CN108444331A - 一种电磁轨道主动式冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁轨道主动式冷却系统，在电磁轨道炮的每条电磁轨道内开有至少一条冷却介质流道，冷却介质流道的出口与一条冷却介质循环管道的进口共同连通，所述的冷却介质循环管道的出口依次连接散热器、循环泵、调节阀以及全部的冷却介质流道的进口，在所述的冷却介质循环管道中注有冷却介质。本发明相对于轨道外表面喷射冷却技术，轨道与冷却介质接触更加充分，冷却效果更加明显。再者，该系统冷却介质与轨道热源对流换热后，经过热散器将热量散发到外界环境中，然后重新变为低温介质再次进入电磁轨道进行热交换，整个过程系统中的冷却介质循环使用，避免了介质回收困难及浪费。
Description
技术领域
本发明涉及的是电磁轨道炮在连续发射模式下，电磁轨道内主动式冷却降温系统。
背景技术
电磁轨道炮利用电磁发射技术，以电磁力发射超高速炮弹，具有反应时间短、能量大等优点，被广泛的应用于工业生产、航空航天等领域。电磁轨道炮采用MA级大电流型的脉冲电源，发射过程中系统能量通常达MJ级，短时间内会在轨道上积聚大量的热。单次发射时，循环热应力作用会降低轨道的疲劳寿命，热量对轨道影响相对不大，但连续发射时，这些热量会使电枢与轨道接触部位发生严重的烧蚀甚至汽化。这将严重影响轨道的性能及发射效率，成为制约电磁轨道炮应用与发展的关键因素。因此，连续发射模式下，对电磁轨道冷却方法及系统的研究至关重要。
目前国内外均已经提出了一些关于电磁轨道冷却的技术方法，例如在电磁轨道上加装翅片达到强化传热的目的，使其能快速吸收轨道中的热量并释放到外部环境中，加快降低轨道温度。从系统角度看，这种翅片导轨技术具有相对较低的风险和更有效的整体设计，但由于电磁轨道炮结构的特殊性，实际应用时受到限制；在电磁轨道表面高温区域喷射冷却水或其他介质，利用蒸发冷却原理使热量散失到空气中。这种方法不会对电磁轨道炮的机械性能造成影响，但是在结构搭建上存在困难，且介质的回收和流量控制不易实现；向电磁轨道距尾部三分之一的范围内持续通入冷却液，强制对流换热达到降温目的，该方法同样在介质回收和控制方面难度较大；此外，还有利用低沸点液体发生相变，蒸发吸热冷却电磁轨道的方法，这种方法的弊端在于液体汽化后产生的压强变化可能影响电磁轨道炮的安全性等。因此，迫切需要一种简单高效易实现的电磁轨道冷却降温系统。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种冷却效果更加明显的电磁轨道主动式冷却系统。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种电磁轨道主动式冷却系统，在电磁轨道炮的每条电磁轨道内开有至少一条冷却介质流道，冷却介质流道的出口与一条冷却介质循环管道的进口共同连通，所述的冷却介质循环管道的出口依次连接散热器、循环泵、调节阀以及全部的冷却介质流道的进口，在所述的冷却介质循环管道中注有冷却介质。
与现有的技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明在电磁轨道内设置冷却介质流道，并用管道将其与散热器连接成循环环路，系统简单且在结构上更易实现。本发明相对于轨道外表面喷射冷却技术，轨道与冷却介质接触更加充分，冷却效果更加明显。再者，该系统冷却介质与轨道热源对流换热后，经过热散器将热量散发到外界环境中，然后重新变为低温介质再次进入电磁轨道进行热交换，整个过程系统中的冷却介质循环使用，避免了介质回收困难及浪费。
附图说明
图1是本发明的一种电磁轨道主动式冷却系统的结构示意图；
图2是本发明图1所示的系统中的电磁轨道的A-A剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
目前投入使用的电磁轨道炮的基本结构可参见乔志明等，(2016)火炮发射与控制学报.37(2):91-95，由脉冲电源1、两条平行的电磁轨道2、3、位于两轨道之间的且与轨道保持滑动电接触的电枢4以及弹丸5构成。
如图1所示，本发明的一种电磁轨道主动式冷却系统，在电磁轨道炮的每条电磁轨道2、3内开有至少一条冷却介质流道10，冷却介质流道10的出口与一条冷却介质循环管道8的进口共同连通，所述的冷却介质循环管道8的出口依次连接散热器6、循环泵7、调节阀9以及全部的冷却介质流道10的进口。在所述的冷却介质循环管道8中注有冷却介质。冷却介质在电磁轨道2、3内部沿所设流道流动，在本实施例中，所述的冷却介质在所述的循环泵7的驱动下的流向与电磁轨道炮发射方向相同，在图中用箭头表示，在其他实施例中，还可以将冷却介质流向设置为逆流。环路中的调节阀9用于控制介质流量。
电磁轨道内的冷却介质流道设置如图2所示，该图为图1所述电磁轨道2和3的剖面图。在本实施例中，在每条电磁轨道内设置有三条圆形冷却介质流道10，在其他实施例中，可以根据条件设置不同数量不同形状的流道。
本发明主动式冷却系统工作的具体过程是：电磁轨道发射装置使用前，先向图1系统内注入冷却介质，开启循环泵7，使介质在冷却系统内循环流动。然后开启电磁轨道炮脉冲电源1连续发射弹丸5，电枢4与轨道2和3的接触面会在短时间内积聚大量的热量。此时电磁轨道与其内部流道中循环流动的冷却介质不断发生对流换热，轨道上的热量被带走，从而始终维持在规定的温度。同时，冷却介质吸收热量温度升高，流入散热器6与外界环境进行热交换，将热量传递给大气使流出散热器6时重新变为温度较低的介质，继续在系统内循环。系统运行中，使用调节阀9控制介质流量，使轨道温度满足要求。完成发射后，先关闭电磁轨道炮的电源1，一段时间后关闭循环泵7，冷却介质停止循环。
Claims (2)
1.一种电磁轨道主动式冷却系统，其特征在于：在电磁轨道炮的每条电磁轨道内开有至少一条冷却介质流道，冷却介质流道的出口与一条冷却介质循环管道的进口共同连通，所述的冷却介质循环管道的出口依次连接散热器、循环泵、调节阀以及全部的冷却介质流道的进口，在所述的冷却介质循环管道中注有冷却介质。
2.根据权利要求1所述的电磁轨道主动式冷却系统，其特征在于：在每条电磁轨道内设置有三条冷却介质流道。
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