電樞
- 電磁軌道炮電樞電磁推力特性分析與驗證
300401)電樞電磁推力作為電磁軌道炮的基本性能,是電磁軌道炮動態特性研究和設計的基礎[1-2]。對電樞電磁推力的計算,一般有解析計算方法和數值模擬方法。解析計算方法速度快,能直觀反映參數和變量之間的映射關系,對裝備的快速設計具有重要指導意義。文獻[3-4]研究了固定電感梯度下電樞電磁推力解析計算方法。文獻[5-8]研究了動態電感梯度下電樞電磁推力解析計算方法。實際工況下,電磁場動態變化使得難以得到準確的解析解,數值模擬方法能獲得場的時空分布特性,實現
火炮發射與控制學報 2023年6期2024-01-05
- 一種組合式同步感應線圈發射器研究
圈形成的炮筒以及電樞和線圈驅動回路組成[1-3]。線圈由一組電容器驅動電路依次饋電,產生脈沖磁場,在電樞中感應出渦流,使電樞受到電磁力作用,進而推動電樞前進。電樞應被加速到高速運動的需求,使得驅動線圈應儲存較多能量。如此,驅動線圈需要承受高電壓和大電流,也就容易發生絕緣擊穿和機械損壞。軸向力使電樞加速向前發射,徑向力則對驅動線圈起反作用[4],特別是在大電流情況下,驅動線圈的結構形變會更為明顯。為得到高強度的驅動線圈,其設計和制造方法都需要綜合考慮,這成為
電測與儀表 2023年10期2023-10-19
- 直線推進機構C型電樞幾何結構對電流分布影響規律研究
構進行研究探索。電樞是電磁軌道炮一個必不可少的部分,具有傳輸電流和通過電磁力使自身加速到超高速的作用,因此對電樞研究的重要性不容置疑。電樞在發射過程中的轉捩行為會在很大程度上受到電樞幾何形狀的影響,并且會極大程度地影響發射的性能[5]。長方體電樞是形狀最簡單的電樞,但是由于其不良好的電接觸導致了較低的速度,而C型電樞的超盈尾部可以在開始與發射階段為電樞與導軌之間的接觸提供更大的接觸壓力,從而可以提供更加良好的電接觸,因此C型電樞被廣泛應用[6,7]。在C型
電工電能新技術 2023年9期2023-09-22
- 電磁同步線圈推進過程中動態力學狀態分析
個特斯拉的磁場。電樞在磁場的作用下產生渦流與磁場相互作用,該作用會對電樞產生向前的推力,從而使電樞做加速運動,達到推進電樞的效果[5-8]。由于初級線圈在通入脈沖電流的瞬間產生強磁場,在對電樞產生推進作用的同時會對電樞產生很強的徑向擠壓力,可能會引起電樞發生變形,導致電樞及內部元件損壞[9-11],同時強電磁力會對線圈本身產生非常大的力學沖擊,電磁力過大不僅會影響推進器的壽命,還會導致推進器絕緣固定外殼損壞引起線圈短路,存在爆炸的風險[12-13]。為避免
兵器裝備工程學報 2023年5期2023-05-31
- 基于多場耦合仿真的四軌電磁發射器性能分析
果表明,為了保證電樞在高速狀態下穩定運行,必須采用樞軌無間隙過盈配合方式,這就導致電磁軌道發射器工作過程中惡劣的接觸狀態難以避免,只能通過合理的結構設計改善。對于發射器多物理場耦合問題,Lin Qinghua等[5]開發了場路耦合條件下電磁軌道發射器的多物理場求解器;Yin等[6]對簡單C形電樞的膛內電磁特性進行了研究;Galanin等[7]基于準靜態磁場對電磁軌道發射器的工作過程進行了仿真;Kim等[8]研究了發射器的電流分布與電感梯度;Li Baomi
兵器裝備工程學報 2023年4期2023-05-04
- 高速滑動電接觸電樞表面動態磨損過程研究
元高速滑動電接觸電樞表面動態磨損過程研究李 白 魯軍勇 譚 賽 張永勝 蔡喜元（海軍工程大學艦船綜合電力技術國防科技重點實驗室 武漢 430074）電樞是電磁發射裝置的關鍵部件，其表面磨損是引起發射過程中轉捩的原因之一，同時磨損也會嚴重削弱電樞本體的力學性能，影響發射安全性，因此有必要對高速滑動電接觸電樞表面的動態磨損過程進行深入分析。首先，分析電樞表面產生磨損的機理，厘清相關耦合因素；其次，考慮表面磨損量變化、溫度升高及電樞尾翼向外擴張過程中反向受力的影
電工技術學報 2023年1期2023-01-30
- J-TEXT托卡馬克上電磁彈丸注入系統的X型電樞設計
丸注入系統的X型電樞設計陳忠勇1,2張維康1,2唐俊輝3李 峰1,2夏勝國3（1. 磁約束聚變與等離子體國際合作聯合實驗室（華中科技大學電氣與電子工程學院） 武漢 430074 2. 強電磁工程與新技術國家重點實驗室（華中科技大學電氣與電子工程學院） 武漢 430074 3. 脈沖功率技術教育部重點實驗室（華中科技大學） 武漢 430074）國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃是我國參與規模最大的國際科技合作項目，目標是驗證大型托卡馬克裝置實現聚變能的可行性
電工技術學報 2022年19期2022-10-14
- 基于電接觸特性的電樞臂形狀優化設計
