ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ШАРОВОЙ МОЛНИИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОВЗРЫВА СВЁРНУТОЙ В ТОР ПРОВОЛОЧНОЙ СПИРАЛИ А.Н. ВЛАСОВ Рязанская государственная радиотехническая академия, г. Рязань, Россия AlekVlasov@fulcra.ryazan.ru Аннотация Обсуждается программа исследований модели шаровой молнии в виде тороидального токового слоя внутри вихревого газового кольца. Приведена функциональная схема экспериментальной установки, для получения плазмоидов, имеющих сходство с шаровой молнией. Установка содержит ёмкостный накопитель электрической энергии, соединённый через токовый коммутатор со сменным картриджем, имеющим спираль из медной проволоки. Представлены экспериментальные результаты электровзрывов спиралей различных конфигураций, в том числе спиралей, свёрнутых в тор.Шаровая молния (ШМ) – это феномен, в основе которого могут лежать физические объекты различной природы. Одним из таких объектов вполне может оказаться тороидальный токовый слой (ТТ-слой), расположенный внутри вихревого плазменного кольца [1]. Модель ШМ в таком виде [2] может не только объяснить многие наблюдаемые явления, но в отличие многих других моделей [3, 4] она может быть получена экспериментально. На рис. 1 (а) схематично представлена модель ШМ и основные параметры процесса её формирования. Формирование ШМ этого типа возможно при воздействии токового импульса с резким задним фронтом при условии, что амплитуда импульса тока , измеряемая в , достигает величины [5], (1) где – диаметр тора, . Как следует из формулы (1) для получения плазмоидов с ТТ-слоем требуется весьма значительная амплитуда тока. Даже для небольших размеров, например, для диаметра около 15 мм импульс тока должен составлять величину порядка 45 kA. Это представляет серьёзную техническую трудность, которая может быть преодолена посредством использования спиралей. Применение спиралей позволяет существенно снизить амплитуду тока, необходимую для достижения необходимой величины индукции тороидального магнитного поля. Для получения тороидального магнитного поля, очевидно, что спираль нужно свертывать в виде тора. Использование спирали позволяет существенно снизить амплитуду тока. Поэтому программа исследований ШМ с использованием метода электровзрыва проволочных спиралей свёрнутых в тор представляется перспективной с точки зрения экспериментальной реализации.Через свёрнутую в тор проволочную спираль, рис. 1 (b), в процессе экспериментов, пропускается импульс тока вплоть до её разрушения. Из разрушаемого материала формируется ТТ-слой, поскольку при разрушении спирали протекающий через неё ток резко обрывается, благодаря чему реализуется обратноходовая схема ввода энергии в плазму. При этом необходимо предусмотреть условия для формирования газового вихря вокруг токового слоя. На рис. 2 приведена упрощенная принципиальная электрическая схема установки. В ней использована накопительная батарея из 30-ти импульсных электролитических конденсаторов типа К50-17 (1500 мкф, 350 В) с общей ёмкостью С=45000 мкФ, которая через диодный мост заряжалась от стандартной сети через ключ S1 и ограничивающий резистор, в качестве которого использовалась стандартная лампа накаливания мощностью 150 Вт. После заряда ёмкостной батареи до напряжения 300 В ключ S1 размыкался и замыкался ключ S2, который через резистор 510 Ом типа ПЭВ-25 открывал тиристор (Thyristor) типа ТЧ-125-9, в результате чего конденсаторная батарея С разряжалась на спираль картриджа (Cartridge) и происходил электрический взрыв поволоки.Формирование плазмоида, моделирующего ШМ, может быть принципиально возможным, если амплитуда импульса тока спирали , достигает величины , (2) где – число параллельных ветвей спирали, – общее число витков спирали. Для сменного картриджа изготавливались проволочные спирали из медного провода диаметром 0,5 мм с эмалевой изоляцией типа ПЭВ-2, рис. 3. Рис. 3. Фото проволочной спирали для сменного картриджа На основе проволочной спирали изготавливался сменный картридж, рис. 4, в котором свёрнутая в тор проволочная спираль укреплялась на пластинке с клеммами для подключения к токовому коммутатору. В центре картриджа устанавливался экран-отражатель, создающий закрученный поток газов при нагреве и взрыве спирали. Рис. 4. Фото сменного картриджа Из