RU2059329C1 - Ferromagnetic exploded-wire electric-pulse generator - Google Patents
Ferromagnetic exploded-wire electric-pulse generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2059329C1 RU2059329C1 SU4949390A RU2059329C1 RU 2059329 C1 RU2059329 C1 RU 2059329C1 SU 4949390 A SU4949390 A SU 4949390A RU 2059329 C1 RU2059329 C1 RU 2059329C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- core
- shock wave
- winding
- generator
- ferromagnetic
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Magnetic Treatment Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к импульсной взрывной технике, в частности к взрывным источникам, которые могут быть использованы в экспериментальной и технической физике как импульсные источники тока. The invention relates to pulsed explosive technology, in particular to explosive sources that can be used in experimental and technical physics as pulsed current sources.
Известен автономный взрывной генератор [1] содержащий полости сжатия магнитного потока, ограниченные и электрически соединенные между собой на входе генератора проводящей шиной и цилиндрическими проводниками с зарядами ВВ. Постоянные магниты из магнитодиэлектрика примыкают к шинам и цилиндрическим проводникам. Постоянные магниты выполнены в виде трапециевидных призм и расположены с чередованием относительно полостей сжатия, размещенных радиально в зазорах магнитов. Шины и наружные поверхности постоянных магнитов образуют цилиндрическую поверхность генератора. Known self-contained explosive generator [1] containing the compression cavity of the magnetic flux, limited and electrically connected to each other at the input of the generator by a conductive bus and cylindrical conductors with explosive charges. Permanent magnets made of magnetodielectric adjacent to the tires and cylindrical conductors. Permanent magnets are made in the form of trapezoidal prisms and are arranged alternately relative to the compression cavities placed radially in the gaps of the magnets. The tires and the outer surfaces of the permanent magnets form a cylindrical surface of the generator.
Недостатком данного генератора является ограничение по индуктивности класса используемых нагрузок, определяемой конструкцией генератора. Из-за использования неэнергоемких барриевых постоянных магнитов низка начальная, а следовательно, и выходная энергия. The disadvantage of this generator is the limitation on the inductance of the class of loads used, determined by the design of the generator. Due to the use of non-energy-intensive barium permanent magnets, the initial and, therefore, output energy is low.
Наиболее близким к изобретению является ферромагнитный взрывной генератор электрического импульса [2] содержащий ферромагнитный сердечник, формирователь ударной волны (ФУВ) с системой инициирования и обмотку с выводами на нагрузку. Ферромагнитный сердечник выполнен из плоских шайб ферромагнетика, изолированных между собой. Формирователь плоской ударной волны расположен таким образом, что направление ударной волны перпендикулярно плоскости листов сердечника. Обмотка выполнена в виде одного витка, охватывающего кольцевой сердечник. При входе ударной волны в ферромагнетик он размагничивается и по закону сохранения магнитного потока в обмотке генератора возникает импульс тока. Closest to the invention is a ferromagnetic explosive electric pulse generator [2] containing a ferromagnetic core, a shock wave shaper (FWW) with an initiation system and a winding with leads to the load. The ferromagnetic core is made of flat washers of a ferromagnet isolated among themselves. The flat shock wave former is positioned so that the direction of the shock wave is perpendicular to the plane of the core sheets. The winding is made in the form of a single turn, covering the annular core. When a shock wave enters a ferromagnet, it is demagnetized and, according to the law of conservation of magnetic flux, a current pulse appears in the generator winding.
Однако прототип имеет недостаточный уровень энергосъема с единицы объема из-за неоднородности магнитного поля в сердечнике, создаваемого обмоткой с ограниченным числом витков. Расположение пластин в сердечнике перпендикулярно направлению воздействия ударной волны и наличие изоляции из фторопластовой пленки 30 мкм между пластинами ведет к быстрому затуханию ударной волны в сердечнике, что ведет к ограничению объема сердечника и снижению энергосъема генератора. В прототипе рабочая обмотка, с которой снимается выходной импульс, одновитковая, что приводит к работе данного генератора только на низкоиндуктивные нагрузки. However, the prototype has an insufficient level of energy removal per unit volume due to the heterogeneity of the magnetic field in the core created by the winding with a limited number of turns. The location of the plates in the core perpendicular to the direction of impact of the shock wave and the presence of insulation from a fluoroplastic film of 30 μm between the plates leads to a rapid attenuation of the shock wave in the core, which leads to a limitation of the core volume and a decrease in the energy output of the generator. In the prototype, the working winding, from which the output pulse is removed, is single-turn, which leads to the operation of this generator only for low inductive loads.
