CN113237381A - 一种电磁轨道炮消弧消音装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁轨道炮消弧消音装置，由阻抗器、带有内层栅格结构的套筒组成，阻抗器安装于炮口并传导电流，套筒用于隔断、吸收电弧与噪声；本发明设计的套筒型炮口消弧消音器，基于磁通压缩和续流原理，大幅减小电枢出膛时流过电枢的电流，减少电弧的产生，同时设计了断弧、吸弧、吸音的结构，能够有效的减少炮口闪光、噪声。

Description

一种电磁轨道炮消弧消音装置

技术领域

本发明涉及电磁发射技术领域，特别是一种电磁轨道炮消弧消音装置。

背景技术

电磁发射是一种利用电磁场与大电流产生电磁力推动电枢与载体高速运动的技术。电磁发射常用于发射飞行器、弹丸等。目前，轨道型电磁发射器的结构主要由导电轨道，轨道间电枢，以及电枢推动的载体组成。电磁发射技术利用大电流产生电磁场与电磁力，推动电枢高速运动，而电枢则推动载体一起运动，最终实现高初速。电磁发射相对于传统的火药发射，其不需要火药燃烧，只需通电即可，而电的传导却是无声无息的，理论上，电磁轨道炮可以做到无声、无光发射。但现阶段电磁发射时会在炮口产生较大的电弧，产生一定的火光和噪音。炮口弧光、噪声的产生原理是在电枢出炮口时，原本良好的固体间接触，突然接触分离产生电爆炸以及电弧，而后电源系统中的能量继续通过电弧释放，使电弧的能量得到增强，在炮口形成大量弧光。

何勇等人使用低阻抗的触发开关作为主动式消弧装置(何勇，程诚，宋盛义，等.电磁轨道发射中炮口电弧的抑制[J].强激光与粒子束,2016,28(2):1-4.)，当电枢接近炮口时快速导通开关，实验表明该方法有效的减少了炮口电弧的产生，但是主动式消弧装置体积过大，需要大电流开关、高精度测试器和控制器等，系统复杂。唐波等人设计了一种被动式消弧装置(唐波,徐英桃,栗保明.电磁轨道炮被动式炮口消弧装置的理论分析与优化设计,弹道学报,2016,28(4):62-67.)，具有较紧凑的结构，能够较小电枢出膛时流过电枢的电流，但该结构仅限于减小炮口电流，无法达到消音吸弧目的。杨帆等人提出了一种基于反向消弧电源的膛口电弧抑制方案(杨帆，陈丽艳，韩洁.一种基于反向消弧的电磁发射膛口电弧抑制方案[J].科技创新与应用,2018,20:9-12.)，将消弧电源串入发射主回路，判断电枢快出膛时，迅速将消弧电源放电，利用反向消弧电流与主回路驱动电流的抵消作用，减小炮口电弧，但该系统较为复杂，体积也更大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁轨道炮消弧消音装置。

本发明的目的是这样实现的：一种电磁轨道炮消弧消音装置，包括：

安装于炮口并传导电流的阻抗器；

带有内层栅格结构，并用于断弧、吸弧、吸音的套筒。

进一步的，所述阻抗器通过连接轨道端头连接正、负极轨道。

进一步的，所述阻抗器使用导电材料制作，使得正、负极轨道在炮口连接一个分流器。

进一步的，所述阻抗器通过回路的形状改变调节阻抗器的电阻和电感，从而设计匹配发射器参数的阻抗器参数。

进一步的，所述套筒内侧有栅格状结构，外侧为壳体。

进一步的，所述栅格状结构为带有吸弧空间的、具有层状隔断的结构。

进一步的，所述栅格状结构用于阻隔、切断炮口残余的电弧，同时由其空间吸收电弧闪光，以及电爆炸、出膛激波产生的噪声，吸收容纳金属蒸汽。

进一步的，所述套筒壳体为圆柱形。

进一步的，炮口消弧消音器总体结构为圆柱形，中间为中空通道，电枢和载体即从该中空通道中穿过。

进一步的，所述装置还包括可拆装的外盖板。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：本发明基于磁通压缩和续流原理，大幅减小电枢出膛时流过电枢的电流，减少电弧的产生，同时设计了断弧、吸弧、吸音的结构，能够有效的减少炮口闪光、噪声。所采用的方法主要有两点，一是在炮口正极轨道和负极轨道之间增加一个阻抗器，使发射器在炮口能够分流，减小电枢出膛时电流，同时由于分流作用，电枢前方产生有利于电枢前进的磁场，电枢的运动速度影响不太大；二是增加带有内层栅格结构的套筒，将炮口包裹，用于隔断、吸收电弧与噪声。

