一种模块化多级线圈炮的制作方法

1.本发明属于电磁发射领域，具体是一种模块化多级线圈炮。


背景技术：

2.一般所说的电磁炮就是线圈炮，通常用于物理教学或研究，它的基本原理，是使用通电线圈产生的磁场，吸引铁磁性物质，产生速度并抛射出去。
3.目前普遍采用的实现方法是将电池升压后对电容充电，再利用可控硅或场效应管作为电子开关，将储存在电容中的电能瞬间释放至线圈中，从而形成强磁场吸引弹丸。
4.这类实现方法主要存在以下缺点，使用电容储能需要较长的充电过程，无法在短时间内连续发射；不能精准控制线圈中电流的开通及关断时机，导致加速不足甚至减速；对于多级加速系统，彼此之间没有通信，不能有效的做出自适应调整，例如某级出现故障，后级不能做出时序上的调整。


技术实现要素：

5.为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种模块化多级线圈炮，具有射速高、射速以及功率可调、高可靠性的特点。
6.为实现上述目的，所采用的具体技术方案是：一种模块化多级线圈炮，主要由弹体、多个推进模块、电池组、控制器、温度传感器组成，各推进模块和控制器使用总线连接。
7.弹体采用铁磁体，能够被磁力吸引，材质可以是铁、钴、镍，或者含有铁、钴、镍的合金。弹体形状在发射方向上是回转体，例如圆柱体，或非回转体，例如饼型、长方体；对于非回转体，由于外形相对发射方向不是环形对称，发射之后更易受到空气的扰动而形成大的发射角，高速连续发射时可以覆盖更大的面积，在近距离上能有效增加命中概率。
8.推进模块主要由推进线圈、位置传感器、微处理器、地址编码开关、电流开关组件构成；其中地址编码开关用于确定本模块的地址，不同模块具有不同的地址，对于总线上的信息，如其中的地址信息与本模块的地址相同时，即作为指令予以执行，否则不做处理；当收到总线上的工作指令后，微处理器会打开电子开关对线圈供电，并开启位置传感器对弹体的位置进行实时观测，在能够使弹体以最大速度离开的位置（通常这一位置在线圈中部附近），关闭电子开关停止对线圈供电，同时向总线发出执行结果的反馈；推进线圈的形状也是沿发射方向的回转体或非回转体。
9.位置传感器是推进模块中的重要组成部分，用于对弹体位置进行实时的、高精度的观测；传感器由绕线方向相反，匝数相同的两组线圈串联构成，位于推进线圈和弹体发射形成的空间包络之间，沿发射方向依次放置；当推进线圈工作时会产生磁通量，在弹体未进入时，通过两个传感器线圈的磁通量大小相同，由于传感器的两个线圈绕线方向相反，磁通量变化产生的电动势相互抵消，输出电动势为零；当铁磁体材质的弹体进入时，由于通过两个传感器线圈有先后顺序，会导致通过两个传感器线圈磁通量变化不再相同，所产生电动势不能完全抵消，从而输出电动势，对电动势的大小和相位进行检测即可以判断出弹体的
精确位置；传感器线圈的形状也是沿发射方向的回转体或非回转体。
10.电池组采用极低内阻的电芯，这是因为线圈工作时需要数百数千甚至上万安培的电流，一般电芯的内阻相对较高，工作时会造成很大的压降，无法提供足够的电流；电池组直接对推进线圈供电，不采用电容储能这一中间环节，极大减少了两次发射之间因充电导致的时间间隔。
11.控制器通过总线和多个推进模块连接，相互间可以实现信息交互；总线中所传输的主要内容有：推进模块地址、工作指令、执行结果、自检信息、故障码；对于单颗弹体的发射，控制器根据一定的先后时序，依次对各个推进模块发出工作指令，就能完成对弹体的多级连续推进，同时根据推进模块反馈的执行结果，对时序做调整和优化，提升发射效率；不断重复这一指令序列即可实现多枚连续发射，改变这一重复过程的频率即可调整射速；控制器如果改变参与工作的推进模块数量以及时序，即可该变弹体的动能，实现发射功率的调整；降低发射功率就意味着部分模块在单次发射过程中不工作，对此，在多枚连续发射的过程中，按照每个模块的工作次数都相同或接近的原则，让它们相互交替工作，从而实现发热量的均衡，可以提高稳定性和延长使用寿命；系统开机时，推进模块会做一次自检，并将自检信息发送至总线，如果某个推进模块自检不能通过，控制器在收到信息后，在发射过程中将禁用此模块，并自适应调整发射时序，保证整体系统能够不受影响继续工作，如果在工作过程中模块出现故障，便会发送故障码，控制器也会做出禁用模块的调整，保证系统能够继续运行。
12.温度传感器将采集到的温度反馈给控制器，当温度过高可能会影响系统正常工作时，控制器会主动限制射速和发射功率，保证温度不再继续升高。
13.本发明的有益效果是：一、电池组直接对线圈供电，不采用电容储能这一中间环节，极大减少了两次发射之间因充电导致的时间间隔，从而可以实现高速连续发射。
14.二、总线式系统，可以实现推进模块和控制器之间的交互，实时协调控制逻辑以达到最优工作状态，同时对出现的故障做出及时应对和调整。
15.三、相对传统的光电位置传感器只能检测到一个位置而言，推进模块中所采用的传感器能够实时检测到弹体在推进线圈中的位置；同时，它不需要像光电传感器那样，在发射管道上开孔而影响发射管道的结构，提高了整体的的强度和密封性能，另外几乎不会受光线、温度等外界因素的影响，可靠性稳定性大大提高。
16.四、同步线圈炮属于滑膛型发射装置，没有内部膛线，传统回转体外形的圆柱弹体，有远距离不够准、近距离不够散的缺点，发明中采用的非回转体弹体，为饼型或长方体，出膛后更易受空气扰动，能形成较大的散射角，在近距离上能有效增加大命中概率。
17.五、模块化的架构配合总线式系统，具有更强的自适应性能，可方便的扩展发射级数，为多级线圈炮走向实用化和产品化铺平了道路。
18.附图说明
19.图1是系统构成框图。
20.图2是位置传感器组成示意图。
21.图中：1、电池；2、控制器；3、推进模块；4、总线；5、温度传感器；6、弹体；201、传感器线圈1；202、传感器线圈2；203、连接点；204、推进线圈。
22.具体实施方式
23.下面结合附图对本发明进行阐述。
24.图1是系统构成框图，电池1对推进模块3和控制器2供电，控制器2和推进模块3通过总线4连接，温度传感器5与控制器2连接，当控制器2通过总线4对推进模块3发送发射指令时，弹体6就能够被发射；推进模块3和总线4可以扩展，实现多级连续推进。
25.图2描述了推进模块3当中的位置传感器，位置传感器由传感器线圈201和传感器线圈202组成，它们通过连接点203串联后，放置于推进线圈204之中。


