Преобразователь энергии взрыва химического вещества в электромагнитную энергию

)5 Н 02 М 11/ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН КОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ А б ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССР Я 321190, клН 02 й 11/00, 1975.Бозорт Р, Ферромагнетизм, 1965, изд. ИЛ., М., с. 275 - 285.Авторское свидетеЛьство ССС Ф 298084, кл. Н 02 й 11/00, 1971.(54)(57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ВЗРЫВА ХИМИЧЕСКОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА В ЭЛЕКТРОМАГНИТНУО ЭНЕРГИЮ, содержащий последовательно соединенные между собой и с выходом на потребитель приводящие контура сжатия, каждый из которых включает в себя электрически замкнутые активную и пассивную части, ограниченный активной частью заряд ВВ с капсюль-детонаторами, и устройство для создания начального магнитного потока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения КПД путем уменьшения потерь электромагнитной энергии эа счет снижения рассеяния магнитного потока и уменьшения конечной индуктивности на соединениях контуров сжатия между собой и с потребителем, пассивная часть каждого контура сжатия выполнена в виде одновиткового соленоида. разрезанного диаметрально зазору, образованному его концами с присоединенными в им с внутренней поверхности соленоида контактными пластинами, а активная часть эксцентрично расположена в полости одновиткового соленоида по отношению к его зазору, выполнена в виде цилиндрической оболочки,заполненной ВВ, с капюсль-детонаторами по его оси. причем соленоиды расположены в одной плоскости по кругу, разрезами обращены к центру и зазорами - на периферию круга, а цилиндрические оболочки разрезаны по образующим, концы их электрически замкнуты с концами одновитковых соленоидов. образующими зазоры, выход к потребителю размещен в центральной части круга, устройство для создания начального магнитного потока выполнено в виде постоянных магнитов, внутренние раэнополюсные торцы которых примыкают к торцам соленоидов, а внешние - замкнуты магнитопроводом.2. Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что часть ВВ в каждой цилиндрической оболочке со стороны ее электрического контакта с соленоидом выполнена ввиде инертного изоляционного клинообразного тела, рабочие поверхности которогосходятся в направлении к оси оболочки под углом а, определяемым соотношениемаагсзи( 252 го - гФ ГДЕ Го - ВНЕШНий РаДИУС ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ оболочки;г - расстояние от оси цилиндрической оболочки в сторону ее разреза до пересечения рабочих поверхностей клинообразного тела;3 - длина контактной пластины.3. Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л и-, ч а ю щ и й с я тем, что одновитковые соленоиды и цилиндрические оболочки одной плоскости расположены под соответствующими соленоидами и оболочками другой плоскости и связаны общим магнитным потоком и общим выходом к потребителю.Изобретение относится к устройствам импульсной техники, а более конкретно к одноразовым (взрывным) устройствам, способным генерировать большие короткоимпульсные токи в потребителях электромагнитной энергии, Оно может быть применено в экспериментальной и технической физике быстропротекающих йроцессов, в частности, для инициирования детонаторов.Целью изобретения является увеличение КПД преобразователя путем уменьшения потерь электромагнитной энергии за счет снижения рассеяния магнитного потока и уменьшения конечной (паразитной) индуктивности на соединениях каскадов (контуров сжатия) между собой и с потребителем,Указанная цель достигается тем, что в каскадном преобразователе, содержащем последовательно соединенные между собой и с выходом на потребитель проводящие контура сжатия, каждый из которых включает в себя электрически замкнутые активную и пассивную части, ограниченный активной частью заряд 88 с капсюль-детонаторами, и устройство для создания начального магнитного потока, пассивная час гь каждого контура