程中的運動部件,電樞與發射器軌道的接觸特性極大影響電磁軌道炮的性能。為了獲得良好的樞軌接觸特性,工業上常采用過盈配合的方式。過盈配合不僅是發射裝置拋體裝填的必然要求,而且通過過盈配合,還可以增大樞軌接觸壓力,避免刨削、燒蝕等對發射不利的因素的產生,因此發射裝置樞軌過盈配合成為當前研究的熱點。目前,針對樞軌過盈配合的研究,主要集中在樞軌之間的物理接觸特性上。如車英東等使用有限元仿真的方法分析了樞軌初始接觸狀態和預緊力對電磁軌道發射裝置起動特性的影響,證明了優
彈道學報 2022年3期2022-10-08
- 四軌電磁發射器電樞-軌道初始接觸特性研究*
7）0 引言理想電樞與軌道的接觸是電樞臂表面完全與軌道接觸，電樞與軌道之間有足夠的接觸壓力并且能克服由于電流集中形成的接觸分離力，但是過大的接觸反力會延遲電樞的啟動時間，造成電樞與軌道接觸區域熱燒蝕。另外，軌道刨削、電樞轉捩是影響電磁發射器軌道壽命和性能的重要因素。而電樞與軌道之間接觸壓力的大小和分布是影響轉捩的一項重要因素，接觸壓力及分布都與電樞的結構有關。目前，對于電樞結構方面的研究主要集中于C型電樞和H 型電樞。從研究內容來分，主要涉及電樞結構參數設
火力與指揮控制 2022年5期2022-07-25
- 基于接觸特性的四軌電磁發射器電樞結構分析
器系統中的應用。電樞作為傳導大電流并推動彈丸發射的運動部件,其接觸特性極大影響著電磁軌道炮的性能。接觸壓力不足將引發轉捩等現象;接觸壓力過大將導致發射過程中阻力過大,加重樞軌磨損。而具有優異性能的發射裝置,要求在發射過程中樞-軌始終保持良好的接觸,且樞-軌接觸面上具有足夠壓力和均勻的應力分布。因此對電磁發射裝置的通電接觸特性的研究具有重要意義。目前,國內外學者針對該問題進行了大量的研究。馮建源等為優化初始接觸特性,對C型電樞與軌道模型進行二維過盈裝配仿真分
彈道學報 2022年2期2022-07-01
- 異步感應線圈推進器推力穩定性研究
次觸發放電，驅動電樞不斷加速前進[2,3];而異步線圈推進器，采用多相繞組配合多相交流脈沖電源，通過控制交流脈沖電源的放電相序，在軸向推進器里產生交變的磁動勢，驅動電樞加速前進[4]。目前，同步線圈推進器的研究居多。同步線圈推進器具有較高的推射效率，但是需要精確的位置檢測裝置來觸發相應位置的脈沖電源，控制復雜；同時，同步線圈推進器對電樞作用力集中在尾部，會造成電樞尾部應力集中、溫升過高等問題。異步線圈推進器不需要精確的位置檢測裝置，且感應渦流、電磁應力和溫
電工電能新技術 2022年6期2022-07-01
- 930E 卡車主發電機電樞的日常維護與保養工藝
力，主要由定子和電樞2 部分組成，由于卡車使用年限的增長，露天礦工作環境的影響，運輸任務量的增加，所以930E 卡車主發電機電樞的日常維護和保養就尤為重要。如何能夠快速完成電樞的維護和保養，保證保養后的質量達到所規定，930E 卡車主發電機電樞的日常維護與保養工藝的提出，就解決了這一難題，它能夠使電樞保養更加的快速，還能夠保證其質量，極大地提高了930E 卡車主發電機電樞的日常檢修效率。1 930E 電動輪卡車主發電機的特點930E 電動輪卡車主發電機定子
露天采礦技術 2021年5期2021-12-24
- 直流電機電樞繞組彎折裝置設計與應用
大中型直流電機的電樞繞組由若干根扁銅線相接安裝在鐵芯槽內，這些扁銅線在安裝完成后需要將兩端的端部彎折后，按一定的要求聯接。大中型直流電機電樞繞組的扁銅線通常比較粗，若采用手工折彎勞動強度大，且彎折的尺寸統一性難以保證，易造成電樞繞組整體布線不規范，影響轉子的動平衡性能。1 直流電機電樞繞組彎折存在的問題如圖1 所示，直流電機主要由轉軸8、電樞鐵心5、電樞繞組7、換向器1 等組成，運行時轉動的部分稱為轉子，其主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，電樞繞組是電機
裝備制造技術 2021年8期2021-12-21
- 尾推式固體電樞的應力評估方法研究
道炮技術的發展，電樞研究也更加深入，很多專家學者已經就電樞材料[1-2]、電樞結構形式[3-6]、軌道材料、軌道結構形式[7]等進行了研究，并分析了電樞通流時的電流分布[8-9]，電樞的應力應變[10-11]。但是很少有論文從電磁軌道炮一體化彈丸設計角度出發，研究高過載條件下電樞在膛內推動彈體時的結構強度問題。目前電磁軌道炮毀傷用彈丸主要有兩個研究方向[12]，一個是尾推式彈丸，一個是中騎式彈丸。尾推式彈丸主要特點是電樞位于彈丸底部，發射時電樞在電磁力的作
火炮發射與控制學報 2021年3期2021-09-23
- 電磁軌道發射裝置的動態多物理場耦合分析
)0 引言伴隨著電樞的高速運動，電磁軌道發射裝置內電磁場、溫度場和結構場相互耦合在一起，使裝置內彈道工作環境十分惡劣[1]。為了設計出既能保證樞軌間有足夠的接觸力而不發生轉捩，又能保證不會因溫度過高、受力過大而產生破壞的電樞結構，研究發射狀態下的內彈道多物理場耦合模型十分必要。目前對構建電磁軌道發射裝置的多物理場耦合計算模型已取得了一定成果：在國外，一些計算程序如EMAP3D[2]，MEGA[3]和HERB[4]等被開發出來，用于模擬高速滑動電接觸條件下的
