阅读说明：本技术 共轨型双管轨道炮 (Common rail type double-tube rail gun ) 是由 国伟 张涛 刘勇 陈彦辉 曹斌 苏子舟 黄凯 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本发明属于电磁轨道炮技术领域,具体涉及一种共轨型双管轨道炮。本发明技术方案所提出的共轨型双管轨道炮,主要根据电磁轨道炮磁场分布特点,将多管发射器的轨道和发射器结构合理拓扑,形成了共轨型双管轨道炮发射器方案,以达到增大电感梯度,提高发射效率的目的。同时,该方案能够有效提高火力密度,从而提升电磁轨道炮的综合性能。本发明提出的共轨型双管轨道炮,为电磁轨道炮系统集成、提高发射效率和火力密度提出了新的解决方案,对于电磁轨道炮的工程化应用具有十分重要的意义。(The invention belongs to the technical field of electromagnetic rail guns, and particularly relates to a common rail type double-tube rail gun. The common rail type double-tube rail gun provided by the technical scheme of the invention is mainly characterized in that the rail of the multi-tube emitter and the emitter are reasonably and structurally arranged according to the magnetic field distribution characteristics of the electromagnetic rail gun, so that the scheme of the common rail type double-tube rail gun emitter is formed, and the aims of increasing the inductance gradient and improving the emission efficiency are fulfilled. Meanwhile, the scheme can effectively improve the fire power density, thereby improving the comprehensive performance of the electromagnetic rail gun. The common rail type double-tube rail gun provided by the invention provides a new solution for the system integration of the electromagnetic rail gun and the improvement of the launching efficiency and the fire power density, and has very important significance for the engineering application of the electromagnetic rail gun.)

共轨型双管轨道炮

技术领域

本发明属于电磁轨道炮技术领域，具体涉及一种共轨型双管轨道炮。

背景技术

电磁轨道炮是一种电磁发射新概念动能武器，它利用承载电流导体在磁场中受力原理，可以突破传统化学发射药火炮2.0km/s的极限速度，加速弹丸到超高速。轨道炮可能应用于防空、反导、反舰和远程火力压制等军事行动，对武器创新发展和未来战争对抗形式等具有重大意义。

随着电磁轨道发射技术的发展，其应用研究也逐渐受到越来越多的关注。跟常规兵器发展过程一样，发射武器的火力强度是衡量该发射武器能力的重要指标，不断提高发射武器的火力强度，也是武器发展的重要趋势之一。目前技术状态的电磁轨道炮存在很多不足，射频低是致命不足之一。用火力的密集弥补射频的不足是电磁轨道炮提高作战效能的手段之一，而多管并联发射则是提高火力密度的有效途径。另外，影响轨道炮成为武器另一个重要因素就是电源系统的庞大和低效，因此，提高发射器的能量转化效率是减小电源系统规模的重要途径之一。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：针对当前电磁轨道炮射频低、电源系统庞大等问题，如何提供一种能够有效弥补电磁轨道炮射频低，提高发射器能量转化率以减小电源系统规模的共轨型双管轨道炮。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种共轨型双管轨道炮，所述串接共轨型双管轨道炮包括脉冲电源系统和共轨型双管轨道发射器；

所述共轨型双管轨道发射器包括三根平行排列的轨道以及第一电枢、第二电枢；该三根平行排列的轨道中，由一侧至另一侧分为第一外轨、内轨、第二外轨；其中，第一外轨、内轨与第一电枢形成第一电磁轨道炮发射器，第二外轨、内轨与第二电枢形成第二电磁轨道炮发射器，由此组成平行排列的两个共用中间轨道的电磁轨道炮发射器；该两个共用中间轨道的电磁轨道炮单管发射器，其中间轨道电流产生的磁场被两个电磁轨道炮单管发射器共同利用；

所述脉冲电源系统组包括两组参数相同的脉冲电源，两组脉冲电源各自的正极并联至所述内轨，各自的负极分别连至两个外轨。

此外，本发明还提供一种共轨型双管轨道炮，所述串接共轨型双管轨道炮包括脉冲电源系统和共轨型双管轨道发射器；

所述共轨型双管轨道发射器包括三根平行排列的轨道以及第一电枢、第二电枢；该三根平行排列的轨道中，由一侧至另一侧分为第一外轨、内轨、第二外轨；其中，第一外轨、内轨与第一电枢形成第一电磁轨道炮发射器，第二外轨、内轨与第二电枢形成第二电磁轨道炮发射器，由此组成平行排列的两个共用中间轨道的电磁轨道炮发射器；该两个共用中间轨道的电磁轨道炮单管发射器，其中间轨道电流产生的磁场被两个电磁轨道炮单管发射器共同利用；