сжатия выполнена в виде одновиткового соленоида, разрезанного диаметрально зазору, образованному его концами с присоединенными к ним с внутренней поверхности соленоида контактными пластинами, а активная часть, эксцентрично расположенная в полости одновиткового соленоида по отношению к его зазору, выполнена в виде цилиндрической оболочки, заполненной 88 с капсюль- детонаторами по его оси, причем соленоиды расположены в одной плоскости по кругу, разрезами обращены к центру, а зазорами - на периферию круга, а цилиндрические активные оболочки разрезаны по образующим, концы их электрически замкнуты с концами пассивных соленоидов, образующими зазоры, выход к потребителю размещен в центральной части круга, устройство для создания начального магнитного потока выполнено в виде постоянных магнитов, внутренние разнополярные торцы которых примыкают к торцам соленоидов, а внешние замкнуты магнитопроводом.В преобразователе часть ВВ в каждойцилиндрической оболочке со стороны ее электрического контакта с соленоидом выполнена в виде инертного изоляционного клинообразного тела, рабочие поверхности которого сходятся в направлении к оси оболочки под углом а, определяемым соотно- шеньем а=4 агсзп52 го - г 1где го - внешний радиус оболочки;г 1 - расстояние от оси оболочки в сторону ее разреза до пересечения рабочих поверхностей клинообразного тела;Б - длина контактной пластины.Одновитковые соленоиды и цилиндрические оболочки, расположенные в.одной плоскости, могут быть размещены над соответствующими соленоидами и оболочками другой плоскости и связаны общим магнитным потоком и общим выходом к потребите- "5 лю.Одновременное инициирование зарядов преобразователя может быть осуществлено детонационной разводкой, исходящей от одного капсюля-детонатора, путем под ведения ее к торцам зарядов ВВ со сторонылюбого из торцов преобразователя,На фиг. 1 даны поперечный и продольный разрезы преобразователя; на фиг. 2 - часть поперечного сечения преобразовате ля с клинообразным телом из инертногоизоляционного материала в полости активной оболочки; на фиг. 3 - послойное расположение одновитковых пассивных соленоидов и активных оболочек одной плоскости над соответствующими соленоидами и оболочками другой плоскости, связанных общим магнитным потоком и общим выходом на потребитель электромагнитной энергии; на фиг. 4 - плоскопараллельный 35 каскадный ВМГ(прототип); на фиг,5 - схемачасти преобразователя, поясняющая расчетное обоснование достижения цели изо бретенияПреобразователь состоит из проводя щего корпуса 1, представляющего собой несколько одновитковых пассивных соленоидов 2, последовательно соединенных между собой на потребитель 3 в местах разрезов 4 пассивных соленоидов по их об разующим (на фиг, 1 показано соединениепяти пассивных соленоидов). Корпус выполнен с разрезом 5 по образующей до его оси.Выход к потребителю подключен к частям разреза 5 корпуса в центральной его части 50 б(при необходимости выход к потребителюможет быть подключен к периферийным частям разреза корпуса). Активные оболочки 7 заполнены ВВ 8. Постоянные магниты 9 с полюсными наконечниками 10 соединены 55 магнитопроводом 11. К торцам зарядов подведены одинаковой длины детонационные шнуры 12, которые исходят от капсюля-детонатора 13, К внутренней поверхности корпуса вблизи каждого зазора 14 пассивногосоляноида на длине образующей присоеди- выполненная, например, из феррита, иэолинены контактные пластинц 15 дляобеспече- . рующая собой активную оболочку 7 от пония большей величины угла начального люсного наконечника 10. Диэлектрическаясмыкания внешней поверхности активной прокладка 25 может быть заполнена возоболочки с корпусом преобразователя (с 5 душнойпрослойкой при непосредственномвнутренней поверхностью пассивного соле- промыкании торца инертной изоляционнойноида). Торцы зарядов прикрыты инертны- насадки 16 к торцу ВВ 8.