Электромагнитное баллистическое оружие. Часть 2
ИМПУЛЬСНЫЙ УНИПОЛЯРНЫЙ ГЕНЕРАТОР
Источником питания для рельсотрона стал импульсный униполярный генератор — разновидность электрической машины постоянного тока, действие которой основано на явлении униполярной индукции. За небольшой интервал времени (от десятых долей секунды до нескольких секунд) внезапного короткого замыкания цепи якоря генератора часть кинетической энергии, запасенной в процессе разгона, преобразуется в энергию электрического импульса. Первый униполярный генератор изобрел в 1831 г. Майкл Фарадей. Его назвали «Диск Фарадея». Он содержит проводящий диск, источник постоянного магнитного поля, параллельного оси вращения, один токосъемник на оси диска, другой — у края диска.
В рамках классической электродинамики униполярная индукция может быть объяснена следующим образом: под действием силы Лоренца каждый свободный электрон перемещается внутри тела перпендикулярно направлениям потока магнитной индукции и скорости его перемещения до тех пор, пока в теле не возникнет электрическое поле, препятствующее этому перемещению. В результате при вращении диска возникает э.д.с. между его краем и центром.
В отличие от других электрических машин, такой генератор имеет низкую э.д.с. при низком внутреннем сопротивлении и большом токе. Его также характеризует равномерность получаемого тока и отсутствие необходимости коммутировать его коллектором ротора.
В 1956–1962 гг. в физическом институте Австралийского национального университета был создан под руководством Маркуса Лоренса Элвина Олифанта гигантский импульсный четырехдисковый униполярный генератор с рамочной магнитной системой. Олифант — австралийский физик-экспериментатор, участник Манхэттенского проекта в США по созданию атомной бомбы во время Второй мировой войны. Униполярный генератор в импульсе развивал мощность 1,44 × 10^6 кВт и давал ток 1,8 × 10^6 A при напряжении 800 В. Два ротора с вертикальными осями вращались в противоположные стороны со скоростью 900 об/мин. Каждый ротор состоял из двух изолированных друг от друга стальных дисков диаметром 354 см, толщиной 25,4 см и весом 20 т. Общий вес конструкции составлял 1 500 т. Цепь возбуждения питалась от генератора мощностью 750 кВт. При индукции в межполюсном пространстве в 1,6 Вб/м в каждом диске наводилась э.д.с., равная 200 в. Источники соединялись последовательно. Тип токосъемника в генераторе — жидкометаллический на основе натрий-калия. Разгон роторов униполярной машины производился в двигательном режиме при питании ее силовой цепи от выпрямительной установки постоянного тока. Кинетическая энергия двух роторов при скорости их вращения 900 об/мин составляла 600 МДж.
