[doc] 多级电磁枪基本原理与实验模拟.doc

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1、多级电磁枪基本原理与实验模拟ChinaSCienceandTechnologyRevieW多级电磁枪基本原理与实验模拟桂培炎(广州中华英豪学校国际部510515)摘要简述多级电磁枪的基本原理,分析影响电磁炮效率的若干因索,实验模拟铁磁弹体的发射,讨论能量转换率最大化的方式关键词电磁枪原理铁磁抛射体实验模拟转换率中图分类号:E712文献标识码:A文章编号:1009-914X(2011)3800150l1引盲随着物理学理论的不断发展,科学技术的不断更新换代和完善,大力的促进了社会生产力的发展,于此同时也促进了军事领域技术的发展.作战武器的不断更新,概念技术的不断实现.如今的火药推动力武器,例如:枪

2、,炮,将火药放置于密闭的环境,快速燃烧,并释放大量的热量和气体,这些气体产生了巨大的推动力,从而将子弹推出枪膛.惯性维持子弹的运用知道击中目标.但是,如今的火药武器已经很有局限性2-3倍音速是火药产生动力的子弹能达到的速度极限.在现代化得战场上,距离成为了现代化武器的优势.远程精确射击是每个现代化部队都想达到的目标,但是局限于低的枪口初动能.这一目标很难实现.只有将初动能达到一个高水平,才能完成远距离高精度的射击.2多级电磁枪设计原理电磁枪的主要部件是同轴螺线管,他是由多匝均匀铜线密度相同地缠绕在枪管上构成的.当此螺线管通入电流时,根据电磁学原理,在螺线管两端会有非匀强磁场产生.因此可以绘制出

3、,来描述磁场的走向.当一个铁磁.眭抛射体在一个螺线管的非匀强磁场中,此铁磁性抛射体会一直承受一个向着螺线管中心的力F.电磁枪正是运用这种电磁现象来完成在螺线管中的加速过程的但是我们必须在此铁磁性抛射体在到达螺线管中部前断开电路,切断电流.因为在螺线管的另一端,铁磁性抛射体也会受到相反方向的作用力而导致减速.所以我们需要一个控制系统来控制放电.为了达到能够一次性发电,放电系统则必须选用电容来充放电.当没有发射体要发射时.电容充电,在发射体将要击发时,电容放电,很好的完成每一次对抛射体的加速.3如何增加电磁转换效率往往电磁枪的转换效率只有3%-5%的转换率,多大90%以上的能量只能流失.为了解决这

4、个弊端,多级加速,节省能源,提高转换率的方式势在必行.在此提供一种新方式提高转换率.当电容放电的时候,电压和电流都沿着衰变曲线减少.电流的减小直接影响磁感线的强度.因此抛射体的加速度势必减小.运用单片机的精确,简介的特性,我们没计出一种能够很好提供提高转换率的方式.在电压减小到一定程度的时候我们断开电路,完成单个线圈的加速.一个枪管上不止限于一个项圈,而采用多级加速的方案,在一枪管上加载超过十个线圈,每个线圈旁边都有光电传感器,提供抛射体在枪管中的位置,用来计算放电时间和充电时间,以及瞬时速度等.这时就会另一种电磁强度曲线呈现如.这样可以避免因为螺线管太长和中间没有强度梯度而带来的浪费.从而更

5、好的提高转换效率.而且可以节省不必要的电能浪费.4实验实施倒多级电磁枪的结构包括枪体,枪管,至少一组主绕线圈,电源,所述枪体与枪管相连,其特征在于,还包括至少一组副绕线圈,所述主绕线圈与副绕线圈分别绕接于枪管上,所述副绕线圈穿过其前一主绕线圈的中心,所述电源分别和主绕线圈与副绕线圈相连下面由具体实施例配合所附的图式详加说明,以致更容易了解本实用新型的目的,技术内容,特点及其所达成的功效.附图1为本电磁枪的结构示意图.如图1所示,电磁枪包括枪体和枪管1组成,电源2,供弹装置8和机发装置7均安装于枪体中,市电6通过枪体的一端(指远离枪管的一端)经过变压器5接人电源2,液体冷却装置9安装于枪管的下侧

6、,用于散发掉弹体穿过枪管l后遗留于枪管中的热量.机发装置7与供弹装置8相连,扣动机发装置7后,供弹装置8中的弹体就会自动流向枪管口.工业技术I附图2为枪管部分结构示意图.如图2所示,主绕线圈3绕接于枪管1上,包括主线圈,单片机31,第一可控硅整流管32,第一电压检测装置33,第一电容34,主线圈,第一可控硅整流管32,第一电压检测装置33,第一电容34构成闭合回路.单片机与电压检测装置相连,由于电源2与主绕线圈3电性相连,所以闭合第一可控硅整流管32时,第一电容34开始充电,而在电容充满后的放电过程中,枪管上的主线圈就会有磁感应线的分布,使枪管内产生强大的磁力,弹体被磁场磁化,从而被牵引加速到

7、达主线圈的中央位置,根据电磁原理,主绕线圈3中央位置的磁势最弱,即是主绕线圈3的两端向中央位置均产生磁力,所以当弹体到达主绕线圈3的中央位置后,被主绕线圈3后端的磁力所阻碍,为了使弹体能顺利通过枪管l,当弹体到达主绕线圈3时,应断开第一可控硅整流管32,使磁场消失,此时记录下第一电压检测装置33的即时电压,当电压达到这个值时,第一可控硅整流管32就迅速断开,达到智能控制的目的.为了使弹体能迅速通过枪管l,我们可以采取多个主绕线圈3共同工作,需要注意的时,弹体通过每个主绕线圈3时该主绕线圈3的即时电压不一定相同,应区分开来第一可控硅整流管32的即时断开电压.在本实用新型实施例中,采用了4级主绕线

8、圈3工作,当然也可以采取其他数量.为了显示方便,更有利于教学,在本实用新型实施例中,在主绕线圈3的一侧的上下两端还增添了弹体速度监控模块,包括红外接收装置tosn红外发送装置ll,通过红外接收装置l0圭妾收弹体的及时运动轨迹,由红外发送装置ll将即时运动轨迹发送到计算机或其他数据处理器中进行处理,得出弹体的运行速度,直观地显示出来.作为进一步改进,在本实用新型中,增加了副绕线圈4,每一副绕线圈4都通过其前一个主绕线圈3的中央,断开主绕线圈3的同时,开启副绕线圈4,使弹体加速过程更多,更迅速通过枪管1.副绕线圈4包括第二可控硅整流管41,第二电压检测装置42,第二电容43,其加速原理和控制方法与主绕线圈3相同,这里不在阐述.科技博览ll5