电枢
- 电磁轨道炮电枢电磁推力特性分析与验证
300401)电枢电磁推力作为电磁轨道炮的基本性能,是电磁轨道炮动态特性研究和设计的基础[1-2]。对电枢电磁推力的计算,一般有解析计算方法和数值模拟方法。解析计算方法速度快,能直观反映参数和变量之间的映射关系,对装备的快速设计具有重要指导意义。文献[3-4]研究了固定电感梯度下电枢电磁推力解析计算方法。文献[5-8]研究了动态电感梯度下电枢电磁推力解析计算方法。实际工况下,电磁场动态变化使得难以得到准确的解析解,数值模拟方法能获得场的时空分布特性,实现
火炮发射与控制学报 2023年6期2024-01-05
- 一种组合式同步感应线圈发射器研究
圈形成的炮筒以及电枢和线圈驱动回路组成[1-3]。线圈由一组电容器驱动电路依次馈电,产生脉冲磁场,在电枢中感应出涡流,使电枢受到电磁力作用,进而推动电枢前进。电枢应被加速到高速运动的需求,使得驱动线圈应储存较多能量。如此,驱动线圈需要承受高电压和大电流,也就容易发生绝缘击穿和机械损坏。轴向力使电枢加速向前发射,径向力则对驱动线圈起反作用[4],特别是在大电流情况下,驱动线圈的结构形变会更为明显。为得到高强度的驱动线圈,其设计和制造方法都需要综合考虑,这成为
电测与仪表 2023年10期2023-10-19
- 直线推进机构C型电枢几何结构对电流分布影响规律研究
构进行研究探索。电枢是电磁轨道炮一个必不可少的部分,具有传输电流和通过电磁力使自身加速到超高速的作用,因此对电枢研究的重要性不容置疑。电枢在发射过程中的转捩行为会在很大程度上受到电枢几何形状的影响,并且会极大程度地影响发射的性能[5]。长方体电枢是形状最简单的电枢,但是由于其不良好的电接触导致了较低的速度,而C型电枢的超盈尾部可以在开始与发射阶段为电枢与导轨之间的接触提供更大的接触压力,从而可以提供更加良好的电接触,因此C型电枢被广泛应用[6,7]。在C型
电工电能新技术 2023年9期2023-09-22
- 电磁同步线圈推进过程中动态力学状态分析
个特斯拉的磁场。电枢在磁场的作用下产生涡流与磁场相互作用,该作用会对电枢产生向前的推力,从而使电枢做加速运动,达到推进电枢的效果[5-8]。由于初级线圈在通入脉冲电流的瞬间产生强磁场,在对电枢产生推进作用的同时会对电枢产生很强的径向挤压力,可能会引起电枢发生变形,导致电枢及内部元件损坏[9-11],同时强电磁力会对线圈本身产生非常大的力学冲击,电磁力过大不仅会影响推进器的寿命,还会导致推进器绝缘固定外壳损坏引起线圈短路,存在爆炸的风险[12-13]。为避免
兵器装备工程学报 2023年5期2023-05-31
- 基于多场耦合仿真的四轨电磁发射器性能分析
果表明,为了保证电枢在高速状态下稳定运行,必须采用枢轨无间隙过盈配合方式,这就导致电磁轨道发射器工作过程中恶劣的接触状态难以避免,只能通过合理的结构设计改善。对于发射器多物理场耦合问题,Lin Qinghua等[5]开发了场路耦合条件下电磁轨道发射器的多物理场求解器;Yin等[6]对简单C形电枢的膛内电磁特性进行了研究;Galanin等[7]基于准静态磁场对电磁轨道发射器的工作过程进行了仿真;Kim等[8]研究了发射器的电流分布与电感梯度;Li Baomi
兵器装备工程学报 2023年4期2023-05-04
- 高速滑动电接触电枢表面动态磨损过程研究
元高速滑动电接触电枢表面动态磨损过程研究李 白 鲁军勇 谭 赛 张永胜 蔡喜元（海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室 武汉 430074）电枢是电磁发射装置的关键部件，其表面磨损是引起发射过程中转捩的原因之一，同时磨损也会严重削弱电枢本体的力学性能，影响发射安全性，因此有必要对高速滑动电接触电枢表面的动态磨损过程进行深入分析。首先，分析电枢表面产生磨损的机理，厘清相关耦合因素；其次，考虑表面磨损量变化、温度升高及电枢尾翼向外扩张过程中反向受力的影
电工技术学报 2023年1期2023-01-30
- J-TEXT托卡马克上电磁弹丸注入系统的X型电枢设计
丸注入系统的X型电枢设计陈忠勇1,2张维康1,2唐俊辉3李 峰1,2夏胜国3（1. 磁约束聚变与等离子体国际合作联合实验室（华中科技大学电气与电子工程学院） 武汉 430074 2. 强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学电气与电子工程学院） 武汉 430074 3. 脉冲功率技术教育部重点实验室（华中科技大学） 武汉 430074）国际热核聚变实验堆（ITER）计划是我国参与规模最大的国际科技合作项目，目标是验证大型托卡马克装置实现聚变能的可行性
电工技术学报 2022年19期2022-10-14
- 基于电接触特性的电枢臂形状优化设计
