收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多极矩场电磁推进模式研究与系统设计

朱英伟  
【摘要】:电磁推进或者称为电磁发射(Electromagnetic Launch, EML),是指根据磁场与电流之间的相互作用效果,利用电磁力推进或驱动物体,使之加速运动达到所需应用要求的一类发射装置。电磁推进器具有发射质量范围大、出口初速度高、能源简易、发射效率高、工作性能优良、可控性好和结构多样等优点,使其在未来军事武器、科学研究、航天和交通、民用工业等相关领域有着广泛的应用潜力。 按照推进装置结构和工作原理的不同,常规电磁推进器基本上可以分为三大类:导轨式(轨道炮Railgun)、同轴线圈式(线圈炮Coilgun)和重接式(Reconnection gun)。对于大质量和大推力的发射要求,常规电磁推进器存在一些原理性缺陷或面临一定技术困难。导轨型电磁推进器的两条平行导轨和电枢是在兆安级电流下进行工作的,电枢、导轨等部件在发射瞬间要承受极大的热流和电磁应力冲击,容易造成导轨的严重烧蚀与表面剥落,本身高速运动与电接触摩擦就是一对矛盾问题;同轴直螺线管线圈型推进器对抛体电枢的电磁力主要分量为径向力,表现为径向压缩力或径向扩张力,而用于对抛体电枢加速的轴向分量力则较小,且轴向加速力远小于径向作用力,因此,线圈型电磁推进器的电磁力利用率不高。本论文在国内外首次提出应用径向磁场与环向电流相互作用进行电磁推进的思想,建立了多极矩场线圈型电磁推进模式,并对多极矩场线圈型电磁推进系统进行分析和设计。 论文首先对线圈型电磁推进的动力学过程进行分析,给出了导轨型和线圈型电磁推进的数学模型,并对常规线圈型电磁推进模式的关键技术进行研究,发现存在问题并加以改进;接着,提出应用径向磁场与环向电流相互作用进行电磁推进的思想,建立了多极矩场线圈型电磁推进模式,对多极矩磁场构型进行数学解析,分析多极矩场电磁推进模式的数学模型和机电方程,并给出系统方程的求解方法;然后,采用电磁场有限元方法仿真计算多极矩场电磁推进的瞬态发射过程,对带有弹射线圈的单级八极矩线圈推进系统进行瞬态运动仿真,结果发现,多极矩场电磁推进模型解决了传统线圈型电磁推进器轴向电磁力分量不足导致加速力较小的缺陷,并对抛体电枢提供了稳定的悬浮恢复力;对三级并排八极矩线圈型电磁推进器的瞬态发射仿真,结果表明,多级加速效果明显,该模式具有向多级高速扩展的潜力;最后,对多级扭转八极矩场线圈型电磁推进器进行系统设计,扭转多极矩场线圈型电磁推进器是对并排多极矩场线圈的结构改进,理论分析和仿真结果显示,该推进模式使抛体电枢具有自旋运动,提高了抛体电枢的运动稳定性;同时,该部分还对电源电路与检测控制系统进行设计和优化,设计了多极矩线圈的分组供电模式,给出了脉冲电流波形与触发放电位置相匹配和优化设计准则。 多极矩场电磁推进模式能够改善目前电磁推进器的性能,适合大质量、大口径抛体电枢向高速和高动能发射,具有电磁推力大、出口速度高,悬浮稳定的发射性能。将多极矩场电磁推进技术应用到交通运输,可以设计成多极矩场电磁驱动机车,具有高速、重载、平稳和高效能的优点;将多极矩场电磁推进技术应用到航天工程,可以设计成火箭的助推装置,能够实现大质量和大推力的发射。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 岩田章 ,董兴章;超导电磁推进系统技术[J];船舶;1990年01期
2 王觉先;防御武器的新发展——电磁推进武器评介[J];系统工程与电子技术;1990年03期
3 王启亨;;圆电流磁特性的研究[J];中北大学学报;1990年01期
4 张交锁;;电磁地空发射[J];战术导弹技术;1996年02期
5 王启亨;潘玉田;;轨道式电磁炮电源设计与分析[J];中北大学学报;1989年03期
6 李昕;翁春生;;块状固体电枢非稳态电磁效应的三维数值模拟[J];弹道学报;2009年01期
7 付磊;蒋启龙;朱英伟;董亮;王豫;;同步感应电磁推进系统中电枢制造材料的选择[J];微特电机;2011年04期
8 李昕;翁春生;;U形电枢非稳态电磁场二维数值模拟[J];火炮发射与控制学报;2009年01期
9 李立毅,程树康,刘宝廷;直线电磁发射技术的发展现状及前景[J];微电机;1999年02期
10 朱英伟;严仲明;李海涛;付磊;王豫;;触发放电位置对重接型线圈推进器加速性能影响的仿真分析[J];高电压技术;2011年10期
11 一工;;电磁行舟[J];航海;1982年01期
12 王觉先;;电磁炮与电磁推进技术(下)[J];航空知识;1996年06期
13 ;船舶机械[J];水路运输文摘;1994年01期
14 王觉先;;电磁炮与电磁推进技术[J];航空知识;1996年05期
15 王觉先;;电磁炮与电磁推进技术[J];兵器知识;2001年08期
16 张磊;卢文忠;冀海燕;;基于超导技术的舰船动力系统[J];造船技术;2009年04期
17 ;发刊词[J];低温与超导;1973年01期
18 ;超导应用的可能领域[J];稀有金属材料与工程;1972年05期