Целью изобретения является увеличение энергосъема и расширение класса используемых нагрузок. The aim of the invention is to increase the energy removal and expansion of the class of used loads.
Для этого в ферромагнитном взрывном генераторе электрического импульса, содержащем ферромагнитный сердечник, формирователь ударной волны с системой инициирования и обмотку с выводами на нагрузку, формирователь ударной волны (ФУВ), сердечник и обмотка выполнены цилиндрическими и расположены коаксиально, система инициирования ФУВ расположена на оси генератора, причем ФУВ расположен внутри ферромагнитного сердечника с радиальным набором пластин, а обмотка выполнена спиральной и расположена на наружной поверхности сердечника. To do this, in a ferromagnetic explosive electric pulse generator containing a ferromagnetic core, a shock wave shaper with an initiation system and a winding with leads to a load, a shock wave shaper (FSW), the core and winding are made cylindrical and arranged coaxially, the FSW initiation system is located on the axis of the generator, moreover, the FUV is located inside the ferromagnetic core with a radial set of plates, and the winding is helical and located on the outer surface of the core.
Сердечник и обмотка в прототипе выполнены в виде тороида. При размагничивании сердечника ударной волной в цепи выходной обмотки и нагрузки возникает ток, который создает магнитное поле, равное
H (1) где Н напряженность магнитного поля;
I ток в обмотке с нагрузкой;
r расстояние от оси тороида.The core and winding in the prototype are made in the form of a toroid. When the core is demagnetized by a shock wave, a current appears in the circuit of the output winding and load, which creates a magnetic field equal to
H (1) where H is the magnetic field strength;
I current in the winding with a load;
r distance from the axis of the toroid.
Энергия в тороидальной обмотке генератора равна
E (2) где Φo магнитный поток в сердечнике;
L индуктивность тороида.The energy in the toroidal winding of the generator is
E (2) where Φ o is the magnetic flux in the core;
L inductance of a toroid.
Съем энергии с единицы размагничиваемого ферромагнетика равен
E1= • K•
(3) где Vф объем ферромагнетика;
r1, r2 внутренний и наружный радиусы тороида соответственно.The energy removal from a unit of a demagnetizable ferromagnet is
E 1 = • K •
(3) where V f is the volume of the ferromagnet;
r 1 , r 2 are the inner and outer radii of the toroid, respectively.
Величина К зависит только от отношения r2/r1 тороида и всегда К < 1. При r2/r1=5 К=0,8, r2/r1=10, К=0,7.The value of K depends only on the ratio r 2 / r 1 of the toroid and always K <1. For r 2 / r 1 = 5 K = 0.8, r 2 / r 1 = 10, K = 0.7.
Таким образом, в прототипе съем энергии с единицы объема ферромагнетика всегда меньше значения Н
В предлагаемом генераторе при размагничивании сердечника в обмотке возникает ток, который создает однородное магнитное поле. Энергия в обмотке равна
E2= Vф• (4)
Из формулы (4) видно, что съем энергии с единицы объема ферромагнетика в предлагаемом генераторе выше, чем в прототипе. Так как генератор-прототип имеет одновитковую обмотку, то работать он может только на низкоиндуктивную нагрузку. Это видно из формулы (2). С увеличением индуктивности нагрузки энергия в генераторе уменьшается. Если вместо нагрузки с индуктивностью L нГн подключить нагрузку с индуктивностью L мкГн, то величина энергии генератора уменьшится в 1000 раз. В предлагаемом генераторе обмотка наматывается в виде спирали непосредственно на сердечник генератора. Число витков обмотки зависит от индуктивности нагрузки. С увеличением индуктивности нагрузки число витков обмотки увеличивается. Следовательно, магнитный поток в обмотке также растет, но при этом энергия в генераторе не уменьшается, как в прототипе, а определяется только объемом ферромагнетика и не зависит от индуктивности нагрузки.In the proposed generator, when the core is demagnetized, a current arises in the winding, which creates a uniform magnetic field. The energy in the winding is
E 2 = V f • (4)
From the formula (4) it is seen that the removal of energy from a unit volume of a ferromagnet in the proposed generator is higher than in the prototype. Since the prototype generator has a single-turn winding, it can only work on a low inductive load. This can be seen from formula (2). With increasing load inductance, the energy in the generator decreases. If instead of a load with an inductance L nH, a load with an inductance L μH is connected, then the generator energy will decrease by a factor of 1000. In the proposed generator, the winding is wound in the form of a spiral directly on the generator core. The number of turns of the winding depends on the inductance of the load. With increasing inductance of the load, the number of turns of the winding increases. Therefore, the magnetic flux in the winding also increases, but the energy in the generator does not decrease, as in the prototype, but is determined only by the volume of the ferromagnet and does not depend on the inductance of the load.