程中的运动部件,电枢与发射器轨道的接触特性极大影响电磁轨道炮的性能。为了获得良好的枢轨接触特性,工业上常采用过盈配合的方式。过盈配合不仅是发射装置抛体装填的必然要求,而且通过过盈配合,还可以增大枢轨接触压力,避免刨削、烧蚀等对发射不利的因素的产生,因此发射装置枢轨过盈配合成为当前研究的热点。目前,针对枢轨过盈配合的研究,主要集中在枢轨之间的物理接触特性上。如车英东等使用有限元仿真的方法分析了枢轨初始接触状态和预紧力对电磁轨道发射装置起动特性的影响,证明了优
弹道学报 2022年3期2022-10-08
- 四轨电磁发射器电枢-轨道初始接触特性研究*
7）0 引言理想电枢与轨道的接触是电枢臂表面完全与轨道接触，电枢与轨道之间有足够的接触压力并且能克服由于电流集中形成的接触分离力，但是过大的接触反力会延迟电枢的启动时间，造成电枢与轨道接触区域热烧蚀。另外，轨道刨削、电枢转捩是影响电磁发射器轨道寿命和性能的重要因素。而电枢与轨道之间接触压力的大小和分布是影响转捩的一项重要因素，接触压力及分布都与电枢的结构有关。目前，对于电枢结构方面的研究主要集中于C型电枢和H 型电枢。从研究内容来分，主要涉及电枢结构参数设
火力与指挥控制 2022年5期2022-07-25
- 基于接触特性的四轨电磁发射器电枢结构分析
器系统中的应用。电枢作为传导大电流并推动弹丸发射的运动部件,其接触特性极大影响着电磁轨道炮的性能。接触压力不足将引发转捩等现象;接触压力过大将导致发射过程中阻力过大,加重枢轨磨损。而具有优异性能的发射装置,要求在发射过程中枢-轨始终保持良好的接触,且枢-轨接触面上具有足够压力和均匀的应力分布。因此对电磁发射装置的通电接触特性的研究具有重要意义。目前,国内外学者针对该问题进行了大量的研究。冯建源等为优化初始接触特性,对C型电枢与轨道模型进行二维过盈装配仿真分
弹道学报 2022年2期2022-07-01
- 异步感应线圈推进器推力稳定性研究
次触发放电，驱动电枢不断加速前进[2,3];而异步线圈推进器，采用多相绕组配合多相交流脉冲电源，通过控制交流脉冲电源的放电相序，在轴向推进器里产生交变的磁动势，驱动电枢加速前进[4]。目前，同步线圈推进器的研究居多。同步线圈推进器具有较高的推射效率，但是需要精确的位置检测装置来触发相应位置的脉冲电源，控制复杂；同时，同步线圈推进器对电枢作用力集中在尾部，会造成电枢尾部应力集中、温升过高等问题。异步线圈推进器不需要精确的位置检测装置，且感应涡流、电磁应力和温
电工电能新技术 2022年6期2022-07-01
- 930E 卡车主发电机电枢的日常维护与保养工艺
力，主要由定子和电枢2 部分组成，由于卡车使用年限的增长，露天矿工作环境的影响，运输任务量的增加，所以930E 卡车主发电机电枢的日常维护和保养就尤为重要。如何能够快速完成电枢的维护和保养，保证保养后的质量达到所规定，930E 卡车主发电机电枢的日常维护与保养工艺的提出，就解决了这一难题，它能够使电枢保养更加的快速，还能够保证其质量，极大地提高了930E 卡车主发电机电枢的日常检修效率。1 930E 电动轮卡车主发电机的特点930E 电动轮卡车主发电机定子
露天采矿技术 2021年5期2021-12-24
- 直流电机电枢绕组弯折装置设计与应用
大中型直流电机的电枢绕组由若干根扁铜线相接安装在铁芯槽内，这些扁铜线在安装完成后需要将两端的端部弯折后，按一定的要求联接。大中型直流电机电枢绕组的扁铜线通常比较粗，若采用手工折弯劳动强度大，且弯折的尺寸统一性难以保证，易造成电枢绕组整体布线不规范，影响转子的动平衡性能。1 直流电机电枢绕组弯折存在的问题如图1 所示，直流电机主要由转轴8、电枢铁心5、电枢绕组7、换向器1 等组成，运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，电枢绕组是电机
装备制造技术 2021年8期2021-12-21
- 尾推式固体电枢的应力评估方法研究
道炮技术的发展，电枢研究也更加深入，很多专家学者已经就电枢材料[1-2]、电枢结构形式[3-6]、轨道材料、轨道结构形式[7]等进行了研究，并分析了电枢通流时的电流分布[8-9]，电枢的应力应变[10-11]。但是很少有论文从电磁轨道炮一体化弹丸设计角度出发，研究高过载条件下电枢在膛内推动弹体时的结构强度问题。目前电磁轨道炮毁伤用弹丸主要有两个研究方向[12]，一个是尾推式弹丸，一个是中骑式弹丸。尾推式弹丸主要特点是电枢位于弹丸底部，发射时电枢在电磁力的作
火炮发射与控制学报 2021年3期2021-09-23
- 电磁轨道发射装置的动态多物理场耦合分析
)0 引言伴随着电枢的高速运动，电磁轨道发射装置内电磁场、温度场和结构场相互耦合在一起，使装置内弹道工作环境十分恶劣[1]。为了设计出既能保证枢轨间有足够的接触力而不发生转捩，又能保证不会因温度过高、受力过大而产生破坏的电枢结构，研究发射状态下的内弹道多物理场耦合模型十分必要。目前对构建电磁轨道发射装置的多物理场耦合计算模型已取得了一定成果：在国外，一些计算程序如EMAP3D[2]，MEGA[3]和HERB[4]等被开发出来，用于模拟高速滑动电接触条件下的
