RU2054795C1 - Electromagnetic radiation generator - Google Patents
Electromagnetic radiation generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2054795C1 RU2054795C1 SU4949510A RU2054795C1 RU 2054795 C1 RU2054795 C1 RU 2054795C1 SU 4949510 A SU4949510 A SU 4949510A RU 2054795 C1 RU2054795 C1 RU 2054795C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductive coil
- generator
- electromagnetic radiation
- magnetic
- section
- Prior art date
Links
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 11
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 241000219793 Trifolium Species 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для получения сверхмощных электромагнитных излучений (ЭМИ) и может использоваться для магниторазведки полезных ископаемых. The invention relates to devices for producing heavy-duty electromagnetic radiation (EMP) and can be used for magnetic exploration of minerals.
Известно устройство для создания импульсного магнитного поля в большом объеме, содержащее взрывомагнитный генератор и секционированный индуктивный виток. Секции индуктивного витка включены последовательно с взрывомагнитным генератором (ВМГ) и параллельно друг другу. ВМГ имеет заряд взрывчатого вещества (ВВ), расположенный в металлической трубе, вокруг которой размещена спиральная катушка индуктивности. При разряде источника питания конденсаторной батареи на спиральную катушку индуктивности и детонации заряда ВВ у одного конца (начала) трубы последняя расширяется таким образом, что постепенно вступает в контакт и выводит витки спиральной катушки. Электрическая цепь ВМГ постепенно закорачивается (уменьшается его индуктивность), а магнитный поток, захваченный катушкой ВМГ, вытесняется в отдельные секции сектора индуктивного витка с соответствующим возрастанием тока и магнитной энергии. В результате внутри индуктивного витка радиусом R 20 м, числом секций секторов m 30 и результирующей индуктивностью Lв Lо/30194/30 0,21 мкГн создается импульсное магнитное поле с индукцией Bz 100 Тл и энергией Ем 10 МДж.A device for creating a pulsed magnetic field in a large volume, containing an explosive magnetic generator and a sectioned inductive coil. The sections of the inductive coil are connected in series with the explosive magnetic generator (VMG) and in parallel to each other. The VMG has an explosive charge (explosive) located in a metal pipe around which a spiral inductor is placed. When a capacitor bank power source is discharged to a spiral inductor and detonation of the explosive charge at one end (beginning) of the tube, the latter expands in such a way that it gradually comes into contact and displays the coils of the spiral coil. The VMG electrical circuit is gradually shorted (its inductance decreases), and the magnetic flux trapped by the VMG coil is displaced into separate sections of the inductive coil sector with a corresponding increase in current and magnetic energy. As a result, a pulsed magnetic field with an induction B z of 100 T and an energy of
Недостатком данного взрывного устройства является низкий частотный спектр магнитного поля f ≅ 10 кГц, обусловленный большим временем работы ВМГ tр ≈250 мкс.The disadvantage of this explosive device is the low frequency spectrum of the magnetic field f ≅ 10 kHz, due to the long time of the VMG t p ≈250 μs.
Цель изобретения расширение области применения генератора путем повышения стабильности и мощности электромагнитного излучения и расширения его частотного диапазона. The purpose of the invention is the expansion of the scope of the generator by increasing the stability and power of electromagnetic radiation and expanding its frequency range.
На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема генератора электромагнитного излучения (ЭМИ) с периферийным расположением взрывающихся проволочек и конденсаторов и с взрывомагнитным генератором в качестве импульсного источника питания; на фиг.2 и 3 показаны пример генератора ЭМИ с радиальным расположением взрывающихся проволочек и конденсаторов и конструкция одной секции индуктивного витка соответственно; на фиг.4 и 5 расчетные осциллограммы тока в секциях индуктивного витка до взрыва и после взрыва проволочек при использовании в качестве импульсного источника питания взрывомагнитного генератора. Figure 1 shows a circuit diagram of an electromagnetic radiation generator (EMP) with a peripheral arrangement of exploding wires and capacitors and with an explosive generator as a pulsed power source; figure 2 and 3 shows an example of an EMP generator with a radial arrangement of exploding wires and capacitors and the design of one section of the inductive coil, respectively; 4 and 5, the calculated waveforms of the current in the sections of the inductive coil before the explosion and after the explosion of the wires when using an explosive magnetic generator as a pulse power source.
Генератор электромагнитного излучения содержит последовательно соединенные импульсный источник 1 питания и секционированный индуктивный виток 2 с разрушаемым проводником 3 в каждой секции. Кроме того, в каждую секцию индуктивного витка 2 дополнительно введен по меньшей мере один конденсатор 4, включенный параллельно разрушаемому проводнику 3. The electromagnetic radiation generator contains a series-connected
Секции индуктивного витка 2 включены параллельно друг другу и распределены на плоскости по типу рамочной антенны "лист клевера". The sections of the
Разрушаемые проводники 3 взрывающиеся под действием электрического тока медные или алюминиевые проволочки установлены на периферии или по радиусам (фиг.2) каждой секции индуктивного витка 2.