ми изоляционными насадками 16, Последовательное соединение двух ипрепятствующими разлету продуктов ВВ в более однавитковых пассивных соленоисторону торцов зазора. Напротив каждого 10 дов, расположенных по кругу в одной пларазряда пассивного соленоида выполнен скости на минимальном и одинаковомразрез 17. активной оболочки по ее образу- расстоянии друг от друга, можно выполнитьющей. В пазы разрезов 17 активных обола- . измонолитного проводящегодиска высотойчек,. в зазоры 14 пассивных соленоидов и в Ь и площадью поперечного сечения Я путем. разрез 5 корпуса вставлены жесткиеизоля высверливания в нем соответствующеготоры 18. Корпус преобразователя отделен числа отверстий с последующим диаметот магнитопровода изолятором 19, а сам ральным разрезом каждого отверстия попреобразователь помещен в изоляционный высоте и ат образующей до оси диска. Длякорпус 20. подключения потребителя достаточно в одРасположение контактных пластин 15 в 20 ном из мест диска выполнить разрез по егоплоскости пассивного соленоида и клинооб- образующей до оси диска на одинаковыхразного тела 21, выполненного иэ инертно- расстояниях от двух ближайших, отверстий.го изоляционного материала, в полости. Для обеспечения фиксированных разрезовкаждой активной оболочки 7, показано надискавместахраэрезовмагутбыть вставлефиг, 2, Рабочие поверхности клинообразно нц жесткие изоляторы. Для повышения наго тела 21 пересекаются в направлении к . дежностиодновременного инициированияоси активной оболочки, а инициированиезарядов ВВ разводка ат одного (или двух)ВВ выполняется по ее оси. капсюля-детонатора может быть подведенаПослойное расположение однавитко- к зарядам ВВ с обоих торцов преобразовавых пассивных соленоидов и активных обо теля; Для уменьшения разогрева токамилачек одной плоскости (1-ой) над Фуко палюснцх наконечников последниесоответствующими соленоидами и оболач- могут быть выполнены набором пластин изками другой плоскости (2-ой) приводит к до- материала с большой магнитной проницаепалнительным конструктивным элементам, мастью,которые показаны на фиг, 3; Выходные 35 Преобразователь работает следующимклеммы, расположенные в центральной ча- образом.сти 6 корпуса 1, образованного пассивными Сигнал от капсюля-детонатора 13.по десоленаидами, одной плоскости(1-ай), и вы- тонационным шнурам 12 одновременноходные клеммы, расположенные в цент- подводит к торцам зарядов, детонируя ВВральной части 6 корпуса 1, образовайного 40 8. Под действием образовавшихся прадуксоленоидами другой плоскости (2-ой), сае- тав ВВ активные кольца (оболочки) 7 расшидинены междусобой ис нагрузкой последа- ряются, захватывая магнитный поток,вательна, причем одна, например 22, из заключенный между активными кольцами 7двухвыхадныхклемм 1-айпласкастисаеди-и пассивными соленоидами 2, вытесняютнена с одной из двух выходных клемм 2-ай 45 его в потребитель 3. Одно из положенийплоскости, Тогда вторая выходйая клемма активного кольца на стадии работы преаб 23 1-ай плоскости и вторая выходная клем- разавателя показано пунктирной линией.ма 32-ай плоскости являются выхадомуст- . Достоверность достижения цели иэоройства (см. фиг. 3) и местом подключения к . бретения подтверждается нижеследующимним потребителя энергии (нагрузки). 50 расчетом, для чего на фиг. 4 изображен про-.Для уменьшения рассеяния магнитного тотип-пласкопараллельный каскадныйпотока между пассивными соленоидами 1 и ВМГ, а на фиг. 5 приведены основные бук 2-ой плоскостей располагается плоский по- венные обозначения элементов предложенстаянный магнит 24. Разводка от одного кап- ного каскадного ВМГ.сюля-детонатора подведена к торцам 55 Пласкапараллельный каскадный ВМГзарядов ВВ са стороны обоих торцов преаб- (фиг. 4) состоит из конденсаторной батареираэователя. . (источника начального магнитного потока)На фиг. 1 и 3 между торцами заряда ВВ 27, внутренней активной шины 28, внешней8 и инертной изоляционной насадки 16 рас- пассивной шины 29, ВВ 8, капсюля-детанапаложена диэлектрическая прокладка 25, тора 13, выхода к потребителю 3, плоскопа. фо .: . .. посравньению с мощностью предложенногоИ И/2 2+. ДлЯ каскадного ВМГ из решения приодинаковыхусловиях-началь.2 п 2одновитковых соленоидов,: .