Взрывной способ генерирования магнитного потока

тръ. аяИЗОБРЕТЕНИЯ п 11686131 Союз Советских Социалистнческмк Республик(22) Заявлено 2804.75(21) 2129411/24-25с присоединением заявки ЙР(51)М. Кл.2 Н 02 К 11/00 Государствеммъюм коммтет СССР по делам мзобретеммм м открнтмм(54) ВЗРЫВНОН СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ МАГНИТНОГОПОТОКА Изобретение относится к области энергетики, преимущественно к области получения электромагнитной энергии с помощью взрывчатых веществ и может быть использовано при разработке взрывных устройств, позволяющих получать большие количестваэлектромагнитной энергии при одновременном увеличении начального пото ка.Материальным объектом, над которым производятся те или иные операции во всех без исключения способах преобразования механической энергии в 15 электромагнитную и обратно, является магнитный поток. В ряде областей физического эксперимента, таких как получение инагрев высокотжпературной плазмы,питание импульсных ускорителей,разгон тел до космических скоростей идр. необходимы источники, способные выдать большое количество электро магнитной энергии внешнему потребителю с высокой нагрузочной индуктивностью. В частности, при использовании взрывных источников электромагнитной энергии для запитки мощных взрывомагнитных генераторов (ВМГ)мегаджоулевого диапазона и выше величина индуктивности потребителя(т. е, начальная индуктивность ВМГ)мсжет изменяться в интервале от единиц до сотен минрогенри,Сами по себе взрывомагнитные генераторы позволяют получать энергиимегаджоулевого диапазона в конечных индуктивностях значительно меньшей величины (10 - 10 микрогенри).отсюда видно, что непосредственноевключение высокоиндуктивных потребителей в контур ВМГ невозможно.Для такого рода потребителей необходима разработка сгособов и устройств,позволяющих не только генерироватьбольшие количества электромагнитнойэнергии, но и одновременно получатьв нагрузке магнитный поток, превышающий начальный поток, введенныйв кснтур сжатия ВМГ. Известен способпслучения магнитного потока во внешней индуктивной нагрузке, реализованный в ряде устройств (1) и содержащий следующую последовательнсстьопераций:вводят в контур сжатия ВМГ начальный магнитный поток, деформируют контур с помощью энергии ВВ, сжимаяпоток и перемещая его в областьтрансформации, сжатый магнитный поток трансформируют во вторичный контур,замыкая при этом вторичньй контури разрывая первичный, деформируют 5вторичный контур, сжимая перемещаятрансфорированный поток в областьследующей трансформации и т. д.Основным недостатком этого способаявляется уменьшение магнитного потока в нагрузке по сравнению с начальным потоком, введенным в контур сжатия. Другим недостатком способа является невозможность усиления элек-.тромагнитной энергии в нагРузке,индуктивность которой превышает начальную индуктивность контура сжатия,Отмеченные недостатки аналога являются следствием нерационального выбора совокупности операций и режимаосуществления некоторых из них. Так,например, операция разрыва первичного контура усложняет способ, трудноосуществима технически и тРебует до-полнительных мер для обеспечениянужной последовательности выполнения операций. Операция трансформации сжатого магнитного потока .осуществляется в режиме, не обеспечивающемувеличения потокосцепления. во вторичном,контуре. Поэтому ни одно из ЗОописанных (1) устройств не можетреализовать снособа генерирования.магнитного потока.Известен трансформаторный способгенерирования магнитного потока, 35позволяющий получать во внешней индуктивной нагрузке больший поток посравнению с начальным потоком, введенным в контур сжатия, и дающийвозможность получения большей электромагнитной энергии (чемначальная)в потребителе, индуктивность которого превышает начальную индуктивность. контура сжатия,устройство, реализующее трансформаторный способ генерирования магнитного потока описано в (2).Способ содержит следующую последовательность операций: вводят вконтур сжатия ВМГ начальный магнитный поток, деформируют контур с помощью энергии ВВ, сжимают поток и. перемещают его в область трансформации, сжатый магнитный поток транс.Формируют во вторичный контур в режиме увеличения потокосцеплениясохраняя при этом контуры замкнутыми, по окончании сжатия первогоконтура замкнутый вторичный контурдополнительно перемыкают, отсекаячасть возросшего потокосцепле Ония следующим контуром сжатия, деформируют этот контур с помощью энергии ВВ, сжимая и перемещая связанный с ним магнитный поток в следующую область трансформации и т. д. 65 Недостатком этого способа генерирования магнитного потока является большие потери потока и энергии Эти потери обусловлены тем, что рассматриваемый способ, (который взят нами за прототип как наиболее близкий по решаемойзадаче и технической сущности к предлагаемому) содержит операцию разделения трансформированного во вторичный контур магнитного потока на две части и лишь одну из них сжимают далее вновь. Другая же часть потока (и энергии) теряется полностью, оставаясь в недеформируемой части вторичного конту.ы- : ра. Целью настоящего изобретения является повышение коэффициента усиления магнитного потока без снижения коэффициента усиления энергии.Поставленная цель достигается тем, что вторичный контур замыкают по окончании деформации первичного контураПередача магнитного потока непосредственно в деформируемую часть разомкнутого. вторичного контура позволяет исключить операцию его дополнительного перемыкания. Это"дает возможность устранить утрату потока (и энергии) в отсеченной перемыканием "(и недеформируемой) части.вторичного контура у прототипа. В результате этого коэффициент усиления магнитного потока (и энергии) повышается.Высокая магнитная связь между контурами позволяет снизить до минимума потери энергии в .