Elektrodynamiczne przyspieszanie obiektów

Podobne dokumenty
Pomiary parametrów pracy indukcyjnego działa elektromagnetycznego

Prądy wirowe (ang. eddy currents)

INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA; PRAWO FARADAYA

Indukcja własna i wzajemna. Prądy wirowe

RÓWNANIA MAXWELLA. Czy pole magnetyczne może stać się źródłem pola elektrycznego? Czy pole elektryczne może stać się źródłem pola magnetycznego?

Diagnostyka układów elektrycznych i elektronicznych pojazdów samochodowych Podstawowe wielkości i jednostki elektryczne

POMIAR TEMPERATURY CURIE FERROMAGNETYKÓW

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

Zad. 2 Jaka jest częstotliwość drgań fali elektromagnetycznej o długości λ = 300 m.

X L = jωl. Impedancja Z cewki przy danej częstotliwości jest wartością zespoloną

Szczegółowe kryteria oceniania z fizyki w gimnazjum kl. II

MGR Prądy zmienne.

Indukcyjność. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Ćwiczenie: "Silnik indukcyjny"

pobrano z serwisu Fizyka Dla Każdego zadania fizyka, wzory fizyka, matura fizyka

29 PRĄD PRZEMIENNY. CZĘŚĆ 2

POMIARY CHARAKTERYSTYKI CZĘSTOTLIWOŚCIOWEJ IMPEDANCJI ELEMENTÓW R L C

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 27 MAGNETYZM I ELEKTROMAGNETYZM. CZĘŚĆ 2

Hamulce szynowe magnetyczne

30R4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM ROZSZERZONY

INDUKCJA ELEKTROMAGNETYCZNA

Kolokwium 2. Środa 14 czerwca. Zasady takie jak na pierwszym kolokwium

Opracował: mgr inż. Marcin Wieczorek

PRĄDNICE I SILNIKI. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Temat: Silniki komutatorowe jednofazowe: silnik szeregowy, bocznikowy, repulsyjny.

Podstawy fizyki sezon 2 7. Układy elektryczne RLC

Obwód składający się z baterii (źródła siły elektromotorycznej ) oraz opornika. r opór wewnętrzny baterii R- opór opornika

Silniki indukcyjne. Ze względu na budowę wirnika maszyny indukcyjne dzieli się na: -Maszyny indukcyjne pierścieniowe. -Maszyny indukcyjne klatkowe.

Wykład FIZYKA II. 4. Indukcja elektromagnetyczna. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki. Opracował: Mgr inż. Marek Staude

Egzamin z fizyki Informatyka Stosowana

LABORATORIUM PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH

E107. Bezpromieniste sprzężenie obwodów RLC

OBLICZENIA POLOWE SILNIKA PRZEŁĄCZALNEGO RELUKTANCYJNEGO (SRM) W CELU JEGO OPTYMALIZACJI

I N S T Y T U T F I Z Y K I U N I W E R S Y T E T U G D AŃSKIEGO I N S T Y T U T K S Z T A Ł C E N I A N A U C Z Y C I E L I

Badziak Zbigniew Kl. III te. Temat: Budowa, zasada działania oraz rodzaje mierników analogowych i cyfrowych.

PRZETWORNIKI POMIAROWE

Indukcja wzajemna. Transformator. dr inż. Romuald Kędzierski

KOOF Szczecin:

Prąd przemienny - wprowadzenie

30P4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM PODSTAWOWY

Zaznacz właściwą odpowiedź

Ćwiczenie 4 WYZNACZANIE INDUKCYJNOŚCI WŁASNEJ I WZAJEMNEJ

Katedra Elektroniki ZSTi. Lekcja 12. Rodzaje mierników elektrycznych. Pomiary napięći prądów

Pole magnetyczne Wykład LO Zgorzelec

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

Drgania w obwodzie LC. Autorzy: Zbigniew Kąkol Kamil Kutorasiński

Metoda Elementów Skończonych - Laboratorium

Elementy elektrotechniki i elektroniki dla wydziałów chemicznych / Zdzisław Gientkowski. Bydgoszcz, Spis treści

2 K A T E D R A F I ZYKI S T O S O W AN E J

Badanie transformatora

Oddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.

