电磁轨道炮管身涡流的理论和实验研究
发布时间：2021-12-23 14:40
电磁轨道炮因其全电的发射方式和超高的炮口初速成为国内外研究热门。管身作为炮体结构的重要组成部分之一,用于支撑整个身管,抵消轨道斥力,而管身上的感应涡流将极大地影响系统发射性能。基于此,本文对电磁轨道炮管身涡流作了如下理论和实验研究:a、管身涡流的产生机理及对发射效率和身管受力的影响。本文阐述了邻近效应和趋肤效应的区别,分析了邻近效应对轨道电感梯度和电阻梯度影响,研究了影响邻近效应的几个重要因素。受邻近效应影响,与轨道相邻的管身将感应出巨大涡流。本文基于有限元方法（A-φ法）研究了管身涡流的分布和变化特征,计算了涡流损耗。建立了同步放电模式下电磁轨道炮的全电流模型,研究了管身涡流对发射效率和身管受力的影响。研究表明,不锈钢管身上的感应涡流导致发射效率下降了 3.65%;采用层压结构和硅钢取代不锈钢可显著提高发射效率。管身涡流削弱了电枢周围的磁场,使得电枢轴向力和径向力分别下降了 27%和29%,最终影响发射效率。b、管身涡流对电磁轨道炮系统能耗的影响。本文详细描述了电磁轨道炮各项重要实验参数的测量方法。基于工程实验,建立了时序放电下串联增强型电磁轨道炮的系统理论模型,模型中不仅考虑了脉冲...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
BAE公司研制的电磁轨道炮
＇：．厕??；?．－－－、赛：：??图１．〗ＢＡＥ公司研制的电磁轨道炮??图１．２通用原子公司研制的Ｂｌｉｔｚｅｒ系列电磁轨道炮??我国的电磁发射技术起步较晚，但近１０年的研究热度逐年升温，尤其是电磁轨??道发射技术的研究保持着持续增长的势头。??从１９８１年起，王莹在军械工程学院开始从事电磁发射技术和新概念武器的研究??教学工作，他发起、组织、指导了中国电磁发射的研宄，并出版了专著《电炮原理》、??《高功率脉冲电源》、《新概念武器原理》、《电发射物理学》等［１］，并与新西兰的理査??德？马歇尔合著了《电磁轨道炮的科学与技术》。目前，在中国有几十家单位开展与??电磁发射相关的研究工作，如中国工程物理研宄院流体研究所、中科院等离子体研究??所、北京特种机电研究所、哈尔滨理工大学等，并在电磁轨道发射的不同领域做出了??相关贡献。??南京理工大学是近期开展电磁轨道炮技术研究的髙校之一。主要的工作有：内弹??道优化设计［１２］
Ｎｏｅｌ学者用垫圈代替层压金属片，用螺纹杆代替轴向刚度加强筋，并通过实验??测量各自的变形位移验证了此种管身的可行性｜４５）。Ｋａｔｈｅ学者设计了一种新颖的金属??管身：脊椎式管身｜４６１。形状类似于人类的脊椎和肋骨，如图１．３所示。相比于分散的??层压式管身，它由一条“脊椎”将层压片串联起来。不仅消除了层叠公差，而ａ易于??装配，最主要提高了轴卜＇』」刚度。??－?－￣＞?ｘ?ｈｏｕｓｉｎｇ?ｏｎｌ＼??１?ｒ?￣￣??）??］；??ｉ?？?３?＊?Ｊ?＾??ｆ?＿、１?＞?＞??！??：．，ｏｐ?－ｉ???：ｚｒ：—）?ｃ－?￣￣￣?ｖｉｅｗ?．?？??＼．…￣＇．．．．、２??ｓ??广?、■?■■■——」?ｓｉｄｅ??ｂａｃｋｂｏｎｅ??ｃａｔｈｏｄｅ／＾一ｆＴ［?ＩＩＩＩＨ??ｎｎ！?Ｖ?＾ＪＵｊＸ＇ｎＳＵｌａ，〇ｒ?ｆ?．．…??戀」｜?ｆ??ｈｏｕｓｉｎＶＯＧ＾Ｚｓ，ｃｍｕｍ?晒丨?ｌ°ｎｌ＞??ｃｒｏｓｓ?ｓｃｃｌｉｏｎ?＼?ｉｃｗ?ｗ?ｎｉｌ?ｃｏｒｅ??图１．３脊椎式管身??Ｒｏｓｅｎｗａｓｓｅｒ依据美国外研究单位９０ｍｍ人Ｉ?Ｉ径电磁炮的重要设计和操作参数，??提出了四个重要的管身设Ｈ？指标：预紧力（３７０？５８５Ｍｐａ）；径向刚度（５％）；电感??梯度（０．４＿／ｍ）；允许烧蚀量（１２ｇ／ＭＪ）。并对几种不同类型的管讶进行了评估｜４７ｊ
