Рис. 5.24. Стальной цилиндр, сжатый ударной волной, а потом «растащенный» волной разрежения
Рис. 5.25. Сборка Е-29 – полностью автономный прототип электромагнитного боеприпаса, включающий ферромагнитный генератор для получения начального импульса тока, усилитель тока (ВМГ) и цилиндрический ударно-волновой излучатель. Рядом видны элементы магнитопровода ФМГ
Состоялся дебют задуманного в Москве СВМГ с малоемкостным конденсатором в качестве нагрузки, получившего название взрыво- магнитного генератора частоты (ВМГЧ, рис. 5.27).
Как мы знаем, магнитный поток выпустить непросто – надо разорвать обмотку взрывающегося ВМГ, да еще успеть изолировать разрыв. Но можно создать изолированный разрыв заранее, включив в контур высоковольтный конденсатор 1, соединив его с медной трубой 2 (снаряженной ВВ 3) и соосной грубо спиралью 4. Как и в СВМ Г, взрыв расширяет трубу, образуя конус, который и ударяет по обмотке, вызывая протекание тока от заранее заряженного конденсатора. Далее точка контакта на основании конуса движется по виткам спирали, продавливая их изоляцию и закорачивая виток за витком, усиливая при этом ток, который осциллирует, т.к. емкость контура существенна. Иногда обмотку ВМГЧ делают из нескольких проводов, подсоединяя каждый к отдельному конденсатору: из-за рассогласования токов в проводах, излучение рассеивается в этом случае более равномерно. Оценив период колебаний (для единиц микрогенри и нанофарад), получим сотни наносекунд, что не очень благоприятно (волны в сотни раз «длиннее» самого ВМГЧ). Но эти «несущие» волны – не основные в излучении: компрессия поля трубой, усиливая гок тем больше, чем выше его мгновенное значение, приводит к появлению «быстрых» гармоник.
Рис. 5.26. Зависимость интегральной энергии излучения ЦУВИ от начальных параметров сжатия магнитного поля
Рис. 5.27. Схема и общий вид взрывомагнитного генератора частоты
Представим, что, находясь в уличной «пробке», мы плавно тронули свою машину и притормозили у стоящей впереди. В следующий раз, едва мы сняли ручник, в нас «въехали» сзади; доли секунды – и мы «целуем» стоящую впереди. Как пройденные расстояния, так и времена движения в обоих случаях близки, но ваш организм подсказывает, что в элементах движения имелись и отличия: в последнем случае он сначала «ускорился», как от сильного пинка, потом – парил, блаженствуя, и, наконец – «замедлился», как бы упав. Подсознательно сложное движение представлено, как сумма более простых. Это и есть задача гармонического анализа, основы которого заложил французский математик Симон Фурье: любая функция может быть представлена как сумма синусоид (гармоник). Вообще-го можно произвести разложение и в ряд других функций, не синусов, но для расчета мощности излучения удобны именно они, потому что эта задача для тока синусоидальной формы, протекающего через несколько витков провода, давно решена. Именно на гармониках больших частот («быстрых») и реализуется основной выход энергии РЧЭМИ.
Сделать свою модель ВМГЧ пригодной для численных расчетов Щелкачев ранее не мог потому, что не была известна такая характеристика, как интегральные потери на излучение, которые можно было представить, введя в модель характеризующее их эквивалентное сопротивление. Причины же других потерь были такими же, как и в хорошо исследованных СВМ Г: диффузия магнитного поля, сопротивление изоляции проводов. Потери не связанные с излучением можно было определить из осциллограмм тока, который генерировался СВМ Г с точно такой же, как и ВМГЧ обмоткой, по работающим на индуктивную нагрузку, и, следовательно, не излучающим (рис. 5.28,а). Из осциллограмм же, полученных при работе спирали на емкостную нагрузку, которые все стали называть «рыбами» (рис. 5.28,6), можно было определить суммарное сопротивление потерь, как излу- чательных, так и обусловленных иными причинами. Оставалось только найти разность этих величин в каждый из моментов работы ВМГЧ. Нельзя назвать такой метод безупречным, но jto было лучше, чем ничего.
