【摘要】：電磁發(fā)射裝置進入實用化的主要限制因素之一是裝置的小型化問題,脈沖功率源作為電磁發(fā)射裝置的核心組成部分,其對小型化的需求更為迫切,安全泄放裝置作為脈沖功率源中不可缺少的組成部分,對其小型化、快速化問題的研究將促進電磁發(fā)射裝置進入實用化的進程,同時會增強脈沖功率源裝置的安全性與穩(wěn)定性。本文分析了針對多模塊而設計的集成式泄放裝置具有體積小、泄放速度快、模塊化等優(yōu)點,并以10KV,50KJ的電容型脈沖功率源模塊應用工況為例,以泄放裝置小型化和快速化為首要設計因素,通過理論分析和仿真對于集成式泄放裝置進行了系統(tǒng)性的設計,為以后電磁發(fā)射脈沖功率源用集成式泄放裝置的設計提供了參考,主要研究成果如下:(1)從能量轉換角度,以裝置小型化為首要因素,確定了泄放裝置通過電阻轉化為熱能的泄放形式,并對裝置的各個組成部分進行了材料的對比選擇,之后以裝置能夠泄放的最大次數(shù)為參考,對泄放裝置的基本尺寸進行了分析和設計。(2)將單模塊泄放過程分為電容放電中和電容放電后兩個階段,并對兩階段進行理論分析,得到在整個泄放過程可以忽略在電容放電過程中電阻與導熱油的熱交換。(3)提出了針對多模塊泄放過程的兩種控制時序,分別為等時間間隔控制和最高溫度控制,詳細分析了在絕熱條件和自然對流條件下,兩種控制時序對裝置各部分溫度的影響,確定了在裝置體積相同的條件下,最高溫度控制時序更有利于裝置泄放過程的快速化。(4)在最高溫度控制時序下,對于泄放裝置外殼的對流換熱系數(shù)對裝置各部分溫度的影響進行了詳細分析,并以A2區(qū)域的對流換熱系數(shù)取值40W/(m2·K)為例,對輔助散熱裝置進行了詳細的分析和設計。
【圖文】：

電磁發(fā)射脈沖功率源用集成式泄放裝置小型化和快速化的研究逡逑達爾格倫對地作戰(zhàn)中心成功進行了電磁炮試射，在試射中，炮彈速度達到５倍音速，射逡逑程超過２００ｋｍ（１１０海里），焦耳熱能達３３００萬焦耳能量，發(fā)射情況如圖１．１所示１｜４】。２０１２逡逑年１月，美國波音公司／英國航空航天公司（ＢＡＥ）向達爾格倫的海軍水面作戰(zhàn)中心提供逡逑了邋３２ＭＪ單發(fā)工程化樣機，如圖１．２所示，２０１４年７月，美國海軍研究辦公室將ＢＡＥ公逡逑司和通用原子公司提供的兩門電磁軌道炮放置在“米利諾基特”號聯(lián)合高速艦上進行展逡逑示，并宣布計劃于２０１６年進行海上演習，這標志著美國艦載電磁軌道炮的發(fā)展又前進逡逑了一大步。預期在２０２０？２０２５年間，在艦艇上裝備電磁軌道炮，逐步形成現(xiàn)代戰(zhàn)場軍逡逑事戰(zhàn)斗能力｜１５１。逡逑我國對電磁發(fā)射技術的研究工作起步比較晚。直到２０世紀８０年代才開始在一些刊逡逑物上發(fā)表關于電磁發(fā)射介紹的論文［｜６１。現(xiàn)今，國內主要有９家組織機構在進行電磁發(fā)射逡逑技術的研究工作，它們分別是：中國工程物理研究院流體研究所，中科院等離子體研究逡逑所，哈爾濱理工大學，解放軍國防科技大學，南京理工大學，華中理工大學，解放軍軍逡逑械工程學院

景［２0１。作為當代高新技術領域的重要組成部分，脈沖功率技術經(jīng)過不斷的發(fā)展，將會更逡逑多地從高新技術和國防科研領域轉而應用于工業(yè)及民用部門。逡逑脈沖功率系統(tǒng)的構成與應用領域如圖１．３所示Ｉ１＇主要包含初級能源、儲能單元、逡逑開關、波形調制（壓縮與成形）單元、負載（應用對象）五個部分。其中，前四部分組逡逑成了脈沖功率電源。逡逑＿＿｜電容儲能｜邐＾邐射線福射逡逑低邐丨Ｊ開＊邋｜－邋＾邐ｚ—ｐｉｎｃｈ邐丫射灥射逡逑功邐｜邋＂丨Ｉ邐沖邐電磁發(fā)時邐屯磁軌道炮逡逑￥邐ｆ邐—高能射線源一磁約束聚變逡逑電邐形逡逑調邋放電宰邐慣性約束聚變逡逑侃邋邐邋邐！邋制逡逑——電感儲能一斷路開關＿邐加速器邐脈沖放電逡逑Ｉ司能Ｉ、／，，邋ｒ？灰逡逑圖１．３脈沖功率系統(tǒng)的組成與應用領域逡逑脈沖功率電源的主要技術指標有：電磁參數(shù)（脈沖峰值功率和脈沖重復頻率）、儲能逡逑密度、功率密度，以及可靠性等［２１１。其發(fā)展趨勢可以歸納為：高輸出功率、小體積（高逡逑儲能密度）、高功率密度、高重復頻率和高可靠性。雖然近年來小型化脈沖電源己有了很逡逑大進步，但距離使用要求還有很大差距。逡逑脈沖功率源的工作原理是由初始儲能技術（電容器儲能、電感儲能、超導儲能、機械逡逑儲能、化學儲能、核能儲能）產(chǎn)生所需的能量先存儲起來，再利用時序控制技術、開關技逡逑術和脈沖形成技術將能量瞬間釋放，實現(xiàn)功率的放大，輸出給負載。下面以電容儲能為逡逑例來介紹脈沖功率源的工作原理?
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN78

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本文編號：2593412