CN117029567A - 利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，包括正极回流导线、负极回流导线、正极滑动电接触导轨、负极滑动电接触导轨、推弹电枢、推弹杆、复位弹簧、弹匣和固定块；轨道炮发射后，发射系统中的电能不能完全释放，在炮口安装回流导线，可以将剩余电能输送回装弹机用于下一次装填。本发明将在炮口释放到空气中的电能利用起来，依靠导线将电能输送至装弹机，而装弹机在此巨大电能的驱动下，完成快速、强力的冲击装填，从而完成轨道炮的高频发射；提高能量利用率的同时，有效减小炮口电弧的烧蚀。

Description

利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机

技术领域

本发明涉及电磁发射技术领域，特别是涉及一种利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机。

背景技术

电磁发射是一种利用电磁场与大电流产生电磁力推动电枢与载体高速运动的技术。电磁发射与常规火药发射方式相比具有弹丸初速高等特点，具有更大威力。

电磁轨道炮是电磁发射的一种形式，其结构主要由导电轨道，轨道间电枢，以及电枢推动的弹丸组成。电磁发射技术利用大电流产生电磁场与电磁力，推动电枢高速运动，而电枢则推动弹丸一起运动，最终实现较高的速度。目前，电磁轨道炮连续自动装填的研究不多见，一般是单发装填，或者利用装弹机进行装填。电磁轨道炮作为一款兵器，连续发射是其必不可少的性能。电磁轨道炮的装填方式相比常规自动兵器有其特点，一是装填需要提供巨大的预紧力以提高电接触性能，比普通弹丸大的多，因此普通电机无法提供巨大的装弹力；二是装填深度大，以减小汇流装置影响；三是发射完毕后，不需要退弹壳，可以简化抛壳机构；四是发射过程中内膛不需要密封。由于少了两个机构动作，理论上讲其发射频率应大于常规自动兵器。但由于其巨大的装弹力和较深的装填距离，往往采用液压机构，使得装弹动作缓慢，射频远远低于常规自动兵器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，包括正极回流导线、负极回流导线、正极滑动电接触导轨、负极滑动电接触导轨、推弹电枢、推弹杆、复位弹簧、弹匣和固定块；所述正极回流导线前部与正极发射导轨的前部连接，负极回流导线前部与负极发射导轨的前部连接；正极回流导线后部与正极滑动电接触导轨后部连接，负极回流导线后部与负极滑动电接触导轨后部连接；所述正极滑动电接触导轨和负极滑动电接触导轨为直线形结构，正极滑动电接触导轨与负极滑动电接触导轨之间设有推弹电枢，推弹电枢能够沿着滑动电接触导轨滑动。

与现有技术相比，本发明的显著优点为：

(1)本发明设计有回流导线，主要目的是将电磁发射后剩余的电能传导至装弹机中，进而装弹机内的推弹电枢运动，进行装填；与现有技术相比，能够有效提高发射电能的利用率，减小炮口烧蚀，且有更快的装填速度，使电磁发射达到目前自动射击武器的高射频能力。

(2)本发明设计有滑动电接触导轨，主要目的是利用电磁发射后剩余的电能形成强磁场，与推弹电枢内电流作用产生大电磁力，同时滑动电接触导轨能够使推弹电枢在其表面沿一定方向滑动，完成装弹的功能。

附图说明

图1本发明提供的装弹机及发射器结构示意图。

图2本发明提供的装弹机及发射器结构左侧示意图。

图3本发明提供的装弹机原理结构示意图。

图4本发明提供的装弹机中弹匣结构示意图。

图5本发明提供的装弹机推弹机构示意图。

其中，1—正极回流导线；2—负极回流导线；3—正极滑动电接触导轨；4—负极滑动电接触导轨；5—推弹电枢；6—推弹杆；7—复位弹簧；8—弹丸；9—弹匣；10—固定块；11—正极发射导轨；12—负极发射导轨。

具体实施方式

本发明提出一种利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，将电磁发射后剩余的巨大电能用于装弹机的装填。有研究表明，轨道炮发射中一般只有约50％的电能用于推动弹丸运动，使其达到数千米每秒的超高速。另外，有约30％的电能将在炮口释放到空气中，产生巨大的电弧，而高温电弧将严重烧蚀炮口的材料，其余电能会转化为热能等形式。本发明的目的即是将在炮口释放到空气中的约30％的电能利用起来，依靠导线将电能输送至装弹机，而装弹机在此巨大电能的驱动下，完成快速、强力的冲击装填，从而完成轨道炮的高频发射。提高能量利用率的同时，有效减小炮口电弧的烧蚀。

