[實用新型]一種電磁軌道炮

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200620163629.9
• 申請日: 2006-12-08
• 公開（公告）號: CN201016642Y
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘垣;夏勝國
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: F41B6/00
• 分類號: F41B6/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心
• 代理人: 朱仁玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于電磁發(fā)射武器，具體涉及一種電磁軌道炮。

背景技術(shù)

電磁軌道炮是一種新概念武器，包括兩條平行的導(dǎo)軌，在兩條導(dǎo)軌之間放置一個與兩條導(dǎo)軌保持良好的電接觸又能沿著導(dǎo)軌滑動的質(zhì)量較小的物體作為彈丸，彈丸可自由滑動，彈丸后部有一導(dǎo)流電樞。

在電磁軌道炮技術(shù)的發(fā)展過程中，出現(xiàn)過各種各樣的電樞結(jié)構(gòu)，總體來說，可分為三種類型：等離子體電樞、固體電樞和混合電樞。

等離子體電樞可以獲得極高的發(fā)射速度，電磁軌道發(fā)射的速度紀(jì)錄就是在等離子體電樞電磁軌道發(fā)射裝置上獲得的。但是等離子體電樞燒蝕軌道炮內(nèi)膛，嚴(yán)重影響軌道炮使用壽命，加之等離子體阻抗大、等離子體不穩(wěn)定、二次電弧以及等離子體竄漏等導(dǎo)致等離子體電樞的電效率十分低下，極大地限制了等離子體電樞的實用性。

固體電樞的最大優(yōu)勢在于發(fā)射時幾乎不損傷導(dǎo)軌，軌道炮可以獲得較高的使用壽命，且具有較高的電效率，因而成為近年來電磁軌道發(fā)射的主流電樞技術(shù)。但發(fā)射時導(dǎo)軌刨削、轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象的出現(xiàn)使得固體電樞的發(fā)射速度受到極大的限制。截至目前，在各種固體電樞結(jié)構(gòu)中，性能最優(yōu)的C型電樞在小孔尺寸(10mm)、中孔尺寸(40mm)上無轉(zhuǎn)捩初速在2km/s左右，而在大孔尺寸(90mm)上炮口初速在1.5～1.8km/s時出現(xiàn)轉(zhuǎn)捩。固體電樞固然具有使用壽命長的優(yōu)勢，但相應(yīng)的代價是犧牲其發(fā)射速度。顯然，即使能實現(xiàn)長期穩(wěn)定無轉(zhuǎn)捩高初速發(fā)射，該發(fā)射最大初速度也不過2km/s，僅僅略高于常規(guī)火炮，優(yōu)勢并不明顯突出。

固體電樞與導(dǎo)軌之間是一種大電流高速滑動電接觸，極易引發(fā)電弧，從而發(fā)生金屬-金屬向金屬-等離子體-金屬的電接觸的轉(zhuǎn)化，稱為轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象。轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象的存在是固體電樞發(fā)射速度不能進一步提高的根本原因。近年來的研究表明，轉(zhuǎn)捩的發(fā)生除因失壓之外，還與伴隨高速滑動出現(xiàn)的高磨損、電流分布的速度趨膚效應(yīng)，以及伴隨大電流的電熱效應(yīng)、磁鋸效應(yīng)、負di/dt效應(yīng)等諸多因素有關(guān)。由此可見，對轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象的控制十分困難，幾乎不可能實現(xiàn)長期穩(wěn)定的無轉(zhuǎn)捩高初速發(fā)射。

混合電樞是由一個金屬本體加上兩邊的等離子體電刷構(gòu)成?；旌想姌芯哂信c等離子體電樞比擬甚至更高的發(fā)射速度的潛力；允許選擇較小的電樞長度以降低等離子體對導(dǎo)軌等結(jié)構(gòu)材料的燒蝕；混合電樞電效率雖然略高于等離子體電樞，但仍然遠低于固體電樞，并且由于等離子體電刷的燒蝕，其使用壽命仍然難以滿足實際應(yīng)用的要求。

總之，等離子體電樞和混合電樞具有比固體電樞更高的發(fā)射初速，但電效率低下，等離子體電弧對導(dǎo)軌和內(nèi)膛損傷嚴(yán)重，極大限制了電磁炮的使用壽命。而固體電樞可以獲得較高的使用壽命，卻犧牲了發(fā)射初速。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提出一種電磁軌道炮。本實用新型電磁軌道炮能提高電磁炮發(fā)射的電效率，獲得高發(fā)射初速的同時能降低轉(zhuǎn)捩現(xiàn)象帶來的危害，從而有效地提高電磁炮的使用壽命。

為達到上述目的，本實用新型一種電磁軌道炮采用的技術(shù)方案是，在第一導(dǎo)軌與第二導(dǎo)軌之間置有絕緣材料，在第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌上分別開有第一V形槽、第二V形槽，第一V形槽的張角a為30～60度，第二V形槽與第一V形槽相對稱；在第一導(dǎo)軌與第二導(dǎo)軌之間放置固體電樞，固體電樞的結(jié)構(gòu)為，第一側(cè)翼、第二側(cè)翼從本體向兩側(cè)伸展，第二側(cè)翼與第一側(cè)翼相對稱，第一側(cè)翼的前端形狀、大小與第一V形槽相匹配，第一側(cè)翼前端的上、下表面與第一V形槽滑動接觸構(gòu)成固體電樞與第一導(dǎo)軌的電接觸表面，第二側(cè)翼前端的上、下表面與第二V形槽滑動接觸構(gòu)成固體電樞與第二導(dǎo)軌的電接觸表面，在第一V形槽、第二V形槽的開口處第一側(cè)翼、第二側(cè)翼的后端分別與第一導(dǎo)軌、第二導(dǎo)軌相分離。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點：

(1)常規(guī)電磁炮導(dǎo)軌電樞電接觸面通常采用簡單的平面(方形口徑)或者圓弧面(圓形口徑)，電接觸面積大小由電磁炮口徑的大小決定，即接觸面上面電流分布的寬度受到電樞高度的制約。在本實用新型中，固體電樞兩側(cè)各向外伸出一個分別與兩根導(dǎo)軌V形槽緊密配合的側(cè)翼，使得導(dǎo)軌和電樞的電接觸局限于V形槽內(nèi)，因而無需改變電磁軌道炮口徑，就可以實現(xiàn)更大的電接觸面積。在總電流不變的條件下，增大電接觸面積，可以減小接觸面上的電流密度，從而達到抑制電接觸電弧的發(fā)生，固體電樞在大部分的加速時間或者在內(nèi)膛絕大部分行程中無轉(zhuǎn)捩發(fā)生，有利于軌道炮電效率以及電磁炮使用壽命的提高。

(2)本實用新型能有效地抑制轉(zhuǎn)捩帶來的危害。