Ein explosiv gepumpter Fluss-Kompressionsgenerator (EPFCG) ist ein Gerät, das verwendet ist, um einen elektromagnetischen Hochleistungspuls durch das Zusammendrücken magnetischen Flusses mit dem hochexplosiven Sprengstoff zu erzeugen.

Ein EPFCG kann nur einmal als eine pulsierte Macht-Versorgung verwendet werden, da das Gerät während der Operation physisch zerstört wird. Ein EPFCG Paket, das von einer Person leicht getragen werden konnte, kann Pulse in den Millionen von Ampere und Zehnen von terawatts erzeugen, die Macht eines Blitzschlags durch Größenordnungen überschreitend. Sie verlangen, dass ein Startstromimpuls, gewöhnlich geliefert durch Kondensatoren funktioniert.

Explosiv gepumpte Fluss-Kompressionsgeneratoren sind als Macht-Quellen für elektronische Krieg-Geräte populär, die als vergängliche elektromagnetische Geräte bekannt sind, die einen elektromagnetischen Puls ohne die Kosten und Nebenwirkungen einer Kernwaffe erzeugen. Sie können auch verwendet werden, um Gegenstände zu äußersten Geschwindigkeiten zu beschleunigen, und Kompresse protestiert gegen den sehr hohen Druck und die Dichten; das gibt ihnen eine Rolle als ein Physik-Forschungswerkzeug.

Die erste Arbeit an diesen Generatoren wurde durch das VNIIEF Zentrum für die Kernforschung in Sarov am Anfang der 1950er Jahre geführt, die von Los Alamos National Laboratory in den Vereinigten Staaten gefolgt sind.

Geschichte

Am Anfang der 1950er Jahre ist das Bedürfnis nach sehr kurzen und starken elektrischen Pulsen offensichtlich sowjetischen Wissenschaftlern geworden, die Kernfusionsforschung führen. Der Generator von Marx, der Energie in Kondensatoren versorgt, war das einzige zur Zeit des Produzierens solcher hohen Macht-Pulse fähige Gerät. Die untersagenden Kosten der Kondensatoren, die erforderlich sind, die gewünschte Macht zu erhalten, haben die Suche nach einem mehr wirtschaftlichen Gerät motiviert. Die ersten mit dem Magnetzünder explosiven Generatoren, die aus den Ideen von Andrei Sakharov gefolgt sind, wurden entworfen, um diese Rolle zu füllen.

Grundsätze der Funktion

Mit dem Magnetzünder explosive Generatoren verwenden eine Technik genannt "magnetische Fluss-Kompression", die im Detail später beschrieben wird. Die Technik wird möglich gemacht, wenn die zeitlichen Rahmen, über die das Gerät funktioniert, genug kurz sind, dass widerspenstiger aktueller Verlust unwesentlich ist, und der magnetische Fluss auf jeder Oberfläche, die von einem Leiter (Kupferleitung, zum Beispiel) umgeben ist, unveränderlich bleibt, wenn auch sich die Größe und Gestalt der Oberfläche ändern können.

Diese Fluss-Bewahrung kann von den Gleichungen von Maxwell demonstriert werden. Die intuitivste Erklärung dieser Bewahrung des beiliegenden Flusses folgt aus dem Grundsatz, dass jede Änderung in einem elektromagnetischen System eine Wirkung provoziert, um der Änderung entgegenzusetzen. Deshalb läuft das Reduzieren des Gebiets der Oberfläche, die von einem Leiter eingeschlossen ist, der den magnetischen Fluss reduzieren würde, auf die Induktion des Stroms im elektrischen Leiter hinaus, der dazu neigt, den beiliegenden Fluss in seinen ursprünglichen Wert zurückzugeben. In mit dem Magnetzünder explosiven Generatoren wird dieses Phänomen durch verschiedene Techniken erhalten, die von starken Explosivstoffen abhängen. Der Kompressionsprozess erlaubt der chemischen Energie der Explosivstoffe, in die Energie eines intensiven magnetischen durch einen entsprechend großen elektrischen Strom umgebenen Feldes (teilweise) umgestaltet zu werden.

Elementare Beschreibung der Fluss-Kompression

Ein magnetisches Außenfeld (blaue Linien) fädelt einen geschlossenen Ring ein, der aus einem vollkommenen Leiter (mit dem Nullwiderstand) gemacht ist. Die neun Feldlinien vertreten den magnetischen Fluss, der den Ring einfädelt.

Nachdem das Diameter des Rings reduziert wird, wird der magnetische Fluss, der den Ring einfädelt, der durch fünf Feldlinien vertreten ist, durch dasselbe Verhältnis wie das Gebiet des Rings reduziert. Die Schwankung des magnetischen Flusses veranlasst einen Strom im Ring (rote Pfeile), der der Reihe nach ein neues magnetisches Feld schafft, so dass der Gesamtfluss im Interieur des Rings aufrechterhalten wird (vier grüne zu den fünf blauen Linien hinzugefügte Feldlinien geben die ursprünglichen neun Feldlinien).