所述脉冲电源系统组包括两组参数相同的脉冲电源，两组脉冲电源各自的负极并联至所述内轨，各自的正极分别连至两个外轨。

其中，所述脉冲电源包括：电容、晶闸管开关、二极管和电感；

其通过晶闸管开关实现电容的充电放电，所述二极管用于执行正向导通作用，避免电容的反向充电，最后通过调整电感的大小调节电流波形；

工作时：首先，晶闸管开关断开，通过外部电源对电容进行充电；其次，充电完毕后，充电电路断开，晶闸管开关保持断开，防止电容放电；最后，弹丸发射时，闭合晶闸管开关，对外部电路进行放电。

其中，工作时，所述两组脉冲电源同时放电，两路电流汇入内轨，分别经过两个内膛各自电枢流至外轨，再由两个外轨流回各自电源。

其中，工作时，所述两组脉冲电源同时放电，两路电流汇入两个外轨，分别经过两个内膛各自电枢流至内轨，再由内轨流回各自电源。

其中，所述共轨型双管轨道发射器还包括绝缘材料；三根轨道之间通过绝缘材料实现绝缘并对轨道进行支撑。

其中，所述绝缘材料包括：G10、陶瓷、树脂。

其中，所述轨道的类型包括：凸型轨、凹型轨、矩形轨、复合轨道和分段增强型轨道。

其中，所述电枢的类型包括：C型电枢、U型电枢、H型电枢和纤维电枢。

其中，所述共轨型双管轨道发射器还包括壳体，通过壳体对轨道进行固定；

所述壳体固定的方式包括：碳纤维缠绕包封、钢壳固定。

(三)有益效果

与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：

(1)三根轨道集中在一个发射器中，形成单发射器两管，可有效减小发射系统的体积和重量；

(2)双管发射器共用一个中心轨道，中心轨道的电流产生的磁场被两个身管共同利用，可提高系统发射效率，也可减小电源规模；

(3)该结构会促使两个电枢自动保持以相同速度并列同步向前运动而同时出炮膛，有利于两管发射的初速一致性。

附图说明

图1是共轨型双管轨道发射器结构示意图。

图2是共轨型双管轨道炮电气连接示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

为解决现有技术问题，本发明提供一种共轨型双管轨道炮，如图1及图2所示，所述串接共轨型双管轨道炮包括脉冲电源系统和共轨型双管轨道发射器；

所述共轨型双管轨道发射器包括三根平行排列的轨道以及第一电枢、第二电枢；该三根平行排列的轨道中，由一侧至另一侧分为第一外轨、内轨、第二外轨；其中，第一外轨、内轨与第一电枢形成第一电磁轨道炮发射器，第二外轨、内轨与第二电枢形成第二电磁轨道炮发射器，由此组成平行排列的两个共用中间轨道的电磁轨道炮发射器；该两个共用中间轨道的电磁轨道炮单管发射器，其中间轨道电流产生的磁场被两个电磁轨道炮单管发射器共同利用；

所述脉冲电源系统组包括两组参数相同的脉冲电源，两组脉冲电源各自的正极并联至所述内轨，各自的负极分别连至两个外轨(脉冲电源各自的二极管反向连接在电路中)。

此外，本发明还提供一种共轨型双管轨道炮，所述串接共轨型双管轨道炮包括脉冲电源系统和共轨型双管轨道发射器；

所述共轨型双管轨道发射器包括三根平行排列的轨道以及第一电枢、第二电枢；该三根平行排列的轨道中，由一侧至另一侧分为第一外轨、内轨、第二外轨；其中，第一外轨、内轨与第一电枢形成第一电磁轨道炮发射器，第二外轨、内轨与第二电枢形成第二电磁轨道炮发射器，由此组成平行排列的两个共用中间轨道的电磁轨道炮发射器；该两个共用中间轨道的电磁轨道炮单管发射器，其中间轨道电流产生的磁场被两个电磁轨道炮单管发射器共同利用；

