爆炸式电磁感应脉冲发生器

贲驰 何勇 潘绪超 何源 凌琦

贲驰, 何勇, 潘绪超, 何源, 凌琦. 爆炸式电磁感应脉冲发生器[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(1): 43-49. doi: 10.11883/1001-1455(2016)01-0043-07
引用本文: 贲驰, 何勇, 潘绪超, 何源, 凌琦. 爆炸式电磁感应脉冲发生器[J]. 爆炸与冲击, 2016, 36(1): 43-49. doi: 10.11883/1001-1455(2016)01-0043-07
Ben Chi, He Yong, Pan Xuchao, He Yuan, Ling Qi. Explosion-driven electromagnetic induction pulse generator[J]. Explosion And Shock Waves, 2016, 36(1): 43-49. doi: 10.11883/1001-1455(2016)01-0043-07
Citation: Ben Chi, He Yong, Pan Xuchao, He Yuan, Ling Qi. Explosion-driven electromagnetic induction pulse generator[J]. Explosion And Shock Waves, 2016, 36(1): 43-49. doi: 10.11883/1001-1455(2016)01-0043-07

爆炸式电磁感应脉冲发生器

doi: 10.11883/1001-1455(2016)01-0043-07
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11502118

江苏省普通高校研究生科研创新计划项目 KYLX_0401

详细信息
    作者简介:

    贲驰(1990—),男,博士研究生

    通讯作者:

    何勇, yhe1964@mail.njust.edu.cn

  • 中图分类号: O382.3

Explosion-driven electromagnetic induction pulse generator

  • 摘要: 为了探索脉冲发生器新的技术方法,在传统脉冲发生器的基础上,提出了一种依靠爆炸驱动的电磁感应脉冲发生器。介绍了发生器的工作过程,对发生器中炸药的爆炸和冲击过程进行了计算和数值模拟,建立了带有初始电压和初始静磁场的发生器的工作电路模型,得出了感应电压的计算方法。设计了一种通过永磁体提供初始静磁场的脉冲发生器,并分别对装有两种不同炸药的发生器进行了实验。实验表明:爆速较高的炸药驱动发生器可产生峰值更高的电压脉冲。实验结果偏低于计算结果,原因是理论计算中简化了磁芯磁场和冲击波速度。
  • 图  1  发生器原理图

    Figure  1.  Schematic of generator

    图  2  建模结构图

    Figure  2.  Schematic of modeling

    图  3  发生器工作电路图

    Figure  3.  Working circuit of generator

    图  4  实验照片

    Figure  4.  Photograph of experiment

    图  5  发生器及实验装置结构示意图

    Figure  5.  Schematic of generator and experiment system

    图  6  钕铁硼轴线上的磁感应强度曲线

    Figure  6.  Magnetic flux density curveson the axis of Nd2Fe14B

    图  7  铁块截面的磁感应强度曲线

    Figure  7.  Magnetic flux density curveson the surface of iron

    图  8  实验测得的电压波形

    Figure  8.  Voltage curves of generator

    表  1  炸药与冲击波参数

    Table  1.   Parameters of explosive and shock wave

    炸药 ρ0/(g·cm-3) γ D/(km·s-1) pH/GPa um/(km·s-1) Dm /(km·s-1) pm/GPa
    TNT 1.54 2.83 6.831 18.76 0.906 5.278 29.65
    8701 1.64 2.91 8.245 28.51 1.197 5.760 42.75
    下载: 导出CSV

    表  2  炸药为TNT时磁芯内部冲击波参数

    Table  2.   Parameters of shock wave in magnetic core with TNT

    监测点 t/μs um/(km·s-1) pm/GPa Dm /(km·s-1)
    1 3.81 0.803 25.92 5.206
    2 6.34 0.478 23.60 7.963
    3 6.81 0.559 27.77 8.013
    4 7.27 0.550 23.45 6.877
    5 7.74 0.479 16.98 5.718
    6 8.58 0.351 10.55 4.848
    7 3.85 0.692 22.99 5.358
    8 3.94 0.683 23.15 5.467
    9 4.15 0.785 28.06 5.765
    10 4.19 0.802 30.19 6.072
    下载: 导出CSV