Формирователь ударной волны расположен внутри сердечника, а спиральная обмотка на наружной поверхности его. Благодаря таком расположению ударная волна не воздействует на обмотку до тех пор, пока не разрушится весь объем ферромагнетика. The shock wave shaper is located inside the core, and a spiral winding on its outer surface. Due to this arrangement, the shock wave does not affect the winding until the entire volume of the ferromagnet is destroyed.
Преимущество цилиндрической формы сердечника с радиальным набором пластин перед другими заключается в том, что при его использовании получается плотная упаковка ферромагнитного материала без дополнительных конструктивных элементов, располагаемых между формирователем ударной волны и сердечником, что способствует более эффективному действию ударной волны, а размещение обмотки непосредственно на сердечнике уменьшает потери выходной энергии. The advantage of the cylindrical shape of the core with a radial set of plates over others is that when it is used, a dense packing of ferromagnetic material is obtained without additional structural elements located between the shock wave shaper and the core, which contributes to a more effective shock wave action, and the winding is placed directly on the core reduces output energy loss.
Коаксиальное расположение ФУВ с помощью ФС позволяет производить инициирование заряда ВВ одним электродетонатором, размещаемым на оси генератора. Коаксиальная компоновка ФУВ сердечника и обмотки делает конструкцию генератора простой, технологичной, с плотной упаковкой пластин сердечника и высокоэффективным использованием заряда ВВ, что способствует увеличению съема энергии. The coaxial arrangement of the HFW with the help of the FS allows initiating the explosive charge with one electric detonator placed on the axis of the generator. The coaxial arrangement of the FCF of the core and winding makes the design of the generator simple, technologically advanced, with tight packing of the core plates and highly efficient use of explosive charge, which contributes to an increase in energy removal.
Варьируя величиной заряда ФУВ, объемом сердечника и числом витков обмотки, легко достигается согласование генератора с индуктивной или емкостной нагрузками в широком диапазоне. Varying the magnitude of the charge of the FIW, the core volume and the number of turns of the winding, it is easy to match the generator with inductive or capacitive loads in a wide range.
На чертеже изображен предлагаемый ферромагнитный взрывной генератор электрического импульса. The drawing shows the proposed ferromagnetic explosive electric pulse generator.
Ферромагнитный взрывной генератор электрического импульса содержит ферромагнитный сердечник 1, формирователь 2 цилиндрической ударной волны с системой 3 инициирования и обмотку 4 с выводами 5 на нагрузку. Формирователь 2 ударной волны, сердечник 1 и обмотка 4 выполнены цилиндрическими и расположены коаксиально. Система 3 иницирования формирователя 2 ударной волны расположена на оси предлагаемого генератора. Формирователь 2 ударной волны расположен внутри сердечника 1 с радиальным набором пластин. Обмотка 4 выполнена спиральной и расположена на наружной поверхности сердечника 1. Кроме того, предлагаемой генератор содержит цилиндрический элемент 6, являющийся короткозамкнутым витком, магнитопроводы 7 и 8 и постоянный магнит 9. Для формирования цилиндрической ударной волны используется ФУВ с фокусирующей системой 10. The ferromagnetic explosive generator of the electric pulse contains a
Ферромагнитный взрывной генератор электрического импульса работает следующим образом. Ferromagnetic explosive electric pulse generator operates as follows.