所述脉冲电源系统组包括两组参数相同的脉冲电源，两组脉冲电源各自的负极并联至所述内轨，各自的正极分别连至两个外轨(脉冲电源各自的二极管反向连接在电路中)。

其中，所述脉冲电源包括：电容、晶闸管开关、二极管和电感；

其通过晶闸管开关实现电容的充电放电，所述二极管用于执行正向导通作用，避免电容的反向充电，最后通过调整电感的大小调节电流波形；

工作时：首先，晶闸管开关断开，通过外部电源对电容进行充电；其次，充电完毕后，充电电路断开，晶闸管开关保持断开，防止电容放电；最后，弹丸发射时，闭合晶闸管开关，对外部电路进行放电。

其中，工作时，所述两组脉冲电源同时放电，两路电流汇入内轨，分别经过两个内膛各自电枢流至外轨，再由两个外轨流回各自电源。

其中，工作时，所述两组脉冲电源同时放电，两路电流汇入两个外轨，分别经过两个内膛各自电枢流至内轨，再由内轨流回各自电源。

其中，所述共轨型双管轨道发射器还包括绝缘材料；三根轨道之间通过绝缘材料实现绝缘并对轨道进行支撑。

其中，所述绝缘材料包括：G10、陶瓷、树脂。

其中，所述轨道的类型包括：凸型轨、凹型轨、矩形轨、复合轨道和分段增强型轨道。

其中，所述电枢的类型包括：C型电枢、U型电枢、H型电枢和纤维电枢。

其中，所述共轨型双管轨道发射器还包括壳体，通过壳体对轨道进行固定；

所述壳体固定的方式包括：碳纤维缠绕包封、钢壳固定。

由此，共轨型双管轨道发射器通过共用中间轨道的形式集成了两个电磁轨道炮发射器。

该共轨型双管轨道发射器采用并联发射的方式实现两个弹丸的同步发射。

实施例1

本实施例提供一种共轨型双管轨道炮。根据电磁轨道炮磁场分布特点，两个单管电磁轨道炮发射器通过共用中间轨道的方式集成为双管电磁轨道炮，并通过两个脉冲电源分别对其供电，实现两个弹丸的同步发射。可有效提高电磁轨道炮火力密集度、发射器能量转化效率；减小发射系统体积、电源系统规模、电磁轨道炮质量。

所述共轨型双管轨道炮，主要包括：脉冲电源系统、共轨型双管轨道发射器两部分。

其中，脉冲电源系统由两组参数相同的脉冲电源组成，脉冲电源由电容、晶闸管开关、二极管和电感组合而成，通过晶闸管开关实现电容的充电放电，二极管具有正向导通作用，能够避免电容的反向充电，最后通过调整电感的大小调节电流波形。工作时：首先，晶闸管开关断开，通过外部电源对电容进行充电；其次，充电完毕后，充电电路断开，晶闸管开关保持断开，防止电容放电；最后，弹丸发射时，闭合晶闸管开关，对外部电路进行放电。

两组脉冲电源与共轨型双管轨道发射器的连接方式为：两组脉冲电源的正极并联至内轨，负极分别连至两个外轨，以保证两组轨道电流波形一致性。工作时两组电源同时放电，两路电流汇入内轨，分别经过两个内膛各自电枢流至外轨，再由两个外轨流回各自电源。

共轨型双管轨道发射器由三根轨道、绝缘层和壳体组成；三根轨道通过两个电枢与电源系统相连，组成两个回路，实现两个弹丸的同步发射。轨道间通过绝缘层实现绝缘并对轨道进行支撑。外部通过壳体对轨道进行固定。所述的轨道包括但不限于凸型轨、凹型轨、矩形轨、复合轨道和分段增强型轨道等；所述的电枢包括但不限于C型电枢、U型电枢、H型电枢和纤维电枢等；所述的绝缘材料包括但不限于G10、陶瓷、树脂等。所述的壳体包括但不限于碳纤维缠绕包封、钢壳固定等。

实施例2

本实施例技术方案包括脉冲电源系统、共轨型双管轨道发射器两部分。根据电磁轨道炮磁场分布特点，两个单管电磁轨道炮发射器通过共用中间轨道的方式集成为双管电磁轨道炮，并通过两个脉冲电源分别对其供电，实现两个弹丸的同步发射。可有效提高电磁轨道炮火力密集度、发射器能量转化效率；减小发射系统体积、电源系统规模、电磁轨道炮质量。

