Устройство для получения и преобразования импульса электромагнитной энергии

 

Изобретение относится к области электротехники, к устройствам для получения импульса электромагнитной энергии на основе эффекта магнитной кумуляции и магнитокумулятивным или взрывомагнитным генераторам. Технический результат заключается в повышении кпд. Устройство содержит трансформатор и магнитокумулятивный генератор и включает коаксиальные центральный проводник с зарядом взрывчатого вещества и наружный спиральный проводник с конечным участком. Первичная внутренняя и вторичная наружная обмотки трансформатора расположены коаксиально над конечным участком, который выполнен спиральным или состоящим из проводников, расположенных вдоль образующих конечного участка. Каждый виток первичной обмотки трансформатора соединен двумя токопроводами с каждым витком или проводником конечного участка через разрывы в местах подсоединения токопроводов. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники, к устройствам для получения импульса электромагнитной энергии на основе эффекта магнитной кумуляции к магнитокумулятивным (МКГ) или взрывомагнитным генераторам (ВМГ). Для согласования с требуемыми параметрами нагрузки используются устройства для преобразования импульса в виде повышающего трансформатора, при этом нагрузка подключается ко вторичной обмотке, а МКГ к первичной.

Известно устройство для получения и преобразования импульса электромагнитной энергии Павловский А.И. и др. "Каскадная система с небольшим генератором МКГ", доклад на 6 Международной конференции по генерации мегагауссных магнитных полей и родственным экспериментам, США, Альбукерк, 1992, сборник трудов часть II с.631, рис.1. Устройство содержит МКГ, коаксиальные цилиндрический проводник с зарядом взрывчатого вещества (ВВ) внутри этого проводника и наружной спирали. Система инициирования заряда ВВ расположена на одном из торцов МКГ. Со стороны другого торца расположено устройство для преобразования импульса в виде трансформатора, который является продолжением общей конструкции и расположен за МКГ отдельным узлом, который включает первичную и вторичную обмотки, токопровод и изоляцию между ними.

Один конец первичной обмотки трансформатора соединен на выходном торце МКГ с центральным проводником, а второй конец через токопровод со спиралью МКГ. Вторичная обмотка соединена с нагрузкой.

Недостатком устройства по аналогу являются значительные потери магнитного потока, связанные с длинными токопроводами между МКГ и первичной обмоткой трансформатора, а также между вторичной обмоткой и нагрузкой, и нерациональным расположением обмоток трансформатора по отношению к МКГ.

Наиболее близким является устройство для получения и преобразования импульса электромагнитной энергии Бухаров В.Ф., Зенков Д.И. и др. "Магнитокумулятивные генераторы с трансформаторным выводом энергии", ж. "Прикладная механика и техническая физика", ПМТФ, 1, 1982, с.4-10, фиг.2. Устройство по прототипу содержит трансформатор и МКГ, включающий коаксиальные центральный проводник с зарядом ВВ и наружный спиральный проводник с конечным участком. Первичная обмотка трансформатора выполнена в виде отрезков оплетки кабелей, включенных параллельно к выходным фланцам МКГ, а вторичная обмотка выполнена в виде изолированного проводника и последовательно проходит через отрезки оплетки первичной обмотки фиг.1 (б, в, г). По другому варианту первичная обмотка выполнена в виде отрезков труб с продольными разрезами, края которых присоединены к выходным фланцам МКГ, а вторичная обмотка выполнена в виде цилиндрических спиралей из изолированного проводника, расположенных внутри отрезков труб первичной обмотки.

Недостатком прототипа является низкий кпд устройства, на снижение которого влияют потери магнитного потока в местах соединения спирали МКГ с началом конечного участка и в токопроводах между МКГ и трансформатором. Кроме того, устройство по прототипу ограничивает использование высокоиндуктивных нагрузок. Устройство конструктивно и технологически сложное.

При создании данного изобретения решалась задача получения импульса электромагнитной энергии.

Техническим результатом при решении данной задачи являлось увеличение кпд устройства за счет снижения потерь магнитного потока, а именно за счет уменьшения потерь в местах соединения спирали МКГ с началом коаксиального участка в виде трубы, а также в токопроводах за счет уменьшения их длины, отсутствия дополнительной изоляции.

Кроме того, заявляемое устройство позволит расширить класс используемых нагрузок за счет высокоиндуктивных и значительно упростить конструкцию и технологию изготовления элементов устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным устройством для получения и преобразования импульса электромагнитной энергии, содержащим трансформатор и магнитокумулятивный генератор, включающим коаксиальные центральный проводник с зарядом ВВ и наружный спиральный проводник с конечным участком, новым является то, что первичная внутренняя и вторичная наружная обмотки трансформатора расположены коаксиально над конечным участком, который выполнен спиральным или состоящим из проводников, расположенных вдоль образующих конечного участка. Каждый виток первичной обмотки трансформатора соединен двумя токопроводами с каждым витком или проводником конечного участка через разрывы в местах подсоединения токопроводов. Конечный участок токопровода и витки первичной обмотки трансформатора выполнены едиными покрытыми изоляцией проводниками без промежуточных соединений.

