RU2272237C9 - Электроразрядная защита с магнитокумулятивным генератором - Google Patents
Электроразрядная защита с магнитокумулятивным генератором Download PDFInfo
- Publication number
- RU2272237C9 RU2272237C9 RU2004121794/02A RU2004121794A RU2272237C9 RU 2272237 C9 RU2272237 C9 RU 2272237C9 RU 2004121794/02 A RU2004121794/02 A RU 2004121794/02A RU 2004121794 A RU2004121794 A RU 2004121794A RU 2272237 C9 RU2272237 C9 RU 2272237C9
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- protection
- electrodischarge
- magnetocumulative
- control unit
- power source
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
- Thermally Actuated Switches (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области военной техники и предназначено для обеспечения защиты различных объектов. Электроразрядная защита от высокоскоростных кинетических ударников содержит токопроводящие поверхности, выполненные профилированными и перфорированными, с эквидистантно расположенными прорезями, расположение которых может быть «шахматным», сотовым или прямолинейным, электроконтактный нагреватель, соединенный с внешней токопроводящей поверхностью, выполненной из сплава с эффектом памяти формы и защищенной диэлектрическим и маскирующим покрытием, соединенный с ним блок управления, источник питания, связанный с последним, при этом она снабжена рядом одинаковых магнитокумулятивных генераторов, источником начальной энергии, блоком коммутаторов, электрически соединенных посредством передающих линий с токопроводящими поверхностями. Использование изобретения обеспечивает повышение эффективности защитной конструкции. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к средствам защиты различных объектов, в том числе протяженных мобильных, таких как железнодорожные цистерны, вагоны, автомобильные контейнеры, летательные аппараты, от высокоскоростных кинетических ударников - пуль, осколков, металлических микрометеоритов, а именно к средствам электроразрядной защиты, выполненным в виде токопроводящих поверхностей - защитных экранов, снабженных магнитокумулятивным генератором - источником электрической энергии.
Известны средства электромагнитной (электроразрядной) защиты, принцип работы которой основан на превращении пули из твердого в газообразное, распыленное состояние. Когда сосредоточенный удар твердой пули преобразуется электромагнитной защитной конструкцией в рассредоточенный удар продуктов электромагнитного взрыва пули по основной броне [1].
Известны источники энергии для электроразрядной защиты, такие как химические, электромеханические, электрические. Но использование значительной энергии от таких источников не всегда представляется возможным из-за больших массогабаритных характеристик и из-за трудностей обеспечения в нагрузке требуемой мощности, которая определяется временем формирования электромагнитного импульса (чем короче время, тем больше напряжение, а следовательно, и мощность) [2, 3].
Прототипом предлагаемого устройства является электромагнитное защитное устройство, содержащее токопроводящие поверхности, каждая из которых соединена с соответствующим положительным или отрицательным выводами блока высоковольтных конденсаторов, причем токопроводящие поверхности выполнены профилированными и перфорированными, с эквидистантно расположенными прорезями, расположение которых может быть "шахматным", сотовым или прямолинейным, и снабжены электроконтактным нагревателем, соединенным с внешней токопроводящей поверхностью, выполненной из сплава с эффектом памяти формы и защищенной диэлектрическим и маскирующим покрытием, установленным на защищаемом объекте датчиком удара, соединенным с ним блоком управления, источником питания, связанным с последним [4].
Недостатками конструкции прототипа являются недостаточно высокая эффективность защиты, так как конструкция требует длительного времени для перезарядки высоковольтных конденсаторов, что может привести к перебоям и недостатку энергии, необходимой для разрушения высокоскоростных кинетических ударников при их многократном воздействии за малый промежуток времени, а также большая масса блока высоковольтных конденсаторов.
В то же время на практике может возникнуть потребность защиты объектов компактными, легкими устройствами от многократного воздействия высокоскоростных кинетических ударников за малый промежуток времени. Задача может быть решена следующим образом:
Электроразрядная защита от высокоскоростных кинетических ударников, содержащая внешнюю и внутреннюю токопроводящие поверхности, выполненные профилированными и перфорированными с эквидистантно расположенными в шахматном, сотовым и прямолинейном порядке прорезями, электроконтактный нагреватель, соединенный с внешней токопроводящей поверхностью, выполненной из сплава с эффектом памяти формы и защищенной диэлектрическим и маскирующим покрытием, установленные на защитном объекте источник начальной энергии и датчик удара, соединенный с блоком управления, она снабжена соединенными с источником питания магнитокумулятивными генераторами в виде одинаковых модулей и блоком коммутаторов, электрически соединенных посредством передающих линий с токопроводящими поверхностями.