ном магнитном:потоке, начальной и конечГДЕ т 71 И 7 аг. - КОЭффИЦИЕНтЫСОХраНЕНИяМаГ- НОй ИНДУКГИВСОСти, т, Е. ПРИ ОдИНаКОВЫХнитного потока5 вныходнй" энергияхТогда с учетом.получейного соотноше-Действтельноиз равенства начальнымния (3) имеем : .индУктивностей(О = Его) каскадов следует,2 .Я+гочто = ,Для эффективной. РаЧЧг 1 п+ йг и ,2 а- лаи бг итВ г; :0 боты ллосконараллельного ВМГ необходи%1. -.2 ае + ь что близко к экслериментальнМм условиям,; так как праваднйкй обоих касдкадов:находят-г Из условия =.всегда можнося в одинэковыьх условИгяхт йо напряженностимагнитйого поля. 1 обеспечить, чтобы10 (на практике этоЬСледовательно, выходная:эйергия каспри одинаковых начальных условиях превы:шает выхгоднуо энергию каскадного плоско-раллельмого ВМГ определяется длиной шипараллельного ВМГ, нц и скоростью Одетонации ВВ, т. е.Если О = Ег - 0 (условие отсутСтвия а, =- 20потерь энергии на конечной индуктивноа длительность предложенного преобразости), тогда Ю = 2 пг - ", .: вателя - базой(д ) разлета активного коль-д . ца (оболочки) и средней скоростьюа для рассеянной:энергии на конечной ин размера чдуктивности каскадного плоскопараллель-д(4)и для каскадного ВМГ из одновитковых со- . 10 т е мощность предложенного преобленоидоо:Разователя существенно больав мощностиизвестного каскадного ВМГ Р).ЬИ ю - В/2 12ЗБ . Сдругойстороны, поскольку юь,Я . И 12 л+2бдИз соотношений (4) и (5) следует, что доля . б Трассеянной энергии магнитного потока на . ния магйитного потока обеспечиваются лучконечной индуктивности каскадного пло- шимивпредложенномпреобразователе;скопараллельного ЗМГ превышает соответ. 40 . Цель изабретения в конечном итоге наствуящую доля каскадного ВМГ из . правлена на обеспечение увеличения КПДодновитковых соленоидов, Например, если преобразователя.Действительно, КПД преобразователя-щ-д - ч)Поскольку индуктивность плоскопарал где я конечная электромагнитная энергиялельного ВМГ пропорциональна длине его 50 преобразователя;шины (1), то набор индуктивности за счет уд - начальная энергия магни о о. увеличенияприводит к увеличению дли ля преобразова еля прес разователя;тельности работы генератора (к снижению дщ - доля магнитной энергии теряенераторов в каскадную систему приводит к сти преобразователсти прео разователя;росту индуктивности (Оо) и к снижению длиЮ - доля рассеянной энергии магниттельности работ каскадной системы,ного потока,Однако техническое решение (3) обес- В/Вв - энергия за я а ВВпечивает существенно меньшую. мощность й - количество за о ВВ- количество зарядов ВВ.Тогда для каскадного плоскопараллельного ВМГКПД = 1 -- . ---- )уя юо. Ьщ: юрКЯвв . ЧЧ. Ю Я а для каскадного ВМГ из одновиткОвых со-. леноидовКПД =и/ ю Ащ яИ ЧЧвв Я К Юо з Как показано в разделе 2 описания изобретения, при прочих одинаковых условиях Ь В 1 Л РlгВ/ й- , Следовательно, КПДгКПД 1.Замена части ВВ (см. фиг,2) в полости каждой активной оболочки со стороны.ее электрического контактирования с пассивным соленоидом инертным изоляционным материалом не влияет на величину Я, а величина Ивв при этом уменьшается, и КПДг повышается, Расположение (см. фиг. 3) одновитковых пассивных соленоидов и активных цилиндрических оболочек одной плоскости над соответствующими соленои дами и оболочками другой плоскости обеспечивает снижение рассеяния магнитного потока и магнитной энергии В/р за счет обеспечения минимального расстояния между полюсными наконечниками 10 для последо вательно соединенных 2 М пассивных соленоидов по сравнению с расстоянием между палюсными наконечниками, когда 2 й пассивных соленоидов располагается один над другим (столбиком),15 Приведенные данные свидетельствуюта том, что при использовании ВМГ, выполненных в соответствии с изобретением, достигаются большие КПД.Т ССС Производствен ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аз 198 ГВНИИПИ Госу Тиражтвенного комитета по изоб 113036, Москва, Ж, Рау Подписноеениям и открытиям икая наб., 4/5