Картина: Browsecat.net
Время от времени в том или ином фильме мелькает интересное устройство, позволяющее за доли секунды выключиться: вся электроника в окрестностях, свет во всем городе, «победить всех роботов сразу», и т. д. и т. п.
Да, речь пойдет о «мифическом» генераторе электромагнитных импульсов.
Но насколько это реально? И для начала вот эти фильмы: например, тот же фильм «Одиннадцать друзей Оушена», в котором с помощью аналогичного генератора выключается свет во всем городе: Или, например, тот фильм «Матрица», в котором с помощью подобного импульса побеждается армия машин, нападающих на людей: Поскольку проникновение электроники в нашу жизнь увеличивается с каждым днем, человечество становится все более зависимым от электронной среды, которая, в свою очередь, имеет критическую слабость в виде зависимости от электромагнитного излучения.
Причем началось это не вчера – еще в те времена, когда появились самые первые телефонные линии, магнитные бури вызывали помехи в линиях, большая часть которых располагалась над землей.
Например, американские фермеры XIX века в целях экономии проводов использовали в качестве телефонных линий колючую проволоку, огораживая загоны со скотом, непосредственно через которые передавался телефонный сигнал.
И такие воздушные линии были особенно чувствительны к помехам, возникающим из-за магнитных возмущений.
В настоящее время эта проблема в значительной степени смягчена, поскольку телефонные линии обычно проходят под землей.
Однако вернемся к нашему генератору.
Уже в XX веке совершенно случайно при испытаниях атомного оружия было обнаружено сопутствующее ему мощное электромагнитное излучение, влияние которого отмечалось даже на расстояниях в сотни километров от точки взрыва.
Со временем ученые начали целенаправленно изучать этот вопрос и стало ясно, что ядерный взрыв не является идеальным кандидатом на роль генератора электромагнитных импульсов — слишком загрязнена окружающая среда, энергия атомного распада или синтеза лишь преобразуется в в небольшой степени в электромагнитное излучение (до 5% энергии взрыва).
До сих пор не существует компактного хранилища такого излучения.
Поэтому все более или менее эффективные генераторы представляют собой тот или иной способ преобразования энергии, как правило, энергии взрыва, в электромагнитное излучение соответствующей мощности и частоты, поскольку именно взрывчатые вещества способны запасать достаточное количество энергии в сжатом объеме.
, который можно резко выпустить в ограниченном объёме и в очень сжатые сроки.
Независимо от конкретной конструкции, принцип работы таких устройств основан на так называемом «сжатии магнитного потока», позволяющем создавать очень мощные магнитные поля за микросекунды.
Одним из ученых, работавших над подобной проблемой, был академик Сахаров.
Его генератор представляет собой катушку из медного стержня, окруженную взрывчатым материалом.
Катушка подключена к мощной конденсаторной батарее.
Устройство работает следующим образом: аккумулятор подает накопленный заряд на катушку, после того как магнитный поток достигает максимума, происходит детонация заряда, которая сжимает катушку снаружи огромным давлением, что приводит к замыканию магнитного поля.
внутри катушки, после чего вся система продолжает сжиматься, уменьшая длину волны электромагнитного излучения, одновременно увеличивая его интенсивность.
Как правило, такое устройство оказывается достаточно компактным, поэтому его даже называют «генератор электромагнитных импульсов для бедных» .
Однако такое название не должно вводить в заблуждение – несмотря на свою простоту, устройство очень эффективно, поскольку сила тока в импульсе может достигать миллионов ампер, а сам импульс может развивать мощность в десятки тераватт. Такая мощность развивается за счет уменьшения сечения системы, что в свою очередь увеличивает индукцию и ток в устройстве.
Для того чтобы устройство было достаточно эффективным, сжатие поля до максимального значения должно произойти примерно за период времени, равный 10 в минус девятой степени секунды.
Первые исследования подобных устройств в Советском Союзе были проведены еще в пятидесятых годах 20 века.
Американцы также провели аналогичные исследования в лаборатории Лос-Аламоса, в результате которых были созданы устройства, подобные показанному ниже.
Картина: archive.is
Установка устройства представляла собой медную трубку, наполненную быстродействующим взрывчатым веществом.
Ударная волна распространялась по устройству от одного конца к другому, как показано на рисунке.
Чтобы предотвратить нежелательное (слишком быстрое) разрушение, устройство заливалось бетоном или стекловолокном, обматывалось и заливалось эпоксидной смолой.
Для первоначального запуска электромагнитного потока использовалась высоковольтная батарея Маркса.
Расширяющаяся ударная волна постепенно закорачивает катушку снаружи, захватывая ток внутри оставшихся витков, и сжимает магнитное поле.
При этом максимальный импульс генерируется практически до полного разрушения самого устройства.
При этом пиковые токи достигают значений в десятки мегаампер и энергий в десятки мегаджоулей.
Типичный диапазон значений выходного тока (в зависимости от размера и конструкции устройства) составляет интервал в 10-1000 раз превышающий ток, регистрируемый при обычных ударах естественных молний.
Если попытаться каким-то образом обобщить значения энергии, которую можно хранить в таком химико-электромагнитном накопителе, то ее можно приблизительно охарактеризовать как 100 Дж/г.
Ряд экспериментов с подобными генераторами показал достижение токов до 250 мегаампер и энергии импульсов более 1 мегаджоуля.
Подобное устройство можно назвать плоским генератором: 
При испытаниях с объемом взрывчатого вещества массой 1 кг мощность составила 100 000 000 000 Вт, энергия около 1 мегаджоуля и сила тока 14 мегаампер.
Вес генератора не превышал 10 кг.
Именно на этом генераторе было получено магнитное поле, сила индукции которого составляла около 2500 Тесла.