弹箭与制导学报 2021年2期2021-06-26
- 3种口径电磁轨道炮电磁特性研究
轨道炮口径增大，电枢质量随之增大，要将电枢加速至相同速度需要馈入更大值的电流，这也许会使大口径轨道炮的电枢由于电流密度过于集中而烧蚀[8-9]，因此需要深入研究不同口径轨道炮电磁场特性的影响规律。金龙文、李军[10-12]通过量纲分析提出的模化方法讨论了不同口径电磁轨道炮的物理场特性。汤亮亮等[4]研究了大口径方形轨道炮电枢电流密度集中的现象，并对电枢结构进行了优化设计。李军[13]通过对轨道炮发射过程中的微分方程组分析发现电磁轨道炮的电磁场、应力场和温度
火炮发射与控制学报 2020年3期2020-11-16
- 地空导弹四极电磁发射装置的仿真与分析*
道发射装置，利用电枢受到电磁推力做加速运动，将导弹以较高速度发射出去。与传统的导弹发射技术相比，电磁轨道发射装置具有推力大、运动平稳、通用性好等优势。文中对发射装置进行了模型介绍与理论分析，并对发射装置的磁场强度分布、电流矢量分布和电枢所受电磁推力进行了仿真。通过利用MATLAB 软件对电枢的运动情况进行计算分析，获得了电枢的运动特性，验证了四极电磁轨道发射装置对大载荷抛体进行发射的可行性。1 发射装置结构与发射原理1.1 发射装置结构对于地空导弹这样重载
火力与指挥控制 2020年9期2020-11-10
- 炮膛抽成真空状态下电磁轨道炮的性能分析
1]的研究表明，电枢以一定的速度进入轨道内然后利用电磁力发射，可以改善电流波形，降低电气原件的性能要求，同时提高系统的效率。文献[2]鉴于石墨烯良好的润滑性能和导电性能，将石墨烯涂层应用于电枢和轨道之间，大幅降低了两者之间的滑动摩擦系数，同时获得了更高的发射速度。文献[3]研究了锡合金镀层对电磁轨道炮性能的影响，锡合金镀层电枢可将出口速度提高15%以上。文献[4]分析了轨道长度、宽度、高度、间距等几何参数和电路的元器件参数对电枢性能的影响，并且进行了多目标
科学技术与工程 2020年19期2020-08-03
- 一种实现直流牵引电动机电枢旋转烘焙的方法
动机转子通常称为电枢，由转轴、电枢铁芯、电枢绕组以及换向器等部件组成。电枢是机车将电能转换为机械能的部件，通过齿轮驱动轮对旋转来牵引列车前进。牵引电机安装在机车下部转向架上，运行环境恶劣，一方面要承受机车运行时轮对的剧烈振动；另一方面，牵引电机需要强迫通风，传动端是开放式的，运行时风雨砂尘、有害气体等都会进入电机内部，对电机绝缘产生伤害。机车运行中直流牵引电机电枢发生接地曾经是常见故障，接地故障发生后只有落轮修理。因此在提高直流牵引电机电枢绝缘可靠性方面做
轨道交通装备与技术 2020年2期2020-07-15
- 双层电枢结构设计及其电磁力和电流密度分布*
099)0 引言电枢在发射过程中加载的强脉冲电流会在电枢上产生大量的焦耳热和强脉冲电磁力，热量会导致电枢温度急剧升高，降低电枢的力学性能，强脉冲电磁力会加剧电枢性能的退化，最终引起转捩或者电枢的破坏，影响电磁发射系统的效率和寿命。所以，合理的电枢结构设计不仅可以改善电枢的电流密度分布，降低电枢的温升，还能强化电枢力学性能，在一定程度上抑制转捩和电枢破坏[1-2]。在电枢结构优化设计方面，国内外学者做了大量的工作。CHEN[3-4]等研究了电枢和轨道匹配性对
弹箭与制导学报 2020年1期2020-07-09
- 电磁发射轨道的温度场及非傅里叶热效应
电流通入到轨道和电枢所形成的回路中，可以在极短的时间内将电枢加速至很高的速度[1]。伴随着电枢高速运动，轨道处于大电流、高温、高压和强磁场的工作环境中[2]。而由于电磁热效应引起的温度变化会导致轨道烧蚀、变形，这不利于电磁发射轨道在大功率下的连续发射[3]。因此，了解发射过程中轨道温度分布，以及轨道温度随电枢移动的变化规律，对于轨道冷却系统的设计有着重要的参考意义。近年来，随着电磁轨道发射技术的快速发展，其所涉及的各种问题的研究都在不断深入。文献[4-6]
兵器装备工程学报 2020年3期2020-04-22
- 电磁轨道炮电枢装填推力影响因素分析
2099)在固体电枢设计过程中，电枢尾翼跨距往往被要求比电磁轨道炮正负两轨之间的距离要大一些，这个大的量值往往称为过盈量。通常固体电枢采用铝合金制作，而正负轨道采用铜合金制作[1-2]。当固体电枢被推入电磁轨道炮内膛时，固体电枢由于材质较软，而轨道材质较硬且位置被严格约束，电枢尾翼的跨距会失去“过盈量”。固体电枢失去的“过盈量”会在电枢内部储存一定的弹性能，使得电枢尾翼外表面紧紧的压接在内膛轨道表面，并保持着一定的机械压力。这种机械压力会抵抗发射初始时刻因
火炮发射与控制学报 2020年1期2020-03-20
- 电磁发射磁探针阵列位置分布及姿态优化
