圆膛四轨电磁轨道炮的动力学建模与仿真

发布时间：2020-04-10 03:03

【摘要】：电磁轨道炮在未来武器的发展计划中,已成为越来越重要的部分。而作为普通双轨电磁轨道炮的一种结构改进形式,圆膛四轨电磁轨道炮具有较小的导轨径向排斥力、更加合理的热分布(能够减小对导轨的烧蚀作用)、更大的电枢电磁推动力等优点,丰富了电磁轨道炮的应用。本文根据现有的圆膛四轨电磁轨道炮结构,分析了这种电磁轨道炮电枢的运动特性及电枢和导轨动力学特性。论文主要概括为以下几个方面：(1)圆膛四轨电磁轨道炮的数学建模分析。本文采用积分法研究了电枢在考虑趋肤效应和未考虑趋肤效应两种情况下电枢所受的电磁力,又依次建立了电源的放电电流模型和电枢所受的阻力模型。分析电枢运动的微分方程,得出电枢的运动规律。研究了圆膛四轨电磁炮结构参数对电枢运动规律的影响；(2)圆膛四轨电磁轨道炮系统仿真。通过机理研究,提出圆膛四轨电磁轨道炮系统的动力学微分方程组。建立了Matlab/Simulink系统仿真模型,设置适当的求解条件,求解得出电枢在导轨上的运动特性。分析了四轨电磁轨道炮系统参数对电枢在导轨上运动的影响和多级电容储能馈电电磁轨道炮的放电特性；(3)圆膛四轨电磁轨道炮瞬态动力学仿真分析。给出了简化的导轨电磁力和电枢和导轨的接触理论和其法向接触理论。建立了有限元瞬态动力学仿真模型,通过ANSYS有限元动力学仿真得到了电枢在发射过程中不同位置的电枢和导轨的应力和在径向上的应变、导轨和电枢接触处的应力和其径向上的应变,得出电枢运动过程中的电磁轨道炮的力学特性。通过对圆膛四轨电磁轨道炮展开的一系列研究,得到了圆膛四轨电磁轨道炮的电枢运动特性和电枢运动过程中的电磁轨道炮系统的力学特征,为圆膛四轨电磁轨道的设计提供理论依据。
【图文】：

逑W弱逡逑图１．１电磁轨道炮安装逦图１．２舰载电磁轨道炮逡逑从发展趋势来看，在未来一段时间内，固体电枢电磁轨道发射装置的应用前景最大，逡逑因此它是目前主要的研究和发展对象。等离子电枢电磁轨道炮结构和原理比较复杂，主逡逑要用来发射速度在３ｋｍ／ｓ邋Ｗ上超高速的物体。目前，美国和英国已经展开过多次试验，逡逑将质量为３ｋｇ左右的物体加速到３ｋｍ／ｓ上下。而且法国、德国和日本也已经顺利进行了逡逑多次实验，，质量为４ｋｇ左右的物体加速到２￣３ｋｍ／ｓ的速度。２０１１年１２月份，美国海军逡逑试射了安装在舰船上的电磁炮，其发射的炮弹速度达１．７ｋｍ／ｓ，射程距离为２０４ｋｍ，为邋，、逡逑海军常规武器的数倍，并且此次试射炮口动能达到了邋３３ＭＪ，远远超过了邋２００８年试射时逡逑的炮口动能，再一次成功地刷新了电磁炮发射炮口动能的世界纪录ＰＳ１。逡逑电枢发射时

图１．３圆腔四轨电磁轨道炮发射原理逡逑圆膛四轨电磁炮轨道由沿电枢圆周方面分布的四条导轨组成，它们相互对称排列，逡逑如上图１．３所示。两相对的导轨接在电源的同一端，另一对相对的导轨接在电源的另一逡逑５逡逑
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TJ866

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本文编号：2621658