|
|
|
|
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ |
(19) |
RU |
(11) |
2210169 |
(13) |
C2 |
|
(51) МПК 7
H02N11/00
|
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ
Статус: по данным на 28.03.2011 – действует |
|
|
|
|
(21), (22) Заявка: 98109013/28, 08.05.1998
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
08.05.1998
(43) Дата публикации заявки: 20.02.2000
(45) Опубликовано: 10.08.2003
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске:
SU 1493059 А1, 30.11.1991. RU 2040108 С1, 20.07.1995. DE 4100942 А1, 16.07.1992. FR 2612706 А1, 23.09.1988.
Адрес для переписки:
607190, Нижегородская обл., г. Саров, пр. Мира, 37, РФЯЦ-ВНИИЭФ, начальнику ОПИНТИ А.А. Кимачеву
|
(71) Заявитель(и):
Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Министерство Российской Федерации по атомной энергии
(72) Автор(ы):
Демидов В.А., Скоков В.И.
(73) Патентообладатель(и):
Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Министерство Российской Федерации по атомной энергии
|
(54) ВЗРЫВОМАГНИТНЫЙ ГЕНЕРАТОР
(57) Реферат:
Изобретение относится к преобразованию химической энергии взрывчатого вещества в электромагнитную энергию. Технический результат: повышение мощности генератора. Сущность: генератор содержит коаксиальные наружный и внутренний проводники, заряд ВВ, расположенный во внутреннем проводнике, и систему инициирования заряда, установленную на его торцах. Часть наружной поверхности внутреннего проводника выполнена профилированной симметрично относительно плоскости столкновения детонационных волн в соответствии с выражением  где – отношение массы ВВ к массе внутреннего проводника на единицу его длины; уо – база полета внутреннего проводника, равная разности радиусов внутренней поверхности наружного проводника и наружной поверхности внутреннего проводника на его непрофилированном участке. 3 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к импульсным устройствам, преобразующим химическую энергию взрывчатого вещества (BB) в электромагнитную энергию, к так называемым взрывомагнитным ВМГ или магнитокумулятивным генераторам.
Известен ВMГ J.C. Granford and R.A. Demerow. Explosiveli driven high-energy generator. I. Appl Physikl. Vol.39, 11, 1968 г., содержащий внутренний цилиндрический проводник, заполненный ВВ, и наружный спиральный проводник. Система инициирования заряда расположена на торцах заряда и этим обеспечивается создание двух детонационных встречных (ДВ) волн и получение максимального уровня магнитного поля в срединной части генератора.
Недостатком данного генератора является ограничение скорости разлета внутреннего проводника на конечной стадии работы генератора из-за того, что после столкновения ДВ два конуса продолжают двигаться навстречу друг другу со скоростью ДВВ, фиг.2. Такое ограничение скорости снижает выходную мощность генератора.
Наиболее близким к заявляемому устройству является взрывомагнитный генератор В.А. Демидова, С.А. Казакова и В.И. Скокова, а.с. 1493059, МПК H 02 N 11/00, опубл. в БИ 44, 1991 г., который содержит коаксиальные наружный и внутренний проводники, заряд ВВ, расположенный во внутреннем проводнике, и систему инициирования, расположенную на его торцах. Кроме того, на внутреннем проводнике установлен с возможностью перемещения вдоль оси кольцевой токопроводящий элемент с определенной формой поверхности, который создает иной профиль внутреннего проводника на конечных стадиях работы генератора.
Недостатком прототипа является также ограничение скорости полета внутреннего проводника и снижение мощности генератора из-за того, что хотя и с помощью введения дополнительного токопроводящего элемента удалось получить поверхность внутреннего проводника, близкую к цилиндрической, на конечной стадии работы генератора, однако само наличие такого элемента снижает скорость разлета внутреннего проводника.
При создании данного изобретения решалась задача создания такого ВМГ, в котором за счет профилирования стенки внутреннего проводника удалось бы получить максимальный технический результат – повышение выходной мощности генератора за счет увеличения скорости разлета внутреннего проводника.
Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным ВМГ, содержащим коаксиальные наружный и внутренний проводники, заряд ВВ, расположенный на внутреннем проводнике и систему инициирования заряда, установленную на его торцах, новым является то, что часть наружной поверхности внутреннего проводника выполнена профилированной в соответствии с выражением:  где – отношение массы ВВ к массе внутреннего проводника на единицу его длины; yo – база полета внутреннего проводника, равная разности радиусов R1 внутренней поверхности наружного проводника и наружной поверхности внутреннего проводника R2, на его непрофилированном участке. Кроме того, профилированный участок выполнен симметричным относительно плоскости столкновения детонационных волн и составляет 4-6 часть от всей длины внутреннего проводника.
