[發明專利]適用于各類槍炮的直流線圈炮

在審

• 申請號: 202310307479.2
• 申請日: 2023-03-27
• 公開（公告）號: CN116294791A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 張彭曦;張文祥;夏長年
• 申請（專利權）人: 張彭曦
• 主分類號: F41B6/00
• 分類號: F41B6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

利用電流的磁效應，直流永磁直線電機、電磁鐵原理，組合運用到電磁炮領域，發明了能把兆安級電流控制到百安級電流以下來達到并超越軌道炮性能的直流線圈炮。將炮管全長設計成不斷交替變化磁極的若干級電磁鐵，借鑒直流電機的電刷換向原理改用接近開關無接觸方式解決，用磁感線首選磁阻最小最佳路徑閉合、線圈下磁阻最小區域磁感線最密集的特性，來吸斥磁極方向不變的永磁體炮彈，充分利用磁體的吸斥力作用于炮彈上，炮彈不斷加速最后達到預定速度發射，集軌道炮和線圈炮的優點于一身，避其缺陷，可廣泛運用于手槍、步槍、輕重機槍、裝甲車和坦克的火炮、地基或艦載重炮系統。炮彈不僅可單純作為動能武器，還可安裝引信填裝炸藥延時爆炸增加威力。

1、技術領域?國防軍事，槍械，中學物理，電流磁效應，電磁感應，電動機，電磁鐵，力學，動能

2、背景技術?電磁炮又稱脈沖能量電磁炮，是一種先進的動能武器，與傳統的以火藥為動力大炮相比，具有初速度大、射程遠、彈丸穩定性好、隱蔽性好、彈丸發射能量可調、成本低等優勢。線圈炮是電磁炮的最早形式，是將多個線圈組合起來，同軸排列，稱為驅動線圈，彈丸也是個同軸線圈，從軸的一端開始運動，控制系統給驅動線圈依次通電，彈丸線圈通過這些驅動線圈時，在洛倫茲力作用下不斷加速，線圈越多、電流越強，彈丸線圈的出炮口速就越大。理論上其優勢明顯，彈丸線圈就像磁懸浮列車，不與加速線圈觸碰，無摩擦阻力，裝置磨損小，無須兆安級的電流，能實現的洛倫茲力也較大，能量利用效率高，可發射更大質量炮彈。但是，目前皆認為其存在諸多缺陷，根據楞次定律，感應電流的磁場總是要阻礙引起感應電流的磁通量的變化，和旋轉式感應電動機原理一樣，電動機的轉速由供電頻率和極對數決定，定子的旋轉磁場決定轉子的感應電流的磁場，轉子感應電流的磁場永遠在追趕定子的旋轉磁場并永遠追不上，存在一定的轉差率才能得以旋轉工作，所以感應電動機也稱為異步電動機。電動機的功率只能決定它能帶動負載能力的大小，額定轉速不由功率來決定。直線電動機可理解為把旋轉電動機展開的特殊形式，在這里線圈炮與直線電動機原理一樣，但必須逐級增加每級加速線圈的供電頻率，才能使彈丸前進速度不斷增加，達到需要的出口速度，同步技術理論上說起來容易，實際要做到非常困難，且單獨增加頻率不同步改變電壓，非常容易到達，導致加速度很難做大。目前認為，較為成熟的技術是軌道炮，要求出口速度大的適用于軍事用途的一般不考慮線圈炮。軌道炮的基本原理其實也很簡單，就是我們中學物理所學到的，直導線通電后環繞導線形成環形磁感線，磁感線方向可用右手定則判斷，兩根通電電流方向相反的平行導線間的磁感線方向相同，在這樣的磁場中如果有可滑動通電導體，那么，該通電導體就會受到洛倫茲力的作用，力的方向可用左手定則來判斷，但是，磁感應強度、作用力都由電流產生，所以，軌道炮需要兆安級電流，不能發射更大質量的炮彈，要有滑動的通電導體來推動炮彈，則軌道的電離燒灼嚴重，各國都在研制實驗階段，即使目前已部分解決電能供應，新材料的研制也部分解決軌道的燒灼問題，但離實戰需求還有一段不小的距離。我國已率先且僅此一家實現了艦載試驗。從效率方面考慮，目前軌道炮能量利用率只能達到30%，理論上最高也只能達到50%,而線圈炮能量利用率理論上能達到100%。我國已報道用于消防滅火的電磁炮或許是這種能量利用效率高，可發射更大質量炮彈的，不追求超遠距離的線圈炮。與火工槍炮原理不同，現認為電磁炮本身并不適合設計膛線，為了穩定飛行姿態，防止子彈出膛百米就開始玩布朗運動，需要加大子彈的長徑比，讓子彈變得細長。

直流電動機是將直流電能轉換為機械能的裝置，因其良好的調速性能而在電力拖動中得到廣泛應用。以直流永磁旋轉電動機來說，它具有響應快速、較大的起動轉矩、從零轉速至額定轉速具備可提供額定轉矩的優越性能，但直流電機的優點也正是它的缺點，因為直流電機要產生額定負載下恒定轉矩的性能，永磁體磁場與轉子磁場須恒維持90°，這就要藉由碳刷及整流子。碳刷及整流子在電機轉動時會產生火花、碳粉，因此除了會造成組件損壞之外，使用場合也受到限制。直線直流電動機和直線相比，明顯的優點是：運行效率高，沒有功率因數低的問題；控制比較方便、靈活。