三级同步感应线圈炮的模型及控制研究

同步感应线圈炮是电炮家族的重要分支,多级同步感应线圈炮通过对各级驱动线圈的有序放电来推动电枢向前运动。建立了三级同步感应线圈炮的电磁场数学模型和物理模型,采用延时控制的方法,结合外电路进行了场路耦合仿真,并开展了实验研究。结果表明,采用延时控制的方法实现简单,适合于三级同步感应线圈炮的控制。     

3种不同形状电枢对线圈炮发射性能影响的仿真分析

分析电磁线圈炮基本原理，建立单级感应线圈炮数学模型，并借助Matlab仿真软件，对3种不同形状（锥体、半球体和圆柱体）电枢的线圈炮进行仿真。分别得到电枢与驱动线圈之间互感与互感梯度的相对位置变化曲线、电枢内涡流分布及随时间变化曲线，3种发射器在同一坐标下的射弹电磁力-时间和速度-时间变化曲线。通过对比分析，确定了线圈炮合理的电枢形状，为线圈炮的系统结构设计奠定了基础。     

多级感应线圈发射器测控系统设计

将电枢加速到较高速度，通常需要多级感应线圈连续加速；而提高多级感应线圈发射器的发射效率，则要求在电枢处于驱动线圈最佳触发位置时，电容器组同步放电。同时，需要采集发射过程中电枢的速度、电源的放电电压和放电电流等数据。因此，研制合理的测控系统是多级感应线圈发射器的关键。     

驱动线圈极性排列方式对多级同步感应线圈发射器加速性能的影响

为提高多级同步感应线圈发射器的加速性能,以5级同步感应线圈发射器为例,在定义驱动线圈极性相对排列方式的基础上,基于场-路耦合的时步有限元分析方法,研究了驱动线圈极性排列方式对其加速性能的影响,结果表明:驱动线圈同极性相对排列方式更有助于提高发射效率。通过分析内部磁场的分布规律,探讨了驱动线圈同极性相对排列方式改善加速性能的原因,最后通过比较电枢内的感应电流密度的方法验证了分析的正确性。     

多级电磁线圈发射器时序触发控制策略

为优化多级同步感应线圈电磁发射器性能,以提高发射速度和能量转换效率为检验指标,以影响上述指标的触发时序为优化对象,采用遗传算法建立单级同步感应线圈型电磁发射器触发位置优化数学模型,计算最佳触发位置,通过数值和有限元两种仿真系统对优化结果的正确性进行验证。采用该方法对两级以及十级同步感应线圈型电磁发射器的触发时序进行优化研究,并进行仿真验证。为解决仿真系统误差问题,提出采用动子线圈在各级的触发位置和速度作为控制因素的双控触发方式,并研究分析仿真过程中触发开关的随机抖动对出口速度误差的影响,得到最佳触发时序控制策略。     

多级电磁线圈发射器时序触发策略研究

为优化多级同步感应线圈电磁发射器(SICEML)性能,以提高发射速度和能量转换效率为检验指标,以影响上述指标的触发时序为优化对象,采用遗传算法建立了单级同步感应线圈型电磁发射器触发位置优化数学模型,计算出了最佳触发位置,通过数值和有限元两种仿真系统对优化结果的正确性进行了验证；采用该方法对两级以及10级同步感应线圈型电磁发射器的触发时序进行了优化研究,并进行了仿真验证；为解决了仿真系统误差的问题,提出采用动子线圈在各级的触发位置和速度作为控制因素的双控触发方式,并研究分析了仿真过程中触发开关的随机抖动对出口速度误差的影响。     

5级同步感应线圈发射试验装置及控制系统研究

基于同步感应线圈发射原理设计制作了5级电磁线圈发射试验装置,该装置采用光电传感器实时检测弹丸的位置,并将该位置信号反馈给控制系统触发双向可控硅闭合,使脉冲电容器对该级线圈放电。通过试验,给出了单级线圈的弹丸速度和触发位置的关系以及电压和级数对弹丸发射速度的影响。     

弹丸初速对磁阻型线圈发射器发射性能的影响分析

通过设置弹丸初速并研究其对单级磁阻型线圈发射器发射性能的影响,模拟分析前一级线圈弹丸出口速度对后一级线圈发射性能影响的规律;利用Ansoft有限元仿真软件进行了动态仿真,得到弹丸初速对单级磁阻型线圈发射器驱动电流、驱动线圈感应电压、电磁力、弹丸出VI速度、弹丸位移及能量转换效率等影响的规律．研究表明：弹丸初速越大,经过单级线圈加速后弹丸出口速度也越大,但弹丸出口速度增量减小;随着弹丸初速增大,能量转换效率呈现先增大后减小的趋势．     

电磁轨道炮电枢前感应磁场特性及其受力分析

电枢是电磁轨道炮中核心运动部件,也是将轨道炮系统电磁能转化为弹丸动能的媒介,电枢前的感应磁场、通流电流是推动电枢运动的根本原因,也直接决定了轨道炮系统的能量转化率。暂未考虑轨道电阻、电流趋肤效应等影响,基于面电流假设,建立了电枢前电磁感应强度场计算模型,以及电枢所受电磁力模型,基于仿真结果,研究了电枢前感应磁场强度分布特性,分析了轨道通流长度对感应磁场及电枢受力的影响。     

