CN1279391A - 一种军用电磁能超高速发射炮 - Google Patents

Abstract

一种以电磁能超高速发射的炮。该炮主要由电磁聚能发射器、磁能弹丸,炮管及瞄准或制导系统、电流整流及控制系统、高频开关电源、供弹系统、炮管上的弹丸发射磁能增速系统、电力或发电设备、弹丸电磁能发射导电导轨、T型磁聚能器、冷却、空气缓冲、液压系统、炮底座及支架等组成。弹丸由非铁磁金属外壳、磁性隔绝层、永磁铁,炸药和引爆器。预制破片、激光或其它引导系统等组成。本电磁能发射炮改变了历来炮靠火药和机械发射系统发射弹丸的功能,极大地加速了弹丸的飞行速度和发射速率,可在很短的时间内击中目标。

Description

一种军用电磁能超高速发射炮

本发明涉及一种军用电磁能超高速发射的炮。

现有的炮均靠机械撞击发射装置使炮弹发射火药迅速爆炸产生推力使弹丸高速飞行。尽管目前世界范围内对炮的发射装置或发射火药进行了许多改进，但靠火药发射弹丸炮至今仍受到安全运输、安全发射、弹丸发射速度、发射速率等影响其军用实战效率；而且炮的弹丸因需使用发射火药及弹药筒部分，其用于军事的携带量和后勤保障受到限制，不适应现代化战争战场高技术和高能量消耗的需求。

现有的国外电磁能发射炮的研究一直停留在单独靠轨道电磁路发射弹丸的研制，因需向轨道电路提供强大的瞬间电流是几个核电站的瞬间输出量总和才能发射较小质量的弹丸，距军事实用相差甚远。

本发明的原理是：吸取现有国际电磁炮研究缺陷的教训，开创了分别从炮及炮管与弹丸均同时产生磁能、动能设计，使炮和炮管及发射电能导轨同时通入电流产生磁能和动能，炮及炮管产生的磁能同弹丸固有的永磁磁能相互作用和金属在电能导轨上产生的动能的相互作用结果，使弹丸得到加速和超高速发射；由于采用了三种合力同时作用于弹丸使本电磁炮所需发射瞬间电能将极大减少，可由普通电能供给，适合现代化战场的军事需求。

本发明的目的是：设计一种以磁电合一的电磁能为发射动力的电磁能炮。完全改变现代炮靠火药、机械发射装置等发射弹丸的结构。该炮是利用瞬间间断变化的高能电流使安装于炮发射装置内和炮管上的双螺旋闭合线圈产生一束高强度电磁力，该磁力与设在弹丸内永磁铁固有的磁力磁极相同；同时在炮的发射仓内设有供弹丸电能发射导电轨道和高强度T型磁场，弹丸在强电流和强磁场作用下将产生很大的加速动力；当发射装置和炮管增速系统产生的电磁力与弹丸固有的相同磁力合力在瞬间作用距离很小时，相反的两束合力将对弹丸产生一股很强的推力，同时弹丸在电能发射导电轨道也将获得高强度推力，三股合力将推动弹丸高速飞行。

其设计方案是：该电磁能炮由发射用电源(直流或交流电源或发电设备)、发射用电整流系统、高频开关电源系统、发射电源控装置、发射聚磁能器、磁力、磁电能合一的弹丸发射仓、炮管磁能增速系统、磁能弹丸、弹丸电能发射半弧型导电轨道、T型磁聚能器、炮管及瞄准、制导系统、供储弹仓系统、旋转底座，空气压差式缓冲系统，液压支架及调节系统，炮发射装置及枪、炮管退磁电路系统、冷却系统等组成。