Импульсный источник питания представляет собой взрывомагнитный генератор тока или генератор импульсный напряжений (ГИН) Аркадьева-Маркса. При использовании ВМГ он располагается в центре или вдоль оси индуктивного витка и его наружная цилиндрическая спираль соединяется при помощи высоковольтных коаксиальных кабелей с началами секций индуктивного витка, а центральная труба с концами секций индуктивного витка. При использовании ГИН Аркадьева-Маркса, характеризующегося более быстрым выводом энергии и большим напряжением в разряде, индуктивный виток приподнимается над землей и относится в сторону от ГИН. The switching power supply is an explosive magnetic current generator or a pulse voltage generator (GIN) Arkadyev-Marx. When using a VMG, it is located in the center or along the axis of the inductive coil and its outer cylindrical spiral is connected using high-voltage coaxial cables to the beginning of the sections of the inductive coil, and the central pipe with the ends of the sections of the inductive coil. When using the Arkadyev-Marx GIN, characterized by a faster output of energy and a higher voltage in the discharge, the inductive coil rises above the ground and moves away from the GIN.
Число взрывающихся проволочек nпр в каждой секции индуктивного витка и их поперечное сечение Sпр выбираются из соотношения
n
Iс ток в секции индуктивного витка;
Iпр. предельный интеграл тока, соответствующий переходу материала проволочки в парообразное состояние и равный для меди 1,95·1017А2·c·м-4, для алюминия 1,09·1017 А2·с·м-4.The number of exploding wires n CR in each section of the inductive coil and their cross section S CR are selected from the relation
I c current in the inductive coil section;
I pr. Limit current integral corresponding to the transition of the wire material to a vapor state and equal to 1.95 · 10 17 A 2 · s · m -4 for copper, 1.09 · 10 17 A 2 · s · m -4 for aluminum.
Конденсаторы 4 могут соединяться друг с другом последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. При последовательном соединении конденсаторов их число nк, емкость отдельного конденсатора С1и напряжение на отдельном конденсаторе в каждой секции индуктивного витка выбираются из двух условий
и , где Lс и Iс индуктивность и ток секции индуктивного витка;
ω частота электромагнитного излучения.
and where L c and I c inductance and current sections of the inductive coil;
ω frequency of electromagnetic radiation.
Генератор ЭМИ работает следующим образом. The EMP generator operates as follows.
Вначале к последовательному контуру, образованному взрывомагнитным генератором 1 и индуктивным витком 2, подключают источник запитки конденсаторную батарею. В контуре начинает течь ток и накапливается начальный магнитный поток. Затем в момент максимума тока запитки с помощью электродетонатора подрывается бризантное взрывчатое вещество. Под действием давления продуктов взрыва центральная труба ВМГ расширяется (приобретает форму конуса) и соединяется с началом наружной цилиндрической спирали. По мере дальнейшего расширения центральной трубы точка контакта трубы со спиралью перемещается вдоль последней, уменьшая ее индуктивность, сжимая магнитный поток и вытесняя его в секционированный индуктивный виток. При этом в соответствии с законом сохранения магнитного потока ток и магнитная энергия в индуктивном витке возрастают во много раз по сравнению с током и энергией запитки ВМГ (фиг. 4). Незадолго до окончания работы ВМГ интеграл тока, протекающего по тонким радиальным или периферийным проволочкам 3 каждой секции индуктивного витка, сравнивается с интегралом испарения и тонкие проволочки 3 взрываются. First, a capacitor bank is connected to a series circuit formed by an explosive
Большое активное сопротивление взорвавшихся проволочек 3 заставляет электрические токи секций индуктивного витка переключиться на параллельные им цепочки импульсных конденсаторов 4 и начинается процесс зарядки импульсных конденсаторов превращения энергии магнитного поля секций витка в энергию электрического поля конденсаторов. The high resistance of the exploded
Так как контур генератора ЭМИ остается при этом закороченным (центральная труба ВМГ продолжает контактировать с наружной спиралью, а взорвавшиеся проволочки шунтируются цепочками конденсаторов), то дальше происходит периодический обмен энергией между цепочками конденсаторов и индуктивностями секций витка. Ток в секциях индуктивного витка становится практически синусоидальным (фиг.5). Угловая частота колебаний электрического тока в секциях индуктивного виткаω 1/, длительность колебаний τ Lc/(Rc iг/mc), где Lc, Cc и Rс индуктивность, емкость и активное сопротивление секции витка; iг отрицательное генераторное сопротивление ВМГ на финишной стадии его работы; mc число секций индуктивного витка.Since the EMR generator circuit remains shorted (the VMG central tube continues to contact the external spiral, and the exploded wires are shunted by chains of capacitors), then there is a periodic exchange of energy between the chains of capacitors and the inductances of the coil sections. The current in the sections of the inductive coil becomes almost sinusoidal (figure 5). The angular frequency of oscillations of the electric current in sections of the
