轨道炮不同凹槽面C型电枢仿真研究
发布时间：2021-08-03 03:23
电磁发射技术的发展,使电磁轨道炮的巨大军事应用潜力得到了很好而有效的发掘。电枢作为电磁轨道炮的关键组件,关系着电磁轨道炮整体性能,也一直是制约电磁轨道炮走向实战的难题。固体电枢轨道炮的电枢通常使用C型电枢。C型电枢的结构变化可能会影响电枢的特性分布情况,电枢内凹槽面的变化对电枢结构有很大改变。为获得合适的的电枢内凹槽面样式,更加优化电枢的结构,需仿真各种内凹槽面的形状对电枢特性分布的影响并分析其规律。对于固体电枢轨道炮中电枢电流的集中分布会引起高温,焦耳热的集中会导致材料的受热熔化,磁场的变化会引起电流的偏流,磁感应力的集中也会加剧电枢与轨道的磨损。本文利用ANSYS有限元软件的电磁分析功能,使用三维场基于节点的磁标-矢势联合瞬态分析方法,对凹槽截面为三角形、矩形、抛物线型、梯形、直线加圆弧形五种凹槽结构面结构电枢模型,开展了静态条件下的仿真研究。重点研究各种凹槽面对电枢的电流密度、磁场强度和焦耳热分布的特性,同时对电枢加载电流时的翼向受力情况进行分析对比,以确定C型电枢合适的凹槽面形状。仿真分析发现:矩形、三角形、抛物线形、梯形、直线加半圆弧形五种不同凹槽截面形状的电枢,在电枢凹槽面...
【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
－1Northrop型电磁炮Fig1-1Northropelectromagneticguns
图 1－1 Northrop 型电磁炮Fig 1-1 Northrop electromagnetic guns1936 年， 美国的 Northrop 教授在普林斯顿大学的研制了离散加速的线圈炮[2]，如图 1－1 所示。1978 年，澳大利亚国立大学巴伯和理查德.马歇尔采用大型电感器，利用能够提供 1MA 的电流的 550MJ 的脉冲型单级发电机驱动等离子体电枢，制造了一台长5m 的导轨炮，将 3g 的聚碳酸脂弹丸，加速到 5900m/s 的速度[7]，如图 1－2 所示。在 1980 年由美国军队和国防部相关研究单位成立主办了第一届电磁发射会议。并规定每隔 2－3 年举办一次。后来欧洲也成立了相关类似的“欧洲电磁发射技术讨论会”制度。从 1997 年开始，这两个会议合并，成为了世界性的电磁发射技术会议。美国还使用一种爆炸磁通压缩发电机，实现了将 2.2g 弹丸发射到 10000 m/s 的高速的目标。到 1989 年，美国卡曼航天公司又实现了重量达到 1.125kg 的“大弹丸”发射。2004 年，美国第一次在海上组织了电磁轨道炮发射试验；2008 年，美国海军再次进行图 1－2 堪培拉型电磁炮Fig 1-2 Canberra-type electromagnetic guns
道炮[9， 10]。他们采用新型的铜刷电枢，发射了质量为 1kg 的弹丸，达到了的速度为 2000m/s 速并且使发射的电能转化率超过了 30%，同时还很出色的克服了电枢的转捩问题。2004 年英国国防部牵头研制的轻型电磁轨道炮演样机，在实验过程中使用最大电流为 2MA。样机的发射物为电枢和弹丸的组合装置，在炮膛身管的形式上采用了矩形结构、圆形结构分别进行了试验，弹丸速度发射到 2000 m/s。但是在试验后发现电枢的还有轻微烧蚀痕迹。如图 1－3 和图 1－4 分别为试验用的身管、弹丸。1.2.2 国内研究现状及成果我国开展电磁发射技术的研究时间较晚。从 20 世纪 80 年代开始，国内的一些刊物上才开始出现电磁发射的相关理论，包括概念、原理、国外的发展情况等。在 1987 年，新成立的新概念、新原理兵器课题组在一份报告中提出了“电磁推进装置”的概念，并图 1－4 英国电磁炮电枢弹丸组合Fig1-4 UK Railgun armature projectile combination图 1－3 英国电磁炮矩形身管Fig 1-3 UK rectangular barrel of electromagnetic guns
【参考文献】：
期刊论文
[1]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[J]. 曹昭君,肖铮. 电工电能新技术. 2012(02)
[2]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[J]. 张祎,杨春霞,李贞晓,栗保明. 火炮发射与控制学报. 2011(04)
[3]国外电磁炮发展概述[J]. 张龙霞,李碧清,霍敏. 飞航导弹. 2011(10)
[4]电磁轨道炮电磁力学分析[J]. 王刚华,谢龙,王强,宋盛义,胡熙静,王文斗. 火炮发射与控制学报. 2011(01)
[5]不同结构形状电枢在电磁轨道发射状态下的应力分析[J]. 白春艳,张益男,陈铁宁,白象忠. 火炮发射与控制学报. 2011(01)
[6]固体C型电枢几何结构优化设计[J]. 张改杰,阮江军,刘守豹,王栋,万梓琳. 电气技术. 2010(S1)
[7]C型固体电枢3维有限元电磁发射计算[J]. 王强,关永超,王刚华,谢龙,蒋吉昊. 强激光与粒子束. 2010(04)
[8]国际电磁发射技术研究现状[J]. 古刚,向阳,张建革. 舰船科学技术. 2007(S1)
[9]电磁轨道炮导轨和电枢中的焦耳热分析[J]. 李强,范长增,贾元智,张连勇,战再吉,王文魁. 弹道学报. 2006(04)
[10]电磁发射的历史及发展趋势[J]. 李立毅,李小鹏. 微电机(伺服技术). 2004(01)
