CN208671796U - 一种多层多翼式重接型电磁发射装置 - Google Patents

Abstract

一种多层多翼式重接型电磁发射装置，由两层八翼式或三层十二翼式组成，前者结构为：圆筒体或方筒体上、下、左、右每方均布固联两个翼片构成抛体电枢，每方的两翼片之间以及两翼片外侧分别设置1个驱动线圈，每方中3个驱动线圈与相邻翼片之间的距离均相同；后者结构为：方筒体上、下、左、右各方均布固联三个翼片构成抛体电枢，每方的三翼片之间以及除开中间翼片外的另内翼片外侧分别设置1个驱动线圈，每方中4个驱动线圈与相邻翼片侧面之间的距离均相同，本装置局域磁场利用率更高、发射效率更高的特点。

Description

一种多层多翼式重接型电磁发射装置

技术领域

本实用新型属于电磁推进技术领域，是一种多层多翼式重接型电磁发射装置。

背景技术

重接型电磁发射模式首先由考恩等最先提出，后期美国桑迪亚国立实验室和美国陆军弹道实验室分别对其做了一些用于动能武器领域的多级中低速实验推进研究和用与反坦克装甲领域的单级小型推进器的饼式线圈设计研究。其工作原理是利用抛体后沿被截断的磁力线在重新结合后所具有的“拉直”趋势来推动抛体运动，实则是抛体在变化的磁场中感生涡流并与磁场相互作用产生电磁推力，从而推动抛体运动。

重接型电磁发射装置所发射的抛体一般为板状或柱状，由于抛体形状、结构上的原因，存在磁场利用较低的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题而提供一种磁场利用率高、推进效率更好的多层多翼式重接型电磁发射装置。

本实用新型的目的是这样实现的：一种多层多翼式重接型电磁发射装置，包括，驱动线圈，抛体电枢，其特征在于，所述电磁发射装置为两层八翼式或三层十二翼式；该两层八翼式的结构为：所述抛体电枢形状由上、下、左、右方各有两个翼片均布固联在一个圆筒体或方筒体上构成，所述驱动线圈由12个匝数相同的线圈组成，上、下、左、右方的每两个翼片之间以及两个翼片的外侧均分别设置1个驱动线圈，且该3个驱动线圈与其相邻的翼片侧面之间的距离均相同；

该三层十二翼式的结构为：所述抛体电枢形状由上、下、左、右方各有三个翼片均布固联在一个方筒体上构成，所述驱动线圈由16个匝数相同的线圈组成，上、下、左、右方的三个翼片之间以及三个翼片中除开中间翼片外的另两个翼片的外侧均分别设置1个驱动线圈，且该4个驱动线圈与其相邻的翼片侧面之间的距离均相同。

所述驱动线圈与其相邻的翼片之间的距离为1mm～2mm。

所述抛体电枢的材质为非导磁铝制良导体。

还具有外电路，该外电路为：脉冲电源正极顺次串接充电开关K1、放电开关K2、电感L以及电阻R后接脉冲电源负极，脉冲电源负极接地，储能电容C连接在充电开关K1和放电开关K2的结点与接地之间，续流二极管D负极接于放电开关K2和电感L的结点与接地之间。

所述两层八翼式和三层十二翼式的上、下、左、右方中每一方的驱动线圈均由一组脉冲电容即储能电容C进行放电，且所有驱动线圈的电流流向均相同。

与现有技术相比，本装置具有以下特点和优点：

1.具有无接触、无烧蚀、欧姆损失较小、轴向加速力大，可携带大质量抛体且推进效率高等优点。

2.本装置的推进效率更高，发射性能更加优越。

本装置是基于多翼式重接型电磁发射模型的改进装置，主要由驱动线圈、抛体、电源及转换装置构成。与传统多翼式重接型电磁发射装置不同的是，抛体每侧并排多个尾翼，除两端尾翼外中间每相邻尾翼之间共用一对驱动线圈。该装置每侧用一组脉冲电容给驱动线圈放电，保证驱动线圈电流流向相同，抛体侧翼在变化的磁场中感生涡流与驱动线圈感应的磁场相互作用产生电磁推力推动抛体运动，仿真分析证明，多层多翼式重接型电磁发射装置的磁场利用率更高，发射效率更好，捕获效应更小

采用本实用新型的装置，推进效率更高，更有利于磁力线的重接工作，在火箭推进的航空领域具有潜在的实用价值。

附图说明

图1为板状重接型电磁发射装置的变种；

图2为四翼式重接型电磁发射装置侧视图；

图3为两层八翼式重接型电磁发射装置的侧视图；

图4为两层八翼式重接型电磁发射装置的俯视图；

图5为两层八翼式重接型电磁发射装置的抛体结构；

图6为两层八翼式重接型电磁发射装置外电路；

图7为三层十二翼式重接型电磁发射装置的侧视图；

图8为实施例的仿真速度曲线图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型进行进一步说明。

参见图3、图4、图5和图7，一种多层多翼式重接型电磁发射装置，所述电磁发射装置为两层八翼式或三层十二翼式；该两层八翼式的结构为：所述抛体电枢2形状由上、下、左、右各方有两个翼片均布固联在一个圆筒体或方筒体上构成，所述驱动线圈1由12个匝数相同的线圈组成，上、下、左、右方的每两个翼片之间以及两个翼片的外侧均分别设置1个驱动线圈1，且该3个驱动线圈与其相邻的翼片侧面之间的距离均相同；

该三层十二翼式的结构为：所述抛体电枢形状由上、下、左、右方各有三个翼片均布固联在一个方筒体上构成，所述驱动线圈由16个匝数相同的线圈组成，上、下、左、右方的三个翼片之间以及三个翼片中除开中间翼片外的另两个翼片的外侧均分别设置1个驱动线圈，且该4个驱动线圈与其相邻的翼片侧面之间的距离均相同。