轨道炮发射后，发射系统中的电能不能完全释放，在炮口安装回流导线，可以将剩余电能输送回装弹机用于下一次装填。剩余电能通过回流导线进入装弹机后，从正极滑动电接触导轨流入推弹电枢，再从推弹电枢流回负极滑动电接触导轨，滑动电接触导轨间产生的磁场与推弹电枢间电流相互作用，形成强大电磁力带动推弹电枢向前运动。推弹电枢与推弹杆固连，推弹电枢向前运动后驱动推弹杆伸入弹匣，进而将弹匣中的弹丸推出并继续向前推入至轨道炮内膛。电磁发射的剩余电能巨大，使得装弹机的装填力大，且动作速度快，适合高频装填，同时装弹机可以消耗剩余电能，有效减小炮口电弧等问题。

结合图1～图5，一种利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，包括正极回流导线1、负极回流导线2、正极滑动电接触导轨3、负极滑动电接触导轨4、推弹电枢5、推弹杆6、复位弹簧7、弹匣9和固定块10；所述正极回流导线1前部与正极发射导轨11的前部连接，负极回流导线2前部与负极发射导轨12的前部连接；正极回流导线1后部与正极滑动电接触导轨3后部连接，负极回流导线2后部与负极滑动电接触导轨4后部连接。

进一步的，正极回流导线1、负极回流导线2由多根导线组成，用于传导电流；或者，回流导线为金属杆结构，不影响其功能。

进一步的，所述正极滑动电接触导轨3和负极滑动电接触导轨4为直线形结构，其材质为金属导电材料。

进一步的，所述正极滑动电接触导轨3与负极滑动电接触导轨4之间有推弹电枢5连接，使推弹电枢5能够沿着滑动电接触导轨滑动。推弹电枢5一个接触端面与正极滑动电接触导轨3接触，另一个接触端面与负极滑动电接触导轨4接触，用于传导电流。正极滑动电接触导轨3与负极滑动电接触导轨4之间形成强电磁场，与推弹电枢5内的电流相互作用产生电磁力，驱动推弹电枢5运动。

所述推弹电枢5的材质为金属导电材料，所述推弹电枢5为金属固体块或者由金属丝组成。

所述推弹电枢5的后部向前内凹，使其后部有两个电枢臂，电枢臂长度可以较长，也可以较短。

所述推弹电枢5前方连接推弹杆6，当推弹电枢5向前运动时，推弹杆6同时被带动向前运动。

所述推弹杆6向前运动后能插入弹匣9中，并将弹丸8推出弹匣9，之后将弹丸8推入轨道炮内膛。

所述弹匣9内部整齐排列多个弹丸8，方便推弹杆6插入，将弹丸8推出。或者，弹匣9内部放置一个弹丸8。

所述推弹电枢5后方与复位弹簧7连接，复位弹簧7另一端与固定块10连接；复位弹簧7能够将推弹电枢5拉回初始位置。当推弹电枢向前移动时，复位弹簧被拉长产生弹簧力，所述弹簧力将使推弹电枢返回初始发射位置，以进行下一次发射装填。

或者，所述推弹电枢5前方与复位弹簧7连接，复位弹簧7另一端与固定块10连接；复位弹簧7能够将推弹电枢5推回初始位置。

进一步的，所述弹匣为框架结构，用于固定弹丸，推弹杆可以将其内部的弹丸推出弹匣；或者，所述弹匣的结构为链条状结构，不影响其使用功能。

本发明提供了一种利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机结构，使用回流导线将电磁发射后剩余的电能传导至装弹机中，滑动电接触导轨通入大电流后，将形成强磁场，与推弹电枢内电流作用产生大电磁力，驱动推弹电枢与推弹杆运动，完成快速装弹。

本发明设计的正极回流导线与正极发射导轨的前端连接，负极回流导线与负极发射导轨的前端连接，前端连接的结构是为了防止轨道炮在发射过程中有大电流从回流导线流入装弹机。一般正极发射导轨和负极发射导轨的后部连接有汇流排，使电源的电能从正极发射导轨流入，再通过弹丸流回负极发射导轨，形成一个回路。回流导线连接到发射导轨前方，由于初始状态的装弹机回路电阻、电感等远大于弹丸支路的电阻和电感，因此发射初始时，电源中电能主要从弹丸中流过，只有很小一部分从回流导线泄露到装弹机中，但不会驱动装弹机内推弹电枢的运动。随着弹丸向前运动，此时，弹丸支路的电阻和电感也会增加，流入回流导线的电流也在增大，但由于磁通压缩的影响，流入回流导线的电能相对于总电能仍然较小。当弹丸出膛后，不再导通正负极发射导轨，此时，发射系统中剩余的大量电能将通过回流导线流入滑动电接触导轨中，使装弹机开始装填。