封装对螺旋线圈发射器互感梯度的影响

互感梯度是决定线圈炮加速力的主要因素。本文以螺旋线圈炮为例,建立了计算互感梯度的二维有限元模型,对四种不同属性的封装材料和封装尺寸对互感梯度的影响做出了分析和比较,并给出了不同的封装材料及尺寸下封装的电流密度和磁场分布图。分析表明,互感梯度受到封装材料电导率和磁导率的双重制约。电导率决定了封装中感应涡流的大小;磁导率决定了对磁场的加强程度。减小封装与线圈的间距,导磁材料的磁场加强效果更好,而导电材料的涡流效应也更明显;增加封装的厚度,导磁材料可以更好地增强磁场,但导电材料由于电阻更小涡流效应更明显。为了实现互感梯度的最大化,可以在减小封装与驱动线圈间距并增加封装厚度的情况下使用高磁导率的硅钢片制作封装,硅钢片的厚度应该尽量小从而削弱涡流效应。     

2种结构驱动线圈对电枢受力的影响

介绍了电磁同步线圈驱动器工作原理，并利用有限元分析软件ANSYS建立驱动线圈的三维模型。在不同结构的驱动线圈的驱动下，分别对电枢所受电磁力进行仿真，得到电枢在不同情况下的受力变化规律；在加载情况完全一致的情况下，对比不同结构的驱动线圈对电枢的作用力，得出2层驱动线圈对电枢综合作用效果较好的结论。     

数字交流全电炮控系统研究

通过对比分析国内外坦克炮控系统技术，提出炮控系统技术发展方向，并提出数字交流全电炮控技术控制方案，即一种基于以数字信号处理器（ＤＳＰ）为主控芯片的永磁同步电机双环控制系统，控制方法采用正弦波脉冲宽度调制（ＳＰＷＭ）的控制方案。文中还就一些关键技术，如双模双环控制技术、变参数寻优控制方法、非线性反馈和非线性给定等进行了研究分析。     

滑膛身管内径测量仪研究

针对滑膛身管特殊测量环境，设计了一种新型的高精度火炮身管内径自动化检测系统。系统本体结构实现了模块化设计，采用电感式位移传感器和激光测距传感器作为测量器件，在专门设计的传动机构的带动下，对火炮身管内膛直径进行自动化测量。同时，设计了一套测试软件，在该软件的支持下，可以准确地测量身管任意截面内径尺寸的变化，并实现了数据快速实时处理和显示输出。     

基于串联谐振变换器的感应式电能传输系统研究

摘要：为提高装甲车辆蓄电池充电装置的环境适应性和安全性,解决传导式电能传输不适合旋转部件的难题,提出一种基于串联谐振式变换器的感应式电能传输系统．该系统是采用旋转式耦合器,以耦合器的漏感为谐振电感,应用全桥式串联谐振功率变换器的电能传输系统．利用所设计的感应式电能传输试验装置,进行了不同气隙条件下的功率传输和初、次级电流对比试验,试验结果表明：随着耦合器气隙增大,电能传输效率呈现斜率渐缓式减小趋势,励磁电感减小,励磁电流变大,耦合器的铁损增加,系统的功率因数降低．     

New Light on the Simpson of York Gun

Abstract

New evidence is examined relating to the making of the Royal Armouries exquisitely decorated sporting gun by William Simpson of York, which has been said to be the finest English gun in existence. Simpson had moved from London to York by 1837 and it has been suggested that this gun was made by him for William Constable (who is known to have owned it) of Burton Constable Hall, near Hull, and indeed, that elements of its decoration were made to match that found on other items made for the Hall. However, it is shown that these apparent links are matters of chance and that this wonderful gun was, in fact, made as a marketing exercise to help Simpson establish himself in York. Advertisements in the York Courant in the summer of 1738 show that Simpson offered it as a raffle prize!     

基于有限元模型的机枪结构动态特性仿真

在对机枪进行结构设计时,了解机枪的固有频率和射击载荷作用下的动态响应特性对整个武器射击精度的影响十分必要。利用有限元分析软件对某机枪模型进行模态仿真分析,进而得出该武器对射击精度影响较大的部件。同时对机枪在射击载荷作用下的动力响应特性进行仿真计算,阐述了在机枪结构设计时频率匹配、射向一致的必要性,为机枪结构动力修改提供了理论依据。     

基于全站仪最佳布站的调炮精度检测方法

针对目前缺少火炮调炮精度检测方法的现状,提出了一种基于全站仪最佳布站的调炮精度检测方法,建立了全站仪测量系统的数学模型,推导了调炮精度检测方法的解算公式,根据火炮调炮范围确定了调炮精度检测中的测量区域,得出全站仪测量系统对于整个测量区域的测量不确定度,结合某型火炮设计了画图法优化过程,得到全站仪测量系统的最佳测量布站位置。精度仿真试验表明,该方法可对调炮精度进行检测,使最佳布站测量系统的精度高于随机布站的精度。     

路面对坦克火炮动态特性影响的计算机模拟

就不平地面行驶时坦克火炮系统的动态特性进行了动力学建模和仿真,主要包括:通过随机抽样法建立双侧不平地面模型,采用状态方程法建立三维车体、双侧任意车轮、任意位置座椅在内的坦克底盘的振动模型、火炮的运动模型,并编制相应的程序进行了仿真。将路面-坦克-火炮相互作用过程体现出来,更加全面和客观地反映了坦克行进过程中火炮的动态特性,比实车测量法获得火炮运动特性的方法更为高效和系统,对于坦克火控系统的综合仿真有着积极的作用。