当前位置：三级线圈发射模型研究
[09-13 17:00:28] 来源：http://www.88dzw.com 控制技术 阅读：8157次
文章摘要：基于电磁感应原理，设计和制作了电磁发射模型。模型采用光电传感器触发三级线圈加速抛体。该模型在30V电压下，可将重量为6.5g的抛体加速至5.85m/s，文中所获得的模型结构参数和实验数据对进一步研究线圈发射起到参考作用。 关键词：电磁发射 三级线圈发射 电磁感应原理 1 引言 电磁发射是利用运动电荷或载流导体在磁场中所受电磁力发射有效载荷的装置，这种技术正从实验室可行性研究逐步过渡到实用研究［１］。 线圈发射是电磁发射的主要方式，这种技术在航天领域可作地对空的定向发射和纯有效载荷，也可在天基推动航天器进行轨道转移［２］；在交通领域，用线圈发射原理制造电磁列车，使用原铁路轨
三级线圈发射模型研究,标签：计算机控制技术,工厂电气控制技术,http://www.88dzw.com基于电磁感应原理，设计和制作了电磁发射模型。模型采用光电传感器触发三级线圈加速抛体。该模型在30V电压下，可将重量为6.5g的抛体加速至5.85m/s，文中所获得的模型结构参数和实验数据对进一步研究线圈发射起到参考作用。
关键词：电磁发射 三级线圈发射 电磁感应原理
1 引言
电磁发射是利用运动电荷或载流导体在磁场中所受电磁力发射有效载荷的装置，这种技术正从实验室可行性研究逐步过渡到实用研究［１］。
线圈发射是电磁发射的主要方式，这种技术在航天领域可作地对空的定向发射和纯有效载荷，也可在天基推动航天器进行轨道转移［２］；在交通领域，用线圈发射原理制造电磁列车，使用原铁路轨道，其成本仅是磁悬浮车的1/4［３］。在工业上，用其原理制造电磁抽油机，代替目前油田的游梁式抽油机，可大幅降低设备成本［４］；同时还可用于科研，如高压物理领域中研究材料在高压力作用下的性质及受控核聚变等［５］。
本文针对线圈发射技术上所存在的问题，如：体积大，系统笨重；能耗大，效率低；炮管易损，烧蚀严重等，在综合国内外的研究基础上对其结构设计进行了新的探索。
2 线圈发射模型原理
线圈发射原理类似于直线电机。螺线管线圈从储能元件中获得大电流，产生磁场，迅速改变磁场在电枢(抛体)上感应电流，产生洛仑兹力推动抛体前进。
抛体之所以能产生感应电流是因为它在接近图21所示通电线圈形成的磁场时，内部产生磁偶极子，在两端形成异极性磁极。抛体前端受到引力，后端受到向后拉力，其合力为：
式中P——磁化强度；
H——磁场强度
由于线圈中心的磁场强，抛体受力分布曲线如图2.2所示，抛体所受引力大于拉力，抛体被吸入线圈。抛体到达线圈中央时，吸力等于拉力，合力为零，若抛体和线圈长度比选择适当，抛体凭借初始速度脱离炮管。
3 发射模型结构设计
三级线圈发射模型由三个同口径的同轴固定线圈构成，每级线圈由各自储能电容供电(如图3.1)。第一级电容器组释放电流，抛体在线圈强磁场作用下产生感应电流，磁场与感应电流相互作用，生成电磁力，推动抛体前进。抛体达到第二级线圈，经炮管上的光电传感器时检测到抛体位置，光电传感器发出信号触发第二级电容器组向第二级线圈放电，继续推动抛体前进至第三级线圈时，经相同的过程第三级将抛体加速到预计速度。
抛体的出口速度与抛体长度和初始位置、线圈匝数和长度以及电容放电电压有关。相同力下抛体越短加速度越大，但是，抛体和磁场间的作用力也随之减少。线圈电感与线圈匝数成正比，电感小则磁场作用时间短不能推动抛体，电感大则磁场作用时间长，即L/R时间常数大，抛体进入线圈时，电流还未达到最大值，因此须在抛体进入线圈时，立即导通线圈，这样抛体达到一定范围时，电流逐渐增大并达到峰值，为确保线圈有适当的阻抗，线圈采用漆包线将电流限制在安全值。
在考虑以上影响因素的情况下，本文所设计的电磁发射模型尺寸为：炮管长42cm、外径8mm、壁厚1mm，抛体材料为磁性材料(钢)，长26mm，抛体与炮管的间隙为1mm。
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