От Ibuki
К All
Дата 17.11.2010 23:04:25
Рубрики Современность; Танки;

"Электрическая броня"

"Прогнозирование пробивной способности металлических кумулятивных струй при пропускании по ним мощного импульса электрического тока."
http://www.ebiblioteka.lt/resursai/Uzsienio%20leidiniai/ioffe/ztf/2003/07/ztf_t73v07_05.pdf

Интересно, какие массово-габаритные параметры будут у конденсаторных батарей, с параметрами указанными в статье?
От Vyacheslav
К Ibuki (17.11.2010 23:04:25)
Дата 18.11.2010 13:52:49

Там же все написано

>Интересно, какие массово-габаритные параметры будут у конденсаторных батарей, с параметрами указанными в статье?
Так, при оптимальной емкости
батареи C = 8mF пробитие КЗ2 можно снизить бо-
лее чем в три раза (с 700 до 200mm), имея запас
энергии W = 350 ... 400 KJ. Начальное напряжение U0
на накопителе при этом будет составлять около 10 kV,
а максимальное значение Jm разрядного тока . в пре-
делах 750 kA.

Должен быть конденсатор 8 миллифарад на 11 киловольт.
Плюс ограничения по индуктивностям проводов от него до входа струи, плюс ограничения по сопротивлению материала - чтоб выдержать ток до 1 МегаАмпера !
От Ibuki
К Vyacheslav (18.11.2010 13:52:49)
Дата 18.11.2010 17:49:24

Re: Там же...

>Должен быть конденсатор 8 миллифарад на 11 киловольт.
Какого размера и массы будет такая конденсаторная батарея?
От К. Конищев
К Ibuki (18.11.2010 17:49:24)
Дата 19.11.2010 00:48:08

Re: Там же...

>>Должен быть конденсатор 8 миллифарад на 11 киловольт.
>Какого размера и массы будет такая конденсаторная батарея?

Оценочно - три сотни килограмм веса и примерно столько же литров в объёме. Танк поднимет, в общем.

Константин.
От tarasv
К К. Конищев (19.11.2010 00:48:08)
Дата 19.11.2010 01:29:02

Re: Там же...

>Оценочно - три сотни килограмм веса и примерно столько же литров в объёме. Танк поднимет, в общем.

ИМХО слишком оптимистично, на таких напряжениях и токах разряда паралеьно-последовательно набрать батарею из низкопольтных приличной емкости нельзя, можно только паралелить высоковольтные. Конденсатор 15кВ 2мкФ это коробка ~1 литр объема и весом в 2кг, их надо 4тысячи, тоесть 8 тонн не считая обвязки.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От К. Конищев
К tarasv (19.11.2010 01:29:02)
Дата 19.11.2010 14:11:37

Re: Там же...

>>Оценочно - три сотни килограмм веса и примерно столько же литров в объёме. Танк поднимет, в общем.
>
> ИМХО слишком оптимистично, на таких напряжениях и токах разряда паралеьно-последовательно набрать батарею из низкопольтных приличной емкости нельзя, можно только паралелить высоковольтные. Конденсатор 15кВ 2мкФ это коробка ~1 литр объема и весом в 2кг, их надо 4тысячи, тоесть 8 тонн не считая обвязки.

Ну хорошо, я готов, даже не торгуясь, поднять свою оценку в два-три раза, до кубометра и тонны соответственно. Но и вас попрошу осетра располовинить, а то и расчетверить :))) Хотя бы потому, что запасённая энергия в 4 тысячах таких конденсаторах более чем вдвое превышает необходимую (напряжение в формуле запасённой энергии всё-таки стоит в квадрате). Плюс немалая часть веса и объёма тут приходится на наружную изоляцию, так что при специализированном исполнении на этом можно сильно сэкономить.

В общем, при плотности энергии ~400 Дж/литр получаем куб объёма, при типичной сейчас плотности ~800 Дж/литр - полкуба, плюс можно попытаться использовать низковольтные конденсаторы, а проблему поднятия напряжения возложить на обвязку - электроника наверняка окажется компактнее и дешевле... Я тут намеренно молчу про секретную военную физику и инновационные наноконденсаторы, там и в сто литров уложиться можно :)))

В любом случае - по габаритам, мне кажется, выглядит приемлемым.
С уважением,
Константин.
От tarasv
К К. Конищев (19.11.2010 14:11:37)
Дата 19.11.2010 16:47:59

Re: Там же...

>Хотя бы потому, что запасённая энергия в 4 тысячах таких конденсаторах более чем вдвое превышает необходимую (напряжение в формуле запасённой энергии всё-таки стоит в квадрате).

Хорошо, 4 тонны банок.

>Плюс немалая часть веса и объёма тут приходится на наружную изоляцию, так что при специализированном исполнении на этом можно сильно сэкономить.

Сильно экономить не получится - площадь внешней поверхности корпуса исчезающе малая величина по сравнению с площадью обкладок, а электрическая прочность изоляции в обеих случаях нужна близкая. В реальных конструкциях, за счет того что снаружи надо обеспечивать безопасность использования, потери на корпусирование конечно выше но они не превышают 10% объема и массы.

>В общем, при плотности энергии ~400 Дж/литр получаем куб объёма, при типичной сейчас плотности ~800 Дж/литр - полкуба,

Одна очень существенная поправочка - типичной сейчас плотности низковольтных (относительно потребных 10кВ) электролитических конденсаторов, у высоковольтных пленочных этот показатель в разы хуже а электролитов на такие напряжения нет и не предвидется.

