适用于各类枪炮的直流线圈炮制造技术

利用电流的磁效应，直流永磁直线电机、电磁铁原理，组合运用到电磁炮领域，发明专利技术了能把兆安级电流控制到百安级电流以下来达到并超越轨道炮性能的直流线圈炮。将炮管全长设计成不断交替变化磁极的若干级电磁铁，借鉴直流电机的电刷换向原理改用接近开关无接触方式解决，用磁感线首选磁阻最小最佳路径闭合、线圈下磁阻最小区域磁感线最密集的特性，来吸斥磁极方向不变的永磁体炮弹，充分利用磁体的吸斥力作用于炮弹上，炮弹不断加速最后达到预定速度发射，集轨道炮和线圈炮的优点于一身，避其缺陷，可广泛运用于手枪、步枪、轻重机枪、装甲车和坦克的火炮、地基或舰载重炮系统。炮弹不仅可单纯作为动能武器，还可安装引信填装炸药延时爆炸增加威力。延时爆炸增加威力。延时爆炸增加威力。

【技术实现步骤摘要】
适用于各类枪炮的直流线圈炮
[0001]1、
国防军事，枪械，中学物理，电流磁效应，电磁感应，电动机，电磁铁，力学，动能
[0002]2、
技术介绍
电磁炮又称脉冲能量电磁炮，是一种先进的动能武器，与传统的以火药为动力大炮相比，具有初速度大、射程远、弹丸稳定性好、隐蔽性好、弹丸发射能量可调、成本低等优势。线圈炮是电磁炮的最早形式，是将多个线圈组合起来，同轴排列，称为驱动线圈，弹丸也是个同轴线圈，从轴的一端开始运动，控制系统给驱动线圈依次通电，弹丸线圈通过这些驱动线圈时，在洛伦兹力作用下不断加速，线圈越多、电流越强，弹丸线圈的出炮口速就越大。理论上其优势明显，弹丸线圈就像磁悬浮列车，不与加速线圈触碰，无摩擦阻力，装置磨损小，无须兆安级的电流，能实现的洛伦兹力也较大，能量利用效率高，可发射更大质量炮弹。但是，目前皆认为其存在诸多缺陷，根据楞次定律，感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，和旋转式感应电动机原理一样，电动机的转速由供电频率和极对数决定，定子的旋转磁场决定转子的感应电流的磁场，转子感应电流的磁场永远在追赶定子的旋转磁场并永远追不上，存在一定的转差率才能得以旋转工作，所以感应电动机也称为异步电动机。电动机的功率只能决定它能带动负载能力的大小，额定转速不由功率来决定。直线电动机可理解为把旋转电动机展开的特殊形式，在这里线圈炮与直线电动机原理一样，但必须逐级增加每级加速线圈的供电频率，才能使弹丸前进速度不断增加，达到需要的出口速度，同步技术理论上说起来容易，实际要做到非常困难，且单独增加频率不同步改变电压，非常容易到达，导致加速度很难做大。目前认为，较为成熟的技术是轨道炮，要求出口速度大的适用于军事用途的一般不考虑线圈炮。轨道炮的基本原理其实也很简单，就是我们中学物理所学到的，直导线通电后环绕导线形成环形磁感线，磁感线方向可用右手定则判断，两根通电电流方向相反的平行导线间的磁感线方向相同，在这样的磁场中如果有可滑动通电导体，那么，该通电导体就会受到洛伦兹力的作用，力的方向可用左手定则来判断，但是，磁感应强度、作用力都由电流产生，所以，轨道炮需要兆安级电流，不能发射更大质量的炮弹，要有滑动的通电导体来推动炮弹，则轨道的电离烧灼严重，各国都在研制实验阶段，即使目前已部分解决电能供应，新材料的研制也部分解决轨道的烧灼问题，但离实战需求还有一段不小的距离。我国已率先且仅此一家实现了舰载试验。从效率方面考虑，目前轨道炮能量利用率只能达到30%，理论上最高也只能达到50%,而线圈炮能量利用率理论上能达到100%。我国已报道用于消防灭火的电磁炮或许是这种能量利用效率高，可发射更大质量炮弹的，不追求超远距离的线圈炮。与火工枪炮原理不同，现认为电磁炮本身并不适合设计膛线，为了稳定飞行姿态，防止子弹出膛百米就开始玩布朗运动，需要加大子弹的长径比，让子弹变得细长。
[0003]直流电动机是将直流电能转换为机械能的装置，因其良好的调速性能而在电力拖动中得到广泛应用。以直流永磁旋转电动机来说，它具有响应快速、较大的起动转矩、从零转速至额定转速具备可提供额定转矩的优越性能，但直流电机的优点也正是它的缺点，因为直流电机要产生额定负载下恒定转矩的性能，永磁体磁场与转子磁场须恒维持90
°
，这就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在电机转动时会产生火花、碳粉，因此除了会造成组件
损坏之外，使用场合也受到限制。直线直流电动机和直线相比，明显的优点是：运行效率高，没有功率因数低的问题；控制比较方便、灵活。
