为了减小脉冲电源的体积,探索电感储能脉冲电源用于感应线圈炮的可行性,在线圈炮系统中引入了电容转换的meat-grinder脉冲电源电路。首先对该脉冲电源驱动感应线圈炮负载的工作原理进行了分析。然后基于Maxwell 2D仿真环境,建立了单级感应线圈炮的2维有限元模型,瞬态仿真确定了触发放电位置,并分析了驱动线圈电感和电容器电容值对发射性能的影响。仿真结果表明:电容转换的meat-grinder电路用于驱动感应线圈炮是可行的;触发放电位置、驱动线圈的电感和电容器的电容值对发射性能都存在影响;选择合理的参数可以提高发射效率。在系统设计时,驱动线圈电感和电容器电容值的选取需要从降低断路开关电压,保持较高发射效率,以及降低电容器容量要求等方面综合考虑。
对于多级同步感应线圈炮来说,比较成熟的模型是基于电流丝方法建立起来的机电模型,它的优点是计算速度快,缺点是无法考虑线圈炮的外围结构和材料特性对其产生的影响.论文推导给出了总体采用矢量磁位A、电路中的驱动线圈中电流I作为求解对象的场路耦合瞬态电磁场模型,利用节点力法计算电枢所受的电磁力,根据电枢运动学模型,进一步推导出耦合运动的多级感应线圈炮的机电模型,并进行有限元离散求解.应用上述模型对5级感应线圈炮进行分析,计算结果与实验结果相吻合,验证了该模型的正确性.
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