问题贴:新人关于磁阻式线圈炮原理的疑问,寻求前辈指导
zpanther2016/03/24电磁炮 IP:广东
电炮新人,对磁阻式线圈炮的原理认识如下:
先上图: 螺线管.png
这是磁阻式线圈炮的线圈,也就是类似于我们平时的螺线管的绕法,于是,当线圈通入直流电时,线圈内部产生磁场,磁感线分布如下图: 线圈炮1.png
图中黑框指代线圈和轨道,因为线圈是均匀绕制,所以磁感线在线圈中线时最密集,当弹丸(红框)中心到达线圈中线时,弹丸内的磁通达到最大,磁阻最小,速度达到最大,当弹丸(红框)超过中线后,弹丸内磁通减小,磁阻增大,根据磁阻最小化原则,所以会产生回拉现象。
一般的磁阻式线圈炮采用各种方式,对线圈实现断电操作,追求在弹丸到达中线时,线圈内无残留电流,从而使线圈内部磁通为零,使弹丸不受到磁力的回拉,但由于电感、断电装置的响应时效等因素影响,使断电操作很难达到较高的效率,尤其是多级加速后,弹丸的速度达到一定程度,断电装置的响应时间等因素使后面几级磁阻式线圈炮的效率急速下降。
那么,是否有办法使线圈内磁通分布改变,增加磁阻式线圈炮的效率呢?如下图:
线圈炮2.png
通过改变线圈的绕制方式,使线圈内部的磁通分布,在炮口位置达到最密集程度(如上图),根据磁阻最小原则,弹丸(红框)会在炮口位置达到最大速度,而弹丸的末速度(出膛时的初速)由进入磁场时的初速V。、磁通带来的拉力F大小、弹丸质量M共同决定加速度a,以及加速时间T共同决定,我们可以知道,由于在炮口位置磁感线最密集,离开炮口后磁感线指数级下降,磁力会迅速减小,所以在炮口位置产生回拉的阻力f会非常大,假设此时f达到前面加速力的总和F,但因为弹丸在此时速度达到最大,且离开炮口后磁力衰减的指数变化,所以此时回拉的加速时间t会非常小(如果前面的初速V。和加速时间足够长,此时回拉力f所对应的回拉加速时间甚至可以达到微秒级)。
这种设计是否能达到让磁阻式线圈炮不需要断电操作的效果?线圈的大概绕线方式如下图: 示意图1.png
图中,通过逐渐增加绕制线圈的层数,使线圈内部的磁通逐渐增加,最终在炮口位置绕制多层线圈,使磁通达到最大。
另,通过在炮口位置加入半圆形磁性材料作为炮口,引导炮口位置的磁通走向,进一步加速减小炮口位置的磁通衰减,从而达到上述设计的效果(前提是这种理论的设想是可行的)
请教各位前辈这种设计的可行性,和理论的合理性(如有哪里不对的,请具体说明,让我们新手学习下)。
最后,再附上一张简单的提供初速的供弹装置示意图,也请各位前辈指点,最后,如果这个设计是合理的,希望在广州有哪位前辈能帮忙做一个,或者联系线下一起制作(手残党没办法),谢谢!!
弹夹设计.png

[修改于 8年1个月前 - 2016/03/24 19:55:38]

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来自:物理高能技术 / 电磁炮
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~~空空如也
三水合番
8年1个月前 IP:四川
814012
引用 迪纳米斯:
嗯,你线圈几何形状的设计是合理的,这样单级线圈的有效加速距离就增加了,这也是一个比较大的改进。唯一一点就是你磁力线画得不准确,现实要比想象残酷一点。所以学会简单的仿真,很有好处,可以加深对磁场的理解。
然而这种形状的线圈由于弹丸离开线圈时磁场梯度更大,回拉的力会从零迅速变到峰值,反而更难控制回拉……而增加加速距离是以牺牲加速力的方式达到的,不算是大的改进吧……
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迪纳米斯
8年1个月前 IP:广西
814018
引用 三水合番:
然而这种形状的线圈由于弹丸离开线圈时磁场梯度更大,回拉的力会从零迅速变到峰值,反而更难控制回拉……而增加加速距离是以牺牲加速力的方式达到的,不算是大的改进吧……
的确有你说的问题,初级这种问题还不明显,到后面就越来越明显了。
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