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同步感应线圈发射器多物理场直接耦合分析

海军工程大学学报 2023年第4期35卷 29-35页

作者：石敬斌关晓存管少华吴彪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430033

为了优化电枢结构性能,基于装备应用需求开展了多级同步感应线圈发射器电磁-结构-温度多物理场直接耦合分析研究。首先,基于电磁场理论推导了同步感应线圈发射器多物理场耦合方程和有限元-边界元方法求解过程;然后,利用LS-DYNA软件进行... 详细信息

为了优化电枢结构性能,基于装备应用需求开展了多级同步感应线圈发射器电磁-结构-温度多物理场直接耦合分析研究。首先,基于电磁场理论推导了同步感应线圈发射器多物理场耦合方程和有限元-边界元方法求解过程;然后,利用LS-DYNA软件进行了三级同步感应线圈发射器多物理场直接耦合分析,并完成了套筒电枢发射分析;最后,得到了同步感应线圈发射器发射过程中电磁力、应力和温度随发射时间和空间结构变化规律,即电磁力、应力和温度集中在电枢尾部区域,且随发射时间逐步向前端和向内层扩散,在电枢前端内层区域,电磁力占比小于0.1%,故在兼顾发射性能和结构性能的前提下,电枢头部厚度可明显减小。

关键词：同步感应线圈发射器多物理场耦合 LS-DYNA 应力温度

多级同步感应线圈发射器电枢内部强磁场屏蔽与优化

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电工技术学报 2020年第S2期35卷 333-340页

作者：管少华关晓存郭灯华王帅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430033

该文解决了多级同步感应线圈发射器电枢内部的强磁场分布以及屏蔽优化问题。首先,分析在发射过程中电枢内部无屏蔽时的磁感应强度分布和电磁性能;然后,对屏蔽体采用单层导磁和导电材料以及三层组合的方式在不同厚度时的屏蔽效能和电磁... 详细信息

该文解决了多级同步感应线圈发射器电枢内部的强磁场分布以及屏蔽优化问题。首先,分析在发射过程中电枢内部无屏蔽时的磁感应强度分布和电磁性能;然后,对屏蔽体采用单层导磁和导电材料以及三层组合的方式在不同厚度时的屏蔽效能和电磁性能作了对比;最后,对组合屏蔽方案在不同位置以及不同厚度时进行优化。仿真结果表明,磁感应强度较高时,单层导电材料的屏蔽效能要优于导磁材料,磁感应强度较低时相反;组合屏蔽方案时,在电枢的前部由于磁感应强度低而使屏蔽效果较优。该文提出优化方案:屏蔽体的位置位于电枢前部,组合方案为0.5mm铜、0.5mm铜以及2mm低碳钢Steel_1008,屏蔽前后磁感应强度分别为0.3303T和0.155 2T,屏蔽效能为6.560dB。

关键词：同步感应线圈发射器脉冲强磁场磁感应强度屏蔽效能

基于正交试验法的同步感应线圈发射器关键设计参数选择

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高电压技术 2016年第9期42卷 2843-2849页

作者：张亚东肖刚王青子李志超武汉大学电气工程学院武汉430072 华中科技大学电气与电子工程学院武汉430074 湖北省电力公司襄阳供电公司襄阳441002

能量转换效率是限制同步感应线圈发射器(synchronous induction coil launcher,SICL)发展的关键因素。为了提高效率,在线圈发射器设计过程中必须对电源参数、驱动线圈的结构参数,以及电枢触发位置等多个因素进行综合考虑。基于正交试验... 详细信息

能量转换效率是限制同步感应线圈发射器(synchronous induction coil launcher,SICL)发展的关键因素。为了提高效率,在线圈发射器设计过程中必须对电源参数、驱动线圈的结构参数,以及电枢触发位置等多个因素进行综合考虑。基于正交试验法对同步感应线圈发射器关键设计参数的选择进行研究,采用场路耦合方法对一个3级同步感应线圈发射器的参数设计及能量转换效率进行了分析。计算结果表明,在该设计方法下,导线直径和线圈内径是影响电磁线圈发射器设计的两大关键因素,在发射器设计中应结合实际情况予以重点考虑;线圈匝数和触发位置、以及线圈长度对系统的影响表现并不明显。

关键词：同步感应线圈发射器线圈炮能量转换效率正交试验法场路耦合方法

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同步感应线圈发射器极性反转的影响

兵器装备工程学报 2019年第12期40卷 11-15页

作者：张宗超姜吉顺徐义涛焦提操山东理工大学电气与电子工程学院

采用逐级调试方式及自适应设计方式搭建了6级同步感应线圈炮的路模型,基于有限元软件的瞬态场路耦合模型验证了路模型的有效性。对于6级发射器,保持触发时序不变而将后3级线圈的极性反转时电枢将承受较大的制动力且电枢温升陡增,并最终... 详细信息

采用逐级调试方式及自适应设计方式搭建了6级同步感应线圈炮的路模型,基于有限元软件的瞬态场路耦合模型验证了路模型的有效性。对于6级发射器,保持触发时序不变而将后3级线圈的极性反转时电枢将承受较大的制动力且电枢温升陡增,并最终导致速度下降明显,通过分析驱动线圈及电流丝电流的变化规律,探讨了产生显著制动力的原因并据此提出了延迟触发极性反转线圈的方法。仿真结果表明,采用极性反转并延迟触发能够有效提升能量转换效率。