附图说明

图1本发明提供的炮口消弧消音器总体结构正视透视图。

图2本发明提供的炮口消弧消音器总体结构左视图和右视图。

图3本发明提供的炮口消弧消音器总体结构剖视图。

图4本发明提供的炮口消弧消音器中阻抗器结构示意图。

图5本发明提供的炮口消弧消音器带有内层栅格的套筒壳体结构示意图。

其中，1——中空通道；2——外壳盖；3——阻抗器；4——套筒壳体；5——连接轨道端头；6——回路；7——栅格；

具体实施方式

本发明公开了一种能够削弱电磁轨道炮炮口闪光和噪声的设计方法，设计的套筒型炮口消弧消音器，基于磁通压缩和续流原理，大幅减小电枢出膛时流过电枢的电流，减少电弧的产生，同时设计了断弧、吸弧、吸音的结构，能够有效的减少炮口闪光、噪声。所采用的方法主要有两点，一是在炮口正极轨道和负极轨道之间增加一个阻抗器，减小电枢出膛时电流；二是增加带有内层栅格结构的套筒，安装于炮口，用于隔断、吸收电弧与噪声。

对于一般的轨道炮，轨道炮炮口设计引弧结构，能够将炮口电弧引到内膛外燃烧，防止损伤内膛。但这种设计不能起到灭弧作用，反而有利于电弧在膛口外电爆炸、燃烧，增大了闪光和噪声。本发明的目的，就是要大幅削弱炮口闪光和噪声的出现。

本发明所提出的套筒型消弧消音器，结构主要有两部分组成，一部分结构是环形回路形成的阻抗器，用于连接正极轨道和负极轨道；另一部分结构是带有内层栅格的套筒壳体，用于断弧、吸弧、吸音。

所述的环形回路形成的阻抗器，是指阻抗器的导电结构从正极轨道伸出后连接至负极轨道，为了调节阻抗器的电阻或电感，这个导电回路结构可以设计为环形结构、多路结构等，以改变回路的电阻或电感，从而实现阻抗器参数和发射器参数的匹配。

所述的正极轨道、负极轨道，是指放置于膛内，用于向电枢输送电流，且使电枢能够在其表面滑动的导电体，电枢出膛后，电枢与正极轨道、负极轨道分离，正极轨道、负极轨道不属于本发明的组成部分。

所述的电枢是轨道之间用于连接正、负极轨道，用以导通回路的导体。一般电枢在通过电流时，会与导体产生的磁场相互作用，并产生电磁力。在电磁力的推动下，电枢会运动，电枢不属于本发明的组成部分。

所述的环形回路形成的阻抗器，是减小炮口电弧的第一步，由于阻抗器连接了正极轨道、负极轨道，在炮口会有分流的作用。由于阻抗器的结构，阻抗器本身具有一定的电阻值和电感值，能够在放电初期，阻碍电流在炮口阻抗器中流通，减小阻抗器的电流；当电枢运动后，由于电枢切割磁感线，以及压缩电枢前部磁场空间，使流过电枢的电流逐渐减小，而阻抗器中流过的电流逐渐增大；当电枢出膛后，阻抗器继续连接正、负极轨道，使系统中的电能继续通过阻抗器流通，而避免电能在电弧中释放，从而减小炮口闪光和声音。

所述的阻抗器除了传导电流，还有其它一些附加作用，但不影响本发明原理，如阻隔电弧传播等。

阻抗器消弧原理：基于磁通压缩原理，使电枢在前进时切割磁感线、压缩电枢前面磁场在电枢中产生反向电流，从而削弱流过电枢的总电流。同时，由于炮口分流器的作用，电枢前方产生有利于增强电磁力的磁场，电枢的运动速度影响不太大。当电枢出膛后，阻抗器还起到续流作用，使系统中的电能继续通过阻抗器流走，避免电流通过电弧释放能量。

所述的带有内层栅格的套筒壳体，是指套筒形结构的中空体，内部中空，能够通过高速运动的电枢或载荷。在套筒壳体内侧设计有栅格结构，该栅格一方面用于削弱隔断正、负极轨道间残存的电弧，另一方面削弱电枢或载体出膛时引起的空气激波扰动等，吸收阻隔膛口出现的噪声，以及吸纳金属蒸汽等。

栅格状结构，不限于示意图中所绘制的栅格状空间，其它形状如圆形空间、三角形空间等不影响该功能原理的实现。套筒壳体的形状不限于圆柱形，其它如长方体型等结构复合所述的功能结构即可。

套筒型消弧消音器，削弱炮口闪光、噪声的功能由阻抗器和带有内层栅格结构的套筒共同组合而达到较佳效果。单独使用阻抗器能够削弱电枢出膛时的电流，但基本难以消除闪光、噪声、金属蒸汽等向外泄放；或者单独使用带有内层栅格结构的套筒，则不能有效减小出膛时流过电枢的电流，从而会产生大量电弧，不能有效消除炮口的闪光、噪声。因此，本发明设计的套筒型消弧消音器需要将阻抗器和带有内层栅格结构的套筒共同使用。

