轨道炮

摘要： 轨道炮的轨道直线度与发射过程中的电接触性能密切相关。为获取轨道直线度,融合使用激光测距传感器、位置敏感探测器(PSD)、电感传感器,提出一种轨道炮轨道直线度测量方法。并对测量方法的工作原理及测量系统设计进行深入分析。最后对30 mm轨道炮轨道进行检测,结果表明:测量精度能控制在0.03 mm以内,满足轨道炮轨道直线度测量要求。

摘要： 为了研究轨道炮在发射过程中的局部区域过热现象对轨道炮的发射精度与使用寿命带来的严重损害,基于Comsol Multipysics有限元分析软件建立了轨道炮二维瞬态有限元模型,考虑电枢高速运动产生的速度趋肤效应的影响,分析了不同驱动电流上升沿时间作用下的电磁热紧耦合轨道的电流与温度分布规律,并进行了轨道炮发射实验,对仿真结果进行了验证。结果表明:发射过程中,轨道温升最高点出现在电流上升沿结束时刻附近,临近炮尾的一段轨道上,温升峰值由炮尾向炮口逐渐降低,且热量在枢轨接触面透入轨道1~2 mm。根据仿真与实验结果,轨道炮尾的内侧为热管理系统设计关键位置。

摘要： 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。等离子体大破裂是ITER安全运行面临的最大威胁,会对装置造成严重的损坏,因此缓解破裂危害是ITER亟待解决的关键问题。目前缓解破裂危害的基本策略是主动注入大量粒子,但现有的破裂缓解系统尚不能完全满足ITER的需求。该文通过分析现有破裂缓解系统的特点,介绍J-TEXT托卡马克上新一代用于破裂缓解的电磁弹丸注入系统(EMI),该系统使用电磁力发射弹丸,可有效提高弹丸的注入速度并缩短响应时间,克服了其他系统的局限性。电枢是EMI的核心部件,在发射中起决定性作用,通过介绍尾翼接触型电枢的结构及功能,说明这类电枢运用于EMI时在减速阶段存在枢轨电接触性能不足、运动稳定性不够高等局限性,由此根据EMI减速阶段对电枢性能产生的特殊需求,设计了一款具有X型结构的新型固体电枢。仿真结果表明,电枢的电磁、机械性能满足发射要求,电接触特性良好。在发射性能试验中,电枢完成了加速至520m/s后主动减速至0m/s;电枢-弹丸分离性能试验中实现了电枢、弹丸的稳定分离,弹丸的飞行速度为358m/s,且该速度能随着加速能量的增加进一步提高。EMI为托卡马克等离子体破裂缓解贡献了一种高效注入杂质的先进方案,该文提出的X型电枢具有良好的发射性能,为EMI提供了一种优良的新型固体电枢结构及设计方法。

摘要： 该文采用有限元法,仿真研究了轨道炮的电流分布特性。根据有限元模型中影响因素的不同,建立了三种模型,即速度趋肤效应模型、接触电阻模型以及两者都包含的综合模型。首先在运动电枢上建立坐标系,在麦克斯韦方程组中增加速度项,实现考虑速度趋肤效应的运动电磁场计算;其次接触电阻模型考虑了电枢与轨道的粗糙表面特征以及枢轨间接触压力;最后将两种模型结合建立了综合模型。该文通过对比分析各个模型中的电流在枢轨界面上的分布特性,表明综合模型能更准确地揭示电流分布特性。基于此,以电感梯度为例,该文进一步分析了不同模型中电感梯度变化规律,研究表明,速度趋肤效应与接触电阻都是影响电磁轨道炮性能的关键因素。

摘要： 为了探究轨道炮身管结构对发射时变形情况的影响,选取两种常用的轨道炮结构,通过建立截面面积相同的轨道模型,利用有限元仿真方法,进行电磁—结构的多场耦合计算,得到发射过程中某一瞬间的轨道各部分形变量,以研究发射过程中截面形状对轨道变形的影响.结果表明,相比于方形截面轨道,圆形轨道内部主方向上的形变量更小,同时圆形电枢受到的体积力更均匀.选择圆形截面轨道可以有效减少发射时的轨道变形.

