被动电装甲高功率脉冲电路参数特性分析

为了获得被动电装甲作用于射流的最佳电流波形,研究了电感、电阻、电容及充电电压对被动电装甲放电电流波形的影响规律。在此基础上,重点研究了装甲结构变化对电感的影响及在脉冲电流作用下射流电感、电阻的变化规律。首先在稳态条件下,利用电感经验计算公式计算,得到了影响装甲结构电感的主要因素为装甲板间距与装甲板宽度的比值;接着本文首次考虑脉冲电流通过铜射流时产生的趋肤效应(电流上升)及反趋肤效应(电流下降)对电阻和电感的影响,基于能量原理,利用计算得到的射流上的电流分布,得出了一种等效电阻电感的计算方法,并对直径4 mm的射流进行了计算。结果表明:射流的电阻突然增大后又很快趋于稳态电流作用下的电阻值,而电感突然减低后又很快增大至稳态电流作用下电感的1.8%;最后通过测试实验证实了计算方法的正确性。结论认为:在能量一定的情况下,增大电压比增大电容更有利于提高脉冲电流的梯度和峰值;在装甲板距离一定的情况下,应尽量增加装甲板宽度以减小装甲板结构的电感;趋肤效应有利于减小整个系统的电感,获得更大的电流梯度。

轴向脉冲电流对射流线性不稳定性的作用

为了提高电磁被动装甲对聚能射流的防护能力,利用叠加原理和磁流体线性不稳定理论,在轴向脉冲电流作用下建立了射流运动线性扰动控制方程,并对射流箍缩和扭曲不稳定性增长率随粘性、时间的变化规律进行了分析,得到了射流不稳定增长率和射流的变形规律,并利用数值方法得到了射流变形的计算公式。最后通过直径39.2mm破甲弹进行静破甲试验,通过后效板射流入射孔的大小验证了脉冲电流对射流的箍缩作用;利用具有初始弯曲、直径为1.75mm铜丝模拟了脉冲电流对射流的扭曲作用,通过铜丝的变形验证了脉冲电流对射流的扭曲作用。实验结果证实了理论分析的正确性。

被动电磁装甲对射流产生横向偏移作用机理的研究

为了提高被动电磁装甲对聚能射流的防护性能,对被动电磁装甲对射流的横向偏移作用进行了研究。利用有限元仿真软件,建立了扭曲和装甲结构两个三维有限元模型对射流的变形进行了仿真,最后进行了静态模拟试验与破甲试验,利用直径1 mm铜丝进行了模拟实验。结果表明:射流的弯曲不稳定性和电磁装甲产生的横向电磁力都能造成射流产生横向偏移;铜丝模拟实验结果表明,随着充电电压的升高,铜丝横向弯曲越来越严重,当电压升高到5 k V、峰值电流为40 k A时,铜丝出现了断裂;利用破甲弹进行的静破甲试验结果表明,当充电电压升高至2 170 V、峰值电流为50 k A时,射流由于受到横向电磁力作用,后装甲板上射流飞溅的痕迹向一侧发生了偏移。模拟与破甲试验结果进一步证实:随充电电压和峰值电流的升高,被动电磁装甲能够使射流产生更大的横向偏移作用,从而降低射流对装甲的侵彻能力。

基于射流变形机理被动电磁装甲板间距优化分析

为提高被动电磁装甲防护性能,基于时间窗原理和虚拟源点理论,建立了脉冲电流对不同速度聚能射流微元作用时间的数学模型,确立了射流微元受脉冲电流作用累积时间最长为结构优化目标,通过数值计算得到了虚拟源点到前装甲板距离之间越大以及射流头部速度和射流尾部速度比值越大,装甲板间距也越大的结论。在认为射流为全塑性体及电流完全分布在射流表面的情况下,得到了能够使射流产生变形的临界电流、与阿尔芬波速相关的变形时间常数和脉冲电流对射流微元的实际作用时间。此研究为电装甲板间距设计提供了参考。

装甲结构对被动电磁装甲防护射流性能的影响

为了实现被动电磁装甲对射流产生更加充分的破坏作用,减小装甲结构设计对射流参数的依赖性,提出了多层板结构被动电磁装甲。通过对多层板装甲等效电路的分析可知,在射流电阻占系统电阻主导的情况下,随着装甲板层数的增加,通过射流和装甲板的脉冲电流将大大提高。同时对多层装甲板电感计算可知,多层装甲板能够有效减小系统电感。通过对射流在多层装甲板间运动规律的分析,建立了脉冲电流对射流作用的数学模型,通过数值计算可知多层装甲板结构能有效减小射流头部和尾部的有效侵彻长度,并增加脉冲电流对射流的作用时间。

