'ємах. Знаючи коефіцієнт компресії й повні втрати, початковий магнітний потік, що запасається в одному компресійному об'ємі (так званій елементній комірці), вибирається з розрахунку, що в точці ма 5 46997 ксимальної компресії значення амплітуди поля не досягає граничного значення. Крім того, принцип розпаралелювання магнітного потоку, як і принцип комплексування в цілому, дозволяє не тільки збільшити максимальне значення поля, але й зменшити масу вибухової речовини, необхідну для його досягнення. Дійсно, зростаючий магнітний тиск буде гальмувати провідник, що рухається, доти, поки він не досягне точки повороту, у якій зупиниться. У цій точці, у випадку нестисливого провідника, вся енергія вибуху перейде в магнітну енергію. Із законів збереження потоку й енергії треба, Комп’ютерна верстка А. Крулевський 6 що максимальне поле можна збільшити, зменшуючи початковий захоплений магнітний потік, що й досягається розпаралелюванням магнітного потоку. Відзначимо також, що КВМГ за рахунок поєднування в собі двох ВМГ, має більшу початкову індуктивність і тому дозволяє запасати великий початковий магнітний потік при меншому струмі і, як наслідок, характеризується більше високими значеннями коефіцієнта підсилення струму и швидкості наростання струму. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601