CN110207535A - 一种电磁轨道表面喷射冷却系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁轨道表面喷射冷却系统，包括存储有去离子水的储水罐，所述的储水罐的出水口通过冷却管道依次连接供水加压水泵、调节阀以及多个喷嘴，所述的冷却管道延伸至两条电磁轨道之间，所述的多个喷嘴左右对称连通设置在位于两条电磁轨道之间的冷却管道上以使从喷嘴喷射出的冷却介质能够完全覆盖两条电磁轨道的内壁。本发明采用的喷射蒸发冷却的传热系数比现有的受迫对流冷却的传热系数大一个数量级，使用同样的冷却剂，本装置带走的热量更多。
Description
技术领域
本发明涉及的是电磁轨道炮的冷却降温系统，尤其涉及一种电磁轨道表面喷射冷却系统。
背景技术
电磁轨道炮是一种利用电磁力将弹丸加速至超高速发射的新概念武器。电磁轨道炮发射时，MA级的脉冲电流流过金属轨道在其周围形成强大的磁场，从而对电枢产生洛伦兹力作用，推动弹丸高速滑动完成发射。
电磁轨道炮的基本结构如图1所示，包括大功率脉冲电源1、开关2、两条彼此平行间隔设置的电磁轨道3、4、在两条电磁轨道3、4之间的运动电枢5以及弹丸6。电磁轨道炮发射时，合上开关2接通脉冲电源1，电流从脉冲电源1的正极开始依次流过一条电磁轨道3、电枢5、另一条电磁轨道4和开关2，再流回脉冲电源1的负极，形成闭合回路。电流流向如图1箭头方向所示。相反的电流在两条电磁轨道之间的区域感应出磁场，然后电枢5在洛仑磁力的作用下沿两条电磁轨道运动，同时推动弹丸6发射离开轨道。
由于发射过程中轨道内始终存在大电流，且内表面与电枢相对摩擦，焦耳热和摩擦热的共同作用使电磁轨道内表面上积聚大量的热。这些热量会严重影响轨道的性能及使用寿命，进而影响电磁轨道炮的发射效率甚至导致发射失败。
目前对于电磁轨道冷却还没有一个很好的解决方法，得到较多认可的是在轨道内部架设冷却管道，利用流动的低温冷却介质将轨道热量带走。这种方法的优点是结构简单，易于实现，但同时也存在一些缺点：(1)冷却管道的设置导致轨道材料大量缺损，不可避免地影响电磁轨道炮的机械性能；(2)冷却管道的设置位置需考虑到对轨道上电流密度分布的影响，同时由于受迫对流冷却的传热系数较小，还需综合考虑冷却效果。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可以带走更多热量的电磁轨道表面喷射冷却系统。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种电磁轨道表面喷射冷却系统，包括存储有去离子水的储水罐，所述的储水罐的出水口通过冷却管道依次连接供水加压水泵、调节阀以及多个喷嘴，所述的冷却管道延伸至运动电枢左侧的两条电磁轨道之间，所述的多个喷嘴左右对称连通设置在位于两条电磁轨道之间的冷却管道上以使从喷嘴喷射出的冷却介质能够完全覆盖两条电磁轨道的内壁。
相对于现有的技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用的喷射蒸发冷却的传热系数比现有的受迫对流冷却的传热系数大一个数量级，使用同样的冷却剂，本装置带走的热量更多。
2、已有研究已经表明了电磁轨道炮发射时轨道的温度分布特性，即轨道内表面温度更高，是需要重点冷却的区域。本发明中冷却剂直接喷射在轨道内表面，冷却效果更好。
3、本发明采用去离子水作为冷却剂，成本低且不含杂质。
4、本发明不需要改变电磁轨道的内部构造，不会对轨道的机械性能、电流密度分布等造成影响。
附图说明
图1是已有的电磁轨道炮结构示意图；
图2是本发明的一种电磁轨道表面喷射冷却系统的结构示意图。
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。
如图2所示本发明的一种电磁轨道表面喷射冷却系统，包括存储有去离子水的储水罐7，所述的储水罐7的出水口通过冷却管道8依次连接供水加压水泵9、调节阀10以及多个喷嘴11。所述的冷却管道8延伸至运动电枢左侧的两条电磁轨道之间，所述的多个喷嘴11左右对称连通设置在位于两条电磁轨道之间的冷却管道8上以使从喷嘴11喷射出的冷却介质能够完全覆盖两条电磁轨道的内壁。
所述储水罐7用于储存冷却介质；所述加压水泵9用于提高冷却介质的压力；所述调节阀10用于调节冷却介质的流量；所述喷嘴11用于将冷却介质喷射至电磁轨道3、4的内表面，使冷却介质蒸发带走轨道内表面的热量；所述冷却管道用于输送冷却介质。
喷嘴的设置个数和间距由喷嘴的型号和电磁轨道的尺寸决定，以确保喷射出的冷却介质可以完全覆盖两条电磁轨道的内壁。
在本实施例中采用的冷却介质是去离子水，冷却介质的流向如图2中箭头方向所示。
电磁轨道炮发射时，轨道内始终存在大电流，且内表面与电枢高速摩擦，焦耳热和摩擦热的共同作用使轨道温度大大升高，尤其是内表面温度最高。此时本发明的一种电磁轨道表面喷射冷却系统可以对轨道进行冷却降温。
储水罐7中提前储存足量的去离子水，电磁轨道炮发射后立即开启加压水泵9。在加压水泵9的作用下，去离子水由储水罐7经过冷却管道8被输送到各个喷嘴11，然后喷射到电磁轨道3、4的内壁，去离子水蒸发从而带走轨道内表面的热量。喷嘴11持续喷射，电磁轨道的温度降低到规定范围后，关闭加压水泵9，停止向喷嘴11输送冷却介质。调节阀10用于调节去离子水的流量。适当降低去离子水的温度可以带走更多的热量。
Claims (1)
1.一种电磁轨道表面喷射冷却系统，其特征在于：包括存储有去离子水的储水罐，所述的储水罐的出水口通过冷却管道依次连接供水加压水泵、调节阀以及多个喷嘴，所述的冷却管道延伸至运动电枢左侧的两条电磁轨道之间，所述的多个喷嘴左右对称连通设置在位于两条电磁轨道之间的冷却管道上以使从喷嘴喷射出的冷却介质能够完全覆盖两条电磁轨道的内壁。
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