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电枢及导轨几何参数对电磁轨道发射器电感梯度的影响

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海军工程大学学报 2024年第3期36卷 15-20页

作者：万小波杨森李英春周子梦李白陕西科技大学电气与控制工程学院西安710021 海军工程大学电气工程学院武汉430033

电枢是电磁轨道发射器的关键部件,但以往对电感梯度的研究认为电枢距离炮尾部无穷远,忽略了电枢对导轨电感梯度的影响。为此,首先分别建立电磁轨道发射器的二维和三维模型,对比分析了无电枢部分导轨的电感梯度和电枢附近部分导轨电感梯... 详细信息

电枢是电磁轨道发射器的关键部件,但以往对电感梯度的研究认为电枢距离炮尾部无穷远,忽略了电枢对导轨电感梯度的影响。为此,首先分别建立电磁轨道发射器的二维和三维模型,对比分析了无电枢部分导轨的电感梯度和电枢附近部分导轨电感梯度之间的差异;然后,基于有电枢的电磁轨道发射器三维模型,探究了U形电枢尺寸对电磁轨道发射装置电感梯度的影响。研究结果表明:随着导轨宽度,导轨间距,导轨厚度的增加,无电枢部分导轨的电感梯度和电枢附近部分导轨电感梯度之间的误差均逐渐增加;随着两种电枢宽度的增加,电磁轨道发射器电感梯度呈减小趋势,但变化量较小。

关键词：电磁轨道发射器电枢电感梯度

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小型电磁轨道发射器系统的物理原理研究

郑州大学学报（理学版） 2023年第4期55卷 82-87页

作者：郭巧能刘科辰王文楷赵航孙悦杨雨晴张佳琪郑州大学物理学院(微电子学院) 河南郑州450001 郑州大学国际学院河南郑州450001 郑州大学计算机与人工智能学院河南郑州450001

利用基本物理原理探究配置出了电源电压和轨道电流分别大约只是电磁轨道炮的千分之一和百分之一的小型电磁轨道发射器系统,避免了轨道烧蚀缺陷,降低了对轨道和电枢材料的要求。与现有的电磁轨道发射系统设计相比,本原理从轻型武器的出... 详细信息

利用基本物理原理探究配置出了电源电压和轨道电流分别大约只是电磁轨道炮的千分之一和百分之一的小型电磁轨道发射器系统,避免了轨道烧蚀缺陷,降低了对轨道和电枢材料的要求。与现有的电磁轨道发射系统设计相比,本原理从轻型武器的出膛速度出发,发现存在有最小电源电压,并用MATLAB数学软件推导出了这一加速电源电压最小值与外加磁感应强度直接解析表达式,进而导出了加速时间与出膛速度和轨道长度的关系式,为小型化提供了理论基础。同时,该系统既利用现有电磁技术就可实现的优势,又能获得较高的动力学效率。

关键词：电磁轨道发射器小型化物理原理

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电磁轨道发射器临界速度仿真研究

中国电机工程学报 2019年第7期39卷 1862-1870页

作者：鲁军勇杜佩佩冯军红谭赛舰船综合电力技术国防科技重点实验室(海军工程大学) 湖北省武汉市430033

针对电磁轨道发射器动力学响应研究存在的问题,推导得到研究电磁轨道发射器动力学响应问题的解析解,建立以Bernoulli-Euler(B-E)梁、三维矩形截面轨道为研究对象的有限元模型;从临界速度解析解、动力学响应解析解、有限元梁模型等方面,... 详细信息

针对电磁轨道发射器动力学响应研究存在的问题,推导得到研究电磁轨道发射器动力学响应问题的解析解,建立以Bernoulli-Euler(B-E)梁、三维矩形截面轨道为研究对象的有限元模型;从临界速度解析解、动力学响应解析解、有限元梁模型等方面,对三维有限元模型进行验证;通过对有限元软件的二次开发,实现了轨道电磁排斥力和枢轨接触力幅值随时间、随发射距离的瞬态加载。研究表明:电磁轨道发射器二维梁模型的数值解和推导得到的解析解具有较好一致性;提出三维有限元计算模型对临界速度的计算误差不超过1.2%;解析模型和三维有限元计算模型对动力学响应计算结果振动周期具有较好一致性,轨道变形幅值具有一定差异,在电枢作用区域轨道变形幅值差异最大;动态发射过程轨道变形幅值与电流正相关,临界速度会导致轨道变形明显增大。

关键词：电磁轨道发射器临界速度移动载荷动力学响应电磁排斥力

电磁轨道发射器电磁结构耦合动态发射过程数值模拟

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电工技术学报 2020年第18期35卷 3802-3810页

