Пиротехническая химия
Главная Начинающим пиротехникам Статьи Добавить статью Добавить материалы на сайт Поиск по сайту Карта книг Карта сайта
Книги в помощь
Военная история Изготовление и применение ВВ Пиротехника в военном деле Разное по пиротехнике Физика в пиротехнике Химия ВВ и составов
Новые книги
Суворов С. "Бронированная машина пехоты БМП -3 часть 1" (Военное дело)

Яковлев Г.П. "122 мм самоходная пушка образца 1944 г." (Военное дело)

Суарес Г. "Тактическое преимущество " (Военное дело)

Стодеревский И.Ю. "Автобиография записки офицера спецназа ГРУ " (Военное дело)

Семиколенков Н.П. "стрельба из танковых пулеметов " (Военное дело)
Взрывы и волны. Взрывные источники электромагнитного излучения радиочастотного диапазона - Прищепенко А.Б.
Прищепенко А.Б. Взрывы и волны. Взрывные источники электромагнитного излучения радиочастотного диапазона — М. : БИНОМ, 2008. — 208 c.
ISBN 978-5-94774-726-3
Скачать (прямая ссылка): vzriviivolni2008.djvu
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 61 >> Следующая

Рассмотрим два СВМГ, различающихся лишь обмотками (рис. 2.19). СВМГ справа намотан с постоянным шагом по всей длине, поэтому его площадь сжимаемого контура уменьшается расширяемой взрывом трубой линейно. Слева сжимаемый контур образован профилированной обмоткой (с одинаковым с первым вариантом начальным шагом намотки, но увеличивающимся по мере приближения к нагрузке).
Пусть в начальный момент времени ток одинаков. Для СВМГ справа это означает, что энергия запитки у него больше, потому что индуктивность его обмотки выше. Но вот преимущество в усилении тока — за «левым» вариантом: за равный промежуток времени труба «отсечет» (показано пунктиром) то же число витков (начальные шаги намотки равны), но нагрузки для примерно равных наведенных ЭДС будут существенно различаться: в «левом» случае остаточная индуктивность меньше. К
2.3. Взрывомагнитные генераторы
31
Рис. 2.19. Схема работы СВМГ с обмоткой, намотанной с постоянным шагом витков (справа), и с обмоткой, шаг витков которой увеличивается по мере приближения точки контакта к нагрузке
тому же, в «левой» обмотке меньше потери потока на диффузию в проводник, потому что меньше периметр «остатка» сжатого контура.
По мере дальнейшего движения конуса, преимущество «профилированного» варианта будет возрастать, потому что в каждом из последующих его участков будет течь больший начальный ток. Если конечная нагрузка подобрана правильно («согласована») и усиление продолжается вплоть до закорачивания расширяющейся трубой последнего витка, «левый вариант» имеет все предпосылки не только компенсировать начальное энергетическое преимущество «правого», но и далеко превзойти его. Тот, кто разобрался в механизме сжатия поля, может задать вопрос: «А где же предел «крутизны» профилирования обмотки, возрастания шага намотки по мере приближения к нагрузке?». Стоит вспомнить, что большой ток еще не гарантирует получения большой магнитной энергии, которая равна полупроизведению индуктивности на квадрат тока! Так что, все более «круто» профилируя обмотку, можно прозевать момент, когда ВМГ вообще перестанет усиливать энергию и даже начнет терять ее, несмотря на больший генерируемый ток!
Ясно, что между двумя крайними рассмотренными случаями существует оптимум. Осталось только выяснить, как найти такой закон профилирования обмотки, при котором минимальны по-
32
2. Предшественники
тери. Понятно, что ток генерируется в контуре благодаря ЭДС, но эта ЭДС ограничена сверху значением электропрочности конструкции. Обычно изоляция провода постоянна по толщине, а значит, и рабочее напряжение СВМГ рационально сделать постоянным [2.8] и близким к пределу электропрочности.
Ток 7, протекающий в цепи СВМГ, определяется дифференциальным уравнением: аФ/dt +ЛЭфф ^ =0> гДе ^эфф ~ эффективное сопротивление, определяющее все потери в контуре.
t
Решение этого уравнения имеет вид: Ф(0 = Ф0 ехр(-|/?эффЛ / L).
о
Отсюда коэффициент сохранения магнитного потока:
t
X(t) = ехр(-|Т?ЭффЛ / X). Эксперименты показали, что, если в спи-
0
ралях при работе не наблюдается существенных потерь магнитного потока (например, из-за пробоев или «перескоков» точки контакта конуса, вызванных несоосностью спирали и трубы), то соотношение а = /?эфф / L = (\/t) In(I /X) = const остается практически постоянным, с учетом чего можно записать: /(/) = Ф0 ехр{-а /} / L{t). Продифференцировав последнее выражение по времени, умножив результат на L и учитывая, что LdIIdt =U = const, получим: dL/dt+{(U/Ф0)ехр(а/)+а}Х =0. Решение последнего уравнения:
L(t) = L0 ехр{(*7 / Ф0а)(1 - ехра t) - а
и является законом вывода индуктивности для СВМГ, в котором максимальное напряжение между конусом трубы и витками спирали в течение всего времени работы постоянно. Каким именно оно будет — зависит от того, какова величина начального тока.
Расчет профиля индуктивности СВМГ ведут с использованием последней формулы, разделив обмотку по длине на секции (это тем более удобно, потому что и при изготовлении спирали провода будут укладываться в «канавки» на шаблонах из фторопласта, выполненных, в пределах одного шаблона, с постоянным шагом). Начинают расчет с секции, ближайшей к нагрузке, учитывая индуктивность последней. Далее расчет проводят по известным зависимостям, причем значение формфактора, учитывающее соотношение диаметра к длине, берут на 15-17% выше табличного, вводя, таким образом, поправку на взаимоиндукцию секций обмотки.
2.3. Взрывомагнитные генераторы
33
Те, кто не ограничится простым разбором приведенных формул, а захотят самостоятельно рассчитать СВМГ, обязательно «упрутся» в вопрос: какое же значение а надо использовать в расчете (фактически это означает — какова временная функция коэффициента сохранения потока в спирали). В этом-то и заключается вся трудность: до сих пор автор не встречал надежных методик расчета потерь. Будет ли ваш СВМГ достаточно эффективным — напрямую зависит от того, как «толст» ваш журнал для записей экспериментальных данных. Чем больше вы найдете там данных о спиралях с близкими нужному вам законами вывода индуктивности, тем больше шансы на успех (впрочем, и неуспех будет полезен — вы занесете в журнал и данные опыта со спиралью, характеристики которой вас не устроили и «подправите» ее в дальнейшем). Для начала — данные об одном, очень эффективном СВМГ [2.8], с начальной индуктивностью 650 мкГн, внутренним диаметром спирали 80 мм. Спираль была разбита на 15 секций длиной по 40 мм. Считая от нагрузки, шаг витков (в мм) от секции к секции изменялся так: 24/16/11/8/6/4,5/3,5/3/2,5/2/1,75/1,5/1,25/1,12/1. Такой СВМГ обеспечивал коэффициент усиления 240-260 (эта величина колеблется, потому что всегда существует несоосность трубы и спирали, другие технологические причины; запомним это), и при работе на нагрузку в 270 нГн магнитная энергия в ней достигала 52 кДж. При начальном токе в 620 кА напряжение между обмоткой и трубой в этом СВМГ было практически постоянным в процессе срабатывания (25 кВ), а коэффициент сохранения потока к концу работы (через 70 мкс после замыкания спирали) составил 34%, причем поток в процессе работе убывал строго линейно со временем — это указывает на то, что в обмотке нет секций, в которых потери были бы меньше усредненного значения (тогда имело бы смысл «пересчитать» всю обмотку с использованием такого локального закона вывода индуктивности), и нет секций, в которых потери были бы выше (что тоже потребовало бы корректировки шага их намотки). Индуктивность обмотки ВМГ по мере приближения точки контакта к нагрузке уменьшается экспоненциально, поэтому удобно представить ее в виде зависимости логарифма индуктивности от длины — тогда это будет прямая линия (рис. 2.20). Индуктивность нагрузки тоже должна быть «встроена» в закон изменения индуктивности спирали, потому
Предыдущая << 1 .. 4 5 6 7 8 9 < 10 > 11 12 13 14 15 16 .. 61 >> Следующая
Реклама
 
 
Авторские права © 2010 PiroChem. Все права защищены.