При профилированной стенке внутреннего проводника встречное движение конусов (фиг. 3) трансформируется в радиальное расширение внутреннего проводника. Оценки показывают, что движение его обеспечивает более высокие значения скорости деформирования контура dL/dt и как следствие приводит к увеличению его производной тока dI/dt: dI/dt~I(dL/dt)L и мощности P=LI dI/dt.
Требуется, чтобы участок внутреннего проводника на определенной длине, составляющей четвертую – шестую часть (4-6) всей его длины и симметричный относительно плоскости столкновения ДВ, в режиме скользящей детонации на базе трансформировался при движении из конусной формы в цилиндрическую. Увеличением скорости стенок внутреннего проводника в плоскости столкновения ДВ за счет более высокого давления продуктов взрыва пренебрегали. Считалось также, что в каждом сечении стенки приобретают мгновенно максимальную скорость v в соответствии со своим значением . Пусть начальное значение непрофилированного участка равно 0. Тогда, оценивая радиальную скорость внутреннего проводника по формуле Гарки, получим условие ее профилирования:  По мере продвижение фронта ДВ к плоскости столкновения в каждом сечении стенка внутреннего проводника приобретает радиальную скорость в соответствии с увеличивающимся параметром . Поэтому после столкновения ДВ коническая форма стремится перейти в цилиндрическую. При указанном законе (х) это произойдет на базе yo. В результате будет достигнут технический результат увеличения мощности спирального ВМГ.
На фиг.1 изображен заявляемый ВМГ.
На фиг. 2 изображена схема движения непрофилированного внутреннего проводника: а) на начальной стадии работы генератора; б) на конечной стадии работы генератора.
На фиг. 3 изображена схема движения профилированного внутреннего проводника: а) на начальной стадии работы генератора; б) на конечной стадии работы генератора.
Заявляемый взрывомагнитный генератор содержит коаксиальные наружный 1 и внутренний 2 проводники, заряд ВВ 3, расположенный во внутреннем проводнике 2. Система инициирования 4 в виде двух капсюль-детонаторов установлена на торцах заряда ВВ 3. Наружная поверхность внутреннего проводника, обращенная к наружному проводнику, выполнена профилированной в соответствии с выражением:  где – отношение массы ВB к массе внутреннего проводника на единицу его длины; yo – база полета внутреннего проводника, равная разности R1-R2 радиусов внутренней поверхности R1 наружного проводника и наружной поверхности R2, внутреннего проводника на его непрофилированном участке. Профилированный участок 2с составляет 6 4 часть от всей длины внутреннего проводника.
Работает заявляемый генератор следующим образом. При подрыве заряда ВВ 3 от системы инициирования 4 внутренний цилиндрический проводник 2 под действием продуктов детонации разлетается в радиальном направлении в виде двух конусов, движущихся навстречу друг другу со скоростью детонации (фиг.3, а). По мере продвижения фронта ДВ к плоскости столкновения в каждом сечении профилированная стенка внутреннего проводника 2 приобретает радиальную скорость в соответствии с увеличивающимся параметром . После столкновения ДВ коническая форма внутреннего проводника приобретает форму цилиндрической. Движение внутреннего проводника в этом случае обеспечивает более высокие значения скорости деформации контура dL/dt, производной тока dI/dt и мощности генератора Р.
В примере реализации заявляемого генератора наружный проводник выполнен спиральным 100 мм коаксиально ему расположен внутренний проводник с внутренним 40 мм и наружным непрофилированный участком 55 мм. Длина внутреннего проводника и заряда ВB 600 мм. На участке 2с=140 мм (т.е. на 4,3 части от всей длины) стенки внутреннего проводника выполнены профилированными в виде двух сопряженных дважды усеченных конусов. База полета yо равна разности R1-R2, т. е. 50-27,5=22,5. Непрофилированный участок внутреннего проводника имеет R2= 27,5 мм, минимальный радиус стенки 24 мм, в плоскости столкновения ДВ-26 мм. В соответствии с заявленной зависимостью обеспечивается оптимальная скорость полета внутреннего проводника на конечной стадии работы генератора.
Таким образом, в заявляемом генераторе по сравнению с прототипом увеличена скорость полета внутреннего проводника в 1,5 раза по сравнению с прототипом, а мощность генератора удалось увеличить в 1,8 раз за счет выполнения оптимального профиля наружной поверхности внутреннего проводника ВMГ.
Формула изобретения
Взрывомагнитный генератор, содержащий коаксиальные наружный и внутренний проводники, заряд взрывчатого вещества, расположенный во внутреннем проводнике, и систему инициирования заряда, установленную на его торцах, отличающийся тем, что часть наружной поверхности внутреннего проводника выполнена профилированной в соответствии с выражением  где – отношение массы взрывчатого вещества к массе внутреннего проводника на единицу его длины; уо – база полета внутреннего проводника, равная разности радиусов внутренней поверхности наружного проводника и наружной поверхности внутреннего проводника на его непрофилированном участке.
РИСУНКИ
|
|
|
|
|