Электрический взрыв проводника. НИР_Зинчук_Е.Д._Электрический взрыв проводника_гр.Д-238п_отчет. электрический взрыв проводника

• Название: электрический взрыв проводника
• Анкор: Электрический взрыв проводника
• Дата: 31.10.2021
• Размер: 1.82 Mb.
• Имя файла: НИР_Зинчук_Е.Д._Электрический взрыв проводника_гр.Д-238п_отчет.docx
• Тип: Документы; #259898
• страница: 7 из 9

6.1 Взрыв многопроволочной сборки в воде

Взрыв многопроволочной сборки в воде осуществляется с помощью импульсного генератора ИМРИ-5, который представляет собой батарею конденсаторов с общей емкостью C₀ = 3.23 µF, заряжаемую до напряжения U0 = 74 kV, индуктивность электрического контура 62 nH, внутреннее сопротивление генератора 0.15 Om. Энергия, запасенная в конденсаторах, коммутируется в область нагрузки с помощью управляемого многозазорного разрядника. В режиме короткого замыкания генератор позволяет коммутировать токи с амплитудой 0.5 МА, при фронте нарастания 450 ns. В качестве нагрузки использовалась многопроволочная сборка диаметром 16.3 mm и длиной 2 cm, состоявшая из 28 медных проводников диаметром 150 µm. Схема узла нагрузки приведена на рис. 1.


Рисунок 1 – Схема узла нагрузки.

1 — вольфрамовый проводник диаметром 30 µm, 2 — многопроволочный каскад, состоящий из 28 медных проводников диаметром 150 µm, 3 — дистиллированная вода.

В экспериментах использовалась следующая электрофизическая диагностика: ток (IIMRI) и его производная (dIIMRI/dt) в цепи генератора тока ИМРИ-5 измерялись поясом Роговского и индуктивной петлей; ток в цепи генератора тока WEG (IWEG) измерялся шунтом; падение напряжения на центральном вольфрамовом проводнике (UWEG) и на участке цепи, в котором расположен многопроволочный лайнер (UIMRI), измерялись двумя делителями напряжения. Осциллограммы сигналов с вышеуказанных датчиков приведены на рис. 2.


Рисунок 2 - . a — осциллограммы тока (I_IMRI) и его производной (dI_IMRI/dt) в цепи генератора тока ИМРИ-5; b — осциллограмма напряжения на участке цепи, в котором расположен многопроволочный лайнер, без учета индуктивной составляющей (U_IMRI) и с ее учетом (U_IMRI − LdI_IMRI/d); c — кривые мощности и энерговклада в многопроволочный каскад; d — осциллограммы тока через центральный вольфрамовый проводник (I_WEG) и напряжения не нем (U_WEG); L = 50 nH.
Поскольку в измерительной цепи делителя напряжения генератора тока ИМРИ-5 имеется заметная индуктивность (50 nH), то падение напряжения на многопроволочном каскаде должно быть скорректировано с учетом этой индуктивности и производной тока dIIMRI/dt. Зависимость от времени последней величины приведена на рис. 2, b, а на рис. 2, c приведен расчет мощности и энергии, вложенной в многопроволочный лайнер. Из рис. 2, c видно, что в многопроволочный лайнер основная часть энергии вводится за первую микросекунду, после чего образуются плазменные каналы с достаточно низким сопротивлением. Суммарно в вещество многопроволочной сборки удается ввести энергию порядка 5 kJ (∼ 56% от энергии, запасенной в кондесаторной батарее) за время порядка 1 µs. Для регистрации распространения ударной волны в воде использовался хронограф с щелевой разверткой ФЭР-7. В качестве подсветки применялась лампавспышка ИСП-250-A. Яркость источника света была соизмерима с яркостью свечения самих микропроводников в момент их взрыва. Изображение строилось на входной щели оптического хронографа с щелевой разверткой ФЭР-7, длительность временной развертки ´ составляла 2.5 µs/cm. Эксперименты, проведенные по вышеописанной методике, показали, что при взрыве многопроволочного каскада образуется ударная волна, сходящаяся к оси системы через 1.9−2.1 µs после момента коммутации генератора тока ИМРИ-5. Хронограмма этого процесса приведена на рис. 3. Согласно полученным снимкам, при взрыве многопроволочного каскада формируется ударная волна, распространяющаяся в воде со скоростью 4.3 · 103 m/s. Для того чтобы оценить значение давления P, создаваемого ударной волной, необходимо решить систему уравнений Гюгонио, которая представляет собой законы сохранения массы (11) и импульса (12) на разрыве в ударной волне, с уравнением состояния воды (13):

где ρ0 и ρ — плотность воды перед и за фронтом ударной волны, а D — это скорость распространения фронта ударной волны, U — массовая скорость за фронтом ударной волны, A = 3000 atm, n = 7−8. Решив систему уравнений (11)–(13), получим, что при скорости ударной волны D = 4.3 · 105 cm/s давление на оси системы составляет P = 55−65 kbar.[3]



Рисунок 3 – Хронограмма движения ударной волны в свете лампы – вспышки.