Магнитокумулятивные генераторы… Том 1

А. С. Борискин, А. М. Буйко, В. А. Васюков, Ю. В. Власов, В. А. Демидов, В. А. Иванов, С. А. Казаков, Л. А. Лукьянчиков, А. А. Петрухин, Л. Н. Пляшкевич, В. Д. Садунов, В. Д. Селемир, В. И. Скоков, Г. А. Швецов, В. Б. Якубов

Магнитокумулятивные генераторы – импульсные источники энергии

Монография. В 2 томах. Том 1 / Под ред. В. А. Демидова, Л. Н. Пляшкевича, В. Д. Селемира. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ, 2012. С. 439 ISBN 978-5-9515-0196-7

Рассмотрены физико-технические основы магнитокумулятивных генераторов, основное внимание уделено энергетическим магнитокумулятивным генераторам, их согласованию с нагрузкой, формированию токового импульса и их применениям в физических экспериментах. Обобщены результаты многолетних разработок таких генераторов в различных лабораториях мира, в том числе и в РФЯЦ-ВНИИЭФ.
В первом томе книги рассматриваются основные понятия магнитной кумуляции и история развития работ по этой тематике. Проанализировано состояние работ по различным типам генераторов: спиральным, коаксиальным, дисковым, спирально-дисковым, шинным и плоским, витковым и др. Рассмотрены также различные источники начальной энергии для магнитокумулятивных генераторов.
Книга предназначена для научных работников и инженеров – специалистов в области физики взрыва и импульсной энергетики.

Категория:

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие

1. Магнитокумулятивные генераторы. Основные понятия
1.1. Принцип магнитной кумуляции
1.1.1. Сохранение магнитного потока в замкнутом проводнике при его сжатии
1.1.2. Факторы, влияющие на процесс магнитной кумуляции
1.1.3. Представление МКГ электрическим контуром
1.2. Взрыв и ударные волны
1.2.1. Детонация ВВ. Свойства некоторых ВВ
1.2.2. Основные типы подвижной части (арматуры) МКГ
1.2.3. Ускорение проводников с помощью взрыва
1.2.4. Инициирование заряда ВВ
1.3. Типы магнитокумулятивных генераторов
1.3.1. Магнитокумулятивные генераторы сверхсильных магнитных полей
1.3.2. Магнитокумулятивные генераторы энергии
1.3.3. Быстроходные МКГ
1.3.4. Размеры генераторов. Скейлинг
1.4. Согласование МКГ с нагрузкой и формирование импульса тока
1.4.1. Включение нагрузки в контур МКГ
1.4.2. Электротехническое согласование МКГ с параметрами нагрузки
1.4.3. Формирование токового импульса в нагрузке МКГ
1.5. Особенности взрывного эксперимента
1.5.1. Постановка взрывного эксперимента. Средства инициирования
1.5.2. Защита от взрыва МКГ
1.5.3. Средства диагностики
1.6. МКГ и другие импульсные источники энергии
1.6.1. Емкостные накопители энергии
1.6.2. Электрохимические источники энергии
1.6.3. Индуктивные накопители энергии
1.6.4. МГД – генераторы
1.6.5. Взрывные пьезоэлектрические и ферромагнитные генераторы

2. Исторический обзор развития работ по магнитной кумуляции
2.1. Предшественники магнитной кумуляции
2.2. Пионеры магнитной кумуляции
2.3. Расширение работ по магнитной кумуляции
2.4. МКГ начинают широко применяться в физических экспериментах (1960−1970-е годы)
2.5. Развитие работ по магнитной кумуляции в 1980−1990-х годах
2.6. Современное состояние работ по магнитной кумуляции
2.7. Заключительные замечания

3. Диффузия сильного магнитного поля в металл
3.1. Факторы сильного магнитного поля
3.2. О соотношение плотности джоулевой энергии и плотности магнитной энергии в скин-слое МКГ
3.3. Расчет нелинейной диффузии магнитного поля в цилиндрический проводник переменного во времени радиуса
3.4. Подобие в задачах с линейной и нелинейной диффузией магнитного поля и его использование в расчетах МКГ

4. Электротехническое моделирование МКГ
4.1. Приближенное моделирование. RL-контур
4.2. Работа МКГ в RLC-контуре