彈箭與制導學報 2021年2期2021-06-26
- 3種口徑電磁軌道炮電磁特性研究
軌道炮口徑增大，電樞質量隨之增大，要將電樞加速至相同速度需要饋入更大值的電流，這也許會使大口徑軌道炮的電樞由于電流密度過于集中而燒蝕[8-9]，因此需要深入研究不同口徑軌道炮電磁場特性的影響規律。金龍文、李軍[10-12]通過量綱分析提出的模化方法討論了不同口徑電磁軌道炮的物理場特性。湯亮亮等[4]研究了大口徑方形軌道炮電樞電流密度集中的現象，并對電樞結構進行了優化設計。李軍[13]通過對軌道炮發射過程中的微分方程組分析發現電磁軌道炮的電磁場、應力場和溫度
火炮發射與控制學報 2020年3期2020-11-16
- 地空導彈四極電磁發射裝置的仿真與分析*
道發射裝置，利用電樞受到電磁推力做加速運動，將導彈以較高速度發射出去。與傳統的導彈發射技術相比，電磁軌道發射裝置具有推力大、運動平穩、通用性好等優勢。文中對發射裝置進行了模型介紹與理論分析，并對發射裝置的磁場強度分布、電流矢量分布和電樞所受電磁推力進行了仿真。通過利用MATLAB 軟件對電樞的運動情況進行計算分析，獲得了電樞的運動特性，驗證了四極電磁軌道發射裝置對大載荷拋體進行發射的可行性。1 發射裝置結構與發射原理1.1 發射裝置結構對于地空導彈這樣重載
火力與指揮控制 2020年9期2020-11-10
- 炮膛抽成真空狀態下電磁軌道炮的性能分析
1]的研究表明，電樞以一定的速度進入軌道內然后利用電磁力發射，可以改善電流波形，降低電氣原件的性能要求，同時提高系統的效率。文獻[2]鑒于石墨烯良好的潤滑性能和導電性能，將石墨烯涂層應用于電樞和軌道之間，大幅降低了兩者之間的滑動摩擦系數，同時獲得了更高的發射速度。文獻[3]研究了錫合金鍍層對電磁軌道炮性能的影響，錫合金鍍層電樞可將出口速度提高15%以上。文獻[4]分析了軌道長度、寬度、高度、間距等幾何參數和電路的元器件參數對電樞性能的影響，并且進行了多目標
科學技術與工程 2020年19期2020-08-03
- 一種實現直流牽引電動機電樞旋轉烘焙的方法
動機轉子通常稱為電樞，由轉軸、電樞鐵芯、電樞繞組以及換向器等部件組成。電樞是機車將電能轉換為機械能的部件，通過齒輪驅動輪對旋轉來牽引列車前進。牽引電機安裝在機車下部轉向架上，運行環境惡劣，一方面要承受機車運行時輪對的劇烈振動；另一方面，牽引電機需要強迫通風，傳動端是開放式的，運行時風雨砂塵、有害氣體等都會進入電機內部，對電機絕緣產生傷害。機車運行中直流牽引電機電樞發生接地曾經是常見故障，接地故障發生后只有落輪修理。因此在提高直流牽引電機電樞絕緣可靠性方面做
軌道交通裝備與技術 2020年2期2020-07-15
- 雙層電樞結構設計及其電磁力和電流密度分布*
099)0 引言電樞在發射過程中加載的強脈沖電流會在電樞上產生大量的焦耳熱和強脈沖電磁力，熱量會導致電樞溫度急劇升高，降低電樞的力學性能，強脈沖電磁力會加劇電樞性能的退化，最終引起轉捩或者電樞的破壞，影響電磁發射系統的效率和壽命。所以，合理的電樞結構設計不僅可以改善電樞的電流密度分布，降低電樞的溫升，還能強化電樞力學性能，在一定程度上抑制轉捩和電樞破壞[1-2]。在電樞結構優化設計方面，國內外學者做了大量的工作。CHEN[3-4]等研究了電樞和軌道匹配性對
彈箭與制導學報 2020年1期2020-07-09
- 電磁發射軌道的溫度場及非傅里葉熱效應
電流通入到軌道和電樞所形成的回路中，可以在極短的時間內將電樞加速至很高的速度[1]。伴隨著電樞高速運動，軌道處于大電流、高溫、高壓和強磁場的工作環境中[2]。而由于電磁熱效應引起的溫度變化會導致軌道燒蝕、變形，這不利于電磁發射軌道在大功率下的連續發射[3]。因此，了解發射過程中軌道溫度分布，以及軌道溫度隨電樞移動的變化規律，對于軌道冷卻系統的設計有著重要的參考意義。近年來，隨著電磁軌道發射技術的快速發展，其所涉及的各種問題的研究都在不斷深入。文獻[4-6]
兵器裝備工程學報 2020年3期2020-04-22
- 電磁軌道炮電樞裝填推力影響因素分析
2099)在固體電樞設計過程中，電樞尾翼跨距往往被要求比電磁軌道炮正負兩軌之間的距離要大一些，這個大的量值往往稱為過盈量。通常固體電樞采用鋁合金制作，而正負軌道采用銅合金制作[1-2]。當固體電樞被推入電磁軌道炮內膛時，固體電樞由于材質較軟，而軌道材質較硬且位置被嚴格約束，電樞尾翼的跨距會失去“過盈量”。固體電樞失去的“過盈量”會在電樞內部儲存一定的彈性能，使得電樞尾翼外表面緊緊的壓接在內膛軌道表面，并保持著一定的機械壓力。這種機械壓力會抵抗發射初始時刻因
火炮發射與控制學報 2020年1期2020-03-20
- 電磁發射磁探針陣列位置分布及姿態優化
