|
DOI: 10.14489/td.2020.09.pp.050-056
Суркаев А. Л., Муха Ю. П.
МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ УДАРНО-АКУСТИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВЗРЫВА ПРОВОДНИКА В РАЗРЯДНОЙ КАМЕРЕ С КОНДЕНСИРОВАННОЙ СРЕДОЙ
(с. 50-56)
Аннотация. Рассмотрены методики и проведены градуировочные процедуры по определению значения переводного коэффициента для пьезоэлектрического преобразователя давления с реактивным акустическим волноводом, выполненным из материала неньютоновской жидкости. Показаны конструкции градуировочных установок, принцип действия которых основывается на методе падающего груза и взаимодействия параллельных токов. Представлены результаты регистрации и измерения давления ударно-акустической волны (УАВ), генерируемой электрическим взрывом металлического проводника кольцеобразной геометрии в замкнутом пространстве конусной геометрии с конденсированной (водной) средой. Разрядный ток и падение напряжения на взрывающейся плоской кольцевой фольге (ЭВПКФ) фиксировались поясом Роговского и делителем напряжения соответственно. Импульс давления ударно-акустической волны регистрировался пьезоэлектрическим преобразователем давления. Регистрация электрических сигналов осуществлялась цифровым двулучевым запоминающим осциллографом марки GDS-810 S. Проведена оценка амплитудного значения давления посредством пластической деформации пластинчатого датчика в виде круглой тонкой пластины с защемленными краями.
Ключевые слова: электрический взрыв проводников, ударно-акустическая волна, пьезоэлектрический преобразователь давления, плоская кольцевая фольга, конденсированная среда, разрядная камера.
Surkaev A. L., Mukha Yu. Р.
METHOD FOR MEASURING THE PRESSURE OF A SHOCK-ACOUSTIC WAVE OF AN ELECTRIC EXPLOSION OF A CONDUCTOR IN A DISCHARGE CHAMBER WITH A CONDENSED ENVIRONMENT
(pp. 50-56)
Abstract. An electric explosion of conductors, as well as an electric discharge as a whole, is a poorly studied unique phenomenon that is widely used both in basic scientific research and in various technological processes, which determines the relevance of further studies of ongoing processes. In this paper, we consider the methods and carry out calibration procedures to determine the value of the conversion coefficient for a piezoelectric pressure transducer with a reactive acoustic waveguide made of non-Newtonian fluid material. Designs of calibration plants are shown, the principle of which is based on the method of falling load and the interaction of parallel currents. The results of recording and measuring the pressure of a shock acoustic wave (SAW) generated by an electric explosion of a metal conductor of a ring-shaped geometry in a closed space of conical geometry with a condensed (aqueous) medium are presented. The discharge current and the voltage drop across the exploding flat ring foil (EEFRF) were recorded by the Rogowski belt and voltage divider, respectively. The pressure pulse of the acoustic shock wave was recorded by a piezoelectric pressure transducer. The electrical signals were recorded with a GDS-810 S digital two-beam storage oscilloscope. The amplitude value of pressure was estimated by plastic deformation of the plate sensor in the form of a round thin plate with clamped edges.
Keywords: electric explosion of conductors, shock-acoustic wave, piezoelectric pressure transducer, flat ring foil, condensed medium, discharge chamber.
А. Л. Суркаев, Ю. П. Муха (Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. L. Surkaev, Yu. Р. Mukha (Volgograd State Technical University, Volgograd, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Малюшевский П. П. Основы разрядноимпульсной технологии. Киев: Hаукова думка, 1983. 342 с.
2. Кривицкий Е. В. Динамика электровзрыва в жидкости. Киев: Наукова думка, 1986. 205 с.
3. Бурцев В. А., Калинин Н. В., Лучинский А. В. Электрический взрыв проводников и его применение в электрофизических установках. М.: Энергоиздат, 1990. 217 с .
4. Наугольных К. А., Рой Н. А. Электрические разряды в воде. М.: Наука, 1971. 155 с.