关键词：同步感应线圈发射器极性反转自适应能量转换效率

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多级同步感应线圈发射器的自适应设计研究

电工技术学报 2018年第15期33卷 3644-3650页

作者：牛小波刘开培张亚东肖贞仁龚宇佳武汉大学电气工程学院武汉430072

触发控制策略对于多级同步感应线圈发射器至关重要。然而,随着线圈级数的增多以及电枢速度的提高,触发时序控制和功率调节变得更加复杂,而传统的位置触发策略或时间触发策略的控制效果不尽人意。为此,该文结合多级同步感应线圈发射器的... 详细信息

触发控制策略对于多级同步感应线圈发射器至关重要。然而,随着线圈级数的增多以及电枢速度的提高,触发时序控制和功率调节变得更加复杂,而传统的位置触发策略或时间触发策略的控制效果不尽人意。为此,该文结合多级同步感应线圈发射器的系统微分方程和控制方程,提出了一种自适应设计策略。其核心思想是近似认为相邻级线圈的等效单匝电感相等,进而可根据上一级线圈尺寸计算下一级线圈的匝数,并对该级线圈尺寸进行修正,而线圈的触发时序则取决于线圈中心与电枢尾部的相对位置。基于该策略,以25级同步感应线圈发射器为例,对其结构参数和触发时序进行了自适应设计,并通过与有限元法仿真结果的对比证明了该自适应设计策略的有效性和准确性。此外,该文定量分析了上升距离和转差速度对发射性能的影响,从而为两者的选择和优化提供了参考依据。

关键词：同步感应线圈发射器自适应设计有限元法上升距离转差速度

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同步感应线圈发射器电磁场研究

海军航空工程学院学报 2016年第5期31卷 567-572页

作者：曲东森王成学王慧锦刘海洋海军航空工程学院研究生管理大队山东烟台264001 海军航空工程学院指挥系山东烟台264001

同步感应线圈发射器(Synchronous Induction Coil launcher,SICL)具有驱动线圈与发射载荷无机械接触、推力大,适合发射大质量物体等特点,具有良好的军事应用前景。在电磁发射过程中,SICL的驱动线圈将产生脉冲强电磁场,当磁场强度超过某... 详细信息

同步感应线圈发射器(Synchronous Induction Coil launcher,SICL)具有驱动线圈与发射载荷无机械接触、推力大,适合发射大质量物体等特点,具有良好的军事应用前景。在电磁发射过程中,SICL的驱动线圈将产生脉冲强电磁场,当磁场强度超过某一阈值时,会干扰发射载荷及周围的电子设备的正常工作,甚至使其损坏。文章分析了SICL的工作原理,建立了其电磁场的数学模型;编制仿真程序分析了SICL的电磁发射过程,得到了放电回路的电流波形、SICL电磁场的强度及分布规律;利用搭建的电磁发射系统,进行了电磁发射实验,测量了SICL的磁场分布,对比仿真结果与实验数据,结果表明:仿真结果正确可信,研究结论对SICL的结构设计和工程发展具有一定的理论指导意义和参考使用价值。

关键词：同步感应线圈发射器电磁场驱动线圈发射载荷脉冲电流

多级同步感应线圈发射器电枢内膛磁场分布特性影响因素分析

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海军工程大学学报 2023年第3期35卷 22-28页

作者：管少华关晓存吴彪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430033

电磁弹在同步感应线圈发射器内发射时需要承受强磁场环境,为探索电磁弹内磁场分布特性,提出元器件布局原则,针对多级同步感应线圈发射器电枢内膛的强磁场分布特性进行了分析,并通过发射器仿真模型对影响电枢内中轴线上磁场分布的影响因... 详细信息

电磁弹在同步感应线圈发射器内发射时需要承受强磁场环境,为探索电磁弹内磁场分布特性,提出元器件布局原则,针对多级同步感应线圈发射器电枢内膛的强磁场分布特性进行了分析,并通过发射器仿真模型对影响电枢内中轴线上磁场分布的影响因素进行了分析。结果表明:电枢的厚度越大,一定范围内发射性能越好,但其产生的环向涡流也越大,从而会抵消减小电枢内膛中的磁感应强度,厚度的增加会减缓磁感应强度的下降速率;电枢的外径越大,其发射性能越好,其中轴线上磁感应强度越小;电枢材料的导电性能越差,电枢内膛中轴线上的磁感应强度越大,发射性能也越差;电枢头部磁感应强度远小于其尾部的磁感应强度,由此可指导后续电磁弹设计以提高安全性。

关键词：同步感应线圈发射器有限元分析脉冲强磁场磁感应强度

驱动线圈极性排列方式对多级同步感应线圈发射器加速性能的影响

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装甲兵工程学院学报 2014年第4期28卷 61-65页

作者：赵科义李治源张倩向红军雷彬吕庆敖军械工程学院弹药工程系河北石家庄050003

为提高多级同步感应线圈发射器的加速性能,以5级同步感应线圈发射器为例,在定义驱动线圈极性相对排列方式的基础上,基于场-路耦合的时步有限元分析方法,研究了驱动线圈极性排列方式对其加速性能的影响,结果表明:驱动线圈同极性相对排列... 详细信息

为提高多级同步感应线圈发射器的加速性能,以5级同步感应线圈发射器为例,在定义驱动线圈极性相对排列方式的基础上,基于场-路耦合的时步有限元分析方法,研究了驱动线圈极性排列方式对其加速性能的影响,结果表明:驱动线圈同极性相对排列方式更有助于提高发射效率。通过分析内部磁场的分布规律,探讨了驱动线圈同极性相对排列方式改善加速性能的原因,最后通过比较电枢内的感应电流密度的方法验证了分析的正确性。

关键词：同步感应线圈发射器驱动线圈极性排列方式加速性能有限元分析