。在發射過程中，電樞速度和位移等參數的測量可以從一定程度上反映電樞在內彈道中的運動狀態，準確測量內彈道中的電樞速度對電磁發射具有重要意義[4-5]。磁探針具有價格低、體積小、耐震耐熱性好等優點，是電磁發射中最常用的電樞速度測量傳感器。其原理為檢測電樞經過磁探針時引起的磁通變化，得到電樞通過磁探針的時間[6]，擬合求導后得到電樞速度- 時間曲線[7]。影響電樞速度曲線擬合精度的主要原因包括磁探針陣列(即多個測量電樞速度的磁探針)的空間位置分布、電樞速度曲線測
兵工學報 2020年12期2020-02-06
- 軌道炮發射過程中軌道的受力與變形問題研究*
炮利用流經軌道、電樞的大電流產生的強磁場,使電樞在洛倫茲力的作用下加速運動到軌道炮出口,并拋射出去,是一種新概念動能武器。由于電樞運動速度較快,為保證電樞和軌道始終具有較好的接觸,需要對軌道施加適當的預緊力。在發射過程中,電樞受到電磁力并且發生變形,會對接觸的軌道面產生擠壓。兩側的軌道由于流過相反方向的強電流,也會產生較大的排斥力。因此,保證軌道處于較為穩定的工作狀態,并且具有較長的使用壽命,是電磁軌道發射技術的重要研究方向[1]。對于在發射過程中軌道的變
彈箭與制導學報 2019年4期2019-12-28
- 軌道炮樞軌初始接觸特性研究
其是用于發射固體電樞的電磁軌道炮，因其優異的性能而得到迅速的發展[1-3]。然而，在發射過程中，電樞-軌道界面接觸壓力不足導致轉捩和軌道燒蝕現象時有發生，為確保電樞-軌道界面的良好接觸，接觸面需要保持足夠的壓力大小和均勻的壓力分布，而樞軌接觸壓力及分布同電樞的形狀和結構參數相關[4-6]，因此研究樞軌界面的接觸問題對于提高電磁發射效率、延長軌道使用壽命、電樞形狀設計及結構參數優化等方面具有重大意義[7-9]。C形電樞是一種常用的固體電樞結構類型[10-11
兵器裝備工程學報 2019年10期2019-11-08
- 新型四極軌道電磁發射器結構優化設計
存在著軌道燒蝕、電樞受力不均、電流過度集中等制約軌道炮發展的突出問題[1-2]。文獻[1]在現有軌道炮類型的基礎上提出了一種新型四極軌道電磁發射裝置結構，并對該模型進行了充分的理論與仿真分析。由于該模型獨特的結構與通流方式，使得其具備優良的電磁、電流效應，能夠產生更大、更穩定的電磁推力，具有較強的研究意義。本研究主要對該模型進行結構優化設計，充分挖掘該結構的性能，提高其電磁推力等性能指標，推動其工程實際研究。1 基于正交試驗的新型四極軌道電磁發射器基本型設
兵器裝備工程學報 2019年10期2019-11-08
- C形一體電樞的結構設計及接觸壓力分析
炮使用的C形一體電樞結構，其設計前提是保證發射過程中電樞與軌道(以下簡稱樞軌)之間保持良好的金屬—金屬接觸，避免發生轉捩。樞軌之間接觸面大小和位置的分布以及二者之間接觸壓力的大小均是導致轉捩的重要因素，接觸面與接觸壓力的大小都與電樞的結構有關[4-8]。因此，研究樞軌之間電接觸特性，對合理設計電樞結構、提高電磁軌道炮發射效率以及抑制軌道燒蝕、轉捩，均有著重要意義。電磁軌道炮樞軌間的滑動電接觸受多種因素影響，如接觸壓力、電樞運動速度、脈沖電流等。原則上樞軌接
兵工學報 2019年10期2019-11-05
- 電磁軌道炮錫合金鍍層U形電樞仿真與試驗
明，電磁軌道炮鋁電樞在發射初始階段，在法向預應力的作用下，樞/軌之間以干摩擦為主；同時由于電流歐姆熱作用，電樞表面發生軟化與剝落，加劇樞/軌間摩擦，即損傷電樞與軌道，降低軌道的使用壽命，還限制電樞速度的提高，導致發射效率低下；在電樞高速運動階段，鋁電樞表面由于電流歐姆熱和摩擦熱的持續累積，會熔化形成較均勻的液態層，對樞/軌滑動電接觸具有一定的積極作用。因此，針對低速階段電樞/軌道間干摩擦情況，在電磁軌道炮電樞/軌道界面添加液態導電層，以降低電樞/軌道間摩擦
火炮發射與控制學報 2019年3期2019-09-23
- 電磁軌道炮U形鋁質電樞回收過載極限分析
等問題[4]，當電樞在膛內加速運動時，電樞會受到復雜的作用，從而導致樞/軌間的滑動電接觸狀態極易處于不穩定的狀態，并產生燒蝕、刨削等損傷現象，嚴重影響軌道的壽命從而制約電磁軌道炮的進一步發展，而對軌道和電樞之間的滑動電接觸進行實時監測是很困難的，目前的研究方法是根據基本理論建立超高速滑動電接觸模型，預測滑動電接觸的過程和對軌道及電樞界面的影響，并對發射后的滑動接觸界面形貌與理論預測進行比較，反推滑動電接觸過程。因此，要實現樞軌之間滑動電接觸的可靠分析，需要
火炮發射與控制學報 2019年2期2019-06-25
- 電磁軌道發射器數值模擬與速度測量
進行求解，計算了電樞運動過程、電磁場和溫度。文獻[10]基于磁擴散方程、安倍定律和實驗數據，通過有限元計算求得考察點磁場和電場特性。文獻[11-16]以磁通密度Bz為自變量，建立了軌道和電樞內的二維磁擴散模型。文獻[17-19]基于觸發策略自動計算方法，建立了電磁軌道發射器電路模型，能夠求解電樞的運動過程。筆者考慮摩擦力、空氣阻力的影響，基于磁擴散方程、熱傳導方程和運動學方程建立電磁軌道發射器的計算模型。針對矩形電樞普通發射器、C形電樞普通發射器和增強型發