技术特征：
1.一种线圈炮推进模块，其特征在于：包括推进线圈、位置传感器、微处理器、地址编码开关、电流开关组件；微处理器可控制电流开关组件对线圈进行电流的开通与关断操作，可根据位置传感器实时判断所发射弹体在线圈中的位置，可读取地址编码开关所设置的模块识别地址。2.根据权利要求1所述的一种线圈炮推进模块，其特征在于：位置传感器由两组线圈组成，位于推进线圈内侧，沿推进线圈轴向依次放置，两组线圈缠绕方向相反，串行连接。3.根据权利要求1所述的一种线圈炮推进模块，其特征在于：推进线圈和位置传感器的形状是沿发射方向的回转体或非回转体。4.一种模块化多级线圈炮，其特征在于：包括多个如权利要求1所述的推进模块、弹体、电池、控制器、温度传感器，各推进模块和控制器使用总线连接。5.根据权利要求4所述的一种模块化多级线圈炮，其特征在于：推进模块中的推进线圈直接使用电池供电。6.根据权利要求4所述的一种模块化多级线圈炮，其特征在于：总线所传输的内容包括推进模块的地址、电流开通指令、电流关断反馈、自检信息、故障码。7.根据权利要求4所述的一种模块化多级线圈炮，其特征在于：控制器通过改变电流开通指令序列的频率来调整射速，通过改变开通指令对应推进模块地址数量来调整发射功率。8.根据权利要求4所述的一种模块化多级线圈炮，其特征在于：控制器通过温度传感器获取温度，过热时降低射速和发射功率，并交替使用不同的推进模块避免温升过高。9.根据权利要求4所述的一种模块化多级线圈炮，其特征在于：弹体为铁磁体，材质是铁、钴、镍中的一种。10.根据权利要求4所述的一种模块化多级线圈炮，其特征在于：弹体形状在发射方向上是回转体或非回转体，是圆柱体、长方体中的一种。

技术总结
本发明属于电磁发射领域，具体是一种模块化多级线圈炮，包括：多个推进模块、弹体、电池、控制器、温度传感器，各推进模块和控制器使用总线连接，其中推进模块包括：推进线圈、位置传感器、微处理器、地址编码开关和电流开关组件；通过上述方式，在实现基本发射功能的同时，还具有射速调节、功率调节、温度控制、自检的功能，提高了系统的可靠性、扩展性和实用性。扩展性和实用性。扩展性和实用性。


技术研发人员：祝凌云
受保护的技术使用者：祝凌云
技术研发日：2020.08.25
技术公布日：2022/2/24