所述的正极回流导线后部与正极滑动电接触导轨后部连接，负极回流导线后部与负极滑动电接触导轨后部连接，正负极滑动电接触导轨为导体。正极回流导线将发射系统中剩余的电能输送至正极滑动电接触导轨，正极滑动电接触导轨与推弹电枢滑动接触，推弹电枢也是导体，因此电流从正极滑动电接触导轨流入推弹电枢。推弹电枢的另一端面与负极滑动电接触导轨接触，电流从推弹电枢流入负极滑动电接触导轨。

所述的正负极滑动电接触导轨在通入剩余电能后，将在导轨之间形成强磁场，根据麦克斯韦电磁场方程，这个强磁场将与推弹电枢内的电流相互作用，在推弹电枢内形成强电磁力，驱动推弹电枢向前运动，该电磁力是将弹丸从弹匣推入发射器内膛的主要动力。正负极滑动电接触导轨还有一个作用即是导引推弹电枢的运动，使其沿直线前后运动。

所述的正负极滑动电接触导轨中流过剩余电能，能够有效利用发射系统的剩余能量，防止该强大的剩余电能在炮口释放到空气中，避免产生巨大的电弧。从而减少因电弧流过剩余电能而形成强光、强噪音，减小电弧的能量和温度，减小炮口部位的烧蚀。吸收利用剩余电能，减少轨道炮炮口电弧与炮口烧蚀也是本发明的一个重要功能。

所述的推弹电枢在剩余电能的作用下向前运动，在推弹电枢的前方连接有推弹杆，推弹杆在推弹电枢推动下也向前运动，插入弹匣中，将弹匣中的弹丸顶出弹匣。之后，推弹杆继续向前运动将弹丸推入内膛。由于电磁发射剩余的电能巨大，使推弹电枢中产生的电磁力也较大，能使推弹杆产生较大的推弹力，因此，弹丸被较大的推力推入内膛，使弹丸能够牢固地接触到正负极发射导轨，提高初始电接触性能。同时，推弹杆有较长的长度，使弹丸能够深入发射器内膛一定距离。

所述的弹匣主要用于放置弹丸，其结构可以为方框形、圆柱框形，或者链条形，使弹丸能够较整齐的排列在弹匣中，并固定于正负极发射导轨和装弹机正负极滑动电接触导轨之间，推弹杆能够深入其中将弹丸推出。之后，当推弹杆退回后，弹匣能够利用弹簧或者卡扣将下一发弹丸放到推弹杆的路径上，为下一次装填作好准备。

所述的推弹电枢后部安装有复位弹簧，当推弹电枢带动推弹杆向前运动时，复位弹簧也被拉长，产生向后拉动推弹电枢的弹簧力。发射系统中的剩余电能通过正负极滑动电接触导轨逐渐释放，使得推弹电枢的电磁力逐渐减小。当推弹杆将弹丸装填到位后，复位弹簧向后的拉力大于装弹的推力，复位弹簧将拉动推弹电枢向后运动，使推弹电枢返回至起始位置，为下一次装填作好准备。复位弹簧的另一端固定到固定块上，固定块在装填过程中保持静止。

以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明提出的电磁轨道炮用装弹机结构如图1所示，图1为本发明提出电磁轨道炮用装弹机与正极发射导轨11、负极发射导轨12结合在一起的形式，正极发射导轨11和负极发射导轨12作为电磁轨道炮常见的发射轨道，并不属于本发明的一部分，图1中给出了示意图，但正极发射导轨11和负极发射导轨12的结构不影响本发明的内容，可以是与装弹机分开的结构，也可以是与装弹机合成一体的结构。图1中所示的正极回流导线1的前部与正极发射导轨11的前部连接，负极回流导线2的前部与负极发射导轨12的前部连接，前端连接的方式可以在发射时形成磁通压缩原理，避免刚开始发射时大电流从正极回流导线1和负极回流导线2中流到装弹机内，而只是流入较小的电流，当弹丸发射出膛后，剩余的大电能将通过正极回流导线1和负极回流导线2流入装弹机。

如图1所示，电磁轨道炮用装弹机结构依靠正极回流导线1和负极回流导线2，将剩余电能传导至正极滑动电接触导轨3和负极滑动电接触导轨4。并且正极回流导线1的后部与正极滑动电接触导轨3的后部连接，负极回流导线2的后部与负极滑动电接触导轨4的后部连接，从而使电流从正极滑动电接触导轨3流入，进一步电流通过推弹电枢5流入负极滑动电接触导轨4，并从其后部流出。正极滑动电接触导轨3和负极滑动电接触导轨4由于大电流的流入，在其双轨之间形成强磁场，与流入推弹电枢5内的电流作用产生强电磁力，驱动推弹电枢5向前运动。需要说明的是，图1中所示的正极滑动电接触导轨3和负极滑动电接触导轨4结构上是两根表面凸起的结构，凸起结构有助于推弹电枢5的导向，但正极滑动电接触导轨3和负极滑动电接触导轨4的结构变化并不影响本发明内容，增加正极滑动电接触导轨3和负极滑动电接触导轨4的数量不影响本发明的内容。