5. Спиральные МКГ
5.1. Потери магнитного потока в спиральных МКГ
5.1.1. Геометрические отсекания
5.2. Электрическая прочность спиральных МКГ
5.2.1. Напряжения в спиральном МКГ
5.2.2. Экспериментальное определение величины Umax
5.2.3. Зависимость максимального напряжения от скорости разлета трубы и распределения L(х)
5.2.4. Оптимальное, с точки зрения снижения рабочих напряжений, распределение индуктивности по длине спирали
5.2.5. Локализация и характер электрических пробоев в спиральных генераторах
5.2.6. Потери магнитного потока в изоляции витков
5.2.7. Электропрочность ударно-сжатого воздуха
5.3. Осевое смещение конечных витков спирального МКГ
5.4. Масштабирование спиральных МКГ
5.5. Стабилизация выходной энергии спирального МКГ при изменении индуктивности нагрузки
5.6. Спиральные генераторы с постоянным выходным напряжением
5.7. Высокоиндуктивные спиральные МКГ
5.8. Быстроходные спиральные МКГ
5.8.1. Применение конусной центральной трубы
5.8.2. Спиральные МКГ с двухсторонним инициированием заряда ВВ
5.8.3. МКГ с конусной спиралью
5.8.4. Спиральные МКГ с осевым инициированием
5.9. Технические характеристики некоторых образцов спиральных МКГ
5.9.1. Малогабаритные спиральные МКГ
5.9.2. Среднегабаритные спиральные МКГ
5.9.3. Крупногабаритные спиральные МКГ
5.10. Достоинства и недостатки спиральных МКГ

6. Коаксиальные МКГ
6.1. Физическая модель коаксиальных МКГ
6.2. Описание некоторых коаксиальных МКГ
6.3. Коаксиальные МКГ со встречным подрывом заряда ВВ
6.4. Коаксиальные конусные МКГ
6.5. Коаксиальные МКГ с осевым инициированием заряда ВВ
6.5.1. Генераторы ВНИИЭФ
6.5.2. Генераторы ЛАНЛ
6.6. Достоинства и недостатки коаксиальных МКГ

7. Дисковые МКГ
7.1. Методика численного расчета ДМКГ
7.1.1. Комплексная методика расчета ДМКГ
7.1.2. Упрощенная расчетная модель
7.2. Механическая прочность конструкции ДМКГ
7.3. Инициирование зарядов ВВ
7.4. Эксперименты с ДМКГ
7.4.1. Малогабаритные ДМКГ
7.4.2. Среднегабаритные ДМКГ
7.4.3. Крупногабаритные ДМКГ
7.5. Другие разновидности ДМКГ
7.6. Достоинства и недостатки ДМКГ

8. Спирально-дисковые МКГ

9. Шинные и плоские МКГ

10. Витковые МКГ

11. Прочие МКГ
11.1. Сферический МКГ
11.2. Генератор коротких импульсов на основе спирального МКГ с осевым инициированием
11.3. «Матрешка»
11.4. Спиральные МКГ с плоским поршнем
11.5. Спиральный МКГ с раздельным расположением секций спирали
11.6. МКГ с многоэлементной арматурой

12. Источники начальной энергии для МКГ
12.1. Питание МКГ от конденсатора
12.2. Питание МКГ от конденсатора через повышающий трансформатор
12.3. Питание МКГ от взрывных пьезоэлектрических генераторов
12.3.1. Питание МКГ от ВПГ с дополнительным конденсатором
12.3.2. ВПГ с прямым подключением к МКГ
12.3.3. Схема питания МКГ на основе ВПГ с линейным нарастанием тока
12.4. Ферромагнитные источники питания МКГ
12.4.1. Ударное размагничивание
12.4.2. Постоянные магниты
12.4.3. Метание постоянного магнита
12.5. Выводы

13. Исследования некоторых физических процессов в МКГ
13.1. Электрическая изоляция в дисковых МКГ
13.2. Возбуждение взрывчатого превращения в заряде МКГ под действием магнитного давления
13.3. Исследование температуры газа вблизи зоны динамического контакта
13.4. Электрические свойства детонационной плазмы и продуктов детонации конденсированных ВВ
Список литературы
Сведения об авторах