Сущность предлагаемой защиты поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема устройства электроразрядной защиты с магнитокумулятивным генератором; на фиг.2 - вид А.
Электроразрядная защита с магнитокумулятивным генератором содержит внешнюю 1 и внутреннюю 2 токопроводящие поверхности, выполненные профилированными и перфорированными. Токопроводящие поверхности 1, 2 имеют эквидистантно расположенные в шахматном, сотовом и прямолинейном порядке прорези 3, которые, в частности, могут быть отверстиями. Перфорированные токопроводящие поверхности 1, 2 разделены между собой и защищаемым объектом 4 воздушной прослойкой и механически соединены диэлектрической втулкой 5, обеспечивающей достаточную защиту от высоковольтного пробоя и пространственное положение пластин. Диэлектрическая втулка 5 соединена с защищаемым объектом 4 посредством шпильки 6. Внутренняя токопроводящая поверхность 2 закрепляется на диэлектрических втулках 5 с натягом, внешняя токопроводящая поверхность 1 соединена с диэлектрической втулкой 5 винтом 7 с потайной головкой, обеспечивающим свободное нанесение маскирующей пленки 8 из диэлектрического материала. Внешняя токопроводящая поверхность 1 выполнена из сплава с эффектом памяти формы и электрически соединена с электроконтактным нагревателем 9. Один край внешней токопроводящей поверхности 1 посредством электрической шины 10 соединен с отрицательным (-) полюсом электроконтактного нагревателя 9. Другой край внешней токопроводящей поверхности 1 - с положительным (+) полюсом электроконтактного нагревателя 9. Электроконтактный нагреватель 9, источник начальной энергии 11, датчик удара 12 установлены на защищаемом объекте 4, соединены с блоком управления 13 и источником питания 14. Источник питания 14 соединен с магнитокумулятивными генераторами, размещенными в виде одинаковых модулей 15 на основной броне 16 защищаемого объекта 4. Каждый отдельный модуль 15 магнитокумулятивного генератора состоит из металлического лайнера 17 (трубки), внутри которого размещен заряд взрывчатого вещества 18 с детонатором 19. Каждый металлический лайнер 17 помещен соосно с зазором внутрь витков спиральной обмотки 20. Каждый модуль магнитокумулятивного генератора 15 помещен в бронированный стакан 21. Металлический лайнер 17 со спиральной обмоткой 20 помещен внутрь соленоида 22. Токопроводящие поверхности 1,2 электрически соединены посредством передающих линий с магнитокумулятивными генераторами 15 и блоком коммутаторов 23.
Работа данной электроразрядной защиты с магнитокумулятивным генератором от высокоскоростных кинетических ударников происходит следующим образом: При отсутствии команд на формирование высокого напряжения и включение электроконтактного нагрева токопроводящих поверхностей 1, 2, собственно электроразрядная защита с магнитокумулятивным генератором имеет заряженные до расчетного уровня конденсаторы, являющиеся источником начальной энергии 11.
В режиме управления электроразрядной защитой, при попадании в защищаемый объект высокоскоростного кинетического ударника, факты и уровни ударов фиксируются датчиком 12. При регистрации датчиком 12 первого удара - от пробивания внешней токопроводящей поверхности - блоком управления 13 формируется команда с расчетной задержкой времени на срабатывание очередного модуля 15 магнитокумулятивного генератора. При этом витки спиральной обмотки 20 последовательно замыкаются ударом металлического лайнера 17, расширяющегося под действием продуктов взрыва. Магнитный поток, заранее созданный источником начальной энергии 11 и соленоидом 22, "сжимается", вытесняется в индуктивную нагрузку, соединяющую лайнер и витки спиральной обмотки, причем за счет работы, совершаемой продуктами взрыва, возрастает энергия квазистационарного магнитного поля. Образовавшийся в результате этого электрический импульс осуществляет пробой разрядника-обострителя [2, 3] блока коммутаторов 23, поступает по передающей линии к токоведущим поверхностям 1, 2 и прикладывается к нагрузке, в данном случае металлическому высокоскоростному кинетическому ударнику, электрически взрывающемуся от приложенной энергии.
