CN111998724A - 一种电磁轨道主动式内部冷却系统 - Google Patents

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马洪亭
王昊
马硕
陈默
农奥兵
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    • F41A13/00—Cooling or heating systems; Blowing-through of gun barrels; Ventilating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

本发明公开了一种电磁轨道主动式内部冷却系统，包括两道平行间隔设置的电磁轨道，在两条电磁轨道之间设置有电枢，在两条所述的电磁轨道的轴向上开有轴向通孔，两个所述的轴向通孔的出口各自与一条炮口冷却管道的进口连通，两条炮口冷却管道的出口通过一条冷却总管依次连接炮口温度传感器、炮口压力传感器、换热器、储液罐、Y型过滤器、循环泵、止回阀、调节阀、质量流量计、炮尾压力传感器、炮尾温度传感器以及两条炮尾冷却管道的进口，所述的两条炮尾冷却管道的出口各自与一条电磁轨道上的轴向通孔的进口连通。采用本系统可以提高电磁轨道的冷却效果。

Description

一种电磁轨道主动式内部冷却系统
技术领域
本发明涉及电磁轨道炮冷却降温设备，特别涉及一种电磁轨道主动式内部冷却系统。
背景技术
电磁轨道炮是一种利用脉冲大电流产生电磁力驱动弹丸，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，脉冲电流流过金属轨道在其周围形成强大的磁场，载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,推动弹丸完成高速发射。与传统发射方式相比，电磁发射可以提供较大动能，发射的弹丸速度快，射程远，有较高射击精度。
在电磁轨道炮发射过程中，轨道内部与轨枢接触处始终存在大电流，且轨道内表面与电枢相对摩擦，故产生的焦耳热和摩擦热的共同作用使电磁轨道内表面产生大量热量。对于连续发射的电磁轨道炮，热量积聚效应更为明显。累计的热量会引起轨道和电枢烧蚀融化等现象，造成轨道表面损伤，影响发射性能与使用寿命。
图1为现有的电磁轨道炮结构，包括储能器1，所述的储能器1为脉冲电源储能，开关2控制系统开闭，脉冲电源3为电容储能型脉冲功率电源，为系统提供电能，电枢4处于两条电磁轨道5之间，系统通电后电枢4加速发射。
目前对于电磁轨道冷却还没有一个很好的解决方法，当前研究较多的为液体冷却方式，液体冷却又可分为外部喷射冷却和内部管道流体冷却两类。外部喷射冷却的优点在于，不需要在发射器内部设计冷却管道，因此不会对发射器的机械性能造成影响。然而，由于发射器结构的特殊性，这种方式在结构搭建上实现难度较大，并且冷却液的回收和控制也存在困难。
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主动式内部冷却系统。
本发明的一种电磁轨道主动式内部冷却系统，包括两道平行间隔设置的电磁轨道，在两条电磁轨道之间设置有电枢，在两条所述的电磁轨道的轴向上开有轴向通孔，两个所述的轴向通孔的出口各自与一条炮口冷却管道的进口连通，两条炮口冷却管道的出口通过一条冷却总管依次连接炮口温度传感器、炮口压力传感器、换热器、储液罐、Y型过滤器、循环泵、止回阀、调节阀、质量流量计、炮尾压力传感器、炮尾温度传感器以及两条炮尾冷却管道的进口，所述的两条炮尾冷却管道的出口各自与一条电磁轨道上的轴向通孔的进口连通。
本发明的有益效果是：
1.内部冷却相较于其它冷却方式，具有直接、调节灵活等特点。在冷却过程中，冷却介质的流速与温度和冷却效果有直接关系。因此，内部冷却系统可以通过控制冷却介质的流速与温度，提高电磁轨道的冷却效果。