摘要： 电枢作为电磁轨道炮用弹丸核心部件之一,对其进行设计与改进一直在电磁轨道炮工程化研制中占据重要位置,其中应力评估是其设计的关键环节.基于电枢的负载要求和膛内不同时刻的工作状态,形成了电枢载荷及约束的加载方法,对所加载的载荷进行了参数化处理;依据轨道炮发射原理及发射试验结果对关键参数进行分析,根据分析结果对膛内工况进行了进一步假设及细化,建立了基于有限元方法的尾推式固体电枢应力评估方法;并以某型尾推式电枢为例进行了电枢应力的示范性计算.

摘要： 轨道炮发射过程中在轨道上积累的热量,对轨道炮身管寿命、炮口初速、身管动力学响应具有重要的影响.为避免不利效应在身管上累积,需要为轨道炮身管配备热管理系统.轨道上的热生成及主动降温分析工作需要联合使用多种有限元工具才能完成,并需要较为复杂的软件操作.通过分析轨道炮发射过程中热量累积的组成,获得轨道轴向上的温升,进而以典型轨道材料和轨道尺寸为基础,用分离变量法求解了轨道径向及轴向的热传导方程,讨论了在轨道轴向和径向的温度场瞬态分布特性,基于二者的分析对比,讨论了在设计轨道炮热管理系统时,轨道温度场分析过程的简化方法及依据.

摘要： 为研究轨道炮高速动能射弹底凹结构的减阻效应,利用ANSYS Fluent软件对超高音速下射弹的气动特性进行数值模拟仿真,并分析对比两类底凹结构的减阻效果。研究结果表明,在不考虑飞行稳定性等其他设计因素,在30 mm直径的射弹条件下,若设计底凹结构为圆柱体,在深度为4 mm、直径为14 mm的底凹结构下,阻力系数最小;若设计底凹结构为半球体,在球半径为7 mm左右时,阻力系数最小。当底凹深度介于5~8 mm时,半球体底凹结构较圆柱体底凹结构结果更优。

摘要： 针对电磁轨道炮发射的弹丸中,引信部位电子器件会受到低频脉冲强磁场干扰的问题,在采用COMSOL仿真软件建立轨道炮面电流模型,进而分析发射过程中电枢前端磁场分布的基础上,对铜1J22、铜铁、铝坡莫合金三种组合屏蔽方式及铝坡莫合金屏蔽层厚度比例对屏蔽性能的影响进行了仿真.仿真结果表明,发射过程中距离电枢前端越近磁场越强且屏蔽效能越差;三种屏蔽方式下铝坡莫合金的屏蔽效能最好,在电枢前端10 mm位置屏蔽前后磁通密度为2.9025 T和0.1099 T,屏蔽效能可达到28.44 dB;在总厚度为4.5 mm的铝坡莫合金屏蔽组合方式中,导磁材料坡莫合金厚度增加屏蔽性能也会提高,但其层厚度增加超过2.5 mm时对屏蔽效能的影响已不那么显著且最后将趋于某一恒定值.

摘要： 电磁轨道炮膛内弹丸测速雷达通常工作在强磁场环境中。本文在分析电磁轨道炮和弹丸速度测量多普勒雷达基本结构和工作原理的基础上,讨论了强磁场环境中弹丸测速雷达的电磁兼容问题,包括电磁轨道炮电磁辐射特点以及强电磁屏蔽的原理、要求与设计考虑。利用多普勒雷达测速方法设计了1套切实可行的电磁轨道炮膛内弹丸速度测试系统,以用于实时、精确、自动测量电磁炮膛内弹丸速度,解决了电磁炮研究中的急需问题。

摘要： 导磁材料不仅可使电枢处的磁力线变得均匀,还可以将发散的磁力线"牵引"回来,从而使尽可能多的磁力线作用于电枢,加大电枢总受力.在Ansoft涡流场中,基于一种C型电枢,对方口径轨道炮不同导磁材料的不同位置和尺寸分别进行设计仿真,在电流激励相同的情况下,得出各自电枢的最大受力状态.通过仿真发现,导磁材料的添加最大可使电枢受力提高一倍,该仿真过程和结果对轨道炮身管的设计与制造有一定的指导作用.