Metoda prądów wirowych

Ćwiczenie: "Obwody prądu sinusoidalnego jednofazowego"

Metody mostkowe. Mostek Wheatstone a, Maxwella, Sauty ego-wiena

SILNIK INDUKCYJNY KLATKOWY

Hamulce elektromagnetyczne. EMA ELFA Fabryka Aparatury Elektrycznej Sp. z o.o. w Ostrzeszowie

Pole magnetyczne. Magnes wytwarza wektorowe pole magnetyczne we wszystkich punktach otaczającego go przestrzeni.

Hamulce elektromagnetyczne. EMA ELFA Fabryka Aparatury Elektrycznej Sp. z o.o. w Ostrzeszowie

Obliczenia polowe silnika przełączalnego reluktancyjnego (SRM) w celu jego optymalizacji

Indukcja elektromagnetyczna. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Wykład 2 Silniki indukcyjne asynchroniczne

Podstawy fizyki sezon 2 6. Indukcja magnetyczna

Alternator. Elektrotechnika w środkach transportu 125

Wyznaczanie stosunku e/m elektronu

Pole elektromagnetyczne

Badanie transformatora

Wykład 14: Indukcja cz.2.

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Rozkład materiału nauczania

Charakterystyka rozruchowa silnika repulsyjnego

Wykład Drgania elektromagnetyczne Wstęp Przypomnienie: masa M na sprężynie, bez oporów. Równanie ruchu

Magnetyzm cz.ii. Indukcja elektromagnetyczna Równania Maxwella Obwody RL,RC

Theory Polish (Poland)

Badanie rozkładu pola magnetycznego przewodników z prądem

Przetwornica SEPIC. Single-Ended Primary Inductance Converter z przełączanym jednym końcem cewki pierwotnej Zalety. Wady

Temat XXIV. Prawo Faradaya

E1. OBWODY PRĄDU STAŁEGO WYZNACZANIE OPORU PRZEWODNIKÓW I SIŁY ELEKTROMOTORYCZNEJ ŹRÓDŁA

Ćwiczenie: "Silnik prądu stałego"

Matematyczne modele mikrosilników elektrycznych - silniki prądu stałego

XLIV SESJA STUDENCKICH KÓŁ NAUKOWYCH KOŁO NAUKOWE MAGNESIK

) I = dq. Obwody RC. I II prawo Kirchhoffa: t = RC (stała czasowa) IR V C. ! E d! l = 0 IR +V C. R dq dt + Q C V 0 = 0. C 1 e dt = V 0.

R L. Badanie układu RLC COACH 07. Program: Coach 6 Projekt: CMA Coach Projects\ PTSN Coach 6\ Elektronika\RLC.cma Przykłady: RLC.cmr, RLC1.

Maszyna indukcyjna jest prądnicą, jeżeli prędkość wirnika jest większa od prędkości synchronicznej, czyli n > n 1 (s < 0).

PL B1. Trójfazowy licznik indukcyjny do pomiaru nadwyżki energii biernej powyżej zadanego tg ϕ

XLIII OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP WSTĘPNY Zadanie teoretyczne

Badanie transformatora

SCENARIUSZ LEKCJI FIZYKI Z WYKORZYSTANIEM FILMU Elektryczny silnik liniowy

II prawo Kirchhoffa Obwód RC Obwód RC Obwód RC

Maszyny elektryczne. Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego.

Subminiaturowy czujnik do montażu w trudnych warunkach

1. Bieguny magnesów utrzymują gwoździe, jak na rysunku. Co się stanie z gwoździami po zetknięciu magnesów bliższymi biegunami?

