Brevet FR2938714A1 — publié le 20100521

La présente invention concerne un générateur de haute puissance électrique pulsée à énergie cinétique. Les batteries de condensateurs délivrant de telles énergies à une telle puissance sont de dimensions et coûts très importants avec notamment une perte d'énergie dans les lignes électriques de transmission. Les générateurs magnéto-explosifs sont limités par la puissance massique des explosifs. Le générateur proposé associe un canon à gaz léger à un générateur magnéto-cumulatif. En effet, 1 gramme de TNT contient approximativement 4,2 kJ libérées sous forme de chaleur et d'ondes de chocs alors qu'un gramme de matière lancé à 9000 m/s contient 40,5 kJ d'énergie cinétique. Le canon à gaz léger est classiquement composé de deux étages. Le second étage est divisé en deux sections électriquement isolées l'une de l'autre : une première servant à l'accélération libre de la plaque et une seconde servant à la compression du flux magnétique préalablement injecté. En fonctionnement, la partie magnéto-cumulative peut être conceptualisée comme un compresseur coaxial devenant, en fin de course de la plaque, un compresseur à disque. Tout le second étage est parcouru sur son axe par un cylindre conducteur plein, de diamètre uniforme et présentant une encoche en dent-descie sur son diamètre marquant la jonction des deux sections du second étage. Dans la seconde section, ce cylindre plein constitue le retour de courant. Le tube de la première section présente une rainure en dent-de-scie en regard de celle du cylindre plein juste avant une portion isolante. Le tube de la seconde section peut être tapissé d'une peau conductrice ; à l'intérieur, au bout, il se cônifie presque plat jusqu'à atteindre un diamètre interne à peine supérieur à celui du cylindre plein central. Les angles sont émoussés de manière à ce que l'impact final sur cette zone se fasse sans apparition de cavités, de manière étanche. Cylindre plein et tubes constituent à ce point l'entrée et sortie du courant de haute puissance. Leur fine séparation peut être réalisée à l'aide d'un isolant électrique émergeant dans la cavité magnétique en se collant sur la surface du cône d'impact jusqu'à un certain point au delà duquel la tension de claquage dans le vide lors de l'impact n'est pas encore atteinte. En arrière de la jonction des deux sections se trouve un diaphragme torique conducteur. Il est encastré sur ses bords libres de manière à pouvoir résister aux forces de Laplace intervenant au moment du remplissage de la cavité magnétique par une source de courant primaire. Ce courant primaire est injecté de part et d'autre du point d'isolation. La plaque est constituée par un disque de métal assez dense et ductile percé en son -2- centre au diamètre du cylindre plein. Ses arêtes avant sont chanfreinées pour laisser la place aux replis du diaphragme lors du premier impact sous vide. Les deux sections du second étage sont sous vide extrême pour ne pas entraver la circulation de la plaque. Un accès à l'intérieur du tube de la 1 ère section peut être réalisé 5 juste en arrière du diaphragme, le vide dans la 2ème section étant plutôt réalisé au niveau de la partie isolant les deux tubes. Ainsi, la plaque ayant acquis toute son énergie cinétique suite au fonctionnement du canon à gaz léger, elle impact le diaphragme déjà parcouru par un courant électrique intense circulant dans la seconde section du second étage et réduit à très grande vitesse la 10 cavité magnétique d'abord à la manière d'un générateur magnéto-explosif coaxial puis à la manière d'un générateur à disque. L'amplification du courant se fait ainsi selon un mode pseudo exponentiel, le disque perdant son énergie cinétique transformée en énergie électrique. Les dessins annexés illustrent l'invention et son mode de fonctionnement : 15 La figure 1 représente en coupe l'invention principalement au niveau du second étage. En référence à ce dessin, le dispositif est constitué d'un canon à gaz léger dont l'axe du second étage est entièrement parcouru par un cylindre conducteur plein (1), au début duquel se trouve une plaque en métal ayant la forme d'un disque percé en son centre (2). Un diaphragme conducteur (3) est placé juste avant une séparation isolante (4) 20 coupant ce second étage en deux sections électriquement isolées dont la seconde peut-être tapissée d'une peau conductrice (5). Ce diaphragme est inséré dans des encoches en dent-de-scie (6) juste avant la séparation isolante (4). Des accès pour faire le vide dans les deux sections sont ménagés de part et d'autre de ces encoches (7), l'accès pour la seconde section étant préférentiellement réalisée dans l'isolant de séparation. L'extrémité 25 terminale de la seconde section correspond à la zone d'impact final (8) complètement ou partiellement tapissée d'un diélectrique émergeant de l'interstice entre cylindre plein et tube (4 bis)), avec la zone d'entrée et de sortie du courant amplifié (9) au-delà. Les figures 2,3 et 4 illustrent le fonctionnement de l'invention : Dans la figure 1, le système est au repos. 30 Dans la figure 2, le piston du le' étage (10) a été lancé et le gaz léger a dépassé la pression et la température requises (Il) pour percer l'opercule (12). Le gaz léger s'engouffrant dans le second étage, il propulse la plaque de métal à très haute vitesse (13) vers le diaphragme. De manière anticipée, un courant primaire de haute intensité a déjà -3- été injecté (14) afin de � charger � la cavité magnétique, le pic d'intensité correspondant juste au moment de l'impact de la plaque et du diaphragme. Dans la figure 3, la plaque collée au diaphragme ayant dépassé le point d'isolation, elle a court-circuité la source de courant primaire et réduit désormais le volume de la cavité 5 magnétique entraînant une amplification du courant. Dans la figure 4, la plaque entame son impact final avec réduction centripète du volume de la cavité magnétique. Cette réduction étant très largement accélérée par rapport à celle du parcours antérieur, le courant se trouve sur-amplifié et atteint son maximum. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la génération de 10 courants de très hautes intensités et énergies, notamment ceux que requièrent les expériences de fusion nucléaire par striction axiale, la cage à fils pouvant se trouver au plus près de la source, juste après la zone d'impact final. REVENDICATIONS1)Dispositif de génération de haute puissance électrique pulsée à énergie cinétique caractérisé en ce qu'il est composé d'un canon à gaz léger dont le second étage est entièrement parcouru sur son axe par un cylindre conducteur plein de diamètre uniforme (1) sur lequel coulisse une plaque métallique percée en son centre (2). Il est aussi caractérisé en ce qu'il possède un diaphragme conducteur (3) dont les bords libres peuvent s'insérer dans des encoches en dent-de-scie (6) présentes sur le diamètre du cylindre plein et en regard à l'intérieur du tube juste après un accès (7) et juste avant un segment électriquement isolant (4) dans lequel est aussi ménagé un accès (7). Il est encore caractérisé en ce qu'il possède une zone d'impact final à peine conique (8) tapissée au moins partiellement par un isolant électrique (4bis) émergeant dans la cavité magnétique par le fin espace de séparation du tube et du cylindre plein constituant au delà la zone d'entrée et de sortie du courant (9). 2) Dispositif de la revendication 1) caractérisé en ce que la cavité magnétique est tapissée d'une peau conductrice (5).