【参考文献】：
期刊论文
[1]13MJ大功率脉冲电源的诊断系统设计[J]. 田慧,夏言,栗保明. 高电压技术. 2014(04)
[2]电容储能型轨道炮能量回收方案及仿真实现[J]. 龚晨,于歆杰,初祥祥,刘秀成. 高电压技术. 2014(04)
[3]电磁轨道炮的电路仿真建模[J]. 潘娜,韩学军. 舰船科学技术. 2013(10)
[4]电磁轨道炮试验过程中枢轨界面的接触电阻特性[J]. 李鹤,雷彬,李治源,张倩,朱仁贵. 高电压技术. 2013(04)
[5]电磁轨道炮的电路建模及参数特性分析[J]. 潘娜,申泽军,韩学军. 黑龙江电力. 2013(02)
[6]封装螺旋线圈发射器的瞬态仿真[J]. 杨栋,刘振祥,杨丽佳,沈志,欧阳建明,蒋雅琴. 四川兵工学报. 2012(03)
[7]光电测速装置的设计[J]. 李菊叶,纪留利. 海南大学学报(自然科学版). 2012(01)
[8]电磁轨道发射器连续发射的滑动电接触[J]. 徐伟东,袁伟群,陈允,戴艺波,周媛,杨丹,严萍,李军. 强激光与粒子束. 2012(03)
[9]脉冲成型网络对轨道炮发射效率的影响[J]. 杨玉东,王建新. 火炮发射与控制学报. 2011(04)
[10]电磁炮膛内弹丸测速系统设计[J]. 于洋. 四川兵工学报. 2011(06)
硕士论文
[1]电磁发射脉冲电源研究及电磁场数值分析[D]. 刘少培.南京理工大学 2009
[2]电磁炮身管的参数化研究和动态响应分析[D]. 吴宇.南京理工大学 2009
[3]电磁轨道炮内弹道优化设计[D]. 何大娇.南京理工大学 2008
[4]小口径电磁轨道炮内弹道特性初步研究[D]. 李迎生.南京理工大学 2007
[5]电磁枪械（轨道式）的有关问题研究[D]. 徐跃进.南京理工大学 2007
本文编号：3548666
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：126 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
BAE公司研制的电磁轨道炮
＇：．厕??；?．－－－、赛：：??图１．〗ＢＡＥ公司研制的电磁轨道炮??图１．２通用原子公司研制的Ｂｌｉｔｚｅｒ系列电磁轨道炮??我国的电磁发射技术起步较晚，但近１０年的研究热度逐年升温，尤其是电磁轨??道发射技术的研究保持着持续增长的势头。??从１９８１年起，王莹在军械工程学院开始从事电磁发射技术和新概念武器的研究??教学工作，他发起、组织、指导了中国电磁发射的研宄，并出版了专著《电炮原理》、??《高功率脉冲电源》、《新概念武器原理》、《电发射物理学》等［１］，并与新西兰的理査??德？马歇尔合著了《电磁轨道炮的科学与技术》。目前，在中国有几十家单位开展与??电磁发射相关的研究工作，如中国工程物理研宄院流体研究所、中科院等离子体研究??所、北京特种机电研究所、哈尔滨理工大学等，并在电磁轨道发射的不同领域做出了??相关贡献。??南京理工大学是近期开展电磁轨道炮技术研究的髙校之一。主要的工作有：内弹??道优化设计［１２］