摘要： 目前在研的轨道炮大部分采用多级电容储能电源作为激励,利用PFN放电网络形成期望的放电波形,达到控制轨道炮发射初速的目的.所以在发射前,获得各个电源模块的放电时序非常重要.本文建立了多级电容储能轨道炮模型,编制了仿真软件,可以在激励电流水平的约束下,计算各个模块的放电时序,获得符合要求的激励电流波形,同时获得发射的效率和速度.本文讨论的内容可以作为轨道炮射表编制研究的基础.

摘要： 导磁材料不仅可使电枢处的磁力线变得均匀,还可以将发散的磁力线"牵5I"回来,从而使尽可能多的磁力线作用于电枢,加大电枢总受力。在Amoi~涡流场中,基于一种c型电枢,对方口径轨道炮不同导磁材料的不同位置和尺寸分别进行设计仿真,在电流激励相同的情况下,得出各自电枢的最大受力状态。通过仿真发现,导磁材料的添加最大可使电枢受力提高一倍,该仿真过程和结果对轨道炮身管的设计与制造有一定的指导作用。

摘要： 目前在研的轨道炮大部分采用多级电容储能电源作为激励,利用PFN放电网络形成期望的放电波形,达到控制轨道炮发射初速的目的。所以在发射前,获得各个电源模块的放电时序非常重要。本文建立了多级电容储能轨道炮模型,编制了仿真软件,可以在激励电流水平的约束下,计算各个模块的放电时序,获得符合要求的激励电流波形,同时获得发射的效率和速度。本文讨论的内容可以作为轨道炮射表编制研究的基础。

摘要： 以BC为主渗剂,对轨道炮45钢的导轨进行渗硼处理,并运用热力学原理对各生成物的自由能变化进行了计算,验证了所采用配方的合理性;同时还通过摩擦磨损试验探讨了渗硼强化后轨道的耐磨性.

摘要： 电磁发射具有发射速度高,能源简易,效率高,性能优良,可控性好等普通发射技术无法比拟的优点,为适应现代战争,电磁发射技术在军事领域的应用持续受到关注,其在未来军事以及相关领域有着重要的应用前景.目前电磁发射的主要是实验性动能弹丸,本文对目前的同轴线圈炮、磁力线重接炮、电容储能式轨道炮等几种主要的电磁发射装置的原理进行介绍,并介绍电容储能式轨道炮的电路模型.

摘要： 通过将电磁轨道炮发射系统的三维涡流场模型进行一维简化,推导一维模型的电磁力方程,结果与经典的轨道炮作用力公式对比,分析误差原因.对于一种特定的C型电枢,其初始位置是影响轨道炮发射性能的一个重要参数.基于Ansoft电磁场仿真软件,以涡流场形式,对电枢在不同位置的受力进行仿真分析.不仅optimetrics模块可以直接实现对参数的优化,利用脚本编写程序也可以实现,并且简单、易扩展.该仿真过程和结果对轨道炮的仿真与设计有重要参考价值.

摘要： 通过将电磁轨道炮发射系统的三维涡流场模型进行一维简化,推导一维模型的电磁力方程,结果与经典的轨道炮作用力公式对比,分析误差原因。对于一种特定的C型电枢,其初始位置是影响轨道炮发射性能的一个重要参数。基于Ansoft电磁场仿真软件,以涡流场形式,对电枢在不同位置的受力进行仿真分析。不仅optimetrics模块可以直接实现对参数的优化,利用脚本编写程序也可以实现,并且简单,易扩展.该仿真过程和结果对轨道炮的仿真与设计有重要参考价值。

摘要： 对轨道型固体电枢电磁发射的电磁过程进行了研究,建立了基于麦克斯韦准静态A-Φ场方程的3维静枢电磁发射数值模型.利用ANSYS有限元电磁模块结合发射装置的实测参数,对电枢在静枢模型下的电磁发射进行了模拟.计算结果表明:馈入相同电流加载波形时,流经C型电枢的电流密度、磁通量以及电磁发射过程中所受电磁力,在不同时刻的内部分布、峰值和大小均与文献计算结果相符.