以下结合附图对本发明进行详细说明。

实施例

本发明提出的套筒型消弧消音器结构如图1和图2所示，图1中显示的是套筒型消弧消音器总体结构的正视方向透视图，图2中显示的是炮口消弧消音器总体结构左视图和右视图。炮口消弧消音器总体结构为圆柱形，中间为中空通道1，电枢和载体即从该中空通道1中穿过。

图3为炮口消弧消音器总体结构剖视图，主要有外盖板2、阻抗器3、套筒壳体4等组成，外盖板2可以拆下，用于阻抗器3和套筒壳体4的安装。

图4为炮口消弧消音器中阻抗器结构示意图，阻抗器3通过连接轨道端头5连接正、负极轨道，阻抗器使用导电材料制作，使得正、负极轨道在炮口连接一个分流器。通过回路6的形状改变可以调节阻抗器3的电阻和电感，从而设计匹配发射器参数的阻抗器3参数。回路6的形状并不限于本发明图中所表现的样式，可以改变大小、位置、形状等，均不影响本发明的设计原理，基于磁通压缩原理，使电枢在前进时切割磁感线、压缩电枢前面磁场在电枢中产生反向电流，从而削弱流过电枢的总电流。同时，由于炮口分流器的作用，电枢前方产生有利于增强电磁力的磁场，电枢的运动速度影响不太大。当电枢出膛后，阻抗器3还起到续流作用，使系统中的电能继续通过阻抗器3流走，避免电流通过电弧释放能量。

图5为炮口消弧消音器带有内层栅格的套筒壳体结构示意图，外侧为套筒壳体4，但不限于圆柱形，其它形状的壳体也可实现类似功能。内侧设计有栅格7，栅格的形状为带有吸弧空间的、具有层状隔断的结构，栅格的作用主要有三个方面，一是切断电弧，电枢出膛后先穿过栅格区域，同时由于残余电能可能会产生电弧，栅格的存在能够在正、负极间形成阻隔，当电弧向外扩展时切断电弧，从而避免电流继续从电弧流过，达到削弱电弧的目的；二是作为电弧释放的空间、吸收容纳金属蒸汽的空间，使闪亮的电弧在栅格空间中消散，从而有效减小炮口闪光的产生；三是作为电爆炸、出膛激波释放的空间，减少电爆炸、出膛激波向外传递声音，达到削弱、消除噪声的作用。需要说明的是，栅格的结构和排布并不限于图中所示的样式，通过改变大小、结构、位置、排布、角度等均能实现本发明的目标，并不影响本设计原理。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电磁轨道炮消弧消音装置，其特征在于，包括：

安装于炮口并传导电流的阻抗器(3)；

带有内层栅格结构，用于断弧、吸弧、吸音的套筒(4)。

2.根据权利要求1所述的电磁轨道炮消弧消音装置，其特征在于，所述阻抗器(3)通过连接轨道端头(5)连接正、负极轨道。

3.根据权利要求2所述的电磁轨道炮消弧消音装置，其特征在于，所述阻抗器(3)使用导电材料制作，使得正、负极轨道在炮口连接一个分流器。

4.根据权利要求2所述的电磁轨道炮消弧消音装置，其特征在于，所述阻抗器(3)通过回路(6)的形状改变调节阻抗器(3)的电阻和电感，从而设计匹配发射器参数的阻抗器(3)参数。

5.根据权利要求1所述的电磁轨道炮消弧消音装置，其特征在于，所述套筒(4)内侧有栅格状结构，外侧为壳体；套筒内部中空，能够通过高速运动的电枢或载荷。

6.根据权利要求5所述的电磁轨道炮消弧消音装置，其特征在于，所述栅格状结构为带有吸弧空间的、具有层状隔断的结构。

7.根据权利要求6所述的电磁轨道炮消弧消音装置，其特征在于，所述栅格状结构用于阻隔、切断炮口残余的电弧，同时由其空间吸收电弧闪光，以及电爆炸、出膛激波产生的噪声，吸收容纳金属蒸汽。

8.根据权利要求6所述的电磁轨道炮消弧消音装置，其特征在于，所述套筒壳体为圆柱形。

9.根据权利要求1所述的电磁轨道炮消弧消音装置，其特征在于，炮口消弧消音器总体结构为圆柱形，中间为中空通道(1)，电枢和载体即从该中空通道(1)中穿过。

10.根据权利要求1所述的电磁轨道炮消弧消音装置，其特征在于，所述装置还包括可拆装的外盖板(2)。

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