火炮發射與控制學報 2019年2期2019-06-25
- 電樞裝配后接觸壓力不均勻特性研究*
間電流相反,使得電樞中心磁場得以抵消,實現彈藥位置的磁場屏蔽,同時相比于傳統軌道發射器,它的結構更加穩定,電樞受力更大。發射過程中,電樞的性能狀態對發射的影響巨大,只有保證電樞與軌道良好的接觸狀態,才能確保發射的成功率[7-9]。電樞與軌道間保持良好的金屬-金屬接觸,才能避免發生轉捩現象,電樞與軌道之間的初始接觸壓力大小和分布對轉捩現象有重大影響[10-13]。初始接觸壓力大小與分布及電樞的結構尺寸有關,合理的電樞結構尺寸能保證電樞與軌道之間壓力分布均勻,
彈箭與制導學報 2019年6期2019-06-24
- 電磁軌道炮U形電樞的水中阻力系數研究
過程以及對軌道和電樞界面的影響，并與發射后的接觸界面形貌對比，反推滑動電接觸過程。為此，必須對發射后的電樞進行無損回收。傳統回收方式大多采用低密度固體回收介質，容易造成電樞表面的劃傷，只能采用流體介質對電樞進行無損回收。電樞在流體介質中的阻力系數是回收裝置設計的關鍵。目前電磁軌道炮大多采用U形電樞進行試驗[5-8]，形狀與傳統的圓柱形彈丸差異較大。為此，本研究將通過理論分析、數值模擬分析及相關驗證試驗，得出U形電樞在水中的阻力系數，從而為電樞的無損回收方案
兵器裝備工程學報 2019年4期2019-05-05
- 電磁軌道炮錫合金涂層電樞/軌道溫度場數值仿真
050003)電樞/軌道間的滑動電接觸性能對電磁軌道炮的發射效率和軌道壽命影響最大，是電磁軌道炮的核心技術之一。由于滑動電接觸本質是電樞/軌道間高速載流摩擦，在電流歐姆熱與機械摩擦熱共同作用下，電樞與軌道界面會出現摩擦磨損、轉捩燒蝕、高速刨削、金屬沉積等問題，嚴重影響軌道使用壽命[1-3]。將液態涂層應用于電磁軌道炮滑動電接觸，可以顯著增加實際接觸面積，大幅減小接觸電阻，同時還可以達到潤滑效果。俄羅斯學者Drobyshevski[4]從理論上對電磁軌道炮
兵器裝備工程學報 2019年4期2019-05-05
- 觸發位置對異步線圈電磁推進效率影響分析
比，線圈式推進器電樞和驅動線圈之間無直接的電聯系。異步線圈推進時，電樞在加速的過程中受到懸浮力的作用，電樞和驅動線圈之間的沒有摩擦，推進器的使用壽命更長,電樞在推進過程中也會轉動，增加電樞的穩定性[4]。由于異步線圈推進器推進過程中安培力很大且分布在電樞多個位置，推進力相較同步電磁推進器可以更大，更穩定，因此異步感應線圈推進器更適合推進大質量物體。我國從20世紀80年代末開始進行這方面的研究，并取得了一系列的研究成果[5-10]。其中，中國科學院電工研究所
兵器裝備工程學報 2019年4期2019-05-05
- 六極軌道電磁發射器電樞優化設計與仿真*
有效的電磁屏蔽。電樞是六極軌道電磁發射器的重要組成部件,六極軌道電磁發射器選用的是常用的固體電樞。六極軌道電磁發射器發射智能彈藥過程中強大的電流在趨膚效應的作用下僅僅分布在軌道和電樞的淺表層,導致電流在電樞與導軌接觸面的某些局部區域過于集中,電流集中將導致局部過熱從而發生電樞和軌道表面燒蝕,導致轉捩現象發生。通過改變六極軌道電磁發射器電樞的幾何結構,可以有效改善電樞和軌道接觸表面以及電樞內部的電流分布、焦耳熱分布和電磁力分布,從而減少電樞和軌道表面燒蝕以及
彈箭與制導學報 2018年2期2018-12-21
- 多匝串聯并列軌道炮U形電樞接觸界面熔蝕規律分析
3-5]。軌道炮電樞在高速滑動過程中會產生大量熱量，包括焦耳熱、摩擦熱等，并伴隨著接觸界面材料的熔化和磨損甚至發生轉捩，造成嚴重燒蝕，進而影響軌道壽命。研究電樞與軌道間滑動接觸界面的電熱特性和熔蝕規律，對延長軌道壽命至關重要[6-9]。目前，由于高發射指標需要很強的脈沖電流，簡單軌道炮在發射大質量彈丸方面正在承受著燒蝕帶來的問題，這是簡單軌道炮面臨的挑戰[10-11]。Marshall等[1]指出：電樞沿發射方向的載流厚度是評價電磁軌道炮發射能力的一個重要
兵工學報 2018年11期2018-11-29
- 基于ANSYS的電磁軌道炮C型固體電樞有限元分析
[1]。C型固體電樞是電磁軌道炮常用的一種電樞結構型式，合理的C型固體電樞結構設計，可以有效減小電樞與軌道的最大電流密度值，進而改善接觸面上焦耳熱的分布，避免電樞和軌道接觸面的燒蝕，增大電樞的加速力，提高發射的能量利用效率。電磁軌道炮的相關實驗成本很高，對實驗條件也有很高的要求，僅通過實驗很難明確電樞上物理特性的分布規律。相比于實驗方法，數值模擬方法成本低，觀察電樞上物理特性分布更加直觀，是解決這一問題的最有效的手段。1 理論解析麥克斯韋方程組是解決時變電
現代機械 2018年3期2018-07-27
- 移動區域中的電場問題的研究
