一种提高磁阻电磁发射弹丸动能的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种提高磁阻电磁发射弹丸动能的装置，包括圆柱体弹丸、至少一级发射线圈，所述发射线圈依次串联的电容、放电晶闸管，所述发射线圈并联的续流二极管；其特征在于，所述圆柱体弹丸，沿轴线方向平行分割成多层薄片，并且表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。本发明专利技术通过改变弹丸的结构，减小弹丸在发射过程中由于电磁场突变引起的涡流，以达到提高弹丸运动速度的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种提高磁阻电磁发射弹丸动能的装置
本专利技术属于电磁推进
，涉及一种提高磁阻电磁发射弹丸动能的装置。
技术介绍
磁阻电磁发射技术依据磁阻最小原则，当铁质弹丸与发射线圈构成的系统磁阻未达到最小时，通电的发射线圈会对弹丸施加磁阻拉力。磁阻拉力总是趋向于使发射线圈磁阻减小。利用以上理论，磁阻电磁发射系统得以构建。实际应用中，为了能使弹丸被发射出去，而不是在磁阻力的作用下，在发射线圈内进行往复直线运动，需要对发射线圈电流的作用时间进行控制。理想状态下，发射线圈电流在磁阻未达到最小时保持恒定值，当发射线圈磁阻最小时，使线圈电流降为零，即：发射线圈电流在时间上呈现为方波的形式。但是，为了增加磁阻拉力的大小，使弹丸获取更大的动能，必须增加发射线圈电流的大小，以增强磁场。通常磁阻电磁发射线圈电流的大小可达上千安培。这就造成，在现有半导体器件的情况下，通常使用晶闸管等半控开关元件，则发射线圈的电流难以快速变化。因此，实际应用中，通常使用电容对发射线圈直接放电的方式产生瞬态大电流，并且利用瞬态电流会快速衰减的特点，通过合理设计发射线圈、弹丸的尺寸，使得发射线圈在磁阻最小时，瞬态电流已经衰减到一定范围内，弹丸能够利用惯性发射出去。由于发射线圈电流会快速变化，磁场会快速变化，导致弹丸内会产生很大涡流。涡流的存在会在电流上升时，阻碍磁场增加；电流下降时，阻碍磁场减小。最终导致弹丸在加速时，磁阻力效果被削弱；减速时，磁阻力效果被增强。使弹丸发射的动能减小。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对已有技术的不足，提供一种提高磁阻电磁发射弹丸动能的装置，用改变弹丸结构的方法，削弱发射过程中涡流的影响，进而提高弹丸发射动能。为了实现上述专利技术创造目的，本专利技术的构思是：对于整块的铁质弹丸来说，磁阻电磁发射的过程中，由于磁场的快速变化，导致铁质弹丸内会产生涡流。涡流对磁阻电磁发射的影响会通过影响磁场来实现。因此，需要抑制涡流的产生。楞次定律指出：感应电流的磁场要阻碍原磁场的变化。简而言之，就是磁通量变大，产生的涡流有让其变小的趋势；而磁通量变小，产生的电流又有让其变大的趋势。感应电动势的大小由法拉第电磁感应定律确定：其中，Φ为该环形回路所包围的磁通量大小。而回路感应电流，即涡流的大小又与该回路的等效电阻大小有关：因此，减小涡流的问题就可以转化为，减小回路所包围磁通量，以及增大回路等效电阻的问题。根据上述专利技术构思，本专利技术采用下述技术方案：一种提高磁阻电磁发射弹丸动能的装置，包括圆柱体弹丸、至少一级发射线圈，所述发射线圈依次串联的电容、放电晶闸管，所述发射线圈并联的续流二极管；所述圆柱体弹丸，沿轴线方向平行分割成多层薄片，并且表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。优选地，所述发射线圈为若干级，沿发射方向，依次轴向排列。优选地，所述弹丸为导磁材料制成的圆柱体。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：本专利技术通过改变弹丸的结构减小弹丸在发射过程中由于电磁场突变引起的涡流，以达到弹丸运动速度的目的。附图说明图1为改进弹丸结构后的两级磁阻电磁发射系统。图2为改进弹丸结构前涡流示意图。图3为改进弹丸结构后涡流示意图。图4为改进弹丸结构前的两级磁阻电磁发射系统。图5为改进弹丸结构前的两级磁阻电磁发射系统，两级线圈电流波形、弹丸速度波形图。图6为改进弹丸结构后的两级磁阻电磁发射系统，两级线圈电流波形、弹丸速度波形图。