博士论文
[1]电磁轨道炮电枢特性理论研究[D]. 李昕.南京理工大学 2009
硕士论文
[1]不同结构形式的电枢在电磁轨道发射状态下的应力分析[D]. 白春艳.燕山大学 2010
[2]电磁轨道炮电气负载特性的理论与实验研究[D]. 陈立学.华中科技大学 2007
[3]电磁发射中C型固体电枢的特性研究[D]. 曹昭君.华中科技大学 2006
[4]多级控制电磁发射模型的研究[D]. 姜红军.哈尔滨理工大学 2004
本文编号：3318825
【文章来源】：中国石油大学(华东)山东省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
－1Northrop型电磁炮Fig1-1Northropelectromagneticguns
图 1－1 Northrop 型电磁炮Fig 1-1 Northrop electromagnetic guns1936 年， 美国的 Northrop 教授在普林斯顿大学的研制了离散加速的线圈炮[2]，如图 1－1 所示。1978 年，澳大利亚国立大学巴伯和理查德.马歇尔采用大型电感器，利用能够提供 1MA 的电流的 550MJ 的脉冲型单级发电机驱动等离子体电枢，制造了一台长5m 的导轨炮，将 3g 的聚碳酸脂弹丸，加速到 5900m/s 的速度[7]，如图 1－2 所示。在 1980 年由美国军队和国防部相关研究单位成立主办了第一届电磁发射会议。并规定每隔 2－3 年举办一次。后来欧洲也成立了相关类似的“欧洲电磁发射技术讨论会”制度。从 1997 年开始，这两个会议合并，成为了世界性的电磁发射技术会议。美国还使用一种爆炸磁通压缩发电机，实现了将 2.2g 弹丸发射到 10000 m/s 的高速的目标。到 1989 年，美国卡曼航天公司又实现了重量达到 1.125kg 的“大弹丸”发射。2004 年，美国第一次在海上组织了电磁轨道炮发射试验；2008 年，美国海军再次进行图 1－2 堪培拉型电磁炮Fig 1-2 Canberra-type electromagnetic guns
道炮[9， 10]。他们采用新型的铜刷电枢，发射了质量为 1kg 的弹丸，达到了的速度为 2000m/s 速并且使发射的电能转化率超过了 30%，同时还很出色的克服了电枢的转捩问题。2004 年英国国防部牵头研制的轻型电磁轨道炮演样机，在实验过程中使用最大电流为 2MA。样机的发射物为电枢和弹丸的组合装置，在炮膛身管的形式上采用了矩形结构、圆形结构分别进行了试验，弹丸速度发射到 2000 m/s。但是在试验后发现电枢的还有轻微烧蚀痕迹。如图 1－3 和图 1－4 分别为试验用的身管、弹丸。1.2.2 国内研究现状及成果我国开展电磁发射技术的研究时间较晚。从 20 世纪 80 年代开始，国内的一些刊物上才开始出现电磁发射的相关理论，包括概念、原理、国外的发展情况等。在 1987 年，新成立的新概念、新原理兵器课题组在一份报告中提出了“电磁推进装置”的概念，并图 1－4 英国电磁炮电枢弹丸组合Fig1-4 UK Railgun armature projectile combination图 1－3 英国电磁炮矩形身管Fig 1-3 UK rectangular barrel of electromagnetic guns
【参考文献】：
期刊论文
[1]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[J]. 曹昭君,肖铮. 电工电能新技术. 2012(02)
[2]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[J]. 张祎,杨春霞,李贞晓,栗保明. 火炮发射与控制学报. 2011(04)
[3]国外电磁炮发展概述[J]. 张龙霞,李碧清,霍敏. 飞航导弹. 2011(10)
[4]电磁轨道炮电磁力学分析[J]. 王刚华,谢龙,王强,宋盛义,胡熙静,王文斗. 火炮发射与控制学报. 2011(01)
[5]不同结构形状电枢在电磁轨道发射状态下的应力分析[J]. 白春艳,张益男,陈铁宁,白象忠. 火炮发射与控制学报. 2011(01)
[6]固体C型电枢几何结构优化设计[J]. 张改杰,阮江军,刘守豹,王栋,万梓琳. 电气技术. 2010(S1)
[7]C型固体电枢3维有限元电磁发射计算[J]. 王强,关永超,王刚华,谢龙,蒋吉昊. 强激光与粒子束. 2010(04)
[8]国际电磁发射技术研究现状[J]. 古刚,向阳,张建革. 舰船科学技术. 2007(S1)
[9]电磁轨道炮导轨和电枢中的焦耳热分析[J]. 李强,范长增,贾元智,张连勇,战再吉,王文魁. 弹道学报. 2006(04)
[10]电磁发射的历史及发展趋势[J]. 李立毅,李小鹏. 微电机(伺服技术). 2004(01)
博士论文
[1]电磁轨道炮电枢特性理论研究[D]. 李昕.南京理工大学 2009
硕士论文
[1]不同结构形式的电枢在电磁轨道发射状态下的应力分析[D]. 白春艳.燕山大学 2010
[2]电磁轨道炮电气负载特性的理论与实验研究[D]. 陈立学.华中科技大学 2007
[3]电磁发射中C型固体电枢的特性研究[D]. 曹昭君.华中科技大学 2006
[4]多级控制电磁发射模型的研究[D]. 姜红军.哈尔滨理工大学 2004
本文编号：3318825
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