Расположение трансформатора над конечным участком МКГ позволяет значительно сократить длину токопроводов и дополнительную изоляцию. При этом длина токопроводов минимальная, так как каждый виток первичной обмотки соединен с каждым витком или проводником конечного участка через разрывы в местах подсоединения токопроводов. Такое расположение и выполнение токопроводов позволяет уменьшить потери магнитного потока. Кроме того, снизить потери удалось в местах соединения с началом конечного участка с наружным спиральным проводником по сравнению с прототипом, где конечный участок выполнен как сплошной конус. Выполнение конечного участка спиральным или состоящим из проводников, расположенных вдоль образующих конечного участка, позволяет расширить класс нагрузок за счет возможности использования высокоиндуктивных нагрузок. Кроме того, заявляемая форма выполнения конечного участка МКГ влияет на форму импульса тока в трансформаторе и в нагрузке. Регулирование формы импульса в нагрузке происходит за счет последовательности вывода витков конечного участка МКГ, связанного с разностью времен подлета к ним центрального проводника.

Выполнение конечного участка, токопроводов и витков первичной обмотки трансформатора единым изолированным проводником без промежуточных соединений существенно упрощает конструкцию и технологию изготовления с улучшением параметров заявляемого устройства.

На фиг.1 изображено заявляемое устройство для получения и преобразования импульса электромагнитной энергии, в котором конечный участок выполнен спиральным.

На фиг.2 изображен вид с торца со стороны нагрузки фиг.1.

На фиг.3 изображено заявляемое устройство для получения и преобразования импульса электромагнитной энергии, в котором коаксиальный участок выполнен в виде проводников, расположенных вдоль образующих конечного участка.

На фиг.4 изображен вид с торца со стороны нагрузки фиг.3.

Устройство для получения и преобразования импульса электромагнитной энергии содержит трансформатор 1 и магнитокумулятивный генератор 2, который включает коаксиальные центральный проводник 3 с зарядом ВВ 4 и наружный спиральный проводник 5 с конечным участком. Первичная внутренняя 6 и вторичная наружная обмотка 7 трансформатора 1 расположены коаксиально над конечным участком, который выполнен спиральным фиг.1 или состоящим из проводников, расположенных вдоль образующих конечного участка фиг.2. Каждый виток первичной обмотки 6 трансформатора 1 соединен двумя токопроводами 8 с каждым витком или проводником конечного участка через разрывы в местах подсоединения токопроводов.

Конечный участок токопровода 8 и витки первичной обмотки 6 трансформатора 1 выполнены едиными, покрытыми изоляцией проводниками без промежуточных соединений.

Кроме того, устройство содержит систему инициирования 10 заряда ВВ 4, клеммы 9 для подключения источника питания МКГ и клеммы 11 для подключения нагрузки.

В примере реализации заявляемого устройства в качестве проводников для спирали МКГ, его конечного участка и первичной обмотки используется медный провод ⊘ ≅ 5 мм, обмотанный лавсановой пленкой. В качестве проводников для вторичной обмотки трансформатора используется провод ⊘ ≅ 12 мм с высоковольтной изоляцией из фторопласта или полиэтилена типа КВИО - 150. Диаметр спирали МКГ ≅ 120 мм, а диаметр первичной обмотки ≅ 550 мм. Общая длина всего устройства ≅ 1000 мм.

Работает заявляемое устройство следующим образом. После выключения источника питания от клемм 11 и срабатывания системы инициирования 10 заряда ВВ 4 центральный проводник 3 разлетается, перемыкая витки спирального проводника 5. При этом магнитный поток усиливается кумулируется в уменьшающийся объем и вытесняется в первичную обмотку 6 трансформатора 1, а далее во вторичной обмотке 7 наводится напряжение.

Таким образом, по сравнению с прототипом, за счет снижения потерь магнитного потока и других факторов кпд устройства увеличивается на ≈ 20÷30%.

Формула изобретения

1. Устройство для получения и преобразования импульса электромагнитной энергии, содержащее трансформатор и магнитокумулятивный генератор, включающий коаксиальные центральный проводник с зарядом взрывчатого вещества и наружный спиральный проводник с конечным участком, отличающееся тем, что первичная внутренняя и вторичная наружная обмотки трансформатора расположены коаксиально над конечным участком, который выполнен спиральным или состоящим из проводников, расположенных вдоль образующих конечного участка, причем каждый виток первичной обмотки трансформатора соединен двумя токопроводами с каждым витком или проводником конечного участка.

2. Устройство для получения и преобразования импульса электромагнитной энергии по п.1, отличающееся тем, что конечный участок токопровода и витки первичной обмотки трансформатора выполнены едиными, покрытыми изоляцией проводниками без промежуточных соединений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4