作者单位
摘要
西北机电工程研究所,陕西 咸阳 712099
利用电磁轨道炮炮口电压测量信号可以计算出发射过程中滑动电枢与铜轨道表面的接触电阻以分析接触特性。由于发射器增强轨道的特殊结构会产生幅值很大的反向感应电动势,且存在脉冲形成网络的放电时序问题,导致检测到的炮口电压波形会受到系统噪声的干扰,难以准确计算出接触电阻。针对此问题,提出一种基于VMD-OptShrink的炮口电压系统噪声压制方法去除炮口电压中的锯齿状噪声,该方法首先利用变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)可实现依据频率特性进行信号时域分解的特点,对炮口电压信号进行时频域的模态分解,然后在时频分解域内利用OptShrink对分解信号进行低秩成分提取,得到去噪后的炮口电压,最终解算出接触电阻用于分析轨道炮枢轨接触特性。试验结果表明,该方法可以很好地压制炮口电压系统噪声,计算出的枢轨接触电阻波形光滑,有利于分析枢轨接触特性;枢轨接触电阻在发射初期变化剧烈,迅速降低,之后呈现缓慢波动上升的特点,直至电枢滑动出炮口接触电阻骤增。该分析方法对工程中电磁轨道炮发射状态监测提供了一种新的可靠参考。
增强型电磁轨道炮 炮口电压 枢轨接触电阻 变分模态分解 augmented electromagnetic railgun muzzle voltage armature-rail contact resistance variational mode decomposition 
强激光与粒子束
2023, 35(7): 079002
作者单位
摘要
1 中国科学院大学,北京 100190;中国科学院 电工研究所,北京 100190;中国科学院 电力电子与电力驱动重点实验室,北京 100190
2 中国科学院 电工研究所,北京 100190;中国科学院 电力电子与电力驱动重点实验室,北京 100190
在脉冲大电流直线驱动装置中,电枢和轨道的接触状态会改变电枢起动特性,而电枢起动过程将直接影响整个发射系统的效率和寿命,因此有必要对电枢起始阶段的滑动接触状态进行研究。搭建发射实验平台,通过高速相机观察电枢起动状态,并结合有限元软件 ANSYS,对电枢的预紧力、初始接触状态以及电磁压力、电流密度进行仿真分析,研究电枢表面形貌对电枢起动的影响。结论表明:开槽电枢增加了电枢本身的柔顺性,使得预紧力增大,同时由于电流趋肤效应使得电流密度分布更加均匀,从而电磁压力增大,电枢起动变慢,接触电阻变小。实验和仿真结果对于改善电枢起动过程的接触状态,减轻烧蚀具有重要意义。
枢轨接触状态 电枢起动 电枢表面形貌 高速相机 有限元仿真 armature-rail contact state armature startup armature surface morphology high-speed camera finite element simulation 
强激光与粒子束
2020, 32(5): 055003
作者单位
摘要
南京理工大学 智能弹药技术国防重点学科实验室, 南京 210094
为了分析轨道炮静止条件下膛内磁场分布特性,建立了轨道炮二维计算模型,基于磁扩散方程与安培定律,得到导轨和电枢各区域电流密度值,并通过毕奥-萨伐尔定律对轨道炮电枢前端各考察点磁通密度进行理论计算,基于电磁感应法进行了膛内磁场测量实验,实验测量值与理论计算值基本一致,结果表明,膛内磁场大小主要由流经电枢和导轨的的电流决定,电枢前端中心轴线上各考察点,随着与电枢前端面距离的增大,磁通密度峰值呈衰减趋势,但衰减速度逐渐变小。研究结果有助于轨道炮膛内强磁场屏蔽与智能弹药设计。
电磁发射 电枢 电流密度 磁场 electromagnetic launch armature current density magnetic field 
强激光与粒子束
2016, 28(2): 025008
作者单位
摘要
军械工程学院 弹药工程系, 石家庄 050003
枢轨电接触性能随电枢膛内滑动而演变,界面电磁特性变化是其演变的根本作用因素。以系统时变电磁场计算为基础,从脉冲电流、电枢速度和局部接触等三个方面讨论了对界面电磁特性演变的作用规律,并设计实验综合验证了电枢膛内运动时枢轨电接触界面的电磁特性演变。结果表明:脉冲电流驱使电流向接触前端聚集,电流峰值聚集随电流变化而下降;电枢速度克服脉冲电流作用向接触尾部聚集电流,尾端聚集临界速度(50 m/s)下,接触表面电流分布最为均匀,高速下接触表面呈现尾端U型电流聚集模式;局部接触对电流的聚集作用随接触面增加、速度增加而减弱;在法向磁力作用下,预置接触会向前扩展并趋于稳定。实验后枢轨表面检测验证了各因素对电磁特性演变的作用规律。研究结果为深入探究枢轨滑动电接触机理奠定基础。
枢轨界面 电磁特性 脉冲电流 电枢速度 局部接触 A-R interface EM characteristics pulse current armature velocity local contact 
强激光与粒子束
2015, 27(10): 103256
作者单位
摘要
1 武汉大学 电气工程学院, 武汉 430072
2 上海机电工程研究所, 上海 201109