作者：杜佩佩鲁军勇冯军红谭赛李开李湘平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

电磁轨道发射器动态发射过程数值模拟是研究内弹道的重要理论基础,该文以简化的电磁轨道发射器为研究对象,建立电磁轨道发射器瞬态电磁场数值求解模型,得到电磁轨道发射器动态发射过程中电枢和轨道三维瞬态电磁力;基于传统电磁轨道发射... 详细信息

电磁轨道发射器动态发射过程数值模拟是研究内弹道的重要理论基础,该文以简化的电磁轨道发射器为研究对象,建立电磁轨道发射器瞬态电磁场数值求解模型,得到电磁轨道发射器动态发射过程中电枢和轨道三维瞬态电磁力;基于传统电磁轨道发射器动力学响应模型,提出两端无约束模型优化方案和轨道弹性支撑体结构刚度各向异性概念,建立弹性支撑各向异性约束模型;在此基础上,建立考虑弹性支撑刚度各向异性的电磁、结构耦合的内弹道仿真模型;研究弹性支撑刚度各向异性对轨道动力学响应影响规律,正向刚度越小,轨道正向变形越大,提出电磁轨道发射器正向约束临界刚度,建立临界刚度计算模型,为电磁轨道发射器设计提供理论依据。

关键词：电磁轨道发射器电磁场瞬态动力学弹性支撑刚度电磁结构耦合

基于多相机融合的电磁轨道发射器内表面图像采集方法

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探测与控制学报 2022年第6期44卷 63-69页

作者：曹荣刚马啸胡雪仪周宇李发栋北京理工大学机电动态控制重点实验室北京100081 北京理工大学唐山研究院河北唐山063611

电磁轨道发射器内表面二维图像可直观反映内膛损伤情况,包括损伤规模、颜色和细节纹理等,可通过获取内表面二维图像来进行内腔损伤评估。针对单台微型相机拍摄的局部图像视野狭窄,获取的内腔图像存在大量相似纹理的问题,提出一种多相机... 详细信息

电磁轨道发射器内表面二维图像可直观反映内膛损伤情况,包括损伤规模、颜色和细节纹理等,可通过获取内表面二维图像来进行内腔损伤评估。针对单台微型相机拍摄的局部图像视野狭窄,获取的内腔图像存在大量相似纹理的问题,提出一种多相机融合的电磁轨道发射器内表面图像采集方法,使用广角相机标定微型相机阵列之间的单应性关系,实现局部相似纹理图像的图像拼接,解决高相似纹理造成基于特征提取的图像拼接算法的误匹配率高的问题。经实验验证,该方法可获取内表面高清晰度图像,并实现较好的图像拼接效果。

关键词：电磁轨道发射器微型相机阵列全景图像图像拼接技术

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基于刚度匹配的电磁轨道发射器减振优化

兵器装备工程学报 2023年第4期44卷 155-162页

作者：任师达冯刚刘少伟胡静李腾达空军工程大学防空反导学院西安710051 火箭军工程大学基础部西安710025

为更好地解决电磁轨道发射器发射过程中的振动问题,提出了2种减振优化方案。一种是双层复合绝缘体结构设计;另一种是轴向多刚度弹性支撑结构设计。分别建立轨道-弹性支撑结构模型,分析绝缘体结构的力学特性,分析轨道-弹性支撑结构的刚... 详细信息

为更好地解决电磁轨道发射器发射过程中的振动问题,提出了2种减振优化方案。一种是双层复合绝缘体结构设计;另一种是轴向多刚度弹性支撑结构设计。分别建立轨道-弹性支撑结构模型,分析绝缘体结构的力学特性,分析轨道-弹性支撑结构的刚度匹配关系。基于响应面法进行刚度匹配实验,建立了响应面模型,分析变量灵敏度,根据刚度匹配得到双层复合绝缘体的最优弹性模量组合;基于模态分析和发射器共振产生情况,设计了三段式轴向多刚度弹性支撑结构。分别对2种优化方案的减振效果进行评估。研究结果表明,上述2种减振方案均增强了发射器的结构刚度,有效减轻了轨道振动。

关键词：电磁轨道发射器刚度匹配响应面法减振性能

基于多块结构重叠网格的电磁轨道发射器动态发射过程流场分析

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兵工学报 2018年第2期39卷 234-244页

作者：杜佩佩鲁军勇冯军红李湘平海军工程大学舰船综合电力技术国防科技重点实验室湖北武汉430033

为了研究电磁轨道发射器动态发射过程流场,采用多块结构重叠网格方法、六自由度运动模型和Java程序,建立了高超声速弹丸二维运动瞬态模型。以双椭球模型为研究对象,验证了所提出非定常计算方法和重叠网格数据交互可靠性。对电磁轨道发射... 详细信息