Durch das Hinzufügen zusammen des magnetischen Außenfeldes und des veranlassten Feldes die Endkonfiguration nachdem kann Kompression erhalten werden; der magnetische Gesamtfluss durch den Ring ist erhalten worden (wenn auch der Vertrieb des magnetischen Flusses modifiziert worden ist), und ein Strom im leitenden Ring geschaffen worden ist.

Die verschiedenen Typen von Generatoren

Das einfache Kernprinzip der Fluss-Kompression kann in einer Vielfalt von verschiedenen Wegen angewandt werden. Sowjetische Wissenschaftler am VNIIEF in Sarov, Pionieren in diesem Gebiet, haben drei verschiedene Typen von Generatoren empfangen

• Im ersten Typ des Generators (MK-1, 1951) entwickelt von Robert Lyudaev, wird der magnetische von einem Wunde-Leiter erzeugte Fluss auf das Interieur einer hohlen metallischen Tube beschränkt, die durch Explosivstoffe umgeben ist, und hat einer gewaltsamen Kompression gehorcht, wenn die Explosivstoffe angezündet werden; ein Gerät desselben Typs wurde in den USA ein Dutzend Jahre später von der Mannschaft von C.M. (Max) Fowler an Los Alamos entwickelt;
• Der folgende Typ des Generators (MK-2, 1952), der magnetische Fluss, der zwischen dem windings des Außenleiters und einer leitenden mit Explosivstoff gefüllten Haupttube beschränkt ist, wird durch den konischen durch die Deformierung der Haupttube geschaffenen 'Kolben' zusammengepresst, als die Detonationswelle über das Gerät reist.
• Ein dritter Typ des Generators (DEMG), der von Vladimir Chernyshev entwickelt ist, ist zylindrisch, und enthält einen Stapel von konkaven metallischen Platten, einander in Paaren ins Gesicht sehend, um hohle Module (mit der Zahl zu schaffen, die sich gemäß der gewünschten Macht ändert), und getrennt durch Explosivstoffe; jedes Modul fungiert als ein unabhängiger Generator.

Solche Generatoren können nötigenfalls unabhängig verwertet, oder sogar in einer Kette von aufeinander folgenden Stufen gesammelt werden: Die durch jeden Generator erzeugte Energie wird dem folgenden übertragen, das den Puls und so weiter verstärkt. Zum Beispiel wird es vorausgesehen, dass der DEMG Generator durch einen Typ-Generator MK-2 geliefert wird.

Hohle Tube-Generatoren

Im Frühling 1952, R.Z. Lyudaev, E.A. Feoktistova, G.A. Tsyrkov und A.A. Chvileva

hat

das erste Experiment mit diesem Typ des Generators mit der Absicht durchgeführt, ein sehr hohes magnetisches Feld zu erhalten.

Der MK-1 Generator fungiert wie folgt:

• Ein magnetisches Längsfeld wird innerhalb eines hohlen metallischen Leiters, durch die Entladung einer Bank von Kondensatoren ins Solenoid erzeugt, das den Zylinder umgibt. Um ein schnelles Durchdringen des Feldes im Zylinder zu sichern, gibt es einen Schlitz im Zylinder, der schnell schließt, weil der Zylinder deformiert;
• Die explosive um die Tube gelegte Anklage wird gewissermaßen explodieren lassen, der sicherstellt, dass die Kompression des Zylinders anfängt, wenn der Strom durch das Solenoid an seinem Maximum ist;
• Die konvergente zylindrische durch die Explosion losgelassene Stoß-Welle erzeugt eine schnelle Zusammenziehung (größer als 1 km/s) vom Hauptzylinder, das magnetische Feld zusammenpressend, und einen induktiven Strom, laut der Erklärung oben (die Geschwindigkeit von Zusammenziehungserlaubnissen, zur ersten Annäherung, der Vernachlässigung von Joule-Verlusten und der Rücksicht des Zylinders als ein vollkommener Leiter) schaffend.

Die ersten Experimente sind im Stande gewesen, magnetische Felder von Millionen von gauss zu erreichen (Hunderte von teslas, in Anbetracht eines anfänglichen Feldes von 30 Kg (3 T ist der in der freien Raum"Luft" dasselbe als B/u0 = H-> 3 Vs/m^2 / 4pi10^-7 Gegen/bin = 2.387x10^6 A/m, so ist es ungefähr 2.4 M A/m).

Spiralenförmige Generatoren

Spiralenförmige Generatoren wurden hauptsächlich konzipiert, um einen intensiven Strom an eine in einer sicheren Entfernung gelegene Last zu liefern. Sie werden oft als die erste Stufe eines Mehrstufengenerators mit dem Ausgangsstrom verwendet, der verwendet ist, um ein sehr intensives magnetisches Feld in einem zweiten Generator zu erzeugen.