发射电源由功率匹配的发电设备或电力提供，电源整流系统安装在电磁炮的适当位置；发射电控装置安装于炮适当的部位；发射聚磁能器由锥型软磁铁芯及在锥型体上环绕若干闭合螺旋闭合线圈和外保护壳组成；发射聚能器、电磁炮发射仓同炮管相连并在同一轴心线上；在紧接发射聚能器锥体顶端设有弹丸磁力、磁能合一发射仓，在发射仓适当位置的开有供发射用的进弹丸槽孔；磁力、电磁能发射仓下部设有向弹丸提供瞬间单方向电源的金属半弧型导电轨道，在半弧型导电导轨下部开有供T型高强度磁聚能器T型面镶入的槽孔，使磁聚能器的T型软磁铁芯面与半弧型导电导轨同处在一平面上；在半弧型导电导轨上方炮管上开有与T型磁面平行的若干导磁孔。

磁聚能发生器由多个T型软磁铁芯上环绕若干螺旋闭合线圈组成，螺旋闭合线圈的输入两端和半弧型导电轨道分别与发射控制器和单向电源的输出端相连，并与电磁炮发射聚磁能器和炮管磁增速系统同步控制。

进弹槽孔与供储弹仓以可灵活拆卸卡相连并在同一平面上。

弹丸由三部分组成：外部由非铁磁金属外壳、磁性隔绝层组成，中部和底部由永磁铁组成，内部由绝缘层、炸药和引爆器、预制破片、激光或其它引导系统等组成。发射炮管内前部设有滑膛线，在电磁炮磁力、磁电能合一发射仓及半弧型导电轨道之后的炮管内中层绕有若干闭合螺旋线圈，炮管的螺旋线圈与发射聚磁能器的螺旋线圈以导线相连，并由高频开关电源和电源控制器进行控制；电磁炮的磁能发射导轨和T型磁聚能器用电由经整流后的单向电流供给，电源控制同发射聚能器同步；电磁炮的发射聚能器及螺旋闭合线圈，炮管螺旋闭合线圈和T型磁聚能发生器均设有绝缘油冷却系统及相应的冷却槽孔；炮的外层为金属层。

炮的发射仓适当位置设有退弹槽孔及机械装置，电磁能发射炮设有可自动调节旋转的平台；炮管上适当位置设有瞄准装置或自动制导控制系统，炮管均设有液压支撑和高低液压自动调节系统；炮设计有冷却系统和空气压差式缓冲系统。

炮的液压支撑和液压自动调节系统由液压油泵、液压油缸、活塞、活塞杆、高压油管、液压循环油槽孔、液压油、储油箱、电源控制器、旋转平台、旋转轮、旋转轮槽等组成。

炮的冷却系统由高速循环泵、回流油管、低温冷却风扇、冷却循环槽孔、绝缘油、储油箱、电源控制器等组成。油高速通过电磁炮的各磁聚能器、螺旋闭合线圈冷却槽孔带走热量，使电磁炮发射时各磁感应线圈产生的高温能尽快降温，保证电磁炮能正常发射；热油经低温风扇冷却降温后重复对电磁炮进行冷却循环。

为减少电磁炮因高速发射产生的过强的后座力影响发射精度，本电磁炮将炮的发射部分安装在空气缓冲器上，利用空气缓冲作用使炮在高速发射时产生的后座力减低对炮底座的瞬间强大的冲击。

炮的缓冲系统由空气压缩机、压力调节阀门、高压循环风管、空气缓冲器活塞腔、活塞连杆、活塞、储气缸、压差排空气阀、电源控制器等组成。

炮管底部与空气压差式缓冲器连杆相连，连杆与缓冲器活塞相连；当本炮发射时产生的后座力将分别通过炮管传给空气缓冲器连杆，连杆压迫活塞向后运动，通过压差排空气阀将缓冲器活塞腔内的压力空气逐渐排出，实现对炮的缓冲作用；当缓冲器内的空气排完后，储气缸中的高压空气将自动补给使炮恢复原发射状态。