процессе трансформации потока из первичного контура во вторичной. Перемещение потока в топологически односвязную часть недефсрмируемого первичного контура позволяет при прочих равных условиях (параметры вторичного контура и степень магнитной связи контуров) повысить коэффициент усиления магнитного потока, (Под коэффициентом усиления ма=нитного потока К ф понимается отношение потока Фв индуктивном потребителе к потоку Фо, введенному в первичный контур сжатия)МОдна из возможных схем реализации предложенного способа приведенана фигуре. При помощи пол-. зуна П, приводимого в движение взрывом, деформируют первичный контур Ь, сжимая и перемещая магнитный поток в область трансформации Ьк Ь.При трансформации режим увеличения потокосцепления осуществляют, выбирая отношение числа витков индуктивностей Ь и Ь 1 к больше единицы и устанавливая коэффициент магнитной связи близким к единице. По окончании деформации первичного контура ключом К приводимым в движение взрывом, замыкают вторичный контур, перехватывая им возросшее потокосцепление,При помощи ползуна И, также приводимого в движение взрывом, деформируют вторичный контур 1., сжимаяи перемещая магнитный поток в областьследующей трансформации и т, д. Укаэанную последовательность операцийповторяют необходимое число раэ,в зависимости от требуемого усилениямагнитного потока. 10П р и м е р. В эксперименте производилась деформация первичного контура, в результате которой начальный магнитный поток б 10 вб сжимали-9в 200 раз, Сжимаемый магнитный поток перемещали в область трансформации, имевший соотношение числа витков индуктивностей Ь и Ьравное15 и коэффициент магнитной связи0,90. По окончании деформации пер Овичного контура с помощью взрывазамыкали вторичный контур, при этомпотокосцеление возрастало до 15,10 вб.Возросшее потокосцепление сжимали вовторичном контуре снова в 200 рази перемещали в область второй трансформации, также имевший соотношениечисла витков индуктивностей ЬЭи Ьравное 15 и коэффициент магнитнойсвязи 0,90, По окончании деформациивторичного контура при помощи взрывазамыкали третий контур, в которомпотокосцепление возрастало до 6410 вб.В результате выполнения перечисленных операций магнитнйй поток былувеличен примерно в 10 раз. Зафиксированное в данном конкретном опытенекоторое различие коэффициентов усиления потока при первой и второйтрансформациях обусловлено разнымкачеством изготовления деформируемых фконтуров, что привело к разной величине потерь в процессе сжатия контуров.Приведенные данные подтвержденыспециально поставленным исследованием,45в процессе которого был разработанопытный образец взрывного генераторамагнитного потока, реализующегопредположенный способ.При испытании этого генератора, 50имевшего объем 2 литра, начальныймагнитный поток 9,3510 вб был усилен в 56 раз. При том коэффициентусиления энергии составил 3200.Как показывают расчеты, основанные 55на результатах проведенных опытов,.не представляет труда сконструировать на основе предлагаемого способа, практически в том же объемевзрывной генератор потока, в котором и коэффициент усиления потока,и коэффициент усиления энергии будутодновременно на порядок большими.Эффективность 9 предложенногоспособа генерирования магнитногопотока по сравнению с прототипомможет быть охарактеризована отношением К ф преп. ф прототипа здесь"фпредл фь Еоо сс Ф - магнитный поток в нагрузке,в данном случае нагрузкойявляется индуктивность деформируемой части вторичного контура Ь;Фо - начальный магнитный поток,введенный в первичный контур;коэффициент сохранения магнитного потока в деформируемом контуре;К - коэффициент связи недеформируемой части первичногоконтура и деформируемой части вторичного контурами фн ннК+ пРототипа Кф прототипа ф ч ь ( чА-Коо к кно Ь ой К 2о ок Ч - коэффициент передачи энергии трансформатора ис Ео, Е,Е- величины энергии начальнойконечной и в нагрузке соответственно;А = -- отношение индуктивности наГгрузки Ь н к индуктивностивторичной обмотки трансформатора;Отсюда величина отношения У рав- наКЬн к Я=вА=Ь1 ФА. - 1 к кДля обеспечения идентичности режимадеформации первичного контура и перемещения магнитного потока в областьтрансформации у прототипа и в предлагаемом способе необходимо, чтобыб 8 6131 Формула из обрет ения 10 20е акто Заказ 6274/56 Тираж 857 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4 5ент,Филиал ктная город, ул Поэтому окончательно имеемк В таблице приведены значения эффективности Ю предложенного способа по сравнению с прототипом, вычислен 5 ные для различных К. Как видно из таблицы предлагаемыйспособ значительно эффективнее известного. Необходимо подчеркнуть, чтопри генерировании магнитного потока в нагрузке, индуктивность которойравна начальной индуктивности предыдущего деформируемого контура,коэффициент усиления энергии возрастает пропорционально У, т. е. в2,86-1,75 раза (для К, равного 0,750,95 соответственно) в расчете на каждую ступень по сравнению с прототипом) . Взрывной способ генерирования магнитного потока в каскадном генераторе, содержащий операции введения магнитного потока в первичный контур сжатия, деформации первичного контура с помощью энергии взрывчатого вещества, сжатия магнитного потока и перемещения его в область трансформации, трансформации магнитного потока во вторичный контур, в режиме увЕличения потокосцепления, деформации вторичного контура, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения коэффициента усиления магнитного потока без снижения коэффициента усиления энергии операцию трансформации магнитного потока производят при разомкнутом вторичном контуре, сохраняя первичный контур замкнутым, по окончании сжатия первичного контура вторичный контур замыкают, полностью перехватывая введенное возросшее потокосцепление, захваченное потокосцепление сжимают как целое во вторичном контуре.