Indukcja elektromagnetyczna

Badanie obwodów z prostownikami sterowanymi

Napęd elektryczny. Główną funkcją jest sterowane przetwarzanie energii elektrycznej na mechaniczną i odwrotnie

Prosty model silnika elektrycznego

Problematyka mocy biernej w instalacjach oświetlenia drogowego. Roman Sikora, Przemysław Markiewicz

LABORATORYJNY MIERNIK RLC ELC 3133A DANE TECHNICZNE

(11) PL B1 (12) OPIS PATENTOWY (19)PL (13)B1. Fig.3 B60R 11/02 H01Q 1/32. (54) Zespół sprzęgający anteny samochodowej

Transkrypt:

XX Międzynarodowa Konferencja Naukowo Techniczna UZBROJENIE 2015 Elektrodynamiczne przyspieszanie obiektów Andrzej Horodeński Cezary Pochrybniak Adam Sitnik Jachranka, 8-11.06.2015

Dlaczego elektrodynamiczne? większa szybkość (obecnie Mach 7 9) i energia pocisku większy zasięg brak konieczności stosowania materiałów wybuchowych niższy koszt

Metody przyspieszania elektrodynamicznego 1. Przyspieszanie magnetycznooporowe (szynowe), w którym obiekt przyspieszany jest włączony bezpośrednio w obwód rozładowczy railgun 2. przyspieszanie indukcyjne: a. ferromagnetyk miękki reluctance coil gun b. przewodnik prądu inductance coil gun

Railgun Metalowy pocisk jest przyspieszany siłą Lorentza prądu w obwodzie oraz generowanego przez ten prąd pole magnetyczne. Zalety: ideowa prostota konstrukcji możność nadania pociskowi dużej prędkości (7-9 Mach) Wady: szybka erozja toru akceleracyjnego wskutek wypalania się kontaktu elektrycznego

Railgun c.d. Firmy General Atomics i BAE Systems przygotowują się do wprowadzenia dział typu railgun do eksploatacji na niszczycielach US Navy już w 2016 roku. Jednocześnie są prowadzone prace nad mniejszym zestawem przystosowanym do pojazdów naziemnych.

Reluctance gun Pole magnetyczne wytworzone przez cewkę ustawia domeny magnetyczne w pocisku wykonanym ferromagnetyka miękkiego ustawionego przed cewką, dzięki czemu jest on wciągany do wnętrza cewki. Przyciąganie trwa aż do osiągnięcia położenia centralnego, potem kierunek działania siły zmienia zwrot i pocisk zaczyna być hamowany. Prąd powinien więc w tym momencie zaniknąć. Wada: rozwiązanie stosowalne tylko do urządzeń o małej skali

Inductance coil gun W układzie sprzężonym cewka-pocisk pole magnetyczne cewki generuje cyrkulacyjny prąd wirowy, który oddziałując ze składową radialną pola magnetycznego nadaje ruch postępowy pociskowi wykonanemu z dobrego przewodnika prądu. Odpowiednia geometria cewki pozwala też wprawić pocisk w ruch obrotowy (*). W wyniku sprzężenia pola magnetycznego z prądem wirowym na pocisk działa siła Lorentza: F = J x H której składowe spełniają różne role: F z = H r * J φ - przyspieszanie F r = H z * J φ - zgniatanie F φ = H r * J z - nadawanie momentu obrotowego. (*) Informacja własna Prace nad działami tego typu są prowadzone w poważnych jednostkach badawczych USA (m.in. Sandia National Laboratories, Institute for Advanced Technologies, Defense Advanced Research Projects Agency oraz kilka prywatnych korporacji przemysłowych) co najmniej od lat 90. XX w. Prace nad działami tego typu są prowadzone również m.in. w Chinach i Korei Płd.