5. Grinenko A., Gurovich V. Ts., Krasik Ya. E. et al. Analysis of shock wave measurements in water by a piezoelectric pressure probe // Rev. Sci. Instrum. 2004. V. 75. No. 1. Р. 240 – 244.
6. Perkowski W., Irzycki A., Kawalec M., Lukasik B. Measurements of pressure in front of shock wave – assessment of methodology influence on the measurement results on the basis of experiments with shock tube // Journal of KONES Powertrain and Transport. 2013. V. 20. Nо. 4. Р. 333 – 340.
7. Ахметов М. Н., Ахметов Н. Д., Гимадеев М. М., Кривошеев В. А. О скорости фронта ударной волны при высоковольтном электрическом разряде в воде // Прикладная физика. 2015. № 6. С. 53 – 56.
8. Бескаравайный Н. М., Позднеев В. А. Теоретические основы измерения импульсных давлений в жидких средах. Киев: Наукова думка, 1981. 190 с.
9. Суркаев А. Л., Кульков В. Г. Исследование импульсного механического нагружения волноводного пьезодатчика давления // Акустический журнал. 2006. Т. 52. № 2. С. 218 – 222.
10. Пат. № 2241212 С2 РФ. МПК G 01 L 9/08, G 01 L 23/10. Волноводный пьезокерамический датчик давления / А. Л. Суркаев, Ю. П. Муха, В. А. Суркаев; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. № 2002135488/28; заявл. 26.12.2002; опубл. 27.11.2004 // Бюл. 2004. № 36.
11. Zhou H., Zhang Y. et al. Signal analysis and waveform reconstruction of shock waves generated by underwater electrical wire explosions with piezoelectric pressure probes // Sensors (Switzerland). 2016. V. 16. Is. 4. Article number 573.
12. Канцедалов Д. А., Суркаев А. Л., Пичужкин С. А. Градуировка линейного модуля пьезокерамических преобразователей давления во взрывной камере методом падающего груза // Инженерный вестник Дона. 2014. Т. 31. № 4.
13. Жуковский Н. Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах. М.–Л.: Гостехиздат, 1949. 103 с.
14. Физическая акустика. Т. I. Методы и приборы ультразвуковых исследований / под ред. У. Мэзон. М.: Мир, 1966.
15. Чумадин А. С. Теория и расчеты процессов листовой штамповки: для инженеров. 2-е изд. М.: Экспосервис «ВИП», 2014. 215 с.
16. Косенков В. М., Кузьменко В. Г. Метод измерения прогиба пластины в процессе электрогидравлического деформирования // Электронная обработка материалов. 2016. Т. 52. № 5. С. 95 – 101.
17. Суркаев А. Л., Муха Ю. П., Кумыш М. М. Оценка давления, создаваемого при электрическом взрыве кольцевой фольги в воде // Письма в ЖТФ. 2010. Т. 36. Вып. 7. С. 7 – 12.
18. Пат. РФ 2378075: МПК B 21 D 26/10, B 21 D 39/04. Электрогидроимпульсный способ запрессовки труб в труднодоступных местах / А. Л. Суркаев, В. А. Суркаев, М. М. Кумыш; заявитель и патентообладатель ВолгГТУ. № 2008116022/02; заявл. 22.04.2008; опубл. 10.01. 2010 // Бюл. 2010. № 1.
19. Суркаев А. Л., Муха Ю. П., Кумыш М. М., Усачев В. И. Исследование давления ударно-акустической волны электрического взрыва кольцевой фольги в конденсированной среде // Известия ВолгГТУ: межвуз. сб. науч. ст. Вып. 6. Волгоград, 2012. С. 69 – 74. (Электроника, измерительная техника, радиотехника и связь).
20. Гольденвейзер А. Л. Теория тонких упругих оболочек. М.: Наука, 1970, 280 с.
1. Malyushevskiy P. P. (1983). Basics of discharge-pulse technology. Kiev: Naukova dumka. [in Russian language]
2. Krivitskiy E. V. (1986). The dynamics of an electric explosion in a liquid. Kiev: Naukova dumka. [in Russian language]
3. Burtsev V. A., Kalinin N. V., Luchinskiy A. V. (1990). Electrical explosion of conductors and its application in electro-physical installations. Moscow: Energoizdat. [in Russian language].