Указанный высокочастотный ток, протекая по периферии индуктивного витка, создает на оси витка вертикальное магнитное поле напряженностью Hz ≠ Ic·a2/(a2 + Z2)3/2, а по периметру витка азимутальное электрическое поле напряженностью EΦ mc Uc / ( 2 π a ). Вдали от витка (в волновой зоне r > 5 λ) электромагнитное поле определяется выражениями
E sin θ•
Hθ EΦ/377 где Iс и Uс ток и напряжение в секции индуктивного витка;
а радиус индуктивного витка;
μо магнитная проницаемость воздуха;
ω1 K ω/c и λ 2 π c / ω круговая частота, волновое число и длина волны электромагнитного поля;
С скорость света;
Z, r расстояние от центра индуктивного витка до точки наблюдения поля;
θ угол между осью витка и направлением в точку наблюдения поля.The specified high-frequency current flowing along the periphery of the inductive coil creates a vertical magnetic field with a strength of H z ≠ I c · a 2 / (a 2 + Z 2 ) 3/2 on the axis of the coil, and an azimuthal electric field of strength E Φ m c along the perimeter of the coil U c / (2 π a). Far from the turn (in the wave zone r> 5 λ), the electromagnetic field is determined by the expressions
E sin θ •
H θ E Φ / 377 where I s and U s current and voltage in the inductive coil section;
and the radius of the inductive coil;
μ о magnetic permeability of air;
ω 1 K ω / c and
With the speed of light;
Z, r is the distance from the center of the inductive coil to the field observation point;
θ is the angle between the axis of the turn and the direction to the observation point of the field.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4949510 RU2054795C1 (en) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Electromagnetic radiation generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4949510 RU2054795C1 (en) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Electromagnetic radiation generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2054795C1 true RU2054795C1 (en) | 1996-02-20 |
Family
ID=21581386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4949510 RU2054795C1 (en) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Electromagnetic radiation generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2054795C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693840C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-07-05 | Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз - Антей" | Self-contained generator of electromagnetic radiation of radio-frequency range |
-
1991
- 1991-06-26 RU SU4949510 patent/RU2054795C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Патент США N 3564305, кл. 310-10, 1965. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693840C1 (en) * | 2018-11-29 | 2019-07-05 | Акционерное общество "Концерн воздушно-космической обороны "Алмаз - Антей" | Self-contained generator of electromagnetic radiation of radio-frequency range |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6215734B1 (en) | Electrohydraulic pressure wave projectors | |
US6355992B1 (en) | High voltage pulse generator | |
GB2449220A (en) | Non-lethal electromagnetic jamming weapon | |
US20140305290A1 (en) | Method for neutralizing explosives and electronics | |
US5059839A (en) | Explosive magnetic field compression generator transformer power supply for high resistive loads | |
US3356869A (en) | Single pulse power generator | |
CN101793485B (en) | Armature-free explosive magnetic compression generator | |
RU2054795C1 (en) | Electromagnetic radiation generator | |
US3707913A (en) | Pulsed-energy detonation system for electro explosive devices | |
US5650670A (en) | Induction charge microwave pulse generator having a split ground plane | |
Pavlovskii et al. | A multiwire helical magnetic cumulation generator | |
US3564305A (en) | Method and apparatus for creating pulsed magnetic field in a large volume | |
US7218016B2 (en) | Explosively driven radio frequency pulse generating apparatus | |
USH148H (en) | Shock electromechanical energy converter with permanent magnet | |
US11692797B2 (en) | Permanent magnet seed field system for flux compression generator | |
SU333885A1 (en) | Explosion magnetic current generator | |
RU2183901C2 (en) | Spiral explosion-magnetic generator | |
RU2156026C2 (en) | Method and device for explosive cumulation of magnetic energy | |
RU2548021C2 (en) | Explosion-magnetic system generating powerful energy impulse | |
SU794699A1 (en) | Explosion-magnetic generator | |
RU191749U1 (en) | Biconical complex explosive magnetic generator with antenna unit | |
Young et al. | Stand-alone, FCG-driven high power microwave system | |
RU191897U1 (en) | BICONIC COMPLEX EXPLOSIVE MAGNETIC GENERATOR WITH A WIDE BAND FRAME ANTENNA | |
RU1774473C (en) | Current pulse generator | |
JP5100330B2 (en) | Electromagnetic wave generator |