    表  3  炸药为8701时磁芯内部冲击波参数

    Table  3.   Parameters of shock wave in magnetic core with 8701

    监测点 t/μs um/(km·s-1) pm/GPa Dm /(km·s-1)
    1 3.16 1.263 46.25 5.906
    2 5.48 0.623 31.60 8.181
    3 5.94 0.875 48.47 8.935
    4 6.47 1.037 54.34 8.452
    5 7.01 1.042 48.68 7.535
    6 7.59 0.859 32.88 6.174
    7 3.21 1.265 46.61 5.943
    8 3.28 1.264 47.19 6.022
    9 3.40 1.309 50.46 6.218
    10 3.40 1.413 56.10 6.404
    下载: 导出CSV
  • [1] 陈增凯, 孙新利, 陈黎梅.电磁脉冲战斗部的发展及其技术[J].火力与指挥控制, 2004, 29(4):10-12. doi: 10.3969/j.issn.1002-0640.2004.04.003

    Chen Zengkai, Sun Xinli, Chen Limei. Development and techniques of electromagnetic pulsed warhead[J]. Fire Control and Command Control, 2004, 29(4):10-12. doi: 10.3969/j.issn.1002-0640.2004.04.003
    [2] 孙奇志, 龚兴根, 谢卫平, 等.高能量爆磁压缩电流发生器理论分析与实验研究[J].爆炸与冲击, 2003, 23(1):51-55. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2003.01.010

    Sun Qizhi, Gong Xinggen, Xie Weiping, et al. Theoretic and experimental study of an explosive magnetic flux compression generator with high energy output[J]. Explosion and Shock Waves, 2003, 23(1):51-55. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2003.01.010
    [3] 龚兴根, 谢卫平, 蔡明亮, 等.高增益螺旋形爆炸磁通量压缩发生器[J].爆炸与冲击, 1998, 18(2):187-191. http://www.bzycj.cn/article/id/10402

    Gong Xinggen, Xie Weiping, Cai Mingliang, et al. Helical exploding magnetic flux compression generator with high gain[J]. Explosion and Shock Waves, 1998, 18(2):187-191. http://www.bzycj.cn/article/id/10402
    [4] Altgiber L L. Magnetocumulative Generators[M]. Berlin: Springer, 1999:16-25.
    [5] Shkuratov S I, Talantsev E F, Baird J, et al. Transverse explosive shock-wave compression of Nd2Fe14B high-energy hard ferromagnets: Induced magnetic phase transition[C]//Shock Compression of Condensed Matter-2005. 2006: 282-285.
    [6] Shkuratov S I, Talantsev E F, Baird J, et al. Compact autonomous completely explosive pulsed power systems[C]//IEEE 34th International Conference on Plasma Science. 2007: 1347-1351.
    [7] Talantsev E F, Shkuratov S I, Dickens J C, et al. Completely explosive pulsed power minisystem[J]. Review of Scientific Instruments, 2003, 74:225-230. doi: 10.1063/1.1527719
    [8] 伍俊英, 陈朗, 冯长根.爆炸去磁脉冲功率发生器的实验和理论计算[J].爆炸与冲击, 2007, 27(5):398-404. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2007.05.003

    Wu Junying, Chen Lang, Feng Changgen. Experiments and theoretical calculation of explosive-driven shock wave ferromagnetic generators[J]. Explosion and Shock Waves, 2007, 27(5):398-404. doi: 10.3321/j.issn:1001-1455.2007.05.003
    [9] Bancroft D, Peterson E L, Minshall S. Polymorphism of iron at high pressure[J]. Applied Physics, 1956, 27(3):291-298. doi: 10.1063/1.1722359
    [10] 何勇, 李鸿涛.弹丸设计基础[M].南京:南京理工大学, 1990:329-333.
    [11] 北京工学院八系.爆炸及其作用[M].北京:国防工业出版社, 1979:222-239.
    [12] 蔡旭红, 李邵辉.有限长通电螺线管内部空间磁场的模拟[J].汕头大学学报:自然科学版, 2004, 19(2):28-31. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stdxxb-zrkxb200402006

    Cai Xuhong, Li Shaohui. Simulation for spatial magnetic field distribution in a finite solenoid[J]. Journal of Shantou University: Natural Science, 2004, 19(2):28-31. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/stdxxb-zrkxb200402006
    [13] 张世远, 路权, 薛荣华, 等.磁性材料基础[M].北京:科学出版社, 1988:370-371.
  • 加载中
图(8) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  6115
  • HTML全文浏览量:  2956
  • PDF下载量:  729
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-01
  • 修回日期:  2014-11-10
  • 刊出日期:  2016-01-25

目录

    /

    返回文章
    返回