進系統是以導軌和電樞為主要組成部分，通過對導軌兩端施加電壓，使導軌內產生電流，在電流和導軌間磁場的共同作用下，進而產生作用在電樞上的洛倫茲力，通過洛倫茲力對電樞的作用來加速拋體運動的裝置。移動過程中，導軌與電樞接觸面隨時間變化，導致電場、電流也隨之變化。求解問題模型如圖1，其中最外層是空氣層，中間為兩條導軌，導軌中間是滑動的電樞，在導軌兩端通電，由導軌與電樞構成一個閉合回路。2 理論模型在求解區域中，我們將在兩個導軌上分別添加適當電壓，我們通常給予150V
中國傳媒大學學報(自然科學版) 2018年6期2018-02-15
- 電磁軌道炮膛內磁場環境的數值仿真分析
模型，分析了固體電樞電磁軌道炮的速度趨膚效應；以矩形電樞和U型電樞為例，給出了邊界條件和激勵源函數。采用有限差分法對方程進行了分析，得到軌和電樞中的磁密度云圖和電密度云圖及電樞的受力曲線。軌道炮膛內磁場的高磁通密度，空間衰減迅速特點及低頻特性，對軌道炮膛內磁場屏蔽設計具有重要的意義。電磁軌道炮；脈沖強磁場；有限元差分法；時頻特性電磁發射技術是繼化學能發射之后出現的一種新概念動能發射技術，按結構和原理的不同，可分為電磁軌道式和電磁線圈式兩種。前者可以理解為一
兵器裝備工程學報 2017年12期2018-01-04
- 電磁軌道炮石墨烯涂層U型電樞的發射試驗研究
炮石墨烯涂層U型電樞的發射試驗研究杜傳通， 雷 彬， 呂慶敖， 邢彥昌， 張 倩(軍械工程學院彈藥工程系， 河北 石家莊050003)利用涂層制備裝置在普通U型電樞表面制備了石墨烯涂層，通過對普通U型電樞和石墨烯涂層U型電樞進行了低速發射試驗，分析了石墨烯涂層對電磁軌道炮放電電流、電樞速度及試驗后電樞形貌等的影響。結果表明：與普通U型電樞相比，石墨烯涂層U型電樞的電樞速度可提高20%以上，且石墨烯涂層具有抗電弧燒蝕、減小樞軌間滑動摩擦因數的作用。試驗結果對
裝甲兵工程學院學報 2017年4期2017-09-16
- 電磁軌道炮電樞饋電位置研究
89)電磁軌道炮電樞饋電位置研究吳金國1， 李海元1， 程年凱2， 李龍1， 栗保明1(1.南京理工大學 瞬態物理國家重點實驗室， 江蘇 南京 210094； 2.中國兵器科學研究院， 北京 100089)軌道炮電樞依靠饋入的脈沖大電流來產生電磁力以驅動彈丸運動。選擇合適的電樞饋電位置，有利于減小電樞的啟動延遲，也能夠減少身管長度的冗余設計。研究了電樞饋電位置的選擇對電樞啟動時電磁推力的影響，理論推導分析并結合有限元/邊界元數值模擬的結果表明：改變電樞的饋
兵工學報 2017年6期2017-07-10
- 電磁軌道炮電樞技術研究進展
03)電磁軌道炮電樞技術研究進展杜傳通，雷 彬，金龍文，向紅軍，孟學平(軍械工程學院 彈藥工程系，河北 石家莊 050003)電樞作為電流和電磁力的載體，在電磁軌道炮中起著將電能轉換為彈丸動能的關鍵作用。通過對國內外電磁軌道炮電樞資料的搜集分析，論述了不同類型、形狀的電樞和軌道炮一體化彈丸的研究進展。結合電樞技術特點及其發展趨勢，提出了以電磁軌道炮實用化為應用背景的一體化彈丸對電樞的要求及其研究方向。兵器科學與技術；軌道炮；電樞；一體化彈丸縱觀世界常規武器
火炮發射與控制學報 2017年2期2017-06-19
- 磁通量壓縮發生器電樞的動力學特性仿真計算研究
磁通量壓縮發生器電樞的動力學特性仿真計算研究魯峰1,2， 陳朗2， 馮長根2， 王立華1(1.中國水產科學研究院 漁業工程研究所, 北京 100141; 2.北京理工大學 機電學院, 北京 100081)為了有效地提高磁通量壓縮發生器的輸出性能，設計了一種柱錐形結構的磁通量壓縮發生器，研究了發生器結構的動力學響應特性。采用聚類算法和文本挖掘技術對非線性動力學仿真軟件LS-DYNA進行了二次開發，編制了節點隨機失效和有限元網格自動分離程序，建立了一個仿真模型
兵工學報 2017年2期2017-03-09
- 感應線圈炮中電樞感應電流產生機理及特性
要成員之一，具有電樞和驅動線圈之間無直接機械接觸、結構簡單等特點，是研究的熱點[5-6]。目前對于感應線圈發射器的數學模型建立、數值仿真、參數分析都開展了較多的研究[7-10]，但對于電樞中的感應電流的產生機理、變化特性等尚沒有開展深入研究。電樞感應電流特性作為影響電磁發射效率、多級發射器觸發控制條件的關鍵因素，需要開展深入研究。筆者將從感應線圈發射器的等效數學模型出發，基于電磁感應定律和楞次定律，深入分析影響電樞感應電流的各個因素，為感應線圈發射器的優化
火炮發射與控制學報 2017年4期2017-02-02
- 電磁軌道炮接觸熱時空分布特性分析*
是一種依靠軌道和電樞間的電磁力加速載荷的發射裝置，在軍事領域、航天領域和超高速撞擊實驗領域具有巨大的應用潛力。電磁軌道炮發射電樞過程中，電樞與軌道接觸面通過兆安級脈沖電流，為保證電樞與軌道處于良好的電接觸狀態，電樞與軌道間要保持適當的接觸壓力。在這種高速、脈沖大電流的滑動電接觸狀態下，電樞與軌道接觸面會產生大量的接觸熱，即摩擦熱和焦耳熱。接觸熱的作用可能使電樞和軌道接觸面發生熔化，嚴重影響電磁軌道炮的可靠性和軌道的使用壽命。在高頻發射情況下，軌道內周期性熱