。在发射过程中，电枢速度和位移等参数的测量可以从一定程度上反映电枢在内弹道中的运动状态，准确测量内弹道中的电枢速度对电磁发射具有重要意义[4-5]。磁探针具有价格低、体积小、耐震耐热性好等优点，是电磁发射中最常用的电枢速度测量传感器。其原理为检测电枢经过磁探针时引起的磁通变化，得到电枢通过磁探针的时间[6]，拟合求导后得到电枢速度- 时间曲线[7]。影响电枢速度曲线拟合精度的主要原因包括磁探针阵列(即多个测量电枢速度的磁探针)的空间位置分布、电枢速度曲线测
兵工学报 2020年12期2020-02-06
- 轨道炮发射过程中轨道的受力与变形问题研究*
炮利用流经轨道、电枢的大电流产生的强磁场,使电枢在洛伦兹力的作用下加速运动到轨道炮出口,并抛射出去,是一种新概念动能武器。由于电枢运动速度较快,为保证电枢和轨道始终具有较好的接触,需要对轨道施加适当的预紧力。在发射过程中,电枢受到电磁力并且发生变形,会对接触的轨道面产生挤压。两侧的轨道由于流过相反方向的强电流,也会产生较大的排斥力。因此,保证轨道处于较为稳定的工作状态,并且具有较长的使用寿命,是电磁轨道发射技术的重要研究方向[1]。对于在发射过程中轨道的变
弹箭与制导学报 2019年4期2019-12-28
- 轨道炮枢轨初始接触特性研究
其是用于发射固体电枢的电磁轨道炮，因其优异的性能而得到迅速的发展[1-3]。然而，在发射过程中，电枢-轨道界面接触压力不足导致转捩和轨道烧蚀现象时有发生，为确保电枢-轨道界面的良好接触，接触面需要保持足够的压力大小和均匀的压力分布，而枢轨接触压力及分布同电枢的形状和结构参数相关[4-6]，因此研究枢轨界面的接触问题对于提高电磁发射效率、延长轨道使用寿命、电枢形状设计及结构参数优化等方面具有重大意义[7-9]。C形电枢是一种常用的固体电枢结构类型[10-11
兵器装备工程学报 2019年10期2019-11-08
- 新型四极轨道电磁发射器结构优化设计
存在着轨道烧蚀、电枢受力不均、电流过度集中等制约轨道炮发展的突出问题[1-2]。文献[1]在现有轨道炮类型的基础上提出了一种新型四极轨道电磁发射装置结构，并对该模型进行了充分的理论与仿真分析。由于该模型独特的结构与通流方式，使得其具备优良的电磁、电流效应，能够产生更大、更稳定的电磁推力，具有较强的研究意义。本研究主要对该模型进行结构优化设计，充分挖掘该结构的性能，提高其电磁推力等性能指标，推动其工程实际研究。1 基于正交试验的新型四极轨道电磁发射器基本型设
兵器装备工程学报 2019年10期2019-11-08
- C形一体电枢的结构设计及接触压力分析
炮使用的C形一体电枢结构，其设计前提是保证发射过程中电枢与轨道(以下简称枢轨)之间保持良好的金属—金属接触，避免发生转捩。枢轨之间接触面大小和位置的分布以及二者之间接触压力的大小均是导致转捩的重要因素，接触面与接触压力的大小都与电枢的结构有关[4-8]。因此，研究枢轨之间电接触特性，对合理设计电枢结构、提高电磁轨道炮发射效率以及抑制轨道烧蚀、转捩，均有着重要意义。电磁轨道炮枢轨间的滑动电接触受多种因素影响，如接触压力、电枢运动速度、脉冲电流等。原则上枢轨接
兵工学报 2019年10期2019-11-05
- 电磁轨道炮锡合金镀层U形电枢仿真与试验
明，电磁轨道炮铝电枢在发射初始阶段，在法向预应力的作用下，枢/轨之间以干摩擦为主；同时由于电流欧姆热作用，电枢表面发生软化与剥落，加剧枢/轨间摩擦，即损伤电枢与轨道，降低轨道的使用寿命，还限制电枢速度的提高，导致发射效率低下；在电枢高速运动阶段，铝电枢表面由于电流欧姆热和摩擦热的持续累积，会熔化形成较均匀的液态层，对枢/轨滑动电接触具有一定的积极作用。因此，针对低速阶段电枢/轨道间干摩擦情况，在电磁轨道炮电枢/轨道界面添加液态导电层，以降低电枢/轨道间摩擦
火炮发射与控制学报 2019年3期2019-09-23
- 电磁轨道炮U形铝质电枢回收过载极限分析
等问题[4]，当电枢在膛内加速运动时，电枢会受到复杂的作用，从而导致枢/轨间的滑动电接触状态极易处于不稳定的状态，并产生烧蚀、刨削等损伤现象，严重影响轨道的寿命从而制约电磁轨道炮的进一步发展，而对轨道和电枢之间的滑动电接触进行实时监测是很困难的，目前的研究方法是根据基本理论建立超高速滑动电接触模型，预测滑动电接触的过程和对轨道及电枢界面的影响，并对发射后的滑动接触界面形貌与理论预测进行比较，反推滑动电接触过程。因此，要实现枢轨之间滑动电接触的可靠分析，需要
火炮发射与控制学报 2019年2期2019-06-25
- 电磁轨道发射器数值模拟与速度测量
进行求解，计算了电枢运动过程、电磁场和温度。文献[10]基于磁扩散方程、安倍定律和实验数据，通过有限元计算求得考察点磁场和电场特性。文献[11-16]以磁通密度Bz为自变量，建立了轨道和电枢内的二维磁扩散模型。文献[17-19]基于触发策略自动计算方法，建立了电磁轨道发射器电路模型，能够求解电枢的运动过程。笔者考虑摩擦力、空气阻力的影响，基于磁扩散方程、热传导方程和运动学方程建立电磁轨道发射器的计算模型。针对矩形电枢普通发射器、C形电枢普通发射器和增强型发