外磁场对金属射流的作用机理

为探索轴向脉冲磁场对金属射流的作用机理,结合Maxwell方程组,提出了均匀线圈脉冲电流作用下不均匀粗细金属射流磁感应强度、感应电流密度及箍缩电磁力分布的理论模型,建立了线圈与金属射流作用的有限元模型,分析了轴向脉冲磁场对金属射流的作用规律,最后通过模拟试验验证了理论分析和仿真模拟的正确性。结果表明:金属射流表面的感应电流方向与流经线圈的电流方向相反,所受电磁力沿金属射流半径由表面指向中心;由于趋肤效应作用,金属射流磁感应强度、感应电流密度及电磁力均呈现表面大于轴心的趋势;金属射流凸起部分的磁感应强度、感应电流密度及所受电磁力均大于凹陷部分;当电磁力足够大时,能够使得不均匀粗细金属射流的直径差缩小,从而有效延缓金属射流断裂的发展趋势,增加金属射流的有效穿深。上述研究成果对提升金属射流对目标的侵彻穿深能力具有重要指导意义。

励磁线圈结构参数对金属射流箍缩特性的影响

对励磁线圈内部磁场进行了理论分析,建立了线圈与金属射流作用的有限元模型,得出了励磁线圈结构参数变化对金属射流箍缩特性的影响规律。结果表明,随着励磁线圈长度增大,金属射流中的感应电流密度、磁感应强度及电磁力随之增大,励磁线圈长度要大于金属射流劲缩部位长度,才能保证金属射流有效变形;随着励磁线圈内径增大,金属射流中的感应电流密度、磁感应强度及电磁力随之减小,励磁线圈内径尺寸要尽量接近金属射流直径最大尺寸,二者直径差尽量控制在3~5 mm范围内,以形成较大磁压力差,减小由于金属射流轴向速度梯度引起的表面扰动,进而延缓金属射流箍缩直至断裂的过程,增强其对装甲等军事目标的侵彻穿深能力。研究成果将为破甲弹威力电磁增强技术可行性论证、原理试验及相关结构设计提供重要的理论和技术支撑。

高速列车半主动减振器活塞速度的测量

基于天棚原理的高速列车半主动减振器中,为实现对实际安装减振器阻尼系数的计算和调整,需方便、准确地测量活塞运动速度。提出一种减振器活塞速度测量的新方法———气压测量法,它通过检测减振器蓄油箱的压力变化,并将其进行换算获得减振器活塞速度。该方法简单、方便、有效,能适应高速列车运行时对横向减振力控制逻辑的要求。对气压法的原理及工程中需要注意的问题进行了阐述。

基于IGBT时序控制磁阻发射特性分析

针对光电控制磁阻发射系统对弹丸存在反拉力作用而造成弹丸的减速问题,提出了一种基于IGBT时序控制的磁阻发射系统。通过构建单级具有铁轭的磁阻发射机电控制数学模型,对弹丸在线圈中的受力过程进行了分析,得到了弹丸在线圈中的受力过程符合磁阻最小基本原理的结论,且当弹丸受到反拉力时刻线圈电流减小至0,可避免线圈对弹丸产生反拉力作用,从而达到提高弹丸出口速度的目的;通过对控制电路中的各个支路上IGBT启闭时间的设置,可实现弹丸加速结束时线圈电流快速降低至0,且线圈电流在弹丸加速时间段内对时间的积分值越大,弹丸加速效果就越明显。

被动电磁装甲对金属射流欧姆加热作用的分析

为探究被动电磁装甲系统对金属射流的防护机理,建立了被动电磁装甲系统对金属射流作用的等效电路模型.结合虚拟源点理论,建立了不同速度金属射流微元穿过被动电磁装甲板后的比作用量模型,并利用MATLAB软件对金属射流微元比作用量进行了数值分析,获得了金属射流微元的比作用量随速度和时间的变化规律.结果表明:金属射流受到欧姆加热作用的影响后,积累的比作用量大于汽化所需要的值;当被动电磁装甲系统初始储能达到一定值时,能使穿过电磁装甲板的金属射流发生电爆炸.

脉冲电流对金属射流箍缩电磁力的计算及验证

为深入研究被动电磁装甲的防护机理,进行了脉冲电流作用下金属射流受到的箍缩电磁力作用研究。通过频域分析方法得到了脉冲电流在金属射流中的电流密度分布,并结合反趋肤效应现象研究了射流受到的等效表面电磁压强随半径以及电流密度分布的变化规律。通过数值分析表明:脉冲放电的下降沿出现反趋肤效应时,金属射流受到的等效表面电磁压强大于相同电流时出现趋肤效应时的值。通过被动电磁装甲试验验证了脉冲电流产生的箍缩电磁力的作用效果。在注入脉冲电流的情况下,射流在后效靶板上的穿孔直径明显比不加电情况大。上述研究进一步完善了被动电磁装甲对破甲弹的防护机理,对被动电磁装甲的应用具有一定的指导意义。