高壓物理學報 2016年6期2016-04-25
- 載流電樞與感應電樞電磁線圈發射器系統特性比較*
合作用將發射體(電樞和發射載荷)發射出去，實現電能到動能的轉化。電磁線圈發射器主要由脈沖功率電源、多級驅動線圈、電樞和發射負載等組成。該發射器具有結構設計模塊化、能量轉換效率高、發射過程精確可控等特點，可實現小載荷(幾克到十幾千克)的高速發射及大載荷(數百千克)的低速發射任務等，應用前景十分廣闊[1-6]。電樞是電磁發射器實現電能到動能轉換的關鍵部件，其載流特性決定了電磁發射器的系統特性。電磁線圈發射器的結構包括感應電樞結構和載流電樞結構兩種。感應實體電樞
高壓物理學報 2016年6期2016-04-25
- 鋁合金刷電樞的電磁發射特性研究*
點[1-11]。電樞作為發射系統關鍵部件之一，對電磁發射設備的工作特性具有重要影響。在發射過程中，電樞必須承受兆安級的超強電流，這種極端條件對電樞的強度、韌性、耐瞬間高溫以及抗燒蝕性能提出苛刻要求。固體電樞-軌道間的熱現象主要由電流趨膚效應和滑動電接觸引起[2-3]，電流趨膚效應會造成電流集中分布，進而產生很高的局部溫度，導致電樞材料表面熔化、腐蝕甚至破裂。電樞燒蝕的部位大多位于電樞和軌道相接的尾部[4]，且速度越快燒蝕越嚴重。為了分析電流趨膚效應的機理并
高壓物理學報 2016年3期2016-04-25
- H形固體電樞形狀設計及接觸應力分析
生強磁場驅動載流電樞的超高速發射裝置，電樞設計對其性能的優劣有著重要影響。其中固體電樞歐姆損耗較小，相比較其他類型電樞具備較高的能量轉換效率，是目前軌道型電磁發射裝置研究的熱點［3－6］。H 形結構固體電樞有許多優越的特性。為了使電樞能夠與導電軌道緊密接觸，尾端形狀有一個向兩側的過盈，使其稍大于炮膛口徑。這樣電樞和軌道之間的作用力由兩方面構成：一方面，當電樞進入膛內時，兩尾翼會形成向內的形變，從而對軌道產生壓力；另一方面，當電流通過電樞尾翼時，尾翼還會受到
火炮發射與控制學報 2015年1期2015-11-27
- 大電流高速滑動刨削的預測模型
關［6－9］。當電樞速度達到起始刨削速度時，沖擊力達到材料的極限強度導致刨削。該假說只對刨削行為作了解釋，并沒有給出預測起始刨削速度的方法。2）絕熱剪切假說認為刨削產生的過程中有絕熱剪切帶形成。絕熱剪切帶是當材料的粘塑性熱軟化率超過其機械硬化率時局部帶發生的劇烈的塑性應變［10］。該假說也沒有給出預測起始刨削速度的方法。3）沖擊壓強模型認為起始刨削速度由較硬材料的硬度和雙方材料的密度及聲速度決定。當電樞與軌道碰撞產生的沖擊壓強超過了材料的屈服強度時則產生刨
火炮發射與控制學報 2015年2期2015-11-27
- 三種H形電樞接觸特性分析
004）三種H形電樞接觸特性分析劉 峰1，黨晟罡1，張暉輝1，王振春2，溫銀堂2（1.燕山大學河北省重型裝備與大型結構力學可靠性重點實驗室，河北秦皇島 066004；2.燕山大學國防科學技術學院，河北秦皇島 066004）電樞的接觸狀態是影響發射精度和發射效率的重要因素。由懸臂梁模型計算了過盈尺寸，對3種典型的H形電樞進行了力學分析，比較了應力狀態、接觸力以及電接觸性能，發現凹面電樞更符合設計要求。對符合形狀要求的凹面電樞進行了結構優化，討論馬鞍面圓心尾端
火炮發射與控制學報 2015年3期2015-01-08
- 電磁軌道炮固體電樞的運動特性分析*
研究正方興未艾。電樞作為發射系統的運動組件，國內外專家學者對其進行了不同方面的研究［1］。文獻［2］分析了發射狀態下導軌的動態響應;文獻［3］通過數值模擬分析了二維塊狀電樞的速度趨膚效應;文獻［4］研究了固體電樞非穩態電磁場和溫度場;文獻［5］研究了電樞導軌接觸區幾何結構對電樞發射的影響。然而目前現有文獻資料對固體電樞的運動特性的研究略顯不足，文中將從動力學角度分析固體電樞在激勵電流作用下的加速度和速度理論，并運用數值分析軟件和有限元分析軟件對比分析理論和
彈箭與制導學報 2014年1期2014-09-20
- 電樞材料和彈丸配重對艦載線圈炮效率的影響
與有效載荷相連的電樞。有效載荷與電樞的質量比稱為彈丸的配重。線圈炮發射的有效載荷質量差別很大，從幾克到幾百千克不等，驅動不同的有效載荷所需的電樞質量也是不一樣的，因此研究彈丸的配重具有十分重要的意義。同時，電樞的材料對線圈炮的性能有顯著的影響，文獻［9］通過比較鋁、銅、銀、鎳、鎢、鋼等6 種材料的電樞，得出了電樞材料必須具有很高電導率和較低密度的結論，并指出最好的材料是鋁，但文獻［9］并沒有就在電樞上增加有效載荷進行研究;文獻［10］研究了用銅作為電樞材料
艦船科學技術 2013年4期2013-12-02
- 考慮電樞速度的多級感應線圈炮最佳觸發位置