火炮发射与控制学报 2019年2期2019-06-25
- 电枢装配后接触压力不均匀特性研究*
间电流相反,使得电枢中心磁场得以抵消,实现弹药位置的磁场屏蔽,同时相比于传统轨道发射器,它的结构更加稳定,电枢受力更大。发射过程中,电枢的性能状态对发射的影响巨大,只有保证电枢与轨道良好的接触状态,才能确保发射的成功率[7-9]。电枢与轨道间保持良好的金属-金属接触,才能避免发生转捩现象,电枢与轨道之间的初始接触压力大小和分布对转捩现象有重大影响[10-13]。初始接触压力大小与分布及电枢的结构尺寸有关,合理的电枢结构尺寸能保证电枢与轨道之间压力分布均匀,
弹箭与制导学报 2019年6期2019-06-24
- 电磁轨道炮U形电枢的水中阻力系数研究
过程以及对轨道和电枢界面的影响，并与发射后的接触界面形貌对比，反推滑动电接触过程。为此，必须对发射后的电枢进行无损回收。传统回收方式大多采用低密度固体回收介质，容易造成电枢表面的划伤，只能采用流体介质对电枢进行无损回收。电枢在流体介质中的阻力系数是回收装置设计的关键。目前电磁轨道炮大多采用U形电枢进行试验[5-8]，形状与传统的圆柱形弹丸差异较大。为此，本研究将通过理论分析、数值模拟分析及相关验证试验，得出U形电枢在水中的阻力系数，从而为电枢的无损回收方案
兵器装备工程学报 2019年4期2019-05-05
- 电磁轨道炮锡合金涂层电枢/轨道温度场数值仿真
050003)电枢/轨道间的滑动电接触性能对电磁轨道炮的发射效率和轨道寿命影响最大，是电磁轨道炮的核心技术之一。由于滑动电接触本质是电枢/轨道间高速载流摩擦，在电流欧姆热与机械摩擦热共同作用下，电枢与轨道界面会出现摩擦磨损、转捩烧蚀、高速刨削、金属沉积等问题，严重影响轨道使用寿命[1-3]。将液态涂层应用于电磁轨道炮滑动电接触，可以显著增加实际接触面积，大幅减小接触电阻，同时还可以达到润滑效果。俄罗斯学者Drobyshevski[4]从理论上对电磁轨道炮
兵器装备工程学报 2019年4期2019-05-05
- 触发位置对异步线圈电磁推进效率影响分析
比，线圈式推进器电枢和驱动线圈之间无直接的电联系。异步线圈推进时，电枢在加速的过程中受到悬浮力的作用，电枢和驱动线圈之间的没有摩擦，推进器的使用寿命更长,电枢在推进过程中也会转动，增加电枢的稳定性[4]。由于异步线圈推进器推进过程中安培力很大且分布在电枢多个位置，推进力相较同步电磁推进器可以更大，更稳定，因此异步感应线圈推进器更适合推进大质量物体。我国从20世纪80年代末开始进行这方面的研究，并取得了一系列的研究成果[5-10]。其中，中国科学院电工研究所
兵器装备工程学报 2019年4期2019-05-05
- 六极轨道电磁发射器电枢优化设计与仿真*
有效的电磁屏蔽。电枢是六极轨道电磁发射器的重要组成部件,六极轨道电磁发射器选用的是常用的固体电枢。六极轨道电磁发射器发射智能弹药过程中强大的电流在趋肤效应的作用下仅仅分布在轨道和电枢的浅表层,导致电流在电枢与导轨接触面的某些局部区域过于集中,电流集中将导致局部过热从而发生电枢和轨道表面烧蚀,导致转捩现象发生。通过改变六极轨道电磁发射器电枢的几何结构,可以有效改善电枢和轨道接触表面以及电枢内部的电流分布、焦耳热分布和电磁力分布,从而减少电枢和轨道表面烧蚀以及
弹箭与制导学报 2018年2期2018-12-21
- 多匝串联并列轨道炮U形电枢接触界面熔蚀规律分析
3-5]。轨道炮电枢在高速滑动过程中会产生大量热量，包括焦耳热、摩擦热等，并伴随着接触界面材料的熔化和磨损甚至发生转捩，造成严重烧蚀，进而影响轨道寿命。研究电枢与轨道间滑动接触界面的电热特性和熔蚀规律，对延长轨道寿命至关重要[6-9]。目前，由于高发射指标需要很强的脉冲电流，简单轨道炮在发射大质量弹丸方面正在承受着烧蚀带来的问题，这是简单轨道炮面临的挑战[10-11]。Marshall等[1]指出：电枢沿发射方向的载流厚度是评价电磁轨道炮发射能力的一个重要
兵工学报 2018年11期2018-11-29
- 基于ANSYS的电磁轨道炮C型固体电枢有限元分析
[1]。C型固体电枢是电磁轨道炮常用的一种电枢结构型式，合理的C型固体电枢结构设计，可以有效减小电枢与轨道的最大电流密度值，进而改善接触面上焦耳热的分布，避免电枢和轨道接触面的烧蚀，增大电枢的加速力，提高发射的能量利用效率。电磁轨道炮的相关实验成本很高，对实验条件也有很高的要求，仅通过实验很难明确电枢上物理特性的分布规律。相比于实验方法，数值模拟方法成本低，观察电枢上物理特性分布更加直观，是解决这一问题的最有效的手段。1 理论解析麦克斯韦方程组是解决时变电
现代机械 2018年3期2018-07-27
- 移动区域中的电场问题的研究