2.目前已有研究表明，架设冷却管道对轨道的电流密度及电感梯度影响较小，在一定程度上可以忽略。因此，在结构性能无明显影响的前提下，内部冷却方式对轨道的影响可忽略，可更好突显其优势。
3.本发明采用乙二醇溶液作为冷却剂，乙二醇水溶液作为载冷剂具有性能稳定、热力性好、无毒无味、制冷效果好的优点，是较为合适的冷却介质。
4.通过对电磁轨道的持续内部冷却，可明显降低轨道温度，从而延长轨道使用寿命，对电磁轨道炮发展起到积极作用。
附图说明
图1为现有的电磁轨道炮结构示意图；
图2为本发明的一种电磁轨道主动式内部冷却系统的结构示意图。
具体实施方式
以下参照附图并通过具体实施例对本发明作进一步的说明：
如图2所示，本发明的一种电磁轨道主动式内部冷却系统，包括两道平行间隔设置的电磁轨道1，在两条电磁轨道1之间设置有电枢2，所述的电枢2由轨道中洛伦兹力的作用被加速发射，在两条所述的电磁轨道1的轴向上开有轴向通孔，两个所述的轴向通孔的出口各自与一条炮口冷却管道3的进口连通，两条炮口冷却管道3的出口通过一条冷却总管依次连接炮口温度传感器4、炮口压力传感器5、换热器6、储液罐7、Y型过滤器8、循环泵9、止回阀10、调节阀11、质量流量计12、炮尾压力传感器、炮尾温度传感器以及两条炮尾冷却管道的进口，所述的两条炮尾冷却管道的出口各自与一条电磁轨道1上的轴向通孔的进口连通，整体形成冷却循环，为电磁轨道炮炮体进行持续冷却。
所述冷却管道3用于输送冷却介质，所述炮口温度传感器4、炮口压力传感器5、炮尾压力传感器和炮尾温度传感器用于监控流体温度及压力，所述换热器6用于降低冷却液温度，所述储液罐7用于储存冷却液，所述Y型过滤器8用于清除介质中的杂质，以保护阀门及设备的正常使用，所述循环泵9为冷却液提供动力，抵消管道压力，确保系统持续循环。所述止回阀10用于防止冷却液回流，所述调节阀11用于调节冷却介质的流量，所述质量流量计12用于监测流体质量流量。
根据热传导规律可知，冷却管道越靠近炮体的高温区域，冷却效果越好，因此冷却管道应尽量靠近电磁轨道内表面，以便提高冷却效率。但同时冷却管道会在一定程度上造成轨道材料缺失，可能会影响轨道的结构性能和电气特性，因此应综合考虑冷却管道在电磁轨道炮体内部的大小及位置，冷却管道管径不易过大。
在本实施例中采用的冷却介质是乙二醇溶液，冷却介质的流向如图2中箭头方向所示。该优势在于散热效果好、结构相对简单。在实际循环过程中，应通过调节阀，控制冷却介质流速，在流速为1.5m/s左右时，冷却效果较好。
电磁轨道炮发射时，轨道因焦耳热和摩擦热的共同作用使温度迅速升高，特别是内表面温度最高。因此，本发明的一种电磁轨道主动式内部冷却系统可以通过循环，达到持续对轨道进行冷却降温的效果。
储水罐7中提前储存足量乙二醇溶液，确保整个循环系统处于充满冷却液的状态。对电源充电完成后，电枢2发射，电磁轨道1温度迅速升高，通过冷却液持续流动，轨道温度降低，此时因换热而温度升高的冷却液通过换热器6使介质温度降低，通过循环泵9提供动力，使冷却介质可以持续流通，通过调节调节阀11，使冷却液在合适的流速下流动，可通过观察质量流量计12示数的变化进行调节。适当降低冷却液温度，系统冷却效果更好。

Claims (1)

1.一种电磁轨道主动式内部冷却系统，包括两道平行间隔设置的电磁轨道，在两条电磁轨道之间设置有电枢，其特征在于：在两条所述的电磁轨道的轴向上开有轴向通孔，两个所述的轴向通孔的出口各自与一条炮口冷却管道的进口连通，两条炮口冷却管道的出口通过一条冷却总管依次连接炮口温度传感器、炮口压力传感器、换热器、储液罐、Y型过滤器、循环泵、止回阀、调节阀、质量流量计、炮尾压力传感器、炮尾温度传感器以及两条炮尾冷却管道的进口，所述的两条炮尾冷却管道的出口各自与一条电磁轨道上的轴向通孔的进口连通。
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