附图标记说明：弹丸100前级发射线圈110后级发射线圈120前级放电晶闸管113前级电容114前级续流二级管115后级放电晶闸管123后级电容124后级续流二极管125前级发射线圈电流波形大三角标记后级发射线圈电流波形小三角标记弹丸速度波形圆形标记具体实施方式下面结合说明书附图和优选实施例对本专利技术做进一步说明：实施例一：参见图1，一种提高磁阻电磁发射弹丸动能的装置，包括圆柱体弹丸、至少一级发射线圈，所述发射线圈依次串联的电容、放电晶闸管，所述发射线圈并联的续流二极管；其特征在于，所述圆柱体弹丸，沿轴线方向平行分割成多层薄片，并且表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。本实施例采用的是改变弹丸结构的方式削弱发射过程中涡流的影响，进而提高弹丸发射动能。实施例二：本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：所述发射线圈为若干级，沿发射方向，依次轴向排列。所述圆柱体弹丸为导磁材料制成的圆柱体。本实施例通过改变弹丸的结构减小弹丸在发射过程中由于电磁场突变引起的涡流，以达到弹丸运动速度的目的。实施例三：本实施例与上述实施例基本相同，特别之处如下：在本实施例中，如图1所示为改进弹丸结构后的两级磁阻电磁发射系统。系统由弹丸100、前级发射线圈110、后级发射线圈120，以及为前、后级发射线圈提供瞬态电流的前级电容114、前级放电晶闸管113、前级续流二极管115、后级电容124、后级放电晶闸管123、后级续流二极管125。圆柱体弹丸沿轴线方向平行分割成多层薄片，并且表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。当弹丸被分割的份数足够多时，可忽略弹丸上的涡流。在本实施例中，如图2所示为改进弹丸结构前，弹丸涡流示意图。涡流为一系列同心圆，围绕圆柱地面圆心分布，且涡流方向相同。在本实施例中，如图3所示为改进弹丸结构之后，弹丸涡流示意图。由于薄片之间被绝缘漆或者绝缘氧化物隔开，圆柱体被分割成多片绝缘区域。当磁场穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的净电动势相对较小，回路的长度相对较大，回路电阻相对较大，即可显著减小弹丸中的涡流。当弹丸被分割的份数足够多时，可忽略弹丸上的涡流。实施例四：本实施例与上述实施例基本相同，特别之处如下：在本实施例中，建立如图4所示改进弹丸结构前的两级磁阻电磁发射系统。具体参数描述如下：弹丸：半径18mm，轴向长度60mm，质量0.485kg，材料为10号钢。前级发射线圈：内半径19.5mm，外半径25.5mm，轴向长度60mm，匝数160，材料为铜。后级发射线圈：内半径19.5mm，外半径25.5mm，轴向长度60mm，匝数160，材料为铜，与前级间隔13mm。前级发射电容：容值3.3mF，初始电压380V。后级发射电容：容值3.3mF，初始电压380V。如图5所示为改进弹丸结构前的两级磁阻电磁发射系统，两级线圈电流波形、弹丸速度波形图。图中大三角标记波形为前级发射线圈电流波形、小三角标记波形为后级发射线圈电流波形、圆形标记波形为弹丸速度波形。由点m1处标记可知，弹丸发射速度为15.02m/s。建立如图1所示改进弹丸结构后的两级磁阻电磁发射系统。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高磁阻电磁发射弹丸动能的装置，包括圆柱体弹丸、至少一级发射线圈，所述发射线圈依次串联的电容、放电晶闸管，所述发射线圈并联的续流二极管；其特征在于，所述圆柱体弹丸，沿轴线方向平行分割成多层薄片，并且表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高磁阻电磁发射弹丸动能的装置，包括圆柱体弹丸、至少一级发射线圈，所述发射线圈依次串联的电容、放电晶闸管，所述发射线圈并联的续流二极管；其特征在于，所述圆柱体弹丸，沿轴线方向平行分割成多层薄片，并且表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈息坤，朱国庆，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31