进系统是以导轨和电枢为主要组成部分，通过对导轨两端施加电压，使导轨内产生电流，在电流和导轨间磁场的共同作用下，进而产生作用在电枢上的洛伦兹力，通过洛伦兹力对电枢的作用来加速抛体运动的装置。移动过程中，导轨与电枢接触面随时间变化，导致电场、电流也随之变化。求解问题模型如图1，其中最外层是空气层，中间为两条导轨，导轨中间是滑动的电枢，在导轨两端通电，由导轨与电枢构成一个闭合回路。2 理论模型在求解区域中，我们将在两个导轨上分别添加适当电压，我们通常给予150V
中国传媒大学学报(自然科学版) 2018年6期2018-02-15
- 电磁轨道炮膛内磁场环境的数值仿真分析
模型，分析了固体电枢电磁轨道炮的速度趋肤效应；以矩形电枢和U型电枢为例，给出了边界条件和激励源函数。采用有限差分法对方程进行了分析，得到轨和电枢中的磁密度云图和电密度云图及电枢的受力曲线。轨道炮膛内磁场的高磁通密度，空间衰减迅速特点及低频特性，对轨道炮膛内磁场屏蔽设计具有重要的意义。电磁轨道炮；脉冲强磁场；有限元差分法；时频特性电磁发射技术是继化学能发射之后出现的一种新概念动能发射技术，按结构和原理的不同，可分为电磁轨道式和电磁线圈式两种。前者可以理解为一
兵器装备工程学报 2017年12期2018-01-04
- 电磁轨道炮石墨烯涂层U型电枢的发射试验研究
炮石墨烯涂层U型电枢的发射试验研究杜传通， 雷 彬， 吕庆敖， 邢彦昌， 张 倩(军械工程学院弹药工程系， 河北 石家庄050003)利用涂层制备装置在普通U型电枢表面制备了石墨烯涂层，通过对普通U型电枢和石墨烯涂层U型电枢进行了低速发射试验，分析了石墨烯涂层对电磁轨道炮放电电流、电枢速度及试验后电枢形貌等的影响。结果表明：与普通U型电枢相比，石墨烯涂层U型电枢的电枢速度可提高20%以上，且石墨烯涂层具有抗电弧烧蚀、减小枢轨间滑动摩擦因数的作用。试验结果对
装甲兵工程学院学报 2017年4期2017-09-16
- 电磁轨道炮电枢馈电位置研究
89)电磁轨道炮电枢馈电位置研究吴金国1， 李海元1， 程年凯2， 李龙1， 栗保明1(1.南京理工大学 瞬态物理国家重点实验室， 江苏 南京 210094； 2.中国兵器科学研究院， 北京 100089)轨道炮电枢依靠馈入的脉冲大电流来产生电磁力以驱动弹丸运动。选择合适的电枢馈电位置，有利于减小电枢的启动延迟，也能够减少身管长度的冗余设计。研究了电枢馈电位置的选择对电枢启动时电磁推力的影响，理论推导分析并结合有限元/边界元数值模拟的结果表明：改变电枢的馈
兵工学报 2017年6期2017-07-10
- 电磁轨道炮电枢技术研究进展
03)电磁轨道炮电枢技术研究进展杜传通，雷 彬，金龙文，向红军，孟学平(军械工程学院 弹药工程系，河北 石家庄 050003)电枢作为电流和电磁力的载体，在电磁轨道炮中起着将电能转换为弹丸动能的关键作用。通过对国内外电磁轨道炮电枢资料的搜集分析，论述了不同类型、形状的电枢和轨道炮一体化弹丸的研究进展。结合电枢技术特点及其发展趋势，提出了以电磁轨道炮实用化为应用背景的一体化弹丸对电枢的要求及其研究方向。兵器科学与技术；轨道炮；电枢；一体化弹丸纵观世界常规武器
火炮发射与控制学报 2017年2期2017-06-19
- 磁通量压缩发生器电枢的动力学特性仿真计算研究
磁通量压缩发生器电枢的动力学特性仿真计算研究鲁峰1,2， 陈朗2， 冯长根2， 王立华1(1.中国水产科学研究院 渔业工程研究所, 北京 100141; 2.北京理工大学 机电学院, 北京 100081)为了有效地提高磁通量压缩发生器的输出性能，设计了一种柱锥形结构的磁通量压缩发生器，研究了发生器结构的动力学响应特性。采用聚类算法和文本挖掘技术对非线性动力学仿真软件LS-DYNA进行了二次开发，编制了节点随机失效和有限元网格自动分离程序，建立了一个仿真模型
兵工学报 2017年2期2017-03-09
- 感应线圈炮中电枢感应电流产生机理及特性
要成员之一，具有电枢和驱动线圈之间无直接机械接触、结构简单等特点，是研究的热点[5-6]。目前对于感应线圈发射器的数学模型建立、数值仿真、参数分析都开展了较多的研究[7-10]，但对于电枢中的感应电流的产生机理、变化特性等尚没有开展深入研究。电枢感应电流特性作为影响电磁发射效率、多级发射器触发控制条件的关键因素，需要开展深入研究。笔者将从感应线圈发射器的等效数学模型出发，基于电磁感应定律和楞次定律，深入分析影响电枢感应电流的各个因素，为感应线圈发射器的优化
火炮发射与控制学报 2017年4期2017-02-02
- 电磁轨道炮接触热时空分布特性分析*
是一种依靠轨道和电枢间的电磁力加速载荷的发射装置，在军事领域、航天领域和超高速撞击实验领域具有巨大的应用潜力。电磁轨道炮发射电枢过程中，电枢与轨道接触面通过兆安级脉冲电流，为保证电枢与轨道处于良好的电接触状态，电枢与轨道间要保持适当的接触压力。在这种高速、脉冲大电流的滑动电接触状态下，电枢与轨道接触面会产生大量的接触热，即摩擦热和焦耳热。接触热的作用可能使电枢和轨道接触面发生熔化，严重影响电磁轨道炮的可靠性和轨道的使用寿命。在高频发射情况下，轨道内周期性热