针对同步感应线圈炮常用的导体圆筒式电枢,结合电流丝法,建立了电枢温升计算模型;通过搭建三级同步感应线圈炮试验平台,验证了计算模型的正确性,并分析了电枢材料和剖分设置对电枢温升计算的影响。结果表明:发射过程中电枢的最高温升位于其底部外侧,电枢前端也有较高温升;当调节载荷使铜、铝电枢等质量时,前者的温升虽然更高,但温升对其发射效率的影响却小于后者,这是因为铜的电阻率温度系数小于铝;电枢的剖分设置对电枢温升的计算的影响比较明显。因此从电枢温升对发射过程的影响来看,铜电枢比铝电枢更适合用于高速发射。
同步感应线圈炮 温升 电流丝法 电枢 multi-stage synchronous inductive coilgun temperature rise current filament method armature 
强激光与粒子束
2015, 27(9): 095001
作者单位
摘要
军械工程学院 弹药工程系, 石家庄 050003
C型电枢通过尾翼弹性变形为电磁发射提供枢轨壁面初始接触力,初始接触状态对电磁轨道发射全过程的滑动界面状态起决定作用,影响系统效率和轨道寿命。通过建立接触模型进行模拟计算和设计多组对比试验,研究了C型电枢作用下初始接触状态。考虑材料的安全变形控制范围,在电枢头部尺寸的微小变动和尾翼的不同设计尺寸下,分析了接触压强、接触区域(面积)、接触力的变化规律。提出了控制接触状态的关键参量——压入比,接触区域随压入比的增大从电枢尾部向头部移动,最大接触面积约占总接触表面的50%。讨论了良好电接触要求下最佳接触状态及其工程实现方法。
接触状态 枢轨界面 压入比 电磁发射 contact status armature and rails interface interferential proportion electromagnetic launch 
强激光与粒子束
2014, 26(11): 115003
作者单位
摘要
海军工程大学 电力电子技术研究所, 武汉 430033
基于固体导热原理和多物理场耦合理论,推导出电枢表面瞬态磨损量计算方程,同时提出接触电阻和瞬态接触力的计算方法。在此基础上,总结并提出电枢瞬态磨损量的计算方法,并利用此方法分析了磨损量随着接触长度、宽度的变化规律:枢轨接触面的磨损主要分布在前端边缘以及两侧边缘,沿着接触长度方向,磨损量越来越小,沿着接触宽度方向,磨损量先减小后增大,中间部分磨损较小。电枢表面磨损率计算结果与美国德克萨斯大学高技术研究所的实验结果吻合较好,为建立电枢磨损量与转捩之间的关系奠定理论基础。
电磁发射 电枢 瞬态磨损率 接触力 摩擦系数 electromagnetic launch armature transient wear capacity contact force friction coefficient 
强激光与粒子束
2014, 26(11): 115002
徐伟东 1,2,*陈允 3袁伟群 2,4赵莹 2,4[ ... ]严萍 2,4
作者单位
摘要
1 太原理工大学 电气与动力工程学院, 太原 030024
2 中国科学院 电工研究所, 北京 100190
3 中国电力科学研究院, 北京 100192
4 中国科学院 电力电子与电气驱动重点实验室, 北京 100190
为了在低储能条件下研究电磁发射过程中的刨削现象,要对电枢进行优化设计,使其在小口径发射试验装置中实现高初速发射。通过计算、仿真,对电枢尺寸、初始预紧力等参数进行优化,并进行预紧力、塑性性能和接触面积等相关参数的测试和实验,最终确定电枢型号,在保持良好电接触的条件下实现了高初速发射。
电磁发射 电枢 预紧力 塑性性能 高初速 electromagnetic launching armature preload plastic property high muzzle velocity 
强激光与粒子束
2014, 26(4): 045040
作者单位
摘要
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
介绍了W波段多普勒雷达测量电磁轨道炮内弹道度速度的基本方法,并对口径30 mm×25 mm的串联增强型电磁轨道炮内弹道速度进行了实际测量。初步研究表明: 雷达接收的信号易受到脉冲放电过程的干扰; 雷达信号的信噪比取决于电枢与轨道电接触状态,在电源充电电压较低、接触面无电弧生成时测得了完整的内弹道速度,并与丝网靶和磁探针测量结果吻合; 在较高充电电压条件下,由于电弧电接触产生的干扰,测速结果不够理想。
电磁轨道炮 多普勒雷达 内弹道速度 固体电枢 electromagnetic railgun Doppler radar in-bore velocity solid armature 
强激光与粒子束
2014, 26(4): 045006
作者单位
摘要
海军工程大学 电力电子技术研究所, 武汉 430033
在假设导轨为半无限长固体导体及电枢表面磨损主要是熔化磨损条件下,基于固体接触面导热原理,推导出电枢和导轨温度分布方程,提出了电枢平均磨损率计算方法。利用此方法分析了驱动电流、电枢和导轨材料匹配和接触面积参数对电枢平均磨损率影响。将平均磨损率计算结果与Stefani和Parker的实验结果进行对比,二者吻合较好,从而为建立电磁轨道炮磨损率与转捩之间的关系提供理论支持。
热传导 电枢 平均磨损率 接触力 摩擦系数 heat conduction armature average wear rate contact force friction coefficient 
强激光与粒子束
2013, 25(10): 2747

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