为了研究电磁轨道发射器动态发射过程流场,采用多块结构重叠网格方法、六自由度运动模型和Java程序,建立了高超声速弹丸二维运动瞬态模型。以双椭球模型为研究对象,验证了所提出非定常计算方法和重叠网格数据交互可靠性。对电磁轨道发射器4种不同运动工况下弹丸动态发射过程流场进行了数值模拟。研究结果表明:电磁轨道发射器动态发射过程是含复杂激波系流场,涉及弹前激波、移动球心球形激波、冠状激波共同作用;弹前激波出膛口到弹体尾部出膛口过程中,弹体头部中点压力分布呈现"对称性",阻力系数分布和弹体头部中点压力分布具有相关性,弹前激波出膛口后呈现先减小、后增大"弱对称性",弹体尾部出膛口时达到峰值;弹丸在空气域运动时,近壁面压力监测点反射后峰值会超过初始监测点压力峰值,距离弹轴距离越远,反射周期越小,监测点峰值压力衰减越慢。

关键词：电磁轨道发射器动态发射计算流体动力学重叠网格膛口流场数值模拟

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电磁轨道发射器数值模拟与速度测量

火炮发射与控制学报 2019年第2期40卷 37-43页

作者：贺景瑞李小将万敏航天工程大学宇航科学与技术系

为研究电磁轨道发射器电磁场、温度场特性并且预测发射器性能,建立电磁轨道发射器计算模型,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射器,采用有限元方法进行求解得到电磁场、温度场和电枢运动过程,并讨论了电枢快速运动... 详细信息

为研究电磁轨道发射器电磁场、温度场特性并且预测发射器性能,建立电磁轨道发射器计算模型,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射器,采用有限元方法进行求解得到电磁场、温度场和电枢运动过程,并讨论了电枢快速运动产生的速度趋肤效应和发射器结构对磁通密度、电流密度、温度和出口速度的影响。使用增强型电磁轨道发射器进行发射试验,利用高速相机测量电枢出口速度,与数值模拟结果进行对比,验证了计算模型的准确性。

关键词：电磁轨道发射器数值模拟速度趋肤效应发射试验

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电磁发射器内膛损伤及轨道形变研究

电磁发射器内膛损伤及轨道形变研究

作者：许祥才北京理工大学

学位级别：硕士

电磁轨道发射器在发射电枢时通入脉冲强电流,轨道承受高温、高压、高速滑动电接触等恶劣条件。轨道易受到损伤和形变,影响轨道寿命、发射精度及发射效率等。对轨道形变及损伤机理的研究具有重要意义,可为电磁轨道发射器绝缘支撑结构设... 详细信息

电磁轨道发射器在发射电枢时通入脉冲强电流,轨道承受高温、高压、高速滑动电接触等恶劣条件。轨道易受到损伤和形变,影响轨道寿命、发射精度及发射效率等。对轨道形变及损伤机理的研究具有重要意义,可为电磁轨道发射器绝缘支撑结构设计提供帮助。本文在研究轨道损伤相关的国内外文献的基础上,归纳比较了槽蚀、电弧烧蚀及刨削等轨道损伤过程,分析了各种损伤的特点,例如分布、形状、深度、长度等物理参数;将电磁轨道发射器的轨道简化为弹性地基梁模型,采用理论分析方法,基于地基梁模型挠度的数值计算结果,得到了轨道挠度随时间和轨道位置的定量关系,并对计算结果进行了分析。此外,针对当前测量轨道电流及电枢位移方法存在的不足,基于电流波形和B-dot探针,提出了一种改进的测量方法,并对其做了分析和试验验证,以支撑轨道受力的仿真计算与分析。为对轨道形变及损伤的理论分析和仿真计算进行工程验证,弥补当前电磁发射器内膛诊断手段不足的缺点,设计了一种基于可编程逻辑器件和图像传感器的内膛尺寸测量装置。给出了整个装置的总体硬件和软件框架;完成了全系统软硬件调试与试验。研究结果表明:内膛损伤按其特点通常为槽蚀、电枢烧蚀和刨削,金属轨道会在大尺度上受到瞬态电磁力作用;新提出的基于脉冲电流波形信息和B-dot探针的速度和电流拟合计算方法,更具实际物理意义,测得的电枢速度精度更高,且可得任意时刻速度信息;电磁发射过程中,轨道形变幅值与电流幅值密切相关,由于动力波的向前传播,形变幅值呈现出振荡衰减的过程;电枢的前方区域不受电磁力作用,而后方在电枢轨道接触点以及后方轨道的所有区域,均受到瞬态电磁力作用,由于电流作用时间长短及电流幅值的影响,电磁发射器炮尾形变要远大于炮口形变,多次发射后会产生累加作用,因此电磁发射器炮尾处绝缘支撑的强度需比炮口处大,不同位置的绝缘支撑对轨道的预紧力需要按照其受力作相应的匹配。

关键词：电磁轨道发射器轨道形变轨道损伤电枢速度测量脉冲大电流弹性地基梁图像传感器