高压物理学报 2016年6期2016-04-25
- 载流电枢与感应电枢电磁线圈发射器系统特性比较*
合作用将发射体(电枢和发射载荷)发射出去，实现电能到动能的转化。电磁线圈发射器主要由脉冲功率电源、多级驱动线圈、电枢和发射负载等组成。该发射器具有结构设计模块化、能量转换效率高、发射过程精确可控等特点，可实现小载荷(几克到十几千克)的高速发射及大载荷(数百千克)的低速发射任务等，应用前景十分广阔[1-6]。电枢是电磁发射器实现电能到动能转换的关键部件，其载流特性决定了电磁发射器的系统特性。电磁线圈发射器的结构包括感应电枢结构和载流电枢结构两种。感应实体电枢
高压物理学报 2016年6期2016-04-25
- 铝合金刷电枢的电磁发射特性研究*
点[1-11]。电枢作为发射系统关键部件之一，对电磁发射设备的工作特性具有重要影响。在发射过程中，电枢必须承受兆安级的超强电流，这种极端条件对电枢的强度、韧性、耐瞬间高温以及抗烧蚀性能提出苛刻要求。固体电枢-轨道间的热现象主要由电流趋肤效应和滑动电接触引起[2-3]，电流趋肤效应会造成电流集中分布，进而产生很高的局部温度，导致电枢材料表面熔化、腐蚀甚至破裂。电枢烧蚀的部位大多位于电枢和轨道相接的尾部[4]，且速度越快烧蚀越严重。为了分析电流趋肤效应的机理并
高压物理学报 2016年3期2016-04-25
- H形固体电枢形状设计及接触应力分析
生强磁场驱动载流电枢的超高速发射装置，电枢设计对其性能的优劣有着重要影响。其中固体电枢欧姆损耗较小，相比较其他类型电枢具备较高的能量转换效率，是目前轨道型电磁发射装置研究的热点［3－6］。H 形结构固体电枢有许多优越的特性。为了使电枢能够与导电轨道紧密接触，尾端形状有一个向两侧的过盈，使其稍大于炮膛口径。这样电枢和轨道之间的作用力由两方面构成：一方面，当电枢进入膛内时，两尾翼会形成向内的形变，从而对轨道产生压力；另一方面，当电流通过电枢尾翼时，尾翼还会受到
火炮发射与控制学报 2015年1期2015-11-27
- 大电流高速滑动刨削的预测模型
关［6－9］。当电枢速度达到起始刨削速度时，冲击力达到材料的极限强度导致刨削。该假说只对刨削行为作了解释，并没有给出预测起始刨削速度的方法。2）绝热剪切假说认为刨削产生的过程中有绝热剪切带形成。绝热剪切带是当材料的粘塑性热软化率超过其机械硬化率时局部带发生的剧烈的塑性应变［10］。该假说也没有给出预测起始刨削速度的方法。3）冲击压强模型认为起始刨削速度由较硬材料的硬度和双方材料的密度及声速度决定。当电枢与轨道碰撞产生的冲击压强超过了材料的屈服强度时则产生刨
火炮发射与控制学报 2015年2期2015-11-27
- 三种H形电枢接触特性分析
004）三种H形电枢接触特性分析刘 峰1，党晟罡1，张晖辉1，王振春2，温银堂2（1.燕山大学河北省重型装备与大型结构力学可靠性重点实验室，河北秦皇岛 066004；2.燕山大学国防科学技术学院，河北秦皇岛 066004）电枢的接触状态是影响发射精度和发射效率的重要因素。由悬臂梁模型计算了过盈尺寸，对3种典型的H形电枢进行了力学分析，比较了应力状态、接触力以及电接触性能，发现凹面电枢更符合设计要求。对符合形状要求的凹面电枢进行了结构优化，讨论马鞍面圆心尾端
火炮发射与控制学报 2015年3期2015-01-08
- 电磁轨道炮固体电枢的运动特性分析*
研究正方兴未艾。电枢作为发射系统的运动组件，国内外专家学者对其进行了不同方面的研究［1］。文献［2］分析了发射状态下导轨的动态响应;文献［3］通过数值模拟分析了二维块状电枢的速度趋肤效应;文献［4］研究了固体电枢非稳态电磁场和温度场;文献［5］研究了电枢导轨接触区几何结构对电枢发射的影响。然而目前现有文献资料对固体电枢的运动特性的研究略显不足，文中将从动力学角度分析固体电枢在激励电流作用下的加速度和速度理论，并运用数值分析软件和有限元分析软件对比分析理论和
弹箭与制导学报 2014年1期2014-09-20
- 电枢材料和弹丸配重对舰载线圈炮效率的影响
与有效载荷相连的电枢。有效载荷与电枢的质量比称为弹丸的配重。线圈炮发射的有效载荷质量差别很大，从几克到几百千克不等，驱动不同的有效载荷所需的电枢质量也是不一样的，因此研究弹丸的配重具有十分重要的意义。同时，电枢的材料对线圈炮的性能有显著的影响，文献［9］通过比较铝、铜、银、镍、钨、钢等6 种材料的电枢，得出了电枢材料必须具有很高电导率和较低密度的结论，并指出最好的材料是铝，但文献［9］并没有就在电枢上增加有效载荷进行研究;文献［10］研究了用铜作为电枢材料
舰船科学技术 2013年4期2013-12-02
- 考虑电枢速度的多级感应线圈炮最佳触发位置
