[go: up one dir, main page]

RU2054795C1 - Electromagnetic radiation generator - Google Patents

Electromagnetic radiation generator Download PDF

Info

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
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Я. Картелев
Original Assignee
Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики filed Critical Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики
Priority to SU4949510 priority Critical patent/RU2054795C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2054795C1 publication Critical patent/RU2054795C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: magnetic prospecting of mineral deposit. SUBSTANCE: electromagnetic radiation generator has pulsed power supply in the form of explosive-wire magnetic generator, and sectionalized inductive turn. Peripheral portions of each section of inductive turn are built up of one or more exploding wires; pulsed capacitors are connected in parallel with exploding wires. EFFECT: improved stability and power capacity, extended frequency range of generator. 5 dwg

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 E m 10 MJ is created inside the inductive coil with a radius of R 20 m, the number of sectors of the sectors m 30 and the resulting inductance L in L о / 30194/30 0.21 μH.

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 switching power supply 1 and a sectioned inductive coil 2 with a destructible conductor 3 in each section. In addition, at least one capacitor 4, connected in parallel with the destructible conductor 3, is additionally introduced into each section of the inductive coil 2.

Секции индуктивного витка 2 включены параллельно друг другу и распределены на плоскости по типу рамочной антенны "лист клевера". The sections of the inductive coil 2 are connected in parallel to each other and distributed on a plane like a clover leaf type antenna.

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. Destructible conductors 3 exploding under the influence of electric current, copper or aluminum wires are installed on the periphery or along the radii (figure 2) of each section of the inductive coil 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 2 пр •S 2 пр. =

Figure 00000001
где t время протекания тока по проволочке до ее взрыва;
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
n 2 etc S 2 etc. =
Figure 00000001
where t is the current flow through the wire before it explodes;
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

Figure 00000002
Figure 00000003
и
Figure 00000004
Figure 00000005
, где Lс и Iс индуктивность и ток секции индуктивного витка;
ω частота электромагнитного излучения.Capacitors 4 can be connected to each other in series, in parallel or in series-in parallel. When the capacitors are connected in series, their number n k , the capacitance of a separate capacitor C 1 and the voltage at a separate capacitor in each section of the inductive coil are selected from two conditions
Figure 00000002
Figure 00000003
and
Figure 00000004
Figure 00000005
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 magnetic generator 1 and an inductive coil 2. A current begins to flow in the circuit and the initial magnetic flux accumulates. Then, at the moment of maximum supply current, a blasting explosive is blown up using an electric detonator. Under the influence of the pressure of the explosion products, the central pipe of the VMG expands (takes the form of a cone) and connects to the beginning of the outer cylindrical spiral. As the central pipe continues to expand, the point of contact of the pipe with the spiral moves along the latter, decreasing its inductance, compressing the magnetic flux and forcing it into a sectioned inductive coil. Moreover, in accordance with the law of conservation of magnetic flux, the current and magnetic energy in the inductive coil increase many times in comparison with the current and the energizing energy of the VMG (Fig. 4). Shortly before the end of the VMG operation, the integral of the current flowing through the thin radial or peripheral wires 3 of each section of the inductive coil is compared with the evaporation integral and the thin wires 3 explode.

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 wires 3 causes the electric currents of the sections of the inductive coil to switch to the parallel chains of pulse capacitors 4 and the process of charging pulse capacitors of converting the energy of the magnetic field of the sections of the coil into the energy of the electric field of the capacitors begins.

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/

Figure 00000006
, 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 inductive coil ω 1 /
Figure 00000006
, the oscillation duration is τ L c / (R c i g / m c ), where L c , C c and R с are the inductance, capacitance and resistance of the coil section; i g negative generator resistance of the VMG at the final stage of its operation; m c the number of sections of the inductive coil.

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

Figure 00000007
sin θ•
Figure 00000008

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
Figure 00000007
sin θ •
Figure 00000008

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 λ 2 π c / ω circular frequency, wave number and wavelength of the electromagnetic field;
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)

ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащий последовательно соединенные импульсный источник питания и секционированный индуктивный виток, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения генератора путем повышения стабильности мощности электромагнитного излучения и расширения его частотного диапазона, каждая секция индуктивного витка содержит электрически разрушаемый проводник и по меньшей мере один конденсатор, включенный параллельно электрически разрушаемому проводнику. ELECTROMAGNETIC RADIATION GENERATOR, comprising a serially connected switching power supply and a sectioned inductive coil, characterized in that, in order to expand the scope of the generator by increasing the stability of the electromagnetic radiation power and expanding its frequency range, each section of the inductive coil contains an electrically destructible conductor and at least one capacitor connected in parallel with an electrically destructible conductor.
SU4949510 1991-06-26 1991-06-26 Electromagnetic radiation generator RU2054795C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 3564305, кл. 310-10, 1965. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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