線圈炮的相關(guān)研究

1、1線圈炮的相關(guān)研究學(xué)生：姜指導(dǎo)老師：張內(nèi)容提要：線圈炮為電磁炮的最早形式，本文對(duì)線圈炮的發(fā)射原理進(jìn)行了一定的了解，并對(duì)發(fā)射電樞為閉合線圈的受力進(jìn)行了分析推導(dǎo)。用鐵釘作為發(fā)射電樞，用手頭材料制作了一個(gè)簡(jiǎn)易的線圈炮。并在實(shí)驗(yàn)中，采集數(shù)據(jù)，得到電樞出口速度與其所在位置的關(guān)系曲線，并分析相關(guān)誤差產(chǎn)生的原因。關(guān)鍵詞：線圈炮、電樞、出口速度1、引言本實(shí)驗(yàn)研究的線圈炮為單級(jí)感應(yīng)線圈炮，屬于電磁炮，是一種新概念武器。此次實(shí)驗(yàn)的主要目的是對(duì)這一動(dòng)能武器進(jìn)

2、行深入了解探究，明白其發(fā)射原理，了解其受力因素，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。2、實(shí)驗(yàn)背景電磁動(dòng)能武器[1]即電磁炮是近年來(lái)研制的新型武器是利用電磁加速技術(shù)制成的一種先進(jìn)的動(dòng)能殺傷武器.與傳統(tǒng)的大炮將火藥燃?xì)鈮毫ψ饔糜趶椡璧臋C(jī)理不同電磁炮是利用電磁系統(tǒng)中電磁場(chǎng)與彈體的作用力發(fā)射炮彈.由于常規(guī)火炮是由火藥爆發(fā)力來(lái)發(fā)射最大速度一般無(wú)法超過(guò)2kms，而電磁炮發(fā)射彈體時(shí)可對(duì)彈體受力進(jìn)行控制使其速度可遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)火炮因而自20世紀(jì)80年代初期以來(lái)電磁炮在新

3、式武器的發(fā)展計(jì)劃中已成為越來(lái)越重要的部分.目前已有的成果主要有四類即導(dǎo)軌炮、線圈炮、電熱炮、重接炮。本實(shí)驗(yàn)研究的主要是是線圈炮。三、實(shí)驗(yàn)原理線圈炮[3]一般由儲(chǔ)能電源（如電容器組）、驅(qū)動(dòng)線圈、發(fā)射組件（包括電樞和彈丸）及控制開關(guān)等組成?；窘Y(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。圖2線圈炮的基本結(jié)構(gòu)在單級(jí)感應(yīng)線圈炮的發(fā)射過(guò)程中驅(qū)動(dòng)線圈固定，電樞最初位于驅(qū)動(dòng)線圈中間偏右的位置，接通開關(guān)給驅(qū)動(dòng)線圈輸入脈沖大電流，電流流經(jīng)驅(qū)動(dòng)線圈產(chǎn)生脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)使電樞內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。由于

4、驅(qū)動(dòng)線圈中的電流和電樞中的感應(yīng)電流方向相反而互相排斥。驅(qū)動(dòng)線圈受向左的排斥力，由于被固3R樞為電樞的電阻，U0為電源電壓。聯(lián)立（2）（3）（4)(5)(6)式可得電樞受力為(7)2222203LR4012210)))(((LRe2U2)(2dxdrrxlxlrxxdxdRRRlNRFt?????????阻樞）（??當(dāng)時(shí)間t小于1msF為大于1N的量，當(dāng)t=10ms時(shí)，F(xiàn)無(wú)限接近于0，考慮到摩擦力與加速過(guò)程，電樞可近似為不動(dòng)。鐵芯具有增強(qiáng)

5、磁場(chǎng)的作用，則用鐵釘作為電樞可將受力大幅度提高，但也因?yàn)檫@個(gè)特性很難計(jì)算鐵釘?shù)氖芰?，但假設(shè)以上原理仍舊適用，只能研究電樞的出口速度與初始位置的關(guān)系。令鐵釘與驅(qū)動(dòng)線圈的中心距為l出口與地面的垂直距離為h，鐵釘落點(diǎn)與出口的水平距離為x，出口速度為v則由拋體運(yùn)動(dòng)方程vtx?221gth?得到出口速度(8)hgxv2?四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程：1、制作驅(qū)動(dòng)線圈：取一根吸管，半徑為3mm作為骨架纏制一個(gè)線圈，導(dǎo)線半徑為0.41mm，線圈長(zhǎng)為5cm，內(nèi)徑為3m

6、m外徑為7mm。2、選擇直流穩(wěn)壓電源：在本實(shí)驗(yàn)中利用電腦適配器將220V交流電轉(zhuǎn)換為19V直流穩(wěn)壓電作為電源。3、選擇電樞：鐵釘（長(zhǎng)3.0cm重1.78g)4、放置器件：將驅(qū)動(dòng)線圈置于高46.2cm的物體上，在出口方向上的地面鋪一層細(xì)土以確定鐵釘落點(diǎn)位置。5、采集數(shù)據(jù)：按照?qǐng)D一連接電路（裝置圖如圖三），固定驅(qū)動(dòng)線圈，調(diào)節(jié)鐵釘位置使得兩者中心距分別為2.0cm、2.5cm、3.0cm、4.0cm、4.3cm4.5cm.短時(shí)間接通電源，分別