言感应线圈炮具有电枢与驱动线圈无电气和机械直接接触、可控性好、可实现较高发射初速等优点，应用前景广阔［1－7］。但是，电枢仅在驱动线圈的后半段才受到加速力，而在前半段会受到制动力，由于感应线圈炮的这一原理性弊端，使得单级驱动线圈对电枢的加速能力有限。为使电枢获得较大出口速度，可以利用多个驱动线圈，使储能电容对驱动线圈依次触发放电或供电，实现对电枢的连续加速。多级感应线圈炮中驱动线圈的触发或导通时机是影响电磁发射效率的重要因素。对于多级感应线圈炮中的任一级驱
电机与控制学报 2012年1期2012-09-20
- 电磁发射系统C型固体电枢的电流密度分布特性及其机理分析
4)1 引言C型电枢是固体电枢电磁轨道炮常用的电枢结构型式，其结构设计对电枢中的电流分布以及电枢所受的电磁驱动力都有重要的影响［1］。合理的电枢结构设计不仅可以改善电枢中的电流分布，进而改善电枢内部发热，增大电枢的电磁驱动力，提高发射的能量利用效率，还可能强化电枢与轨道之间的电接触，在一定程度上抑制速度转捩的发生［1-4］。但由于受到计算机硬件和软件的限制，难以模拟电磁发射过程中电磁场的动力学过程。文献［5］简单提到了电枢的结构尺寸变化引起的电流和焦耳热的
电工电能新技术 2012年2期2012-07-02
- 电磁轨道发射状态下导轨的动态响应
过采用新的导轨与电枢间的导电方式来避免导轨烧蚀；另一方面，通过计算导轨发射过程中导轨的动态响应及导轨的应力应变状态，来分析导轨发射状态下的受力及变形规律［2］。文献［3］将导轨简化为弹性地基梁，并假设电枢匀速通过导轨的情况下，讨论了导轨长度等参量对共振速度的影响。文献［4］研究了发射状态下导轨的弹性波，并讨论了电枢临界速度与接触压力之间的关系。文献［5］通过数值模拟的方法，研究了等离子体的粘滞阻力和惰性阻力对电枢运动的影响。但是，这些研究都没有考虑电枢对导
振动与冲击 2012年2期2012-02-12
- 直流双转串激永磁电机起动过程分析
Φ=常数。若忽略电枢反应的影响，等效电路如图1所示[2]。图中La表示电枢绕组的电感与外接电感的总和，称为电枢回路电感；Ra为电枢回路的电阻，Ea为电枢绕组感应电动势；Φs为永久磁铁对外的剩磁磁通。设电机的静负载转矩为ML，且等于常数。起动前电路处于稳态，即t=0-时，电枢电流Ia(0-)=0。当开关K合闸瞬间，由于电枢回路存在电感La，使得电枢电流 Ia不能跃变。即在t=0+时，Ia(0+)=Ia(0-)=0，所以刚加上电枢电压时，电枢电流为零。当 t≥
船电技术 2011年11期2011-07-03
- 电磁轨道炮C型固体电枢组合装填方式下接触特性的分析
作电压为千伏级，电枢和轨道之间的接触是不均匀的点接触，如果不能保证良好接触在发射过程中就会出现拉弧现象，造成轨道和绝缘层的烧蚀。为了使电枢和轨道不发生熔焊，必须保证接触面上有足够的接触压力；而且把电枢置于距轨道炮尾部约4倍口径的位置可以使电枢在接通电流时获得最大推力[4]。电枢和轨道之间保持初始接触压力最容易实现的就是利用过盈配合，因此有必要研究过盈量、摩擦因数和压入速度对装填过程中接触压力分布的影响，以20 mm口径电磁轨道炮为例，采用接触问题的有限元方
火炮发射与控制学报 2011年4期2011-06-27
- C型固体电枢与导轨接触压力的保持
015）1 引言电枢是电磁炮的关键部件之一，它将电磁能转换为弹丸的动能。C型结构固体电枢有许多优越的特性，是目前固体电枢电磁轨道炮研究中常用的电枢类型。该型电枢在发射过程中需要考虑的一个重要因素是电枢与导轨的接触压力保持问题，合适范围内的接触压力能保证电流的顺利传递，在一定程度上避免转捩的发生。2 接触压力计算经典文献[1]中关于电枢和导轨接触压力的表述为：通过电流1A接触压力为1g，即1A/1g。从中可以看出所需接触压力和电流之间的关系另，由“轨道炮作用
电气技术 2010年1期2010-06-23
- 固体C型电枢几何结构优化设计
脉冲电源、轨道、电枢和控制电路。当轨道炮工作时电流从一根导轨经电枢流向另一导轨，两导轨之间形成强磁场，磁场与流经电枢的电流相互作用产生强大的电磁力，推动电枢沿导轨加速实现高速发射。电枢是电磁轨道炮的重要组成部件，是将电能转化为动能的最直接部件，它的性能参数直接关系到轨道炮的发射性能，关系到轨道的烧蚀情况以及在很大程度上决定了整个系统的发射稳定性。电枢可以分为三类[3]：固体电枢、等离子体电枢和混合电枢。等离子体电枢在轨道炮发射初期在强大电流作用下气化生成等
电气技术 2010年1期2010-06-23
- 同步感应电磁线圈炮电枢的结构分析
磁场，该磁场会在电枢内感应出涡流，涡流与磁场相互作用产生电磁力驱动电枢沿炮管作加速运动。由于驱动线圈产生的磁场在时间和空间上的分布是不均匀的，所以电枢的涡流分布也是不均匀的，使得电枢所受电磁力非常复杂。若采用柱坐标系表示电枢所受电磁力，则电枢的受力可以分解为沿轴线的轴向力和沿半径方向的径向力，轴向力推动电枢向前运动，而径向力则挤压电枢。当电枢所受电磁力的径向分量超过电枢材料的强度极限时，电枢将发生破坏，SIEMCG将无法正常工作，因此有必要对电枢结构进行分
电气技术 2010年1期2010-05-26