所述共轨型双管轨道炮，主要包括：脉冲电源系统、共轨型双管轨道发射器两部分。

其中，脉冲电源系统由两组参数相同的脉冲电源组成，脉冲电源由电容、晶闸管开关、二极管和电感组合而成，通过晶闸管开关实现电容的充电放电，二极管具有正向导通作用，能够避免电容的反向充电，最后通过调整电感的大小调节电流波形。工作时：首先，晶闸管开关断开，通过外部电源对电容进行充电；其次，充电完毕后，充电电路断开，晶闸管开关保持断开，防止电容放电；最后，弹丸发射时，闭合晶闸管开关，对外部电路进行放电。

两组脉冲电源与外部电路的连接方式为：两组脉冲电源的正极并联至内轨，负极分别连至两个外轨，以保证两组轨道电流波形一致性。工作时两组电源同时放电，两路电流汇入内轨，分别经过两个内膛各自电枢流至外轨，再由两个外轨流回各自电源。

共轨型双管轨道发射器由三根轨道、绝缘层和壳体组成；三根轨道通过两个电枢与电源系统相连，组成两个回路，实现两个弹丸的同步发射。轨道间通过绝缘层实现绝缘并对轨道进行支撑。外部通过壳体对轨道进行固定。所述的轨道包括但不限于凸型轨、凹型轨、矩形轨、复合轨道和分段增强型轨道等；所述的电枢包括但不限于C型电枢、U型电枢、H型电枢和纤维电枢等；所述的绝缘材料包括但不限于G10、陶瓷、树脂等。所述的壳体包括但不限于碳纤维缠绕包封、钢壳固定等。

实施例3

下面结合附图对本发明进一步说明。

参见图1，共轨型双管轨道炮发射器由三根轨道、绝缘层和外部壳体三部分组成。三根轨道平行排列，提高电枢所在区域的磁场强度，提高电源能量转化率。三根轨道之间采用绝缘材料进行固定，减小轨道在发射过程中的振动变形，三根轨道通过电枢与外部电源系统形成电路。三根轨道与壳体通过绝缘材料实现电气绝缘。壳体可以采用钢壳结构，通过螺栓对发射器内部结构进行固定并施加一定的预紧力，也可以采用碳纤维缠绕结构对轨道和绝缘层施加预应力，加载的预应力能有效减小轨道受电磁力作用下的扩张变形。

参见图2，脉冲电源系统包含两组参数相同的脉冲电源。脉冲电源包含电容、晶闸管、二极管和电感四部分，形成两个电路回路。一个回路由电容、晶闸管、二极管串联而成，另一个回路由电容、晶闸管、电感和发射器组成。其中，二极管和发射器进行并联。工作时，通过两个脉冲电源对发射器进行并联供电，两个脉冲电源的正极(负极)并联至内轨，负极(正极)分别连至外轨(二极管反向连接在电路中)。轨道间通过两个电枢连接并与两个脉冲电源形成两个电流通路，通电轨道形成强大的电磁场，两个通电电枢在磁场中受到安培力的作用下加速运动，从而实现弹丸的高速发射。

本发明的工作流程为：

第一：共轨型双管轨道炮的组装方式

首先基于电磁轨道炮发射机理，将多管发射器的轨道和发射器结构合理拓扑，形成了共轨型双管轨道发射器方案；所谓共轨，即上下两个身管共用了中间轨道，中间轨道电流产生的磁场被两个身管共同利用。其次，采用三根轨道平行排列的方式对其进行布置，轨道间以及轨道与壳体通过绝缘层进行电气绝缘，最外部由壳体进行固定并施加一定的预应力，组装成共轨型双管轨道发射器。最后，把两组参数相同的脉冲电源正极并联至内轨，负极分别连至两个外轨，形成电磁轨道炮发射系统。

第二：共轨型双管轨道炮的发射流程

首先，断开晶闸管开关，通过外部电源对电容进行充电，充电完毕后断开充电电路，并保持晶闸管开关断开，防止电容放电。其次，在管道1和管道2相同位置装填两个电枢。最后，闭合晶闸管开关，两组电源同时对发射器进行放电。两路电流汇入内轨，分别经过两个内膛各自电枢流至外轨，再由两个外轨流回各自电源。通电电枢在轨道间强磁场的作用下会产生强大的电磁推力，推动两个电枢实现同步高速发射。

注：第一步和第二步操作可以同时进行也可以次序进行，两个进程互不干扰。

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