本电磁能、电能发射炮机理是：当弹丸经供弹仓压入炮发射仓后，启动发射电路，由固定电源或发电机提供的电流先通过整流控制装置整流后，一路经高频开关电源和电流控制装置的作用后，将分别向炮的磁能发射仓磁聚能器和炮管内螺旋闭合线圈提供线圈所需的高频感应电流，另一路经整流和控制装置后向电磁能发射导电金属双轨道、T型高强度磁能发生器提供流单向电流。经高频瞬间电流的作用分别在发射磁聚能器和炮管产生一股高强磁能力，该股高强磁力与弹丸内部的固有永磁力磁极相同，当弹丸与发射磁聚能器作用距离很小时，相同的磁力将给弹丸一个极大的推力使其加速；同时经整流和电流控制装置作用与发射磁聚能器同步向弹丸电磁能发射轨道和T型磁聚能器提供的电能和产生的高强度磁力也将对弹丸产生一股很强的推力使弹丸加速；当弹丸加速通过设于炮管前部的磁能加速器时，因磁能加速器产生的磁极同弹丸固有的磁极相同，磁能加速器将给弹丸提供加速动力。三部分合力共同作用结果将推动弹丸超高速飞行。

由于在本电磁炮的设计中增加了磁动力发射和磁能弹丸结构，使电能转化利用效率极大提高，突破了现研究的电磁炮需极大电能才能发射弹丸的构思与设想。

电磁能发射炮发射弹丸后在发射仓及炮管内形成的剩磁由设于炮内的退磁电路瞬间除去，以保证下次发射正常进行。

弹丸发射后产生的后座力由液压缓冲装置消除。

本电磁能、电能发射炮可供单兵使用和炮兵在地面使用，也可安装在军舰、飞机上使用。电磁能发射炮由于取消了传统的机械发射装置系统，使炮的发射故障极大地减少，同时使发射弹丸速率增大，速度增高；又由于减少了传统的弹丸发射药及发射药装载金属结构部分，使战场士兵携带弹丸量增加，减轻了后勤供给压力，提高了军队在未来战场的生存能力。本电磁发射炮发射的弹丸能达到超高速，在激光或雷达引导下可在很短时间内直接击中运动目标，将可能改变空中飞行物体作战优势的谋略；同时因发射速率快，发射弹丸量大，在发射上部能形成高密集弹丸和破片区域，可有效反击导弹等高速运动的物体，对保护我重要工业、军事设施、雷达、机场、军队集结等都有重要意义。

本发明的结构由以下实施例及其附图给出。

图1是根据本发明提出的具体电磁能超高速发射炮的主视图。

图2是根据本发明提出的具体电磁能超高速发射炮的俯视图。

图3是根据本发明提出的具体电磁能超高速发射炮的弹丸主视图。

图4是根据本发明提出的具体电磁能超高速发射炮的电路控制示意图。

Claims (9)

1、一种以电磁能发射的炮。该炮主要由电能、磁能发射系统，磁能弹丸、炮磁聚能系统、炮管及瞄准系统、电路整流及控制系统、高频开关电源、供弹系统、炮管上的磁能增速系统、半弧型导电导轨及T型高强度磁聚能器、冷却系统、空气压差缓冲系统、发电设备或电源系统、各连接导线、液压调节和支撑系统、炮底座和支撑平台、牵引系统等组成。其特征是：