Coil gun vs. railgun Railgun: rura akceleracyjna szybko eroduje, trzeba ją często wymieniać strzał jest bardzo głośny, działo jest z daleka widoczne konstrukcja jest względnie prosta Inductance coil gun: strzał nie generuje plazmy na wylocie lufy i jest względnie cichy pocisk nie potrzebuje armatury nośnej tor akceleracyjny nie podlega erozji

1993 velocity ok. 1000 m/s 3000 m/s capacity 180 μf 250 μf

1999

2007 2007

Przyspieszanie indukcyjne - dwie klasy rozwiązań Cewki osobne Każda kolejna cewka jest zasilana w momencie, gdy pocisk osiąga pozycję właściwą do akceleracji. Sygnały inicjujące start kolejnych sekcji baterii kondensatorów są wysyłane z czujników aktualnego położenia pocisku. Wędrująca fala Cewki są gęsto upakowane, ich pola magnetyczne nakładają się na siebie. Kolejne sekcje zasilające są inicjowane zgodnie z narzuconą sekwencją czasową tak, by czoło fali przyspieszającej przesuwało się wraz z pociskiem. Sekwencja jest obliczana na podstawie symulacji numerycznej. Three Gorges University, Chiny Sandia Labs, USA

Tor akceleracyjny Solenoid: Cewka warstwowa: - prostsze wykonanie - trudniejsze wykonanie - łatwość modelowania - niższa indukcyjność, większy prąd kształtu i indukcyjności wg Sandia Labs: przewód: plecionka (litz) wysokiej jakości. rura akceleracyjna - fiberglass ɸ wewn = 51 mm, # = 1,5 mm, pocisk: walec ɸ zewn = 47,2 mm z nałożonymi teflonowymi pierścieniami prowadzącymi ɸ zewn = 46,7 mm cewki muszą być mocowane niezależnie od rury akceleracyjnej, żeby nie wpływały na jej odkształcanie.

Przyspieszanie indukcyjne problemy techniczne Włożona w strzał energia ma 6 kanałów ujścia: 1. nadawanie pociskowi prędkości, 2. nadawanie pociskowi momentu obrotowego, 3. zgniatanie pocisku wskutek oddziaływania składowej osiowej pola z prądem indukowanym w pocisku, 4. rozrywanie cewki indukcyjnej wskutek oddziaływania pola magnetycznego cewki z jej prądem własnym, 5. grzanie omowe, 6. stratność układu zasilającego. Konstrukcja i technologia muszą zapewnić optymalizację 1-2 oraz minimalizację 3-6. Główne problemy do rozwiązania Konstrukcja toru akceleracyjnego: optymalna dla akceleracji konfiguracja cewki, wytrzymałość cewki na bardzo silny udar prądowy, optymalizacja sekwencji czasowej. Optymalizacja konstrukcji i cech balistycznych pocisku

Pocisk z poosiowym kanałem przelotowym Cienka, przypowierzchniowa warstwa prądowa pozwala zastosować pocisk z kanałem przelotowym wydrążonym na całej długości. Główne zalety: zmniejszenie masy pocisku nie wpłynie na odbiór energii, powodując zwiększenie jego szybkości nadawanie prędkości w kanale akceleracyjnym efektywniejsze z uwagi na znacznie zmniejszony opór powietrza, prąd wirowy wzbudza się zarówno w zewnętrznej jak i w wewnętrznej powierzchni mniejsze straty na grzanie omowe, stabilizacja orientacji pocisku w locie: moment obrotowy i/lub wewnętrzne lotki. (prawdopodobnie) poprawie ulegną własności aerodynamiczne pocisku, Pocisk, zwłaszcza do wyrzutni elektromagnetycznej Zgłoszenie patentowe nr. z dnia. Zgłaszający: DACPOL Sp. z o.o.

pusta cewka Wstępne pomiary strzał Parametry baterii zasilającej: L B = 1,5 μh R B = 40 mω Parametry cewki: indukcyjność cewki: L c = 5,4 μh, L r = 3,7 μh, L s = 1,7 μh współczynnik sprzężenia cewki: k = 0,56, dla całego obwodu k obw = 0,50 oporność wniesiona do obwodu głównego podczas strzału: 40 mω. Rozkład oporności (odbiorników energii) w obwodzie głównym: kondensator - 40 mω (pobór 50% energii) cewka (ruch i oporność własna) 33 mω (41%) grzanie omowe pocisku - 4 mω (5%) ruch pocisku - 3 mω (3,8%) wideo

Dziękuję za uwagę! Q & A