Рис. 5.28. Осциллограммы: а – производной тока во взрывомагнитном генераторе частоты («рыба» – на жаргоне разработчиков электромагнитных боеприпасов); б – производной тока в спирали с обмоточными данными, точно соответствующими взрывомагнитному генератору частоты, но с индуктивной нагрузкой вместо малоемкостной; в – полу- " волн производной тока, во взрывомагнитном генераторе частоты, снятая на значительно более быстрой развертке, чем осциллограмма «а»; на последней осциллограмме видно, что форма полуволн ломаная, несинусоидальная, а значит, в разложении существенна доля быстрых гармоник
Рис. 5.29. Частотно-мощностное распределение излучения ВМГЧ в различные моменты его работы (время в микросекундах, прошедшее с момента замыкания контура, указано для каждого спектра) Закон усиления тока в спирали, замыкаемой трубой, был известен из трудов А. Сахарова. Бешеные «впрыскивания» тока ломают форму колебаний (рис. 5.28в), а луч осциллографа слишком медлителен, чтобы воспроизвести ее скачки. Достоверна лишь огибающая – линия, соединяющая токовые амплитуды. Она служит для их нормировки, когда ток представляют как сумму уже «чистых» синусоид (гармоник). Остальное понятно: для каждой гармоники тока известной частоты и амплитуды вычисляют мощность излучении через витки обмотки, в данный момент еще не закороченные ударом трубы. Сумму (спектр) подгоняют (а как же!) под данные спектрометров. Гармоник с частотами от сотен до десятков тысяч мегагерц (много большими частоты «несущей» волны) к концу работы становится все больше (рис. 5.29), растут и потери на излучение, «подсаживая» ток (рис. 5.286). Пиковая мощность излучения ВМГЧ меньше, чем у ЦУВИ, но время генерации (десятки микросекунд) на четыре порядка больше и энергия РЧЭМИ даже выше.
5.12. Поражающее И что есть поражающее? И что даст тебе знать, что такое поражающее? Коран, сура 101
Новыми в тех испытаниях были и мишени: мины, вернее, их неконтактные взрыватели, реагирующие па магнитное поле проезжающей мимо бронетехники. Среди них были как современные, гак и разработанные еще в начале 60-х годов, но проверенные в боях: вьстконговцы применяли их против американской армии. Мины очаровали всех: они были полностью автономны (питание – от батареек) и легко проверялись постоянным магнитом, а значит, не требовали осциллографирования эффектов облучения и использования для этого кабелей, кои не переводившиеся брехунки по-прежнему трактовали как «антенны», наличие которых делало результаты «недостоверными». Мины размещали по всем азимугам в пределах до полусотни метров от точки подрыва ВМГЧ, после которого они в течение 20-30 минут не реагировали на близкие пассы сильного магнита. За это время через минное поле мог пройти танковый батальон. Правда, затем облученные мины оживали и срабатывали от малейшего прикосновения и без магнита, а иногда – вообще без видимой причины. Даже па спор безнаказанно не удавалось, повернув ключ на корпусе мины, обесточить ее: разъяренное устройство реагировало на такие попытки хлопком контрольного детонатора. Через час-другой чувствительность мин вновь приближалась к штатной. B этих опытах был достоверно зафиксирован эффект, поучивший название «временного ослепления» – мишень выводилась из строя не «навсегда», а на время, достаточное, чтобы сорвать ее боевую задачу. Несомненно, нечто подобное произошло и с артиллерийскими взрывателями в опыгах 1986 года, к тому же для них достаточная длительность такого эффекта должна бы быть много меньшей, потому что время полета снаряда составляет не десятки минут, а десятки секунд. Кратковременный выход из строя, вероятно, был бы зафиксирован и на расстояниях значительно больших, чем полсотни метров, но конечно, в том случае, если взрыватели были бы проверены сразу после опыта, а не спустя несколько дней.