При этом энергия разряда должна быть соизмерима с энергией необходимой для перевода массы ударника в жидкое расплавленное и газообразное состояние (продукты электромагнитного взрыва). Процесс выхода продуктов электромагнитного взрыва кинетического ударника за пределы токопроводящих поверхностей 1, 2 отличается от известных устройств, и происходит с меньшим газодинамическим сопротивлением: внутрь - сквозь прорези 3 внутренней токопроводящей поверхности 2, вдоль основной брони защищаемого объекта 4, наружу - сквозь прорези 3 внешней токопроводящей поверхности 1, маскирующую пленку 8 из диэлектрического материала, и с меньшими пластическими деформациями и разрушениями токопроводящих поверхностей 1, 2.
Для достижения оптимальных параметров процесса выхода продуктов электромагнитного взрыва максимальный диаметр отверстий прорезей 4 должен быть равен d0=(0,8...0,9)dy, а максимальное расстояние между токопроводящими поверхностями - l0=(1,1...1,2)lу, минимальное расстояние между краями отверстий на поверхностях h0=(1,1...1,2)dy, где dy - максимальный диаметр кинетического ударника, ly - максимальная длина кинетического ударника.
При регистрации датчиком 12, как минимум, двух ударов: первого, малой мощности - от пробивания внешней токопроводящей поверхности 1 высокоскоростным кинетическим ударником и второго, большой мощности - от разряда энергии магнитокумулятивного генератора 15 на кинетический ударник, по команде блока управления 13 от источника питания 14 выдается низкое напряжение постоянного тока на электроконтактный нагреватель 9. Нагрев внешней токопроводящей поверхности 1 осуществляется до температуры, при которой происходит восстановление формы пластически деформированного продуктами электромагнитного взрыва участка защиты. Для сплава с эффектом памяти формы на основе, например, меди эта температура для наиболее стабильных результатов составляет от 80°С до 150°С, а степень восстановления, в зависимости от деформации, достигает 80-98% [5]. Таким образом, восстановление формы внешней токопроводящей поверхности 1, обеспечивается силой термоупругости сплава.
После восстановления формы внешняя токопроводящая поверхность 1 охлаждается произвольно наружным воздухом.
Электроразрядная защита после мгновенного переключения на очередной модуль магнитокумулятивного генератора вновь готово к работе, а именно к защите объекта от высокоскоростных кинетических ударников. При этом восстановление формы поврежденного участка внешней токопроводящей поверхности 1, дозарядка конденсаторов источника начальной энергии 11 и получение блоком управления 13 команд от внешних систем способствуют повышению эффективности его работы.
Применение бронированных стаканов, эквидистантно размещенных на основной броне объекта, способствует повышению безопасности работы.
Положительный эффект предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности защитной конструкции, улучшению эксплуатационных характеристик за счет дополнительной возможности выхода продуктов электромагнитного взрыва кинетического ударника, а также возможности многократного восстановления формы внешней токопроводящей поверхности после ее пластической деформации. Положительный эффект обуславливается применением модулей магнитокумулятивных генераторов в виде одинаковых модулей, помещенных в бронированные стаканы, и блоком коммутаторов, электрически соединенных посредством передающих линий с токопроводящими поверхностями.
Данное электромагнитное защитное устройство отличается от прототипа усовершенствованной конструкцией, обеспечивающей защиту от высокоскоростных кинетических ударников, возможность многократного применения с более высокой эффективностью за счет применения компактных источников энергии.
Таким образом, предлагаемое электромагнитное защитное устройство позволяет исключить возможность повреждения защищаемых объектов от высокоскоростных кинетических ударников как при одиночном, так и при многократном воздействии за малый промежуток времени.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Патент Германии по заявке №4034401, "Электромагнитная броневая защита", F 41 H 5/004.
2. Борискин А.С. и др. Высоковольтный источник напряжения на базе магнитокумулятивного генератора типа ВМГ-80, «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» №3/2001. с.8-15.
3. Сахаров А.Д. Взрывомагнитные генераторы. - УФН. 1966, т.88, вып.4.
4. Патент РФ №2230282 по заявке №2002126337/02 от 2.10.2002. Электромагнитное защитное устройство.
