[讨论]再谈脉冲波形与效率
kuanglong72007/01/13电磁炮 IP:青海

在此,我只重点讨论如何提高感应发射的效率,对于感应式发射的原理及具体计算不再重复。
一:脉冲波形
现今我们全是采用电容驱动发射线圈,电容对发射线圈的放电如不加控制,其线圈中的磁通波形如(图1)上升段很快但下降段拖的很长。对于感应发射来说,其上升段才是产生动力的关键,而下降段反倒会产生“反拉”。所以为了提高效率我们尽可能截去这条“尾巴”,为了便于分析我们暂且把它看成一个锯齿波。下面我们具体分析一下感应发射过程中线圈磁场,射弹感应磁场,射弹的受力和它们之间相对位置。发射之初射弹在A点(图2),当线圈接通电容后,线圈中的磁通近似以线性升高,在射弹上感应出一个方向相反大小恒定的磁场,但此时线圈中的磁场强度不高,射弹所受推力不大,由于慣性和磨擦力作用,射弹仍在A点不动,此时射弹所受推力也为线性升高(如图3的A段);当线圈磁场继续上升到一定强度,使射弹所受推力大于磨擦力时,射弹开始运动加速,随着射弹远离线圈,穿过射弹的磁通上升率开始减小(请注意:是磁通的上升率减小,不是磁通减小,磁通还是在上升),射弹中的感应磁场方向不变但场强减小,再加上线圈和射弹间的距离增大,射弹所受推力呈现急速下降(如图3的B段);当射弹飞离线圈一定距离后,虽然线圈磁场继续升高,但穿过射弹的磁通无法增加了,则射弹中感应磁场为零,射弹不再受到线圈的推力,速度也达到最大值,此时也是线圈电流的最佳起始关断点,再升高或维持大电流会严重影响效率;当线圈磁场开始下降时,再叠加射弹飞离线圈的效力,射弹中的磁通开始减小,其感应磁场反向,射弹受到线圈的拉力出现反拉,使其减速,直至线圈磁场降为零,射弹不再受到线圈的任何力作用,反拉效果结束(如图3的C段),此时才是最终射速。从以上分析我们不难得出结论:想提高感应发射的率效,首先激发脉冲要有足够高的上升率,在射弹中感应出高磁场使之尽快克服阻力开始运动(压缩A段),因为此阶段中电流没做功。其次脉冲上升沿要足够长,以便射弹获得更多动能并且在出现反拉前尽可能使之远离线圈(延伸B段),此阶段中电流才是做“正功”。最后脉冲下降沿要尽可能短,虽然磁通骤降会在射弹上感应出更大的反向磁场,但此时增加的热损和铜损是削弱反拉提高效率的(损耗提高效率很少见),再加缩短了反拉时间,此时射弹也远离线圈,反拉力所做的功大大减小(压缩C段),此阶段中电流是做“负功”,再者截下这条尾巴(超过50%的电量)用于下次发射,一下子就把理论效率提高了一倍。其实“汤姆斯的飞碟”就证实了这点,在他的实验中似乎没有控制脉冲波形。所以在低电量实验时,脉冲上升段短,出现反拉时铝碟离线圈近,反拉作用力大,能量利用率低;高电量实验时,脉冲上升段长,出现反拉时铝碟离线圈远,反拉作用力小,能量利用率高。这就造成了能量提高一倍,铝碟射高增加4.3倍的实验结果。但是总体说来他的研究方向没错,以高电压大电流向小匝数线圈放电,以压缩脉冲,提高效率。
二:射弹的选择
射弹的材质当然是电阻率越小越好(超导体就别想了),而形状也很重要,由于“积肤效应”射弹中的感应电流主要集中在边缘,中间部分的“电流/质量比”并不高,所以我选用铜环或空心铜柱体,提高“电流/质量比”,材料也易得。




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来自:物理高能技术 / 电磁炮
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~~空空如也
kuanglong7 作者
18年1个月前 IP:未同步
15758

我的意思是不能让电容和电感自由震荡,如此大的震荡电流其损耗可想而知,线圈和电容要配备冷却系统了。就是要在1/4周期内关断电容和线圈的通路。因为反拉不是在3/4周期时产生的,最迟是在1/2周期时产生的。文中我说过,最迟在线圈电流下降时(1/2周期的起始点),穿过射弹的磁通就开始降低了,射弹中的感应电流和磁场就反向了,此时线圈磁场只是降低还没反向,所以就产生反拉。

另外我对磁阻发射也有个看法,把脉冲波形尽可能压缩在射弹刚进入线圈到线圈中点这段时间内,可以提高效率。因为此时线圈和射弹的闭合回路磁阻最小。不知goldcyd可否赐教?
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kuanglong7作者
18年1个月前 IP:未同步
15760

所谓\"尽可能\"就是在我们现有条件下尽力去达到.对感应式而言半导体开关是不行了,真空继电器太贵,我看只有用老办法\"间隙放电\".

还有,您看我这篇文章中的分析有错误或疏漏吗?要是基本理论都搞错了,那实验也是浪费钱!

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kuanglong7作者
18年1个月前 IP:未同步
15762

跟你遭遇差不多,我在网上看到的铜钨合金间隙,那个美国鳖三要我8000美金。

目前对我的小发射装置而言,射弹的径向强度还不是什么问题。我用的是铜环,准确点说是空心铜盘,没变形,就是空气动力性能差,飞出去时没方向性,没法测速。

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kuanglong7
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