19 双人;航天器超导磁悬浮发射器[J];国际航空;1995年09期
20 陈兰君;王振茹;;超导综述[J];哈尔滨商业大学学报(自然科学版);1987年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李敏堂;严萍;袁伟群;孙鹞鸿;孙连华;周媛;刘传谱;;强流脉冲对结构体冲击力的数值模拟计算及试验[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第7册)[C];2009年
2 袁建生;李军;左鹏;宋向前;;不同截面形状轨道的电磁炮电流分布特性分析[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
3 洪清;;浅析SIMOVERT-A中的旋转矢量控制[A];中国土木工程学会给水排水学会机电委员会第六次技术交流会论文集[C];1991年
4 孟建文;杨波;;三电机同轴直流传动负荷平衡控制原理及优化[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年
5 赵述芳;赵述杰;张丽花;胡玉贵;;受限单极模式PWM工作特性的分析研究[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
6 李蕾;;浅论微机控制与列车通信技术[A];中国铁道学会第三届标准计量委员会2008年学术交流报告会论文集[C];2008年
7 吴四清;易清;;活套控制在鄂钢棒材厂的应用与改进[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年
8 曹平;;梅钢平整机组卷取机间接恒张力控制[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年
9 赵嘉;刘松斌;陈小磊;张喜梅;袁彬;;1200mm冷轧平整机恒延伸率控制系统[A];全国冶金自动化信息网2009年会论文集[C];2009年
10 蒲向华;;攀钢精轧机主传动电控系统改造[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱英伟;多极矩场电磁推进模式研究与系统设计[D];西南交通大学;2011年
2 李昕;电磁轨道炮电枢特性理论研究[D];南京理工大学;2009年
3 谢懿;引力N体系统的后牛顿力学[D];南京大学;2010年
4 孙华;高极化颗粒复合体系的物理性质研究[D];苏州大学;2003年
5 郭亮;新型同步电机的分析与优化研究[D];浙江大学;2006年
6 王桂荣;EMS型磁浮列车牵引特性分析[D];浙江大学;2006年
7 印松;交互式自行车模拟器运动及力觉提示系统研究[D];上海交通大学;2007年
8 刘曼兰;永磁直流电机故障在线监测与智能诊断的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 陈永军;低速大转矩永磁同步电机直接转矩控制研究[D];华中科技大学;2008年
10 尹华杰;主轴永磁同步电机电磁结构及“弱磁”问题的研究[D];华中理工大学;1994年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谢晓芳;基于超导块材的新型电磁推进模式[D];西南交通大学;2010年
2 王学伦;基于FPGA的模糊控制在电磁推进中的应用[D];西南交通大学;2011年
3 付磊;线圈感应型电磁推进系统加速电枢的研究[D];西南交通大学;2011年
4 马学林;基于FPGA的电磁推进装置同步触发系统的优化设计[D];西南交通大学;2009年
5 程志;基于FPGA的多级电路开关精准同步控制系统的设计[D];西南交通大学;2012年
6 柴猛;三级电磁推进器系统模型及实验研究[D];哈尔滨理工大学;2006年
7 廖文婷;基于FPGA的嵌入式同步控制系统的设计[D];西南交通大学;2010年
8 白春艳;不同结构形式的电枢在电磁轨道发射状态下的应力分析[D];燕山大学;2010年
9 杨琳;无耦合永磁直流电机参数测试系统的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
10 丁瑜;光致离解和光电离过程中的物理特性分析[D];陕西师范大学;2007年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 章一煦;“海影”:为美国21世纪制海权闪动[N];中国国防报;2004年
2 张耀平;管道运输时代正在向我们走来[N];国际商报;2002年
3 青海油田机厂电工班 杨华 罗仁满 郑雪峰 杜建军;直流电机可控硅无级调速原理及常见故障检修[N];电子报;2008年
4 山东 申世忠;直流电动机常用的三种制动方法[N];电子报;2009年
5 本报记者 张世斌 本报通讯员 乔福奎;“过年,责任心得更强!”[N];工人日报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978