Взрывной способ генерирования магнитного потока

Взрывной способ генерирования магнитного потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

фа r "к . a8

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ . (61) Дополнительное к аат. сеид-ву (22) Заявлено 2804:/5(21) 2129411/24-25 с присоединением заявки hO (23) Приоритет (51)М. Кл.2

Н 02 К 11/00

Государственный ком нтет

СССР по делам нзобретеннй н открытнй

Опубликовано 15.09.79. Бюллетень Йо 34

Дата опубликования описания 1509.79 (53) УДХб21. З7З (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. К. Чернышев и В, A. Давыдов (71) Заявитель (54 ) ВЗРЫВНОН СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО

ПОТОКА

Изобретение относится к области энергетики, преимущественно к области получения электромагнитной энергии с помощью взрывчатых веществ и 5 может быть использовано при разработке взрывных устройств, позволяющих получать большие количества электромагнитной энергии при одновременном увеличении начального пото- 0 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 и нагрев высокот жпературной плазмы, питание импульсных ускорителей, разгон тел до космических скоростей и др. необходимы источники, способные выдать большое количество электро-э5 магнитной энергии внешнему потребителю с высокой нагрузочной индуктивностью. В частности, при использовании взрывных источников электромагнитной энергии для запички мощных взрывомагнитных генераторов (ВМГ) мегаджоулевого диапазона и выше величина индуктивности потребителя (т. е. начальная индуктивность BMI ) может изменяться в интервале от единиц до сотен минрогенри.

Сами по себе взрывомагнитные генераторы позволяют получать энергии мегаджоулевого диапазона в конечных индуктивностях значительно меньшей величины (10 — 10 микрогенрн). отсюда видно, что непосредственное включение высокоиндуктивных потребителей в контур ВМГ невозможно.

Для такого рода потребителей необходима разработка сгособов и устройств, позволяющих не только генерировать большие количества электромагнитной энергии, но и одновременно получать в нагрузке магнитный поток, превышающий начальный поток, введенный в кснтур сжатия ВМГ. Известен способ получения магнитного потока во внешней индуктивной нагрузке, реализованный в ряде устройств (1) и содержащий следующую последовательнссть операций: вводят в контур сжатия ВМГ начальный магнитный поток, деформируют кон686131 тур с помощью энергии BB„ сжимая поток и перемещая его в область трансформации, сжатый магнитный поток трансформируют во вторичный контур, замыкая при этом вторичньй контур и разрывая первичный, деформируют 5 вторичный контур, сжимая перемещая трансфорлированный поток в область следующей трансформации и т. д. основным недостатком этого способа является уменьшение магнитного потока в нагрузке по сравнению с началь ным 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 режима осуществления некоторых из них. Так, например, операция разрыва первичного контура усложняет способ., трудно осуществима технически и требует до- полнительных мер для обеспечения нужной последовательности выполнения операций. Операция трансформации сжатого магнитного потока .осуществляется в режиме, не обеспечивающем увеличения потокосцепления во вторичном,контуре. Поэтому ни одно из ЗО описанных (1) устройств. не может реализовать снособа генерирования. .магнитного потока.

Известен трансформаторный способ генерирования магнитного потока, З5 позволяющий получать во внешней индуктивной нагрузке больший поток по сравнению с начальным потоком, введенным в контур сжатия, и дающий возможность получения большей элек- 4() тромагнитной энергии (чем начальная) 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 в контур сжатия BNI 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 потокосцепления сохраняя при этом контуры замкнуты ми, по окончании сжатия первого контура замкнутый вторичный контур дополнительно перемыкают,.отсекая часть возросшего потокосцепле- 6О ния 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 решаемой задаче 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 контур 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 контура.Передача магнитного потока непосредственно в деформируемую часть разомкнутого. вторичного контура позволяет исключить операцию его до-. полнительного 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

-тасть недеформируемого 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 Ф и в индуктивном потребителе к потоку

Ф, введенному в первичный контур сжатия} Одна из возможных схем реализации предложенного способа приведена на фигуре. При помощи пол-зуна П, приводимого в движение взрывом, деформируют первичный контур

Lg, сжимая и перемещая магнитный поток в область трансформации LqK

L goo

При трансформации режим увеличения потокосцепления осуществляют, выбирая отношение числа витков индуктивностей L и L<< больше единицы и устанавливая коэффициент магнитной связи близким к единице. По окончании деформации первичного контура ключом К,, приводимым в движение взрывом, замыкают вторичный контур, пе686131 рехватывая им возросшее потокосцепление.