4. Naugol'nyh K. A., Roy N. A. (1971). Electric discharges in water. Moscow: Nauka. [in Russian language]
5. Grinenko A., Gurovich V. Ts., Krasik Ya. E. et al. (2004). Analysis of shock wave measurements in water by a piezoelectric pressure probe. Review of Scientific Instruments, Vol. 75, (1), pp. 240 – 244.
6. Perkowski W., Irzycki A., Kawalec M., Lukasik B. (2013). Measurements of pressure in front of shock wave – assessment of methodology influence on the measurement results on the basis of experiments with shock tube. Journal of KONES Powertrain and Transport, Vol. 20, (4), pp. 333 – 340.
7. Ahmetov M. N., Ahmetov N. D., Gimadeev M. M., Krivosheev V. A. (2015). On the velocity of the shock front in a high-voltage electric discharge in water. Prikladnaya fizika, (6), pp. 53 – 56. [in Russian language]
8. Beskaravayniy N. M., Pozdneev V. A. (1981). Theoretical foundations for measuring pulse pressures in liquid media. Kiev: Naukova dumka. [in Russian language]
9. Surkaev A. L., Kul'kov V. G. (2006). Investigation of pulsed mechanical loading of a waveguide piezo pressure sensor. Akusticheskiy zhurnal, Vol. 52, (2), pp. 218 – 222. [in Russian language]
10. Surkaev A. L., Muha Yu. P., Surkaev V. A. (2004). Waveguide piezoceramic pressure sensor. Ru Patent No. 2241212. Russian Federation. [in Russian language]
11. Zhou H., Zhang Y. et al. (2016). Signal analysis and waveform reconstruction of shock waves generated by underwater electrical wire explosions with piezoelectric pressure probes. Sensors, Vol. 16, 573(4).
12. Kantsedalov D. A., Surkaev A. L., Pichuzhkin S. A. (2014). Calibration of the linear module of piezoceramic pressure transducers in the explosion chamber by the falling weight method. Inzhenerniy vestnik Dona, Vol. 31, (4). [in Russian language]
13. Zhukovskiy N. E. (1949). About water hammer in water pipes. Moscow–Leningrad: Gostekhizdat. [in Russian language]
14. Mezon U. (Ed.) (1966). Physical acoustics. Vol. I. Methods and devices for ultrasound research. Moscow: Mir. [in Russian language]
15. Chumadin A. S. (2014). Theory and calculations of sheet stamping processes: for engineers. 2nd ed. Moscow: Eksposervis «VIP». [in Russian language]
16. Kosenkov V. M., Kuz'menko V. G. (2016). Method for measuring plate deflection during electrohydraulic deformation. Elektronnaya obrabotka materialov, Vol. 52, (5), pp. 95 – 101. [in Russian language]
17. Surkaev A. L., Muha Yu. P., Kumysh M. M. (2010). Estimation of the pressure created by the electric explosion of a ring foil in water. Pis'ma v zhurnal tekhnicheskoy fiziki, Vol. 36, (7), pp. 7 – 12. [in Russian language]
18. Surkaev A. L., Surkaev V. A., Kumysh M. M. (2010). Electrohydropulse method of pressing pipes in hard-to-reach places. Ru Patent No. 2378075. Russian Federation. [in Russian language]
19. Surkaev A. L., Muha Yu. P., Kumysh M. M., Usachev V. I. (2012). Investigation of the pressure of a shock-acoustic wave of an electric explosion of an annular foil in a condensed medium. Izvestiya VolgGTU: mezhvuzovskiy sbornik nauchnyh statey. Seriya "Elektronika, izmeritel'naya tekhnika, radiotekhnika i svyaz", (6), pp. 69 – 74. Volgograd: VolgGTU. [in Russian language]
20. Gol'denveyzer A. L. (1970). Theory of thin elastic shells. Moscow: Nauka. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2020.09.pp.050-056
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2020.09.pp.050-056
and fill out the form
.
|
Архив номеров
">
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»