Die MK-2 Generatoren fungieren wie folgt:

• Ein magnetisches Längsfeld wird zwischen einem metallischen Leiter und einem Umgebungssolenoid, durch die Entladung einer Batterie von Kondensatoren ins Solenoid erzeugt;
• Nachdem die Anklage entzündet wird, pflanzt sich eine Detonationswelle in der explosiven Anklage fort, die ins Interieur der metallischen Haupttube (vom linken bis direkt auf der Zahl) gelegt ist;
• Unter der Wirkung des Drucks der Detonationswelle deformiert die Tube und wird ein Kegel, der sich mit der spiralenförmig gewickelten Rolle in Verbindung setzt, die Zahl von nicht gekurzschlossenen Umdrehungen verringernd, das magnetische Feld zusammenpressend und einen induktiven Strom schaffend;
• Am Punkt der maximalen Fluss-Kompression wird der Lastschalter geöffnet, der dann den maximalen Strom an die Last liefert.

Der MK-2 Generator ist für die Produktion von intensiven Strömen, bis zu 10 (100 Magister artium), sowie eine sehr hohe Energie magnetisches Feld besonders interessant, weil bis zu 20 % der explosiven Energie zur magnetischen Energie umgewandelt werden können, und die Feldkraft 2 × 10 gauss (200 T) erreichen kann.

Die praktische Verwirklichung der hohen Leistung MK-2 Systeme hat die Verfolgung von grundsätzlichen Studien durch eine große Mannschaft von Forschern verlangt; das wurde vor 1956, im Anschluss an die Produktion des ersten MK-2 Generators 1952 und das Zu-Stande-Bringen von Strömen mehr als 100 Megaampere von 1953 effektiv erreicht.

Scheibe-Generatoren

Ein DEMG Generator fungiert wie folgt:

• Leitende metallische Scheiben, die in der Einfassungen Paaren gesammelt sind, um hohle Module zu schaffen, die die Form eines linierten Rings mit zwischen Paaren von Modulen gepacktem Explosivstoff haben, werden innerhalb eines Zylinders aufgeschobert; die Zahl von Modulen kann sich gemäß der gewünschten Macht ändern (die Zahl zeigt ein Gerät von 15 Modulen), sowie der Radius der Scheiben (der Ordnung von 20 bis 40 Cm).
• Strom bohrt das Gerät durch, das durch einen MK-2 Generator geliefert ist, und ein intensives magnetisches Feld wird innerhalb jedes Moduls geschaffen.
• Wenn begonnen, beginnt die Explosion auf der Achse und pflanzt sich radial nach außen fort, das Deformieren der Scheibe hat Protuberanzen mit der Dreiecksabteilung gestaltet und sie von der Achse wegschiebend. Die äußere Bewegung dieser Abteilung des Leiters spielt die Rolle eines Kolbens.
• Als die Explosion weitergeht, wird das magnetische Feld im Inneren jedes Moduls durch den leitenden Kolben und die gleichzeitige Zeichnung zusammen der inneren Gesichter zusammengepresst, auch einen induktiven Strom schaffend.
• Da der veranlasste Strom sein Maximum erreicht, schließt die Sicherung, die Schalter-Sicherungen und den Lastschalter gleichzeitig öffnet, dem Strom erlaubend, an die Last geliefert zu werden (wird der Mechanismus für die Operation des Lastschalters in der verfügbaren Dokumentation nicht erklärt).

Systeme mit bis zu 25 Modulen sind an VNIIEF entwickelt worden. Die Produktion von 100 MJ an 256 Magister artium ist durch einen Generator ein aus drei Modulen im Durchmesser zusammengesetzter Meter erzeugt worden.

Siehe auch

• Andrei Sakharov
• Clarence Max Fowler
• Pulsierte Macht
• Generator von Marx
• Los Alamos National Laboratory
• Kneifen (Plasmaphysik)
• Explosivstoff-gesteuerter eisenelektrischer Generator
• Explosivstoff-gesteuerter eisenmagnetischer Generator
• Explosiv gepumpter dynamischer Gaslaser

Außenverbindungen

• Wissenschaftliche Kollaborationen zwischen Los Alamos und Arzamas-16 das Verwenden von Explosivstoff-gesteuerten Fluss-Kompressionsgeneratoren
• Eine Einführung in explosive magnetische Fluss-Kompressionsgeneratoren
• Generation von ultrahohen magnetischen Feldern für AGEX (LANL)
• Großexplosivstoff magnetische Energiequellen (V.K. Chernyshev, VNIIEF)
• Experimente der hohen Beanspruchungsrate, um die dynamische Ertrag-Kraft von Kupfer zu bestimmen
• Magnetisierte Zielfusion - eine extreme hohe Energieannäherung in einem unerforschten Parameter-Raum