言感應線圈炮具有電樞與驅動線圈無電氣和機械直接接觸、可控性好、可實現較高發射初速等優點，應用前景廣闊［1－7］。但是，電樞僅在驅動線圈的后半段才受到加速力，而在前半段會受到制動力，由于感應線圈炮的這一原理性弊端，使得單級驅動線圈對電樞的加速能力有限。為使電樞獲得較大出口速度，可以利用多個驅動線圈，使儲能電容對驅動線圈依次觸發放電或供電，實現對電樞的連續加速。多級感應線圈炮中驅動線圈的觸發或導通時機是影響電磁發射效率的重要因素。對于多級感應線圈炮中的任一級驅
電機與控制學報 2012年1期2012-09-20
- 電磁發射系統C型固體電樞的電流密度分布特性及其機理分析
4)1 引言C型電樞是固體電樞電磁軌道炮常用的電樞結構型式，其結構設計對電樞中的電流分布以及電樞所受的電磁驅動力都有重要的影響［1］。合理的電樞結構設計不僅可以改善電樞中的電流分布，進而改善電樞內部發熱，增大電樞的電磁驅動力，提高發射的能量利用效率，還可能強化電樞與軌道之間的電接觸，在一定程度上抑制速度轉捩的發生［1-4］。但由于受到計算機硬件和軟件的限制，難以模擬電磁發射過程中電磁場的動力學過程。文獻［5］簡單提到了電樞的結構尺寸變化引起的電流和焦耳熱的
電工電能新技術 2012年2期2012-07-02
- 電磁軌道發射狀態下導軌的動態響應
過采用新的導軌與電樞間的導電方式來避免導軌燒蝕；另一方面，通過計算導軌發射過程中導軌的動態響應及導軌的應力應變狀態，來分析導軌發射狀態下的受力及變形規律［2］。文獻［3］將導軌簡化為彈性地基梁，并假設電樞勻速通過導軌的情況下，討論了導軌長度等參量對共振速度的影響。文獻［4］研究了發射狀態下導軌的彈性波，并討論了電樞臨界速度與接觸壓力之間的關系。文獻［5］通過數值模擬的方法，研究了等離子體的粘滯阻力和惰性阻力對電樞運動的影響。但是，這些研究都沒有考慮電樞對導
振動與沖擊 2012年2期2012-02-12
- 直流雙轉串激永磁電機起動過程分析
Φ=常數。若忽略電樞反應的影響，等效電路如圖1所示[2]。圖中La表示電樞繞組的電感與外接電感的總和，稱為電樞回路電感；Ra為電樞回路的電阻，Ea為電樞繞組感應電動勢；Φs為永久磁鐵對外的剩磁磁通。設電機的靜負載轉矩為ML，且等于常數。起動前電路處于穩態，即t=0-時，電樞電流Ia(0-)=0。當開關K合閘瞬間，由于電樞回路存在電感La，使得電樞電流 Ia不能躍變。即在t=0+時，Ia(0+)=Ia(0-)=0，所以剛加上電樞電壓時，電樞電流為零。當 t≥
船電技術 2011年11期2011-07-03
- 電磁軌道炮C型固體電樞組合裝填方式下接觸特性的分析
作電壓為千伏級，電樞和軌道之間的接觸是不均勻的點接觸，如果不能保證良好接觸在發射過程中就會出現拉弧現象，造成軌道和絕緣層的燒蝕。為了使電樞和軌道不發生熔焊，必須保證接觸面上有足夠的接觸壓力；而且把電樞置于距軌道炮尾部約4倍口徑的位置可以使電樞在接通電流時獲得最大推力[4]。電樞和軌道之間保持初始接觸壓力最容易實現的就是利用過盈配合，因此有必要研究過盈量、摩擦因數和壓入速度對裝填過程中接觸壓力分布的影響，以20 mm口徑電磁軌道炮為例，采用接觸問題的有限元方
火炮發射與控制學報 2011年4期2011-06-27
- C型固體電樞與導軌接觸壓力的保持
015）1 引言電樞是電磁炮的關鍵部件之一，它將電磁能轉換為彈丸的動能。C型結構固體電樞有許多優越的特性，是目前固體電樞電磁軌道炮研究中常用的電樞類型。該型電樞在發射過程中需要考慮的一個重要因素是電樞與導軌的接觸壓力保持問題，合適范圍內的接觸壓力能保證電流的順利傳遞，在一定程度上避免轉捩的發生。2 接觸壓力計算經典文獻[1]中關于電樞和導軌接觸壓力的表述為：通過電流1A接觸壓力為1g，即1A/1g。從中可以看出所需接觸壓力和電流之間的關系另，由“軌道炮作用
電氣技術 2010年1期2010-06-23
- 固體C型電樞幾何結構優化設計
脈沖電源、軌道、電樞和控制電路。當軌道炮工作時電流從一根導軌經電樞流向另一導軌，兩導軌之間形成強磁場，磁場與流經電樞的電流相互作用產生強大的電磁力，推動電樞沿導軌加速實現高速發射。電樞是電磁軌道炮的重要組成部件，是將電能轉化為動能的最直接部件，它的性能參數直接關系到軌道炮的發射性能，關系到軌道的燒蝕情況以及在很大程度上決定了整個系統的發射穩定性。電樞可以分為三類[3]：固體電樞、等離子體電樞和混合電樞。等離子體電樞在軌道炮發射初期在強大電流作用下氣化生成等
電氣技術 2010年1期2010-06-23
- 同步感應電磁線圈炮電樞的結構分析
磁場，該磁場會在電樞內感應出渦流，渦流與磁場相互作用產生電磁力驅動電樞沿炮管作加速運動。由于驅動線圈產生的磁場在時間和空間上的分布是不均勻的，所以電樞的渦流分布也是不均勻的，使得電樞所受電磁力非常復雜。若采用柱坐標系表示電樞所受電磁力，則電樞的受力可以分解為沿軸線的軸向力和沿半徑方向的徑向力，軸向力推動電樞向前運動，而徑向力則擠壓電樞。當電樞所受電磁力的徑向分量超過電樞材料的強度極限時，電樞將發生破壞，SIEMCG將無法正常工作，因此有必要對電樞結構進行分
電氣技術 2010年1期2010-05-26