摘要： 本发明涉及一种电磁轨道炮轨道、电枢及电磁轨道炮，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有技术中轨道和电枢烧蚀严重的问题。轨道的导向面设有均布的2个曲面凸起，曲面凸起沿轨道轴线方向设置；曲面凸起沿垂直于轨道轴线的截面形状相同，且截面形状的高与弦长的比为0.2‑0.3。电枢的导向面的曲面凹陷的截面形状、截面尺寸、位置与轨道的导向面的曲面凸起均相互配合。本发明更好的利用了趋肤效应和临近效应，因此该轨道中电流的分布相对较均匀，最大电流密度值较小，有利于减轻轨道表面的烧蚀现象，避免了轨道在边角处烧蚀严重的情况。

摘要： 本发明涉及一种带弹性件的电磁轨道炮固体电枢，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有技术中为保证固体电枢和电磁轨道炮轨道的良好接触而增大固体电枢过盈量，导致在轨道中后段出现固体电枢和电磁轨道炮失接触而产生烧蚀的严重现象。本发明提供了一种带弹性件的电磁轨道炮电枢，包括固体电枢和弹性件，弹性件为绝缘体并设于固体电枢上；弹性件用于为固体电枢提供持续向外的支撑力。通过在固体电枢内部设置弹性件，在固体电枢运动过程中，固体电枢与电磁轨道炮保持良好接触，避免出现因固体电枢和电磁轨道炮轨道失接触而产生烧蚀和转捩的现象。

摘要： 本发明涉及一种基于去离子水冷却的电磁轨道炮的轨道，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有轨道没有办法进行高效的实时冷却的问题。轨道内部开设U形的冷却管道；冷却管道包括：1条进水管、1条出水管和连接管；进水管和出水管均沿轨道的延伸方向设置，且进水管和出水管通过连接管连接；冷却管道内通有去离子水了冷却管道与液体循环系统连通。本发明既保证了良好的导电效果，还能对轨道进行实施冷却，减少了轨道上产生的热量，也影响不到轨道的使用寿命，能及时散去炮膛内的热量，减少了烧蚀等情况的出现，提高了电磁轨道炮连续发射时的效率。

摘要： 本发明涉及一种用于冷却电磁轨道炮轨道的系统及冷却方法，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有炮膛内散热不及时，导致轨道表面被烧蚀，造成轨道表面损伤的问题。一种用于冷却电磁轨道炮轨道的系统，包括设于电磁轨道炮轨道内的冷却通道、用于储存冷却剂的储液罐和低温液体泵；冷却通道的前段沿导轨的长度方向设置，冷却通道的后段偏向导轨和电枢接触面的方向设置；低温液体泵将储液罐中的冷却剂输送至冷却通道中。本发明能够对电磁轨道炮的轨道进行实时冷却，从而减少轨道的阻抗，减少能量损失，增大电枢的加速力，进而增大系统的效率。

摘要： 本发明涉及一种基于微锥型的电磁轨道炮轨道，属于电磁轨道炮领域，解决了现有技术中电枢在轨道末端会发生失接触的问题。轨道包括第一轨道和第二轨道，电磁轨道炮的电枢在第一轨道和第二轨道之间运动；靠近炮口端的轨道间距小于远离炮口端的轨道间距。在轨道炮发射过程中，上述设计能够增加枢轨的有效接触面积，减少轨道中后段中因枢轨脱离而导致的打火烧蚀等情况，减少了炮膛内热量的产生，对轨道起到了很好的保护作用。