При помощи ползуна П, также приводимого в движение взрывом, деформируют вторичный контур L, сжимая и перемещая магнитный поток в область следующей трансформации и т. д. Укаэанную последовательность операций повторяют необходимое число раз, в зависимости от требуемого усиления магнитного потока. 10

Пример. В эксперименте производилась деформация первичного контура, в результате которой начальный магнитный поток 6 10 вб сжимали

-9 в 200 раз. Сжимаемый магнитный поток перемещали в область трансформации, имевший соотношение числа витков индуктивностей L< и Ь равное

15 и коэффициент магнитной связи

0,90. По окончании деформации пер- щ вичного контура с помощью взрыва замыкали вторичный контур, при этом потокосцецление возрастало до 15,10 вб.

Возросшее потокосцепление сжимали во вторичном контуре снова в 200 раз и перемещали в область второй трансформации, также имевший соотношение числа витков индуктивностей Ь и L равное 15 и коэффициент магнитной связи 0,90. По окончании деформации вторичного контура при помощи взрыва замыкали третий контур, в котором потокосцепление возрастало до 64i10 вб.

В результате выполнения перечисленных операций магнитнйй поток был увеличен примерно в 10 раз. Зафиксированное в данном конкретном опыте некоторое различие коэффициентов усиления потока при первой и второй трансформациях обусловлено разным качеством изготовления деформируемых @ контуров, что привело к разной величине потерь в процессе сжатия контуров.

Приведенные данные подтверждены специально поставленным исследованием,45 в процессе которого был разработан опытный образец взрывного генератора магнитного потока, реализующего предположенный способ.

При испытании этого генератора, 50 имевшего объем 2 литра, начальный магнитный поток 9,35 ° 10 вб быя усилен в 56 раз.. При том коэффициент усиления энергии составил 3200.

Как показывают расчеты, основанные на результатах проведенных опытов, не представляет труда сконструировать на основе предлагаемого способа, практически в том же объеме взрывной генератор потока, в котором и коэффициент усиления потока, и коэффициент усиления энергии будут одновременно на порядок большими.

Эффективность 9 предложенного способа генерирования магнитного потока по сравнению с прототипом может быть охарактеризована отношением

К е пре*к.

Ф прототипа здесь фПРЕДЛ. ф S Ь Ео

Ф 1 — магнитный поток в нагрузке, в данном случае нагрузкой является индуктивность деформируемой части вторичного KoHT L, Ф вЂ” начальный магнитный поток, введенный в первичный контур; коэффициент сохранения магнитного потока в деформируемом контуре;

К вЂ” коэффициент связи недеформируемой части первичного контура и деформируемой части вторичного контура; н н" н

К+ пРототипа Кф прототнпс Ф е

Ч (Ч ьн

1ФА-К оо к

E

j °

1+d, K2 о о L к

Ч вЂ” коэффициент передачи энергии трансформатора н с

Е о,Ек,Е„- величины энергии начальной,, конечной и в нагрузке соответственно; с = — — отношение индуктивности наL грузки L н к индуктивности вторичной обмотки трансформатора;

Отсюда величина отношения Y равна

q к ьн к

Я=в

i -к

<к + з. " к (1+А-К

Ь к

1+ д.-к2 к к. + д, Для обеспечения идентичности режима деформации первичного контура и перемещения магнитного потока в область трансформации у прототипа и в предлагаемом способе необходимо, чтобы б86131

Формула из обрет ения

1,69

1,60

0,75

0,80

0,85

0,90

0,20

0,25

0,30

1 55

0,40

1,43

1,32

0,52

0,95

Составитель ПЬЮ

Заказ 6274/56 Тираж 857 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. д. 4 5

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4

Поэтому окончательно имеем

"г

В таблице приведены значения эффективности % предложенного способа по сравнению с прототипом, вычислен5 ные для различных К.

Как видно из таблицы предлагаемый

20 способ значительно эффективнее известного. Необходимо подчеркнуть, что при генерировании магнитного пото-. ка в нагрузке, индуктивность которой равна начальной индуктивности предьыдущего деформируемого контура, коэффициент усиления энергии возрастает пропорционально Ч, т. е. в

2,86-1,75 раза (для К, равного 0,750,95 соответственно) в расчете на 30 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, отличающийся 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, bio окончании сжатия первичного контура вторичный контур замыкают, полностью перехватывая введенное возросшее потокосцепление, захваченное потокосцепление сжимают как целое во вторичном контуре.