С помощью постоянного магнита 9 через магнитопроводы 7 и 8 производится намагничивание сердечника 1. При подаче электрического импульса на электродетонатор он инициирует заряд ВВ фокусирующей системы (ФС) 10. Продукты взрыва разгоняют стенки конических лайнеров ФС, подлетающих одновременно к внутренней поверхности цилиндрического заряда формирователя 2 ударной волны. Происходит подрыв заряда и в нем формируется расходящаяся цилиндрическая детонационная волна. Под действием продуктов взрыва в сердечнике возникает расходящаяся цилиндрическая ударная волна, размагничивающая ферромагнетик. Высвободившийся магнитный поток формирует в обмотке 4 электрический импульс, который через выводы 5 передается в нагрузку. With the help of a permanent magnet 9, magnetization of
В примере конкретного выполнения ферромагнитный генератор состоит из формирователя расходящейся цилиндрической ударной волны (ФУВ), ферромагнитного цилиндрического сердечника с обмоткой и системой намагничивания. Ударное размагничивание сердечника ФМГ производится с помощью взрыва заряда с внешним и внутренним диаметром 57,8 мм и 32 мм соответственно, высотой 24 мм, расположенного между дюралюминиевыми коническими основаниями и цилиндром 6. Для формирования расходящейся цилиндрической детонационной волны в заряде ФУВ 2 используется фокусирующая система 10, состоящая из двух конических лайнеров из АМц с толщиной стенки 0,3 мм, высотой 12,5 мм и углом при вершине конуса 43о20' и заряда ВВ, расположенного между лайнерами и коническими основаниями. Цилиндр 6 с толщиной стенки 0,5 мм является короткозамкнутым витком, препятствующим выходу магнитных силовых линий внутрь генератора. Он является также каркасом сердечника 1.In a specific embodiment, the ferromagnetic generator consists of a shaper of a diverging cylindrical shock wave (FC), a ferromagnetic cylindrical core with a winding and a magnetization system. The shock demagnetization of the FMG core is carried out using a charge explosion with an external and internal diameter of 57.8 mm and 32 mm, respectively, with a height of 24 mm, located between duralumin conical bases and
Сердечник 1 состоит из изолированных пластин (25х5х0,1-0,3). Намагничивается сердечник 1 двенадцатью самарий-кобальтовыми магнитами 9 с размерами 20х18х5 с помощью стального кольцевого магнитопровода 7 с двенадцатью гранями по периферии, разделенного разрезами на двенадцать секторов, и двенадцати стальных элементов 8 магнитопровода, замыкающих магнитные цепи каждого из двенадцати блоков пластин сердечника 1.
По сравнению с прототипом в предлагаемом генераторе увеличен энергосъем с единицы объема в 1,7 раза. В прототипе энергосъем с 1 см3 равен 0,23 Дж, а в предлагаемом генераторе 0,4 Дж с 1 см3.Compared with the prototype, the proposed generator has increased energy removal from a unit volume by 1.7 times. In the prototype, the energy removal from 1 cm 3 is 0.23 J, and in the proposed generator 0.4 J from 1 cm 3 .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4949390 RU2059329C1 (en) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Ferromagnetic exploded-wire electric-pulse generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4949390 RU2059329C1 (en) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Ferromagnetic exploded-wire electric-pulse generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2059329C1 true RU2059329C1 (en) | 1996-04-27 |
Family
ID=21581317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4949390 RU2059329C1 (en) | 1991-06-26 | 1991-06-26 | Ferromagnetic exploded-wire electric-pulse generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2059329C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467463C1 (en) * | 2011-05-17 | 2012-11-20 | Евгений Куртович Долгих | Pulse power generator (versions) |
-
1991
- 1991-06-26 RU SU4949390 patent/RU2059329C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1480712, кл. H 02N 11/00, 1987. 2. Авторское свидетельство СССР N 683436, кл. H 02N 11/00, 1975. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467463C1 (en) * | 2011-05-17 | 2012-11-20 | Евгений Куртович Долгих | Pulse power generator (versions) |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Kim et al. | Development and tests of fast 1-MA linear transformer driver stages | |
Altgilbers et al. | Explosive pulsed power | |
US4707619A (en) | Saturable inductor switch and pulse compression power supply employing the switch | |
GB2206677A (en) | Electromagnetic gun | |
US4612455A (en) | Distributed pulse forming network for magnetic modulator | |
RU2059329C1 (en) | Ferromagnetic exploded-wire electric-pulse generator | |
US6281603B1 (en) | Pulse line generators | |
RU2467463C1 (en) | Pulse power generator (versions) | |
RU2388135C1 (en) | Helical magnetic explosion generator | |
US11692797B2 (en) | Permanent magnet seed field system for flux compression generator | |
USH148H (en) | Shock electromechanical energy converter with permanent magnet | |
RU2156026C2 (en) | Method and device for explosive cumulation of magnetic energy | |
USH1389H (en) | Iron backed, round bore, augmented electromagnetic accelerator as an injector | |
RU2459395C1 (en) | Linear induction accelerator | |
RU2286003C1 (en) | Autonomous magnetic cumulative generator | |
US6005305A (en) | Magnetic voltage-pulser | |
RU2231937C1 (en) | Linear induction accelerator | |
RU1369653C (en) | Magnetocummulative energy converter | |
RU2164052C2 (en) | Electromagnetic energy pulse generating and converting device | |
SU794683A1 (en) | Relativistic magnetron generator | |
RU2169425C2 (en) | Magnetic-explosion helical generator | |
RU2218658C2 (en) | Transformer-generator unit | |
SU447118A1 (en) | Accelerating system of linear induction accelerator | |
SU273893A1 (en) | Charged particle accelerator | |
RU2054795C1 (en) | Electromagnetic radiation generator |