[发明专利]一种回旋式电磁线圈加速器

说明书

本发明涉及高速发射技术，具体涉及一种回旋式电磁线圈加速器，包括k个回旋加速圈，k为正整数，每一回旋加速圈均包括n段直线加速段，n段匀速运动弯曲轨道，n为正整数，直线出膛段，以及n套脉冲电源、2n套脉冲电源或3n套脉冲电源；每段直线加速段与每段匀速运动弯曲轨道首尾相连，最后一段直线加速段与直线出膛段相连；每个回旋加速圈之间通过转轨器连接；n套脉冲电源、2n套脉冲电源或3n套脉冲电源用于对n段直线加速段进行供电。该发射器通过分圈和分段，实现物体的持续加速，并且可以做到电源的循环利用。降低了成本，减小了总体设备体积，可用于微纳卫星、火箭、航天飞机、导弹、风洞试验等领域，具有良好的应用价值。

技术领域

本发明属于高速发射技术领域，尤其涉及一种回旋式电磁线圈加速器。

背景技术

线圈炮的工作原理主要基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力公式。线圈导通后，脉冲电源在短时间内(毫秒级)将存储的电磁能加载至线圈，线圈电流在“炮管”内部产生的瞬变磁场将在导体电枢内感应出以周向分量为主的涡流，磁场的径向分量与该涡流的相互作用使得电枢所受洛伦兹力以轴向分量为主，该力向炮口方向推动电枢和载荷；当电枢到达合适的位置时，导通下一级线圈，以同样的方式给予电枢推力，并尽量避免反方向的拉力；直至到最后一级线圈将载荷射出。正是基于这样的原理，可不断增加激励线圈的级数，从而获得较大的炮口速度。

目前同步感应线圈发射器大多数是针对大质量物体的中低速发射，高速甚至是超高速的研究很少见诸报道，并且大质量物体的超高速发射所需能源巨大，成本较高，实现起来极为困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低电源成本，减小发射器体积的电磁线圈发射器。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种回旋式电磁线圈加速器，包括k个回旋加速圈，k为正整数，每一回旋加速圈均包括n段直线加速段，n段匀速运动弯曲轨道，n为正整数，直线出膛段，以及n套脉冲电源、2n套脉冲电源或3n套脉冲电源；每段直线加速段与每段匀速运动弯曲轨道首尾相连，最后一段直线加速段与直线出膛段相连；每个回旋加速圈之间通过转轨器连接；n套脉冲电源、2n套脉冲电源或3n套脉冲电源用于对n段直线加速段进行供电。

在上述的回旋式电磁线圈加速器中，直线加速段采用同步感应线圈发射器驱动载荷，同步感应线圈发射器包括多级线圈、电枢、载荷、连接器、发射筒、适配器和驱动电路；多级线圈依次排列通过封装固定于发射筒上，第k个回旋加速圈的第n段直线加速段的最后一级线圈与发射筒头部的距离大于两级线圈的长度；载荷仅采用一个电枢推进，电枢和载荷通过连接器连接，适配器装载于载荷外侧，使载荷与电枢以及发射筒同轴；各级线圈连接驱动电路。

在上述的回旋式电磁线圈加速器中，电枢和载荷具有一定初速度加速或零速度加速，当电枢和载荷以零速度进入第1个回旋加速圈的第1段直线加速段时，电枢的初始位置位于第1个回旋加速圈的第1段直线加速段第一级线圈的中部；当电枢和载荷以一定初速度进入第1个回旋加速圈的第1段直线加速段时，电枢对应第一级线圈的点火位置根据其初速度确定。

在上述的回旋式电磁线圈加速器中，均速运动弯曲轨道在低速段采用普通轨道，高速段采用磁悬浮轨道。

本发明的有益效果：通过分圈和分段，实现物体的持续加速，并且可以做到电源的循环利用。降低了成本，减小了总体设备体积，可用于微纳卫星、火箭、航天飞机、导弹、风洞试验等不同质量、不同加速度、不同目标速度的发射、增程试验和商业应用，具有良好的应用价值。

附图说明