如图2中所示，推弹电枢5的前部固定安装了推弹杆6，当推弹电枢5在电磁力的作用下向前运动时，推弹杆6也跟随一起向前移动。推弹杆6可以插入弹匣9中，并将弹丸8推出，并继续向前推动弹丸8，并将弹丸8推入内膛，即推入正极发射导轨11和负极发射导轨12之间，使正极发射导轨11和负极发射导轨12能够导通。

如图3中所示，推弹电枢5后部连接复位弹簧7，当推弹电枢5向前运动后，复位弹簧7被拉长，形成弹簧拉力，随着推弹电枢5向前运动的距离增加，复位弹簧7的拉力也逐渐增加。当弹丸被推入内膛后，正极滑动电接触导轨3和负极滑动电接触导轨4内的电流逐渐减小，产生的电磁力也逐渐减小。之后，推弹电枢5在复位弹簧7拉力的作用下被拉着向后运动，返回其初始启动位置，从而为下一次的装填作好准备。

如图4中所示，弹匣9为框架结构，其内部排列有多发弹丸8，弹匣9的前面出口与正极发射导轨11和负极发射导轨12的后端膛口相对，弹匣9的后面口与正极滑动电接触导轨3和负极滑动电接触导轨4前膛口相对。这样推弹杆6可以插入弹匣9，并将其中的弹丸8推出，后推入轨道炮内膛。图4中给出的弹匣9仅是结构示意图，其可以是方形框结构、圆形框结构，或链条状等其它结构，不影响本发明内容。

如图5中所示，推弹杆6固定在推弹电枢5前部，推弹杆6的作用是将弹丸8总弹匣9中推出，并推入内膛。推弹杆6的结构不影响本发明内容。推弹电枢5后部连接有复位弹簧7，复位弹簧7的另一端与固定块10连接，固定块在装填过程中保持固定。需要说明的是，复位弹簧7可以放在推弹电枢5的后部，也可以放在推弹电枢5的前部，使弹簧的拉力变为压力，但其功能仍然是使推弹电枢5返回原位，因此复位弹簧7的放置位置，不影响本发明内容。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，其特征在于，包括正极回流导线(1)、负极回流导线(2)、正极滑动电接触导轨(3)、负极滑动电接触导轨(4)、推弹电枢(5)、推弹杆(6)、复位弹簧(7)、弹匣(9)和固定块(10)；所述正极回流导线(1)前部与正极发射导轨(11)的前部连接，负极回流导线(2)前部与负极发射导轨(12)的前部连接；正极回流导线(1)后部与正极滑动电接触导轨(3)后部连接，负极回流导线(2)后部与负极滑动电接触导轨(4)后部连接；所述正极滑动电接触导轨(3)和负极滑动电接触导轨(4)为直线形结构，正极滑动电接触导轨(3)与负极滑动电接触导轨(4)之间设有推弹电枢(5)，推弹电枢(5)能够沿着滑动电接触导轨滑动。

2.根据权利要求1所述的利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，其特征在于，所述正极滑动电接触导轨(3)和负极滑动电接触导轨(4)材质为金属导电材料。

3.根据权利要求1所述的利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，其特征在于，所述推弹电枢(5)的材质为金属导电材料，所述推弹电枢(5)为金属固体块或者由金属丝组成。

4.根据权利要求3所述的利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，其特征在于，所述推弹电枢(5)的后部向前内凹，使其后部有两个电枢臂。

5.根据权利要求1或4所述的利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，其特征在于，所述推弹电枢(5)前方连接推弹杆(6)，当推弹电枢(5)向前运动时，推弹杆(6)同时被带动向前运动。

6.根据权利要求5所述的利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，其特征在于，所述推弹杆(6)向前运动后能插入弹匣(9)中，并将弹丸(8)推出弹匣(9)，之后将弹丸(8)推入发射器内膛。

7.根据权利要求6所述的利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，其特征在于，所述弹匣(9)内部排列多个弹丸(8)。

8.根据权利要求6所述的利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，其特征在于，所述弹匣(9)内部放置一个弹丸(8)。

9.根据权利要求1所述的利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，其特征在于，所述推弹电枢(5)后方与复位弹簧(7)连接，复位弹簧(7)另一端与固定块(10)连接；复位弹簧(7)能够将推弹电枢(5)拉回初始位置。

10.根据权利要求1所述的利用发射剩余电能进行高频装填的电磁轨道炮用装弹机，其特征在于，所述推弹电枢(5)前方与复位弹簧(7)连接，复位弹簧(7)另一端与固定块(10)连接；复位弹簧(7)能够将推弹电枢(5)推回初始位置。