A、炮管[9]内设有膛线[62]、炮管[9]径向对应有弹丸磁能、电能发射仓[1]、发射仓[1]后部设有双螺旋闭合线圈[2]、锥型软磁铁芯[3]及磁聚能器触头[4]；炮管[9]其径向对应有弹丸磁力、磁能发射仓[1]，紧跟其内设有弹丸电磁能发射半弧型导电金属双导轨[6]，在导轨下部设有若干T型磁聚能器[7]，磁聚能器保护外壳[8]；在半弧型导电导轨[6]上方的炮管[9]上开有若干导磁孔[10]，在T型磁聚能发生器上绕有若干螺旋闭合线圈[11]。在发射仓前部炮管内设有若干螺旋闭合线圈[12]磁能增速系统及冷却空腔[13]；弹丸发射仓[1]、弹丸发射磁聚能器[61]软磁铁芯触头[3]、炮管磁能增速螺旋闭合线圈[12]、弹丸电磁能发射半弧型导轨[6]、T型磁聚能器[7]顶平面处于同一轴线上；弹丸发射磁聚能器软磁铁芯触头[4]顶端处在发射仓内[1]；在弹丸发射仓[1]、炮管[9]、半弧型导电金属双导轨[6]等均设有绝缘层[14]；在发射仓适当的位置设有弹仓[15]；弹闸簧[68]、弹闸簧推片[69]和退弹丸仓口[17]及相应的机械装置；炮的后部安装在可滑动和可旋转、高低调节的平台[74]上。

B、电源或发电设备[18]，电流整流器[19]，高频开关电源[20]，炮磁聚能发射器螺旋闭合线圈[2]，炮管磁能增速螺旋闭合线圈[12]，弹丸电磁能发射导轨[6]、电源保险开关[21]，发射控制器[22]，外接电源插座[23]，电量显示器[24]，制导设备[25]，等电路由各导线连接[28]。

C、弹丸[63]由三部分组成：外部由非铁磁金属外壳[32]、磁性隔绝层[33]组成，中部和底部由永磁铁[34]组成，内部由绝缘层[35]、炸药[36]、控制器[37]和引爆器[38]、预制破片[39]、激光或雷达制导[40]等组成。

D、炮的冷却系统由循环油泵[41]、低温冷却风扇[42]、回流高压油管[43]、调节阀门[44]、储油箱[45]、绝缘油[46]、炮管[9]及各螺旋线圈冷却循环槽孔[8][29][47]、电源控制器[48]等组成。

E、炮的空气缓冲系统由空气压缩机[50]、高压风管[51]、空气压力缓冲器[52]、缓冲器活塞腔[53]、活塞连杆[54]、缓冲器活塞[55]、气压调节阀[56]、储气缸[57]、压差排气阀[58]、冷却风扇[16]、电源控制器[59]等组成。

F、炮的液压系统由液压油泵[26]、活塞杆[27]、活塞[64]、高压油管[65]、活塞腔[66]、电源控制器[71]、旋转轮[73]、旋转平台[74]、液压回流管[75]、旋转轮槽[76]等组成。

G、电磁炮牵引系统由可自动调节旋转的炮底盘[5]和三角支架[30]、转向架[31]、车轮[49]、轴[60]、挂勾[77]等组成。

2、根据权利要求1所述的电磁能发射炮其特征是：电磁能发射炮的发射系统主要由发电设备或电源[18]、电磁发射器触头[4]、磁聚能器[61]锥型软磁铁[3]、螺旋闭合线圈[2]、炮管[9]及瞄准器[70]、电源整流器[19]及弹丸发射控制器[22]、高频开关电源[20]、弹丸磁力、磁能发射仓[1]、供弹仓[15]、退弹槽孔[17]、设于炮管中层的弹丸发射磁能螺旋闭合线圈[12]增速系统、冷却空腔[8][47]、弹丸发射半弧型导电金属双导轨[6]及T型高强度磁聚能器[7]、T型聚磁能器保护外壳[13]、T型软磁铁芯[15]、T型磁聚能器螺旋闭合线圈[11]、电源插座[23]、电能显示器[24]、各连接导线[28]、制导系统[25]等组成；炮管[9]内设有膛线[62]、炮管[9]径向对应有弹丸磁能、电能发射仓[1]、发射仓[1]后部设有双螺旋闭合线圈[2]、锥型软磁铁芯[3]及磁聚能器触头[4]；炮管[5]其径向对应有弹丸磁力、磁能发射仓[11]，紧跟其内设有弹丸电磁能发射半弧型导电金属双导轨[6]，在导轨下部设有若干T型磁聚能器[7]，磁聚能器保护外壳[8]；在半弧型导电导轨上方的炮管[9]上开有若干导磁孔[10]，在T型磁聚能发生器上绕有若干螺旋闭合线圈[11]；在发射仓前部炮管内设有若干螺旋闭合线圈[12]磁能增速系统及冷却空腔[47]；弹丸发射仓[1]、弹丸发射磁聚能器软磁铁芯触头[3]、炮管磁能增速螺旋闭合线圈[12]、弹丸电磁能发射半弧型导轨[6]、T型磁聚能器[7]顶平面处于同一轴线上；弹丸发射磁聚能器软磁铁芯触头[4]顶端处在发射仓内[1]。