磁阻发射器结构参数与时序控制分析

为了获得较高的弹丸出口速度,研究了磁阻发射器对弹丸的作用规律,首先通过不同长度弹丸在不同匝数线圈下的速度仿真计算,表明长度一定时弹丸出口速度和动能随线圈匝数增大先增后降,弹丸越长其最大速度对应的线圈匝数越多,匝数相同时弹丸出口动能随着弹丸长度增大而增大;接着在线圈匝数和弹丸直径和长度一定的情况下分析了弹丸出口速度与线圈放电时序、回路电阻的关系,发现放电时序一定时弹丸出口速度随回路电阻增大先增后降,并最终获得了弹丸最大出口速度时的放电时序和回路电阻;最后通过仿真计算与实验结果对比,表明二者吻合较好,验证了弹丸出口速度随放电时序的变化。

基于SD卡的GPS轨迹记录仪研究设计

以STC12LE5A60S2单片机为核心,通过连接GPS接收模块、SD(Secure Digital Memory Card)卡、显示及语音等模块实现对行车轨迹等参数的记录。对该记录仪的组成部件、功能及其软件和硬件的设计思想进行了阐述和说明。该记录仪可在行驶的过程中实时记录下车辆、船舶的行驶轨迹。根据设置的位置和速度信息,可实时检测并自动语音提示,设置位置、速度信息及语音信息方便修改,并能通过USB通信总线与PC机进行数据交换,记录的信息可用于车辆、船舶行驶过程的重现和分析。具有存储容量大,断电不丢失数据,使用方便等优点。

多层板被动电磁装甲结构电路分析

在装甲总厚度一定的前提下提出了多层板结构装甲模型并得到了等效电路,通过对多层板结构被动电磁装甲进行了电感计算,分析了装甲板层数、射流电阻及装甲板电感对被动电磁装甲脉冲放电电流的影响,证明了装甲板层数的增加有利于增强脉冲电流对聚能射流破坏作用。

轴向脉冲电流对全塑性铜射流的扭曲不稳定性作用分析

建立了铜射流在全塑性态下的一维线性扭曲扰动控制方程,研究了轴向脉冲电流对聚能铜射流的变形破坏机理,得到了射流在轴向脉冲电流作用下的扭曲不稳定性随屈服极限、波数和时间的变化规律。当电容器充电电压为5140 V、轴向脉冲电流峰值为50 k A时,利用直径1. 75 mm铜丝进行了射流扭曲不稳定性静态模拟实验,证实了轴向脉冲电流对铜射流的扭曲破坏作用。

水文科技档案的性质及其作用

一水文档案除具备其他科技档案的一般特征以外,我认为还有以下特殊的性质。第一,水文档案具有一定的独立性、系统性。水文档案自成系统,基本上与其他学科无交叉与重迭。例如,流经北京市的河流分属北运河、永定河、大清河、潮白河、蓟运河等五大水系。从上游到下游,按河水流经的先后位置,在五大水系的河道上设水文、雨量站点进行定位、定时观测。

基于DSP的机车横向液压半主动减振系统控制器的研究

针对减小机车运行时的横向振动及提高旅客乘坐舒适度的问题,采用DSP搭建的控制器对信号采样、滤波、去除趋势项、积分,减小时滞环节,实现对机车横向半主动液压减振系统的实时控制。研究结果表明,通过对加速度传感器得到的控制系统的信号分析和程序设计,所搭建的控制器完全能够解决信号处理中遇到的关键问题;仿真实验结果表明,基于DSP的控制系统提高了机车横向的平稳性。

电磁弹射器结构设计及其动态弹射性能

设计了两种不同结构的电磁弹射器,建立了动力学模型,采用场路耦合时步有限元分析方法对动态弹射性能进行了仿真计算研究。研究表明:电磁弹射器结构2能更好地实现电枢与驱动线圈之间的磁耦合;在获得最大运动速度后,如果不能对电磁弹射器系统中剩留储能进行回收,则电磁弹射器结构2动态弹射性能稍好,如果能够对剩留储能进行回收,则电磁弹射器结构2可将弹射效率提高20. 38%。

轴向脉冲电流对铜射流的箍缩不稳定性作用分析

为了提高被动电磁装甲对破甲弹产生的聚能铜射流的防护能力,考虑到聚能铜射流在自由拉伸过程中出现的颈缩现象以及脉冲电流在铜射流上产生的趋肤效应,本文利用叠加原理和磁流体不稳定性理论,建立了铜射流在全塑性态和液态下的线性扰动控制方程,得到了聚能铜射流在轴向脉冲电流作用下的箍缩不稳定性随粘性或屈服极限、波数和时间的变化规律,并证实了两种研究方法的可行性。最后利用直径39.2mm破甲弹进行静破甲定性试验,通过后效板射流入射孔的大小验证了脉冲电流对铜射流的箍缩作用。

在机车横向振动信号模数转化中的应用

基于TMS320LF2407 DSP模数转换模块(ADC)直接应用于机车横向振动信号A/D转化、实现串行高速采样的目的,采用对ADC模数转化进行软件编程的方法,通过合理安排转换通道、设计系统要求的采样频率和A/D转化,通过分析计算和误差分析,DSP ADC能够最大限度缩小串行采样与并行采样之间误差,能够满足DSP控制系统的需要,在设计硬件电路中,完全可以利用DSP集成的DAC模块。