5. Эффект памяти формы в сплавах: Пер. с англ. Л.М.Бернштейна / Под ред. В.А.Займовского - М.; Металлургия, 1979.
6. "Цистерны", Устройство, эксплуатация, ремонт, Справочное пособие, М., Транспорт, 1990.
Claims (1)
- Электроразрядная защита от высокоскоростных кинетических ударников, содержащая внешнюю и внутреннюю токопроводящие поверхности, выполненные профилированными и перфорированными с эквидистантно расположенными в шахматном, сотовом и прямолинейном порядке прорезями, электроконтактный нагреватель, соединенный с внешней токопроводящей поверхностью, выполненной из сплава с эффектом памяти формы и защищенной диэлектрическим и маскирующим покрытием, установленные на защищаемом объекте источник начальной энергии и датчик удара, соединенный с блоком управления, и источник питания, связанный с блоком управления, отличающаяся тем, что она снабжена соединенными с источником питания магнитокумулятивными генераторами в виде одинаковых модулей и блоком коммутаторов, электрически соединенных посредством передающих линий с токопроводящими поверхностями.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004121794/02A RU2272237C9 (ru) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Электроразрядная защита с магнитокумулятивным генератором |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004121794/02A RU2272237C9 (ru) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Электроразрядная защита с магнитокумулятивным генератором |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004121794A RU2004121794A (ru) | 2006-01-10 |
RU2272237C1 RU2272237C1 (ru) | 2006-03-20 |
RU2272237C9 true RU2272237C9 (ru) | 2006-07-20 |
Family
ID=35872418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004121794/02A RU2272237C9 (ru) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Электроразрядная защита с магнитокумулятивным генератором |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2272237C9 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710963C1 (ru) * | 2019-01-28 | 2020-01-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Способ активного изменения траектории движения металлических тел, перемещающихся с высокой скоростью |
-
2004
- 2004-07-15 RU RU2004121794/02A patent/RU2272237C9/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710963C1 (ru) * | 2019-01-28 | 2020-01-14 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Способ активного изменения траектории движения металлических тел, перемещающихся с высокой скоростью |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2272237C1 (ru) | 2006-03-20 |
RU2004121794A (ru) | 2006-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2011084087A2 (ru) | Высоковольтный генератор импульсов (варианты) | |
CN108838575A (zh) | 一种异种金属板材焊接装置及方法 | |
Lehmann | Overview of the electric launch activities at the French-German Research Institute of Saint-Louis (ISL) | |
WO2006085989A2 (en) | Explosively powered electromagnetic reactive armor | |
RU2272237C9 (ru) | Электроразрядная защита с магнитокумулятивным генератором | |
JP3338409B2 (ja) | パルスパワーシステム | |
KR101312320B1 (ko) | 전자기 장갑 및 이를 구비하는 차량 방호 시스템 | |
Bastrikov et al. | Primary energy storages based on linear transformer stages | |
RU2698245C2 (ru) | Генератор импульсов высокого напряжения | |
RU2230282C1 (ru) | Электромагнитное защитное устройство | |
Werst et al. | Continued testing of the cannon caliber electromagnetic gun system (CCEMG) | |
EA008198B1 (ru) | Активная броня | |
USH148H (en) | Shock electromechanical energy converter with permanent magnet | |
US6005305A (en) | Magnetic voltage-pulser | |
RU2397625C2 (ru) | Способ эффективного преобразования электроэнергии в энергию плазмы | |
Sterzelmeier et al. | Electromagnetic armor test facility with modular pulsed power conceptual design | |
Sledge et al. | Experimental data on high power explosive opening and closing switches at CEM-UT | |
EP0174346B1 (en) | Combustion initiation system employing hard discharge ignition | |
Golea | Improvements in modern weapons systems: the use of dielectric materials for the development of advanced models of electric weapons powered by brushless homopolar generator | |
Usuba et al. | Development of railgun accelerator combined with two-stage light gas gun | |
Schünemann et al. | Rapid recharging power supply for multiple-hit electrical armor | |
Dubovenko et al. | Performance simulation of pulsed power supply system for electrothermal launcher | |
Goforth et al. | High current performance of the 43 cm long Ranchero generator | |
RU2554018C2 (ru) | Боевая часть авиабомбы, ракеты, морской мины, фугаса | |
Spahn et al. | 50 kJ ultra-compact pulsed-power supply unit for active protection launcher systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060716 |