供发射磁聚能器电源程序是发电机或其它电源经整流器作用后在经高频开关电源作用后再输入发射磁聚能器。

3、根据权利要求1所述的电磁能发射炮其特征在于其炮管后部设有电磁能发射磁聚能器[61]，在磁聚能器[61]上绕有若干内外双电磁感应螺旋闭合感应线圈[2]，电磁感应螺旋闭合线圈[2]环绕在锥型软磁铁芯[3]上，锥型软铁芯磁聚能器触头[4]处在发射仓[1]内；电磁感应螺旋闭合线圈的内线圈[2]输入两端分别与高频开关电源[20]一控制输出端和发射控制器[22]一端相连。

4、根据权利要求1所述的电磁能发射炮其特征在于其炮管层中部内设有电磁能增速系统，在炮管中绕有若干螺旋闭合线圈[12]，螺旋闭合线圈[12]的输入两端分别与电磁能发射器的螺旋闭合线圈线圈[2]输出两端相连。

5、根据权利要求1所述的电磁能发射炮其特征在于其炮上设有电磁能发射弹丸半弧型导电金属双轨道[6]，在轨道平面上设有多个T型高强度磁聚能器[7]，在T型磁聚能器[7]上绕有若干螺旋闭合线圈[11]；电磁能发射弹丸受电轨道[6]、T型磁聚能器螺旋闭合线圈[11]输入端分别与电磁炮发射控制器[22]和电源整流器的[20]输出端相连，在T型磁聚能器[7]平面对应的炮管[9]上方开有若干导磁孔[10]，T型磁聚能器[7]设有冷却空腔[29]；T型磁聚能器[7]和半弧性金属导轨[6]的发射用电由发电机或其它电源经整流器[19]作用后提供单向电流。

6、根据权利要求1所述的电磁能发射炮其特征在于取消了现有炮发射弹药结构，改为由电能和电磁能作用与反作用力推动弹丸高速飞行；弹丸[63]由三部分组成：外部由非铁磁金属外壳[32]、磁性隔绝层[33]组成，中部和底部由永磁铁[34]组成，内部由绝缘层[35]、炸药[36]、控制器[37]和引爆器[38]、预制破片[39]、激光或其它引导系统[48]等组成。

7、根据权利要求1所述的电磁能发射炮其特征在于炮的冷却系统由循环油泵[41]、低温冷却风扇[42]、回流高压油管[43]、调节阀门[44]、储油箱[45]、绝缘油[46]、炮管[9]及各螺旋线圈冷却循环槽孔[47]、电源控制器[48]等组成。

8、炮的空气缓冲系统由空气压缩机[50]、高压风管[51]、空气压力缓冲器[52]、缓冲器活塞腔[53]、活塞连杆[54]、缓冲器活塞[55]、气压调节阀[56]、储气缸[57]、压差排气阀[58]、电源控制器[59]等组成。

9、炮的液压系统由液压油泵[26]、活塞杆[27]、活塞[64]、高压油管[65]、活塞腔[66]、电源控制器[71]、旋转轮[73]、旋转平台[74]、液压回流管[75]、旋转轮槽[76]等组成。

Images