参见图7，抛体电枢的方筒体的中心孔为圆孔，当然也可以为方孔。驱动线圈与其相邻的翼片之间的距离为1mm～2mm。线图均为铜制导线绕制。抛体电枢有效驱动部分为每侧尾翼，一般为非导磁铝制良导体，中间实体形状不受驱动线圈间隙的限制。

两层八翼式和三层十二翼式的上、下、左、右方中每一方的驱动线圈均由一组脉冲电容即储能电容C进行放电，且所有驱动线圈的电流流向均相同。两层八翼式的每方有3个线圈（图4），三层十二翼式的每方有4个线圈（图7）。

如图1所示，为板状重接型电磁发射装置的变种，主要由上下线圈1、非导磁良导体侧翼（作为抛体电枢2）、射弹及电源和转换装置组成。由图可知，弹丸的形状不受约束，只需通过对弹丸侧翼进行驱动加速即可，而弹丸中间的载荷可以有自己的推进源，例如在火箭的发射中通过电磁力将火箭从基地发射出去，然后启动它本身的推进源继续进行化学推进，有效载荷也可以没有推进源，适用于常规的炮弹发射。

如图2所示，为四翼式重接型电磁发射装置侧视图，是一种常规的带尾翼重接型电磁发射模型，只需脉冲电容对侧翼上的一对驱动线圈放电即可。

如图3-5，为两层八翼式重接型电磁发射装置，可理解为将图2中模型的侧翼一分为二，中间共用一个驱动线圈，每侧共用一个脉冲电容或者四侧同时共用一个脉冲电容对驱动线圈放电，八个尾翼同时产生涡流，中间共用的驱动线圈起到连接前后磁力线的作用使之更好的重接。

如图6所示，为两层八翼式重接型电磁发射装置的外电路，还具有外电路，该外电路为：脉冲电源正极顺次串接充电开关K1、放电开关K2、电感L以及电阻R后接脉冲电源负极，脉冲电源负极接地，储能电容C连接在充电开关K1和放电开关K2的结点与接地之间，续流二极管D负极接于放电开关K2和电感L的结点与接地之间。通过对充放电开关的控制对驱动线圈进行放电，驱动线圈在通电后可等效为电感，每侧的外电路相同，总共有四个这样的外电路。两层八翼式和三层十二翼式的上、下、左、右方中每一方的驱动线圈均由一组脉冲电容即储能电容C进行放电，且所有驱动线圈的电流流向均相同。四方（即四侧）共四组脉冲电容，优化后效率也会达到很高。抛体电枢的材质为非导磁铝制良导体。

如图7示，为三层十二翼式重接型电磁发射装置的侧视图，是对图3的延伸，但尽量控制为三到四层，以免相邻两侧线圈的接触。

以下为实施例：

采用横截面积为4mm²的铜导线绕制而成的驱动线圈给抛体加速，每个驱动线圈的匝数为48匝，抛体由铝制良导体组成，高度为100mm，质量为3kg，外电路如图6所示，脉冲电源电压为10Kv，电容值为400uf，该外电路总共有四个，每次一个，且参数保持一致同时给驱动线圈放电，通过仿真得出抛体的出口速度为120m/s，推进效率高达27%，而且抛体的捕获效应很小可忽略不计。而常规的四翼式重接型电磁发射装置如图2所示，经优化后效率也只有16%，可见本实用新型的装置在电磁推进的效率上具有独特的优势。

采用本实用新型的基本结构， 凡是多翼式重接型电磁发射范畴，不管是多个尾翼，多少层都属于本实用新型的范畴，但凡是利用本实用新型的方案或者加以等同替换与变换，均被认为属于本实用新型的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种多层多翼式重接型电磁发射装置，包括，驱动线圈，抛体电枢，其特征在于，所述电磁发射装置为两层八翼式或三层十二翼式；该两层八翼式的结构为：所述抛体电枢（2）形状由上、下、左、右方各有两个翼片均布固联在一个圆筒体或方筒体上构成，所述驱动线圈（1）由12个匝数相同的线圈组成，上、下、左、右方的每两个翼片之间以及两个翼片的外侧均分别设置1个驱动线圈（1），且3个该驱动线圈与其相邻的翼片侧面之间的距离均相同；

该三层十二翼式的结构为：所述抛体电枢形状由上、下、左、右方各有三个翼片均布固联在一个方筒体上构成，所述驱动线圈由16个匝数相同的线圈组成，上、下、左、右方的三个翼片之间以及三个翼片中除开中间翼片外的另两个翼片的外侧均分别设置1个驱动线圈，且该4个驱动线圈与其相邻的翼片侧面之间的距离均相同。

2.根据权利要求1所述的一种多层多翼式重接型电磁发射装置，其特征在于，所述驱动线圈与其相邻的翼片之间的距离为1mm～2mm。

3.根据权利要求1所述的一种多层多翼式重接型电磁发射装置，其特征在于，所述抛体电枢的材质为非导磁铝制良导体。

4.根据权利要求1所述的一种多层多翼式重接型电磁发射装置，其特征在于，还具有外电路，该外电路为：脉冲电源正极顺次串接充电开关K1、放电开关K2、电感L以及电阻R后接脉冲电源负极，脉冲电源负极接地，储能电容C连接在充电开关K1和放电开关K2的结点与接地之间，续流二极管D负极接于放电开关K2和电感L的结点与接地之间。

5.根据权利要求1所述的一种多层多翼式重接型电磁发射装置，其特征在于，所述两层八翼式和三层十二翼式的上、下、左、右方中每一方的驱动线圈均由一组脉冲电容即储能电容C进行放电，且所有驱动线圈的电流流向均相同。