Предварительная оценка параметров сегнетоэлектрического рабочего тела

4. Предварительная оценка параметров сегнетоэлектрического рабочего тела.

Предполагается, что заданными до начала проектирования являются емкость конденсатора нагрузки C, энергия , запасаемая в конденсаторе нагрузки на момент окончания работы генератора, и длительность функционирования генератора. Длительность функционирования генератора можно принять равной времени движения фронта ударной волны по рабочему телу .

В качестве первого приближения может быть взято сегнетоэлектрическое рабочее тело в виде параллелепипеда со следующими геометрическими размерами (рис. 1):

- расстояние между контактными поверхностями

;

- площадь контактной поверхности ()

;

где - напряженность электрического поля, при котором происходит пробой материала рабочего тела.

- скачек поляризации на фронте ударной волны.

, - безразмерные эмпирические коэффициенты обобщенно характеризующий различные потери энергии при функционировании генератора.

Размер рабочего тела в в направлении движения ударной волны:

,

где - скорость движения фронта ударной волны.

Ширина рабочего тела .

Площадь фронта ударной волны ():

Значения , и зависят от давления на фронте ударной волны. Однако, при отсутствии данных по этой зависимости, за величину может быть принято значение статической электропрочности. При отсутствии значений скачка поляризации на фронте ударной волны или скорости движения фронта ударной волны они приближенно могут быть заменены на , соответственно, остаточную поляризацию и скорость звука в материале рабочего тела. При этом при проведении расчетов целесообразно корректировать значения и .

Масса сегнетоэлектрического рабочего тела может быть оценена по зависимости:

где плотность материала рабочего тела.

5. Заключение.

Для получения рациональной конструкции сегнетоэлектрического генератора напряжения геометрические размеры его рабочего тела могут быть выбраны исходя из приведенных в разделе 4 зависимостей.

 Рис. 4. Испытание четырех соединенных между собой генераторов, смонтированных в обном корпусе.

Корпус генератор в виде тора лежит на земле. Вверху видно соленоид и конденсаторы нагрузки. После предварительного выбора размеров рабочего тела перед началом экспериментальной отработки генератора целесообразно провести уточняющие расчеты, например, по методике изложенной в работе /5/ и провести корректировку конструктивных параметров.

В общем случае в электрическую цепь может быть включено несколько соединенных между собой генераторов описываемого типа. На рис. 4 представлено испытание четырех генераторов, смонтированных в одном корпусе.

Список литературы

Е.З. Новицкий, В.Д. Садунов, Г.Я. Карпенко Поведение сегнетоэлектриков в ударных волнах. Физика горения и взрыва. 1978, т. 14, ¦4, с. 115 - 129.

Е.З. Новицкий, В.Д. Садунов Энергетические характеристики сегнетоэлектрика как рабочего тела преобразователя энергии УВ. Физика горения и взрыва. 1985, т.21, ¦5, с. 104 - 107.

Прищепенко А.Б., Третьяков Д.В., Щелкачев М.В. Баланс энергии взрывного пьезоэлектрического генератора частоты. v Мегагауссная и мегаамперная технология и применения / Труды конференции v Саров, ВНИИЭФ,1997, с.954-958.

Пьезокерамический источник питания ВМГ./ Демидов В.А., Садунов В.Д., Казаков С.А. и др./ в сборнике: Мегагауссная и мегаамперная технология и применения / Труды конференции v Саров, ВНИИЭФ,1997, с.347-350.

Третьяков Д. В. Оценка параметров взрывного генератора напряжения с сегнетоэлектрическим рабочим телом. v Электричество. 2000, ¦12, с. 56-61.