Ｎｏｅｌ学者用垫圈代替层压金属片，用螺纹杆代替轴向刚度加强筋，并通过实验??测量各自的变形位移验证了此种管身的可行性｜４５）。Ｋａｔｈｅ学者设计了一种新颖的金属??管身：脊椎式管身｜４６１。形状类似于人类的脊椎和肋骨，如图１．３所示。相比于分散的??层压式管身，它由一条“脊椎”将层压片串联起来。不仅消除了层叠公差，而ａ易于??装配，最主要提高了轴卜＇』」刚度。??－?－￣＞?ｘ?ｈｏｕｓｉｎｇ?ｏｎｌ＼??１?ｒ?￣￣??）??］；??ｉ?？?３?＊?Ｊ?＾??ｆ?＿、１?＞?＞??！??：．，ｏｐ?－ｉ???：ｚｒ：—）?ｃ－?￣￣￣?ｖｉｅｗ?．?？??＼．…￣＇．．．．、２??ｓ??广?、■?■■■——」?ｓｉｄｅ??ｂａｃｋｂｏｎｅ??ｃａｔｈｏｄｅ／＾一ｆＴ［?ＩＩＩＩＨ??ｎｎ！?Ｖ?＾ＪＵｊＸ＇ｎＳＵｌａ，〇ｒ?ｆ?．．…??戀」｜?ｆ??ｈｏｕｓｉｎＶＯＧ＾Ｚｓ，ｃｍｕｍ?晒丨?ｌ°ｎｌ＞??ｃｒｏｓｓ?ｓｃｃｌｉｏｎ?＼?ｉｃｗ?ｗ?ｎｉｌ?ｃｏｒｅ??图１．３脊椎式管身??Ｒｏｓｅｎｗａｓｓｅｒ依据美国外研究单位９０ｍｍ人Ｉ?Ｉ径电磁炮的重要设计和操作参数，??提出了四个重要的管身设Ｈ？指标：预紧力（３７０？５８５Ｍｐａ）；径向刚度（５％）；电感??梯度（０．４＿／ｍ）；允许烧蚀量（１２ｇ／ＭＪ）。并对几种不同类型的管讶进行了评估｜４７ｊ
【参考文献】：
期刊论文
[1]13MJ大功率脉冲电源的诊断系统设计[J]. 田慧,夏言,栗保明. 高电压技术. 2014(04)
[2]电容储能型轨道炮能量回收方案及仿真实现[J]. 龚晨,于歆杰,初祥祥,刘秀成. 高电压技术. 2014(04)
[3]电磁轨道炮的电路仿真建模[J]. 潘娜,韩学军. 舰船科学技术. 2013(10)
[4]电磁轨道炮试验过程中枢轨界面的接触电阻特性[J]. 李鹤,雷彬,李治源,张倩,朱仁贵. 高电压技术. 2013(04)
[5]电磁轨道炮的电路建模及参数特性分析[J]. 潘娜,申泽军,韩学军. 黑龙江电力. 2013(02)
[6]封装螺旋线圈发射器的瞬态仿真[J]. 杨栋,刘振祥,杨丽佳,沈志,欧阳建明,蒋雅琴. 四川兵工学报. 2012(03)
[7]光电测速装置的设计[J]. 李菊叶,纪留利. 海南大学学报(自然科学版). 2012(01)
[8]电磁轨道发射器连续发射的滑动电接触[J]. 徐伟东,袁伟群,陈允,戴艺波,周媛,杨丹,严萍,李军. 强激光与粒子束. 2012(03)
[9]脉冲成型网络对轨道炮发射效率的影响[J]. 杨玉东,王建新. 火炮发射与控制学报. 2011(04)
[10]电磁炮膛内弹丸测速系统设计[J]. 于洋. 四川兵工学报. 2011(06)
硕士论文
[1]电磁发射脉冲电源研究及电磁场数值分析[D]. 刘少培.南京理工大学 2009
[2]电磁炮身管的参数化研究和动态响应分析[D]. 吴宇.南京理工大学 2009
[3]电磁轨道炮内弹道优化设计[D]. 何大娇.南京理工大学 2008
[4]小口径电磁轨道炮内弹道特性初步研究[D]. 李迎生.南京理工大学 2007
[5]电磁枪械（轨道式）的有关问题研究[D]. 徐跃进.南京理工大学 2007
本文编号：3548666
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