формул (1) и (2) нетрудно получить формулу для практических расчётов требуемой амплитуды тока в проволочной спирали (измеряемой в кило амперах):. (3) Для испытаний изготавливалось три типа картриджей со следующими параметрами: Картридж К1: Свёрнутая в тор спираль , , , сопротивление при нормальной температуре . Расчетное значение необходимой амплитуды импульса тока согласно формуле (3) составляет . Картридж К2: Свёрнутая в тор спираль , , , сопротивление при нормальной температуре . Расчетное значение необходимой амплитуды импульса тока согласно формуле (3) составляет . Картридж К3(для контрольного опыта): Линейная спираль , , , сопротивление при нормальной температуре . На рис. 5 представлены экспериментальные результаты для картриджа К1.На рис. 6 представлены экспериментальные результаты для картриджа К2.Снимки процессов получены с помощью цифровой фотокамеры «OLYMPUS» (Model No.C-310 ZOOM) в режиме киносъёмки. Скорость съёмки составляла 15 кадров в секунду. В обоих рассмотренных случаях зафиксировано рождение плазмоидов, которые вначале принимали форму, близкую к грушевидной форме, а затем, перед распадом форма плазмоиды принимали тороидальную форму. Такие формы наблюдались для природных шаровых молний [6]. Время жизни плазмоида в эксперименте с картриджем К2 можно оценить по количеству кадров. Оно составляло примерно секунды. Это время с учётом размеров полученных плазмоидов довлетворительно согласуется с теоретическими результатами работы [1]. В качестве контрольного эксперимента проводился электровзрыв картриджа К3, в котором спираль не была свёрнута в тор. Как показано на рис. 7 образование долгоживущих плазмоидов достаточно больших размеров в этом случае зафиксировано не было.Таким образом, проведенные предварительные эксперименты по получению плазмоидов методом электровзрыва свёрнутых в тор проволочных спиралей показали перспективность данного направления исследований. Полученые плазмоиды имели время жизни около 0,3 секунды. Учитывая, что время жизни таких плазмоидов согласно теории [1, 2] растёт пропорционально квадрату линейных размеров, можно ожидать, что уже при диаметре порядка 100 мм время жизни составит порядка 10 секунд. Однако при этом существенно возрастают требования к ёмкостному накопителю и коммутационным устройствам экспериментальной установки. Литература A. N. Vlasov, Possible formation of a toroidal current layer during a spark discharge, Sov. Phys. JETP 70 (2), 259-262 American Institute of Physics (1990). A.N. Vlasov, A ball lightning is a natural nuclear reactor, in Proceedings 5th International Symposium on Ball Lightning (ISBL 97), 26-29 August 1997, Tsugawa-Town Niigata, Japan, 75-79, (1997). С. Сингер. Природа шаровой молнии. М.: «Мир». 1973. Д. Барри. Шаровая молния и чёточная моллния. М: «Мир». 1983. А.Н. Власов, Д.А Власов. Исследование процессов передачи энергии от линейной к шаровой молнии по модели индукционного разряда // Холодная трансмутация ядер химических элементов и шаровая молния // Материалы 12-й Российской конференции по холодной трансмутации ядер химических элементов и шаровой молнии, М. НИЦ ФТП «Эрзион», 2005, с. 239-245. В.Л. Бычков, Д.В. Бычков, Ю.Б. Седов. Данные о наблюдениях шаровой молнии // Холодная трансмутация ядер химических элементов и шаровая молния // Материалы 11-й Российской конференции по холодной трансмутации ядер химических элементов и шаровой молнии, М. НИЦ ФТП «Эрзион», 2004, с. 244-253.EXPERIMENTAL MODELING OF A BALL LIGHTNING ON BASIS OFELECTRO EXPLOSION OF A TURNED IN ТОRUS WIRE SPIRALA.N. Vlasov The Ryazan State Radio engineering Academy 59/1 Gagarin Street, Ryazan 390005, Russia, AlekVlasov@fulcra.ryazan.ru The program of researches concerning ball lightning (BL) on model of the mono pulse induction gas discharge is discussed. For modeling such BL the experimental installation, containing capacitor the store of electric energy connected through the current switchboard with replaceable cartridge, placed inside a funneled cavity was created. Replaceable cartridge represented curtailed in torus a wire spiral from a copper wire, placed on a plate with plugs for connection to the current switchboard. Preliminary experimental results of electro explosions of copper spirals for cartridges various designs are submitted.