طرح بهینه پرتابگر الکترومغناطیسی القایی کویلی چندمرحله ای با ساختار نوین نامتقارن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 جامع امام حسین (ع)

2 دانشگاه شاهد

چکیده

پرتابگرهای الکترومغناطیسی القایی کویلی چندمرحله­ای علی‌رغم پیچیدگی خاص، امروزه به­دلیل توانایی در شتاب­دادن اجسام سنگین بیش­تر مورد توجه قرار گرفته­اند. سیم­پیچ­ها در پرتابگرهای الکترومغناطیسی القایی کویلی چندمرحله­ای توسط مدار راه­انداز مرتباً تغذیه می­شوند تا جریان­های به­وجود آمده بتوانند نیروهای الکترومغناطیسی برای شتاب­دادن پرتابه ایجاد کنند. در ساختار متقارن، طول سیم­پیچ‌ها باهم برابر است درحالی‌که در ساختار نوین نامتقارن، طول سیم­پیچ‌ها باهم متفاوت بوده و به‌تدریج کاهش می‌یابد. در این مقاله، پرتابگر الکترومغناطیسی القایی کویلی چندمرحله­ای با ساختار نامتقارن، معرفی شده است. طول و تعداد دور سیم­پیچ­ها و زمان­های کلیدزنی مختلفی انتخاب شده است تا تحریک سیم­پیچ­ها بهترین نتایج را ارائه دهد. شبیه­سازی الکترومغناطیسی این پرتابگر با استفاده از روش اجزا محدود در حالت گذرا انجام گرفته است. سه مدل با ساختار متقارن و ساختار نامتقارن باهم مقایسه شده‌اند. نتایج نشان می­دهد که ساختار نامتقارن عملکرد بهتری دارد و دارای سرعت حداکثری به‌طور متوسط به میزان 57/6% بیش­تر از ساختار متقارن می‌باشد. هم­چنین بهترین مدل برای دست­یابی به بیش­ترین سرعت پرتابه شناسایی شده است که به اندازه 52/11% سرعت پرتابه بیش­تر و به ‌اندازه 62% طول پرتابگر کم­تر دارد.

کلیدواژه‌ها


[1]      M. Wang, Y. Cao, C. Wang, H. Wang, and J. Chen, "Trigger control research of electromagnetic coil launcher based on real-time velocity measurement," IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 44, pp. 885-888, 2016.##
[2]      K. Zhao, S. Cheng, and R. Zhang, "Influence of driving current's wave on accelerative performance of induction coil launcher," in Electromagnetic Launch Technology, 2008 14th Symposium on, pp. 1-4, 2008.##
[3]      K. Leubner, R. Laga, and I. Dolezel, "Advanced Model of Electromagnetic Launcher," Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 13, p. 223, 2015.##
[4]      R. Haghmaram and A. Shoulaie, "Literature review of theory and technology of air-core tubular linear induction motors [electromagnetic launcher applications]," in Universities Power Engineering Conference, 2004. UPEC 2004. 39th International, pp. 517-522, 2004.##
[5]      Y. Zhang, J. Ruan, and T. Zhan, "Electromagnetic force analysis of a driving coil," in Electromagnetic Launch Technology (EML), 2012 16th International Symposium on2, pp. 1-6, 201.##
[6]      Y. Zhang, J. Ruan, Y. Hu, R. Gong, W. Zhang, and K. Liu, "Research of Driving Circuit in Coaxial Induction Coilgun," Telkomnika, vol. 11, 2013.##
[7]      M. Cowan, M. Widner, E. Cnare, B. Duggin, R. Kaye, and J. Freeman, "Exploratory development of the reconnection launcher 1986-90," Magnetics, IEEE Transactions on, vol. 27, pp. 563-567, 1991.##
[8]      R. J. Kaye, E. C. Cnare, M. Cowan, B. W. Duggin, R. J. Lipinski, B. M. Marder, G. M. Douglas, and K. J. Shimp, "Design and performance of Sandia's contactless coilgun for 50 mm projectiles," Magnetics, IEEE Transactions on, vol. 29, pp. 680-685, 1993.##
[9]      W. Cravey, G. Devlin, E. Loree, S. Strohl, and C. Young, "Design and testing of a 25-stage electromagnetic coil gun," in Pulsed Power Conference, 1995. Digest of Technical Papers., Tenth IEEE International, pp. 1323-1328, 1995.##
[10]   B. Zou, R. Li, M. Wang, D. Yang, and X. Chen, "Research on the Scaling Model of Electromagnetic Coil Launcher," Plasma Science, IEEE Transactions on, vol. 41, pp. 1094-1099, 2013.##
[11]   M. S. Aubuchon, T. R. Lockner, B. N. Turman, G. Root, L. Basak, R. Gaigler, B. Skurdal, and M. Floyd, "Results from sandia national laboratories/lockheed martin electromagnetic missile launcher (EMML)," in 2005 IEEE Pulsed Power Conference, pp. 75-78, 2005.##
[12]   Z. Su, W. Guo, B. Zhang, M. Li, C. Zhang, and J. Li, "The feasibility study of high-velocity multi-stage induction coilgun," in Electromagnetic Launch Technology (EML), 2012 16th International Symposium on, pp. 1-4, 2012.##
[13]   B. D. Skurdal and R. L. Gaigler, "Multimission electromagnetic launcher," IEEE transactions on magnetics, vol. 45, pp. 458-461, 2009.##
[14]   T. Zhang, W. Guo, Z. Su, B. Cao, R. Ren, M. Li, X. Ge, and J. Li, "Design and Evaluation of the Driving Coil on Induction Coilgun," IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 43, pp. 1203-1207, 2015.##
[15]   D. Kwak, Y. B. Kim, J. S. Kim, C. Cho, K.-S. Yang, S.-H. Kim, B.-H. Lee, S. An, Y.-H. Lee, and S. H. Yoon, "Modeling of 3-stage Electromagnetic Induction Launcher," Journal of Magnetics, vol. 20, pp. 394-399, 2015.##
[16]   H. M. Mohamed, M. A. Abdalla, A. Mitkees, and W. Sabery, "Overlapped electromagnetic coilgun for low speed projectiles," Journal of Magnetics, vol. 20, pp. 322-329, 2015.##
[17]   W. Liu, C. Cao, Y. Zhang, J. Wang, and D. Yang, "Parameters optimization of synchronous induction coilgun based on ant colony algorithm," IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 39, pp. 100-104, 2011.##
[18]   L. Shoubao, R. Jiangjun, P. Ying, Z. Yujiao, and Z. Yadong, "Improvement of current filament method and its application in performance analysis of induction coil gun," IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 39, pp. 382-389, 2011.##
[19]   X. Tao, S. Wang, Y. Huangfu, S. Wang, and Y. Wang, "Geometry and Power Optimization of Coilgun Based on Adaptive Genetic Algorithms," IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 43, pp. 1208-1214, 2015.##
[20]   W. Liu, C. Yanjie, Y. Zhang, J. Wang, and D. Yang, "Parameters optimization of synchronous induction coilgun based on ant colony algorithm," Plasma Science, IEEE Transactions on, vol. 39, pp. 100-104, 2011.##
[21]   H. M. Mohamed, M. A. Abdalla, A. A. Mitkees, and W. S. Sabery, "Transient magnetostatic simulation and experimental verification of an electromagnetic coil launcher," in Engineering and Technology (ICET), 2014 International Conference on, pp. 1-4, 2014.##