[發(fā)明專利]一種重接式電磁發(fā)射裝置的磁場(chǎng)調(diào)控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011381787.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112484567B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段雄英;尹紅陽(yáng);廖敏夫;邱軍;王汝凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F41B6/00
• 分類號(hào): F41B6/00;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 戴風(fēng)友

本發(fā)明屬于電磁發(fā)射技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種重接式電磁發(fā)射裝置的磁場(chǎng)調(diào)控方法。所述的調(diào)控方法包括以下步驟：S1建立重接電磁發(fā)射裝置的磁場(chǎng)模型；S2建立重接電磁發(fā)射裝置的電磁力模型；S3根據(jù)磁場(chǎng)模型和電磁力模型添加E型導(dǎo)磁鐵芯環(huán)繞驅(qū)動(dòng)線圈后側(cè)邊；S4根據(jù)裝置參數(shù)計(jì)算受力曲線，調(diào)整鐵芯在線圈內(nèi)部的寬度。本發(fā)明采用硅鋼DW465?50的導(dǎo)磁鐵芯填充驅(qū)動(dòng)線圈內(nèi)部75.56％時(shí)，電磁力峰值提高54.35％，反向力出現(xiàn)時(shí)間延后4.2％，驅(qū)動(dòng)電流峰值減小8.65％，單級(jí)出口速度提高64.67％，單級(jí)裝置發(fā)射效率從13.56％提高到22.52％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁發(fā)射技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種重接式電磁發(fā)射裝置的磁場(chǎng)調(diào)控方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)我國(guó)國(guó)防、航天、高速運(yùn)輸以及科研等多個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域?qū)﹄姶虐l(fā)射技術(shù)的應(yīng)用與研究需求不斷增長(zhǎng)。目前電磁發(fā)射裝置按裝置結(jié)構(gòu)分類主要有三種：導(dǎo)軌型、線圈型和重接型。導(dǎo)軌型電磁發(fā)射技術(shù)的產(chǎn)生時(shí)間最早，國(guó)內(nèi)外研究成果最多。由于導(dǎo)軌存在嚴(yán)重?zé)g問(wèn)題，導(dǎo)軌型電磁發(fā)射裝置的導(dǎo)軌材料和發(fā)射體質(zhì)量、形狀受到嚴(yán)重限制，因此無(wú)法廣泛應(yīng)用。相比于導(dǎo)軌型電磁發(fā)射裝置，線圈型裝置的驅(qū)動(dòng)線圈和電樞無(wú)接觸，避免了導(dǎo)軌燒蝕問(wèn)題。然而線圈型電磁發(fā)射裝置只能通過(guò)軸向電磁力發(fā)射同軸線圈，因此拋體形狀和質(zhì)量受到嚴(yán)重限制，應(yīng)用范圍無(wú)法擴(kuò)大。

重接型電磁發(fā)射技術(shù)起步較晚，相對(duì)于導(dǎo)軌型和線圈型，重接型電磁發(fā)射裝置不僅具有無(wú)接觸、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)也具有對(duì)發(fā)射體的質(zhì)量和形狀沒(méi)有限制、電樞的材料要求較低等優(yōu)點(diǎn)，具有更大的研究和應(yīng)用空間。受電磁感應(yīng)原理限制，重接式電磁發(fā)射技術(shù)能量傳輸效率普遍較低，嚴(yán)重限制了重接式發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用。為提高重接式電磁發(fā)射效率，提出一種適用于重接式電磁發(fā)射裝置以及含有重接式結(jié)構(gòu)的新型電磁發(fā)射裝置的磁場(chǎng)調(diào)控方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)重接式電磁發(fā)射裝置的磁場(chǎng)模型和電磁力模型，本發(fā)明提出一種重接式電磁發(fā)射裝置的磁場(chǎng)調(diào)控方法，該方法通過(guò)添加導(dǎo)磁鐵芯調(diào)控磁場(chǎng)分布，提高正向加速力，延遲反向力出現(xiàn)的時(shí)間，有效的提高了裝置的能量傳輸效率，同時(shí)降低了驅(qū)動(dòng)線圈內(nèi)的電流，減小線圈應(yīng)力。

本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：

一種重接式電磁發(fā)射裝置的磁場(chǎng)調(diào)控方法，包括以下步驟：

S1：建立重接電磁發(fā)射裝置的磁場(chǎng)模型；

S2：建立重接電磁發(fā)射裝置的電磁力模型；

S3：根據(jù)磁場(chǎng)模型和電磁力模型添加E型導(dǎo)磁鐵芯環(huán)繞驅(qū)動(dòng)線圈后側(cè)邊；

S4：根據(jù)裝置參數(shù)計(jì)算受力曲線，調(diào)整鐵芯在線圈內(nèi)部的寬度。

進(jìn)一步的，所述S1中，在建立磁場(chǎng)模型時(shí)，通以時(shí)變電流的驅(qū)動(dòng)線圈會(huì)產(chǎn)生時(shí)變磁場(chǎng)，時(shí)變磁場(chǎng)作用于驅(qū)動(dòng)線圈中間的發(fā)射體，感應(yīng)出變化的渦流。由于感應(yīng)渦流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于導(dǎo)體中的位移電流，因此只考慮渦流對(duì)磁場(chǎng)分布的影響。補(bǔ)充本構(gòu)方程以及其麥克斯韋形式方程組：

D＝εE (1)

B＝μH (2)

J＝σE (3)

設(shè)渦旋電流：

在磁場(chǎng)強(qiáng)度隨驅(qū)動(dòng)線圈內(nèi)電流變化的同時(shí)，發(fā)射體相對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈向前運(yùn)動(dòng)，因此發(fā)射體內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是感生電動(dòng)勢(shì)和動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)的疊加：

對(duì)式(4)兩邊做旋度運(yùn)算，則有：