Все, кому интересно узнать больше об этом генераторе, могут ознакомиться со следующими монографиями:
- Долотенко М.
И.
: Магнитно-кумулятивные генераторы сверхсильных магнитных полей МК-1.
- «Генератор магнитных импульсов – импульсные источники энергии»: Под ред. В.
А.
Демидов, Л.
Н.
Пляшкевич, В.
Д.
Селемир.
/Саров, 2012.
Существует 2 вариации такого генератора, в первой из которых ток течет только через внешний цилиндр, а во второй версии используется еще и внутренний стержень.
Картина: ВКонтакте
Такой генератор позволял получить очень высокую частоту импульсов — ток составлял около 250 мегаампер, а энергия достигала около 30 мегаджоулей.
Проблема сахаровского генератора и подобных ему, рассмотренных выше, заключалась в том, что противодействующая сила магнитного поля, запертого в механической катушке, на каком-то этапе стала настолько велика, что дальнейшее сжатие было невозможно: процесс сжатия остановился и катушка разрушилась, причем не за счет внешнее взрывчатое вещество, как можно подумать, а внутренним магнитным полем катушки.
Это привело к необходимости дальнейших исследований по данному вопросу, так как было установлено, что для максимальной эффективности преобразования энергии взрывчатого вещества в электромагнитное излучение необходимо еще сильнее сжимать магнитное поле, примерно в 1000 раз больше, чем в генератор, который предложил Сахаров! Что и послужило толчком к дальнейшей эволюции генератора, в котором использовалась уже не физическая катушка, сжимающая поле, а ударная волна, движущаяся непосредственно внутри вещества.
Для этого была разработана следующая конструкция: 
Устройство представляет собой пластиковую сферу, содержащую взрывчатое вещество, в центре взрывчатого вещества находится кристалл йодида цезия.
Кристалл установлен таким образом, чтобы с обеих сторон к нему подходили металлические конусы, которые проводят магнитное поле от постоянных магнитов.
Устройство работает следующим образом: вся поверхность пластиковой сферы покрыта сложной сетью канавок, выполненных методом сверхточного фрезерования на станке с ЧПУ и заполненных взрывчатым веществом с высокой стабильностью скорости детонации.
Их основное назначение – обеспечить распространение детонации по всей сфере внутри канавок, что в свою очередь вызывает одновременную детонацию основного вещества в центре со всех сторон.
Каждая канавка заканчивается отверстием, через которое детонация из канавки передается основному заряду взрывчатого вещества в центре (сфера с этими отверстиями выглядит так, будто покрыта со всех сторон кучей дыр.
Как шар-ситечко для заваривания чай).
Цель всей этой идеи — создать максимально сферическую волну давления, сходящуюся к центру — непосредственно к кристаллу.
Почему йодид цезия: обнаружено, что ударная волна в твердом теле, имеющая наиболее сферическую форму, достигается именно в монокристаллах этого типа.
Поскольку плотность самого кристалла значительно превышает плотность газообразных продуктов взрыва, на поверхности кристалла накапливается избыточное давление, которое может превышать величину в миллион атмосфер.
После определенного порогового момента сферическая волна давления с огромной скоростью начинает продвигаться в кристалл одновременно со всех сторон.
Попутно кристалл как таковой перестает существовать, распадаясь на атомарную форму.
Кстати, именно этот момент объясняет, почему ударная волна сжимает магнитное поле: за ее фронтом вещество атомарного состояния имеет почти металлическую проводимость! И можно сказать, что на самом деле сжатие происходит, так сказать, «металлическим шариком».
На заключительном этапе сжатия размер поля, захваченного внутри кристалла, составляет лишь одну тысячную от его первоначального размера.
Сферическая ударная волна, сжатая в точку, останавливается и начинает двигаться назад, освобождая запертое внутри поле.
Точных цифр по эффективности такой конструкции найти не удалось, но поскольку она превышает эффективность аппарата, сконструированного академиком Сахаровым, следует предположить, что цифры будут более чем впечатляющими! Если попытаться сравнить предыдущие конструкции и более новый тип с распространением ударной волны внутри вещества, то очевидным преимуществом генераторов электромагнитных импульсов со сжатием магнитного потока физическим устройством (лайнером) является гораздо более простое устройство, хорошая повторяемость результат и высокая надежность (это становится хорошо понятно, если вспомнить сложность устройства с ударной волной в твердом теле, где одно только сверхточное фрезерование сферы чего стоит! Это явно не массовое устройство.
Еще одним альтернативным методом, позволяющим развить большую мощность и высокую скорость сжатия, является сжатие с помощью магнитного поля.
Для этого используется мощный одновитковый соленоид, позволяющий сжимать гильзу внутри соленоида со скоростями, позволяющими достигать поля до 300 Тесла.
Взрывные генераторы позволяют получать поля до 2500 Тесла (а сейчас, возможно, и больше!).
Итак, как можно было убедиться из фактов, изложенных в этом рассказе, импульсный генератор электромагнитного излучения – это не праздное изобретение кинематографистов, а представляет собой ряд весьма специфических конструкций, параметры которых впечатляют. Более того, существуют еще и сверхмощные импульсные СВЧ-генераторы.
Вы можете поговорить обо всем этом читай здесь .
Теги: #Читальный зал #физика #ruvds_articles #ruvds_articles #эми #эмигенератор #магнитно-кумулятивный генератор #излучатель ударных волн
-
Настройка Среды Нейросети Mask R-Cnn
19 Oct, 24 -
Мнимая Анонимность
19 Oct, 24 -
Когда Не Можешь Дождаться Record's
19 Oct, 24 -
Монетизация Вконтакте.ру
19 Oct, 24 -
Aws Insight: Реплика Чтения Rds
19 Oct, 24