>плюс можно попытаться использовать низковольтные конденсаторы, а проблему поднятия напряжения возложить на обвязку - электроника наверняка окажется компактнее и дешевле...

Электроника повыщающая с 1кВ до 10кВ и дающая 750кА в импульсе без конденсатора на выходе нереальна по многим причинам. Примитивное складывание стопочкой 2 тысяч IGBT на 5кВ/800А (плюс 2 тонны и 3млн долларов, ага) даст только один результат - она сгорит при первом же срабатывании, накладные расходы на "несгораемость" будут минимум 50%, за эти деньги можно купить еще один танк.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От К. Конищев
К tarasv (19.11.2010 16:47:59)
Дата 19.11.2010 19:50:47

Re: Там же...

Вы знаете, я не специалист в данном вопросе, и, если вы будете настаивать, я спорить не стану. Тем более, что привести конкретный пример конденсатора, удовлетворяющего всем требуемым условиям я не могу. Но меня несколько смущают раскиданные по сети статьи типа этой:

http://www.ga-esi.com/support/ep/tech-bulletins/high-energy-capacitors.pdf

Особо прошу обратить внимание на представленные там в таблице-2 данные для модели №32765: плотность энергии 0.66 Дж/куб.см, рабочее напряжение 24 киловольта. Запасённая энергия - 83 килоджоуля, то есть, чтобы запасти 400 кДж, нам нужны 5 таких конденсаторов. Получается ~600 литров объёма и 900 кг веса. Собственно, есть только один недостаток - пиковый ток у каждой всего 30 килоампер. Впрочем, предположу - возможно, при её разработке большие токи просто были не особо нужны? Тут я не возьмусь сказать - насколько тяжело обеспечить ещё и этот параметр. Ну, и время - данный конденсатор фигурирует уже в публикациях 2001 года. А с тех пор много что изменилось. По крайней мере, так говорится здесь:

http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?AD=ADA520257&Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf

Рисуют очень интересную "хоккейную клюшку" зависимости максимальной удельной ёмкости для разных лет :))) А по тексту ещё и приводят в качестве последнего примера накопитель с плотностью три джоуля на куб. сантиметр и 6.6 киловольт. 50 килоджоулей. О токе разряда, правда, не говорят :)))

Да, и в половине публикаций по теме встречается либо "рэйлган", либо "электрическая броня", что то же как бы немного обнадёживает :)))

Но, повторюсь, в теме я абсолютно не специалист, и если вы считаете, что у данных изделий есть изъяны, делающие озвученные мною выше массо-габаритные характеристики недостижимыми, я готов поверить вам на слово.

С уважением,
Константин.
От tarasv
К К. Конищев (19.11.2010 19:50:47)
Дата 20.11.2010 17:22:22

Re: Там же...

>Но, повторюсь, в теме я абсолютно не специалист, и если вы считаете, что у данных изделий есть изъяны, делающие озвученные мною выше массо-габаритные характеристики недостижимыми, я готов поверить вам на слово.

Тут вот какой момент, я смотрел на недорогие серийные конденсаторы которые можно закупать большими партиями. С их характеристиками выходит тяжело и громоздко. А у заказных массагабарит получается приемлемый но боюсь что цена и в случае серии будет кусачая. Тоесть устройство техничеки реализуемо но пока что дорого.

Орфографический словарь читал - не помогает :)
От К. Конищев
К tarasv (20.11.2010 17:22:22)
Дата 21.11.2010 18:23:37

Re: Там же...

> Тут вот какой момент, я смотрел на недорогие серийные конденсаторы которые можно закупать большими партиями. С их характеристиками выходит тяжело и громоздко. А у заказных массагабарит получается приемлемый но боюсь что цена и в случае серии будет кусачая. Тоесть устройство техничеки реализуемо но пока что дорого.

про цену - это да, хороший вопрос... Впрочем, военная техника вообще, куда ни глянь, стоит столько, что дешевле из золота отливать :)))

С уважением,
Константин.
От NV
К К. Конищев (19.11.2010 14:11:37)
Дата 19.11.2010 14:53:41

При разряде RC-цепочки ровно половина запасенной в конденсаторе энергии

>Ну хорошо, я готов, даже не торгуясь, поднять свою оценку в два-три раза, до кубометра и тонны соответственно. Но и вас попрошу осетра располовинить, а то и расчетверить :))) Хотя бы потому, что запасённая энергия в 4 тысячах таких конденсаторах более чем вдвое превышает необходимую (напряжение в формуле запасённой энергии всё-таки стоит в квадрате). Плюс немалая часть веса и объёма тут приходится на наружную изоляцию, так что при специализированном исполнении на этом можно сильно сэкономить.

уйдет в тепло по-любому, причем абсолютно независимо от величины R

Виталий
От К. Конищев
К NV (19.11.2010 14:53:41)
Дата 19.11.2010 15:18:22

Re: При разряде...



>уйдет в тепло по-любому, причем абсолютно независимо от величины R

Ну, это, я думаю, там уже учтено - на графиках везде в качестве параметров используется величина запасённой в конденсаторах энергии, а не величина энергии разряда. Вообще, схема эксперимента там, похоже, весьма проста. Обратите внимание на подбор оптимальной ёмкости батареи, скажем :))) Это, кстати, даёт повод надеяться, что, формируя правильный импульс разряда батареи, эффективность защиты можно даже несколько улучшить.

С уважением,
Константин.


>Виталий
От Antenna
К tarasv (19.11.2010 01:29:02)
Дата 19.11.2010 07:47:40

ДЗ зря взрывается почти, пусть и ток тогда генерирует.

http://www.membrana.ru/lenta/?10172