источник электромагнитных импульсов

Формула изобретения

1. ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащий источник импульсного тока и секционированный виток, состоящий из электропроводящих секций, параллельно подключенных к источнику импульсного тока, отличающийся тем, что, с целью увеличения мощности, каждая секция секционированного витка включает размыкатель с разрушаемым проводником.

2. Источник по п.1, отличающийся тем, что источник импульсного тока расположен на оси, перпендикулярной плоскости секционированного витка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам, создающим мощные импульсы, электромагнитной энергии как в ограниченном объеме, так и на значительном расстоянии в пространстве от источника, и может быть использована, например, для зондирования земной поверхности с целью определения залежей полезных ископаемых.

Известен источник электромагнитных импульсов для глубинного электромагнитного зондирования земной поверхности, содержащий в качестве источника энергии МГД-генератор и подключенный к нему виток, по которому при работе МГД-генератора протекает импульсный ток [1]

Наиболее близким к предлагаемому источнику является устройство, предназначенное для создания в большом ограниченном объеме пульсирующего магнитного поля, которое может воспроизводить часть спектра электромагнитных импульсов, создаваемых ядерным взрывом [2] Данный источник электромагнитного излучения содержит электромагнитное устройство в виде секционированного витка, электрически соединенного с импульсным источником энергии. В результате работы взрывомагнитного генератора (ВМГ), являющегося источником энергии, магнитный поток вытесняется в отдельные секции индуктивного витка с соответствующим возрастанием тока и энергии. Вследствие этого внутри объема витка формируется пульсирующее магнитное поле, которое позволяет имитировать действие отдельного спектра электромагнитных импульсов ядерного взрыва (ЭМИ ЯВ).

Целью изобретения является увеличение мощности.

Цель достигается тем, что в источнике электромагнитных излучений, содержащем секционированный виток, состоящий из электропроводящих секций, параллельно подключенных к импульсному источнику тока, каждая секция витка содержит размыкатель с разрушаемым проводником, а импульсный источник расположен на оси, перпендикулярный плоскости секционированного витка.

Размещение размыкателей позволяет существенно увеличить мощность ЭМИ. Основным элементом размыкателя является проводник, разрушаемый в результате его электрического взрыва или продуктами детонации взрывчатого вещества. Это необходимо для того, чтобы обеспечить разрыв электрической цепи секции путем резкого многократного увеличения сопротивления за сравнительно короткий промежуток времени ( 1 мкс). В этом случае омические потери будут не такими существенными и удасться сохранить примерно на прежнем уровне (в момент разрыва) размыкаемый ток. Необходимым условием работы такого источника является и то, что размыкатели должны размещаться в каждой секции и все они должны срабатывать одновременно в одно и то же время. В противном случае, кроме того, что ЭМИ витка будет неоднородным, не будет наблюдаться и существенного увеличения мощности, так как в одних секциях произойдет разрыв, а в других он не будет наблюдаться. При одновременном разрушении размыкателей в секциях ток, циркулирующий в них на этот момент, практически не изменяется, но в то же самое время происходит многократное увеличение напряжения (в сотни раз), что и обеспечивает увеличение мощности, кратное увеличению напряжения. Если от известных устройств мощность ЭМИ 10¹⁰-10¹¹ Вт, то при обострении мощность увеличивается до 10¹²-10¹³ Вт.

Размещение источника тока на оси, перпендикулярной плоскости витка, обеспечивает уже направленное излучение ЭМИ в противоположную сторону от вершины конуса, у которого основанием является плоскость витка, так как токопроводящие проводники, подходящие к каждой секции по образующей конуса, препятствуют распространению ЭМИ в эту сторону в пространстве.

На фиг.1 показан источник электромагнитного излучения, у которого источник импульсного тока расположен в центре витка; на фиг.2 источник электромагнитного излучения, у которого импульсный источник тока расположен на оси, перпендикулярной плоскости секционированного витка.

Источник электромагнитных импульсов содержит электромагнитное устройство в виде секционированного витка 1, электрически соединенного с импульсным источником 2 энергии, при этом каждая секция 3 витка содержит размыкатель 4 с разрушаемым проводником, а импульсный источник 2 расположен на оси, перпендикулярный его плоскости.

Все секции 3 витка подсоединены к клеммам 5 импульсного источника 2 тока с помощью токопроводящих проводников 6, а сами размыкатели 4 не имеют общих гальванических связей вдоль витка.

Построенный на таком принципе источник электромагнитного излучения позволяет охватить витком 1 с максимальным током I, генерируемым при работе импульсного источника 2 тока на эти секции 3, значительную площадь S и тем самым создать большой магнитный момент Md (с скорость света), требуемый для расширения зоны излучения и получения заданных параметров.

При одновременном разрыве в момент максимума тока всех секций 3 с помощью размыкателей 4 происходит резкое увеличение напряжения в данном витке 1 с током и обеспечивается из-за вихревого характера электрического поля излучение электромагнитной энергии. Так как круговое напряжение на витке определяется суммой напряжений, возникающих в каждой секции 3 при их разрыве, то и происходит общее увеличение мощности импульса. Кроме того, скорость разрыва витка влияет на напряженность электрического поля E_r в волновой зоне, так как она зависит от скорости изменения производной тока в витке

E_r= , где R расстояние от витка до точки наблюдения.

Следовательно, большая напряженность может быть получена только при использовании быстродействующих размыкателей, таких как электрически взрываемые проводники (ЭВП), проводников, разрушаемых с помощью взрывчатых веществ, и т.п.

Экспериментально исследовали образец генератора, изображенный на фиг.1. Виток радиусом 16 м состоял из 16 секций. Площадь витка S 800 м². В качестве размыкателя с разрушаемым проводником использовали электрически взрываемый проводник. ЭВП собирали из трех параллельных проволок марки ПЭВ. Длина ЭВП 2,4 м (что соответствовало 40% общей длины секции), площадь его сечения 0,46 мм². В качестве импульсного источника энергии использовали ВМГ, который располагали в центре витка. От ВМГ с помощью 16 кабелей энергия подводилась к каждой из 16 секций. При этом оплетку кабеля подсоединяли к концу ЭВП в предыдущей секции, а жилу к другому концу ЭВП в последующей секции. При размыкании витка в каждой секции циркулировал ток 70 кА.

Предлагаемый генератор по сравнению с известными позволяет увеличить мощность электромагнитного импульса больше чем на порядок при сопоставимых параметрах источника импульсного тока.