摘要： 本发明涉及一种电磁轨道炮的轨道冷却系统及冷却方法，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有炮膛内散热不及时，导致轨道表面被烧蚀，造成轨道表面损伤的问题。一种电磁轨道炮的轨道冷却系统，包括设于电磁轨道炮轨道内的冷却通道、用于储存冷却剂的储液罐和低温液体泵；所述冷却通道沿导轨的长度方向设置；所述低温液体泵将储液罐中的冷却剂输送至所述冷却通道中。本发明能够对电磁轨道炮的轨道进行实时冷却，从而减少轨道的阻抗，减少能量损失，增大电枢的加速力，进而增大系统的效率。

摘要： 本发明涉及一种电磁轨道炮轨道、电枢及电磁轨道炮，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有技术中轨道和电枢烧蚀严重的问题。轨道的导向面设有均布的2个曲面凸起，曲面凸起沿轨道轴线方向设置；曲面凸起沿垂直于轨道轴线的截面形状相同，且截面形状的高与弦长的比为0.2‑0.3。电枢的导向面的曲面凹陷的截面形状、截面尺寸、位置与轨道的导向面的曲面凸起均相互配合。本发明更好的利用了趋肤效应和临近效应，因此该轨道中电流的分布相对较均匀，最大电流密度值较小，有利于减轻轨道表面的烧蚀现象，避免了轨道在边角处烧蚀严重的情况。

摘要： 本发明提供了一种用于电磁轨道炮的消弧装置及电磁轨道炮，属于电磁发射器技术领域。消弧装置包括壳体，壳体包括上侧壁、下侧壁、左侧壁和右侧壁，壳体前端的四周分别设有栅格结构，上侧壁上于栅格结构的后侧设有用于容纳和固定上轨道的上凹槽，下侧壁上于栅格结构的后侧设有用于容纳和固定下轨道的下凹槽。本发明利用窄缝灭弧的原理设计了栅格结构，能够有效消灭弹丸发射过程中炮口出现的电弧，防止高能量电弧对轨道接触面的烧蚀损坏，并在消弧装置内开设了冷却槽，并通入循环冷却水来对消弧装置降温，达到间接给轨道降温的目的。通过将灭弧原理和降温作用相结合，较好地实现了对轨道表面的保护，以防弹发射过程中，剩余高能量电流对轨道的烧蚀。

摘要： 本发明涉及一种带弹性件的电磁轨道炮固体电枢，属于电磁轨道炮技术领域，解决了现有技术中为保证固体电枢和电磁轨道炮轨道的良好接触而增大固体电枢过盈量，导致在轨道中后段出现固体电枢和电磁轨道炮失接触而产生烧蚀的严重现象。本发明提供了一种带弹性件的电磁轨道炮电枢，包括固体电枢和弹性件，弹性件为绝缘体并设于固体电枢上；弹性件用于为固体电枢提供持续向外的支撑力。通过在固体电枢内部设置弹性件，在固体电枢运动过程中，固体电枢与电磁轨道炮保持良好接触，避免出现因固体电枢和电磁轨道炮轨道失接触而产生烧蚀和转捩的现象。

摘要： 本实用新型公开了一种四极轨道炮的轨道冷却装置，包括炮管、支撑板、底板和冷却装置，支撑板固设在所述底板表面，冷却装置包括吸热装置和氮气回收装置；所述吸热装置包括冷却套筒、液氮罐、输液管、阀门和低温液体泵，冷却套筒套设在炮管外，液氮罐安装在底板上，且液氮罐的输出端固定有阀门，阀门通过输液管与低温液体泵输入端连通，冷却套筒的侧壁为中空结构，中空结构内固设有出液管，低温液体泵输出端通过输液管与出液管连通；出液管的一端贯穿冷却套筒的端部后与输液管连通，出液管的另一端与冷却套筒的另一端固定连接，出液管的底部开设有若干出液孔；冷却套筒的底部固设有减震组件。本实用新型的轨道冷却装置稳定性强，使用安全系数高。