[0004]电磁铁是利用电流磁效应的一类应用技术，内部带有铁心的、利用通有电流的线圈使其像磁铁一样具有磁性的装置叫做电磁铁,当线圈通电后，铁心和衔铁被磁化，成为极性相反的两块磁铁，它们之间产生电磁吸力。当吸力大于弹簧的反作用力时，衔铁开始向着铁心方向运动。当线圈中的电流小于某一定值或中断供电时，电磁吸力小于弹簧的反作用力，衔铁将在反作用力的作用下返回原来的释放位置。按激磁线圈供电的种类可分为直流电磁铁和交流电磁铁；按磁路的形状可分为开路导磁体和闭路导磁体；还有按动作速度、衔铁吸合方式等分类。归纳起来可分为拍合式、螺管式和E型电磁铁三大类。直流电磁铁激磁线圈中通过的是直流电，所建立的磁通是不随时间而变的恒定磁通，在铁心中没有涡流和磁滞损耗，铁心不发热，可将线圈直接绕制在铁心上，铁心兼起传导散热作用，铁心材料可用整块的钢或工业纯铁制造，加工方便，常做成圆柱形；而交流电磁铁激磁线圈中通过的是交流电，所建立的磁通是随时间而变的交变磁通，在铁心中有涡流和磁滞损耗，导致发热，铁心材料不可用整块的钢或工业纯铁制造，往往需要用薄的硅钢片叠合而成，为加工方便，常做成方形，线圈也制成方形；螺管式电磁铁由于其吸力大、行程长，在交流和直流电磁铁中都得到广泛的应用。
[0005]一定规格的线圈，其直流电阻是一定的，如果，忽略温度对阻值的影响，在耐压范围内，给它通直流电与通交流电，电流的大小是不同的。在直流电路中，限制电流通过的只有电阻，根据欧姆定律，直流电路中电流的大小等于电压除以电阻值，与线圈周围有没有导磁体以及磁路是完全经铁磁质闭合还是是否存在空气间隙无关，电流的大小与线圈的匝数的乘积即磁势只对铁心铁磁质磁饱和程度有影响，在未达到磁饱和状态下，能充分利用电流磁效应的磁能，但反过来铁心饱和不饱和不影响线圈通过的电流。而在交流电路中，限制电流通过的除电阻之外还有电磁感应所产生的感抗和静电感应产生的容抗。线圈本身的直流电阻反而是次要因素，容抗小到可忽略不计，阻碍交流电电流通过的最大障碍是感抗，感抗的大小与交流电的频率、有无铁磁质铁心、磁路的闭合方式、磁路气隙的长短、铁心磁饱和的程度又有很大的关系。再进一步的，直流电磁铁应用于下述的本专利技术的有关方面，我们要充分利用电流的磁效应，尽量减小其不可避免的热效应，炮管充当电磁铁磁路高速通道，并将磁感线屏蔽在炮管内部，充分利用磁力。在铁心磁矩达到饱和之前，允许线圈提供的最大磁势作为设计参数，磁势等于电流与匝数的乘积，在纯电阻电路中，I=U/R,焦耳热Q=I2Rt=U2t/R,减小线圈的直流电阻能减小供电电压，是充分利用电流的磁效应的同时能减小热效应副作用的较好方案，但有利就有弊，线圈体积就要增大，具体如何实施对于机电行业领域的专家来说，如何取舍不是问题。
[0006]直流电动机的调速方法之一，调节电枢绕组的供电电压即可同步线性改变电动机的转速。用在下述的专利技术里，在线圈耐压允许范围内，电压的高低决定炮弹的出膛初速，也就决定其射程。
[0007]接近开关又称无触点接近开关，是理想的电子开关型传感器。当检测体到达接近开关的感应区域，开关就能无接触，无压力、无火花、迅速发出电气指令，准确反应出运动机构的位置和行程，即使用于一般的行程控制，其定位精度、操作频率、使用寿命、安装调整的方便性和对恶劣环境的适应能力，都是一般机械式行程开关所不能相比的。常见的有电感
式、电容式、霍尔式，光电式开关也可归类为接近开关，各类接近开关对物体的材质、距离感知要求不同。
[0008]电磁炮已进入舰载打靶试验，由于其需要强大的电力供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于各类枪炮的直流线圈炮，其特征在于：炮管内可设计膛线，在双层炮管间同轴安装多级直流驱动线圈，在驱动线圈级前、级间和级后安装接近开关感应头，数量等于线圈级数加一，由炮弹在炮管内飞行位置经过接近开关，由接近开关感知反馈自动控制各级线圈换向供断电，炮管被设计为同轴不断变换磁极极性的直流电磁铁，吸斥磁极方向不变的安装有永磁体的炮弹，供电来自高压直流电电源，还可调节供电电压的高低来调整输入功率，由于直流线圈在磁导率非常高的工业纯铁炮管内，磁感线被屏蔽密集聚拢在线圈内内炮管中，线圈中的激磁电流降至百安级级别以下就可达到所需磁感应强度，达到并超过现有轨道炮的性能，同时还避免了轨道烧灼的副作用，由于对载体的电能需求降低，可配置到地基和各种级别的舰船，以及坦克、装甲车上，根据功率大小不同设计，能运用到手枪、步枪、机枪、各类阵地大炮，炮弹不仅能作为动能武器，还可填装炸药加大威力，真正达到无声无火光，炮弹出膛初速快，射程更远。2.根据权利要求1所述的一种适用于各类枪炮的直流线圈炮，其特征还在于：炮弹的规格根据匹配枪炮，用顺磁质金属包裹永磁体，两端可实心也可空心，空心的还可填装炸药和引信，延时爆炸产生碎片增加杀伤力。3.根据权利要求1所述的一种适用于各类枪炮的直流线圈炮，其特征还在于：炮管分两层，内炮管内可制作膛线，材质根据接近开关选型决定，外炮管优选但不局限于工业纯铁，利用其磁导率高的特性，充当...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彭曦，张文祥，夏长年，
申请(专利权)人：张彭曦，
类型：发明
国别省市：