電磁炮技術的應用新領域
——射釘槍

2015-10-29 01:18:46楊洪達王廣東李麗麗哈爾濱理工大學榮成學院山東威海264300

中國科技縱橫 2015年11期

楊洪達　王廣東　李麗麗（哈爾濱理工大學榮成學院，山東威海　264300）

電磁炮技術的應用新領域
——射釘槍

楊洪達王廣東李麗麗
（哈爾濱理工大學榮成學院，山東威海264300）

隨著科學技術的發展，電磁炮是目前世界各國正在研究和發展的新概念的武器。具有及多的優點和發展潛力，是傳統的火炮無法比擬的。電磁炮目前主要分為：線圈炮、軌道炮、重接炮。但目前電磁發射技術主要用于軍事武器方面，特別是電磁炮的新的應用領域——射釘槍。本文著重講述小型線圈炮的原理、組成、制作方法、新的應用領域及可行性論證。

電磁發射電磁炮射釘槍

0　前言

線圈式電磁炮基本原理是利用高能的脈沖電流瞬間通過發射線圈，產生高密度磁感線瞬間磁化鐵磁性彈丸。將電能轉化為磁能再通過磁場作用轉化為彈丸的動能，從而達到預期目的。電磁發射技術具有諸多優點：具有較大的發射動能、威力大、無噪聲、無煙霧，體積小質量輕，方便攜帶。而線圈式電磁炮由于不足以滿足軍事需求，在軍事方面的研究慢慢變淡。但其在電磁射釘槍這一領域還是具有很大潛力的。目前投入市場的射釘槍主要有兩種形式：空氣壓縮驅動式式射釘槍和火藥驅動式射釘槍。壓縮氣體式射釘槍主要靠空氣壓縮機獲得高壓空氣，用空氣壓力將釘子射出。相比下其缺點在于應用時需配備體積較大的笨重的空氣壓縮機，且壓縮機的購買成本比較高。而火藥式射釘槍主要靠子彈的火藥爆炸力主動釘子前進，但其發射過程中會產生較大的聲響，會影響到施工人員與他人的健康甚至對耳朵造成失聰的危害。而且每一次的發射成本比較高。而基于線圈式電磁炮原理的射釘槍恰好彌補了他們的缺點。

1　線圈式電磁炮的結構和原理

原理圖（圖1）首先通過全橋整流電路將220v市電進行整流，經限流電阻后給儲能電容充電。充電完成關閉充電開關，打開發射開關。儲能電容的能量會瞬間釋放在發射線圈內，并在發射線圈內產生強磁場。利用強磁場就可以將鐵磁性炮彈瞬間磁化，從而利用一行磁極相吸引的原理將子彈吸引，子彈會獲得較大的動能發射出去，從而達到預期目的。

2　電磁炮的新的應用領域——射釘槍

2.1線圈跑的發展史

圖1

線圈炮是最早出現的電磁炮，1845年就有人用其將一根金屬棒打出二十米遠。1901年第一臺電磁炮正式誕生，并可以將一枚500g的彈丸加速到500m/s。自此以后人們開始研究，使其射速更快射程更遠以用于軍事戰爭中，而后在軍事方面逐漸被軌道炮所取代。

2.2線圈炮的優點及改造

雖然其不能滿足現代戰爭的要求，但其存在諸多優點：發射的初速度極高、發射成本相對于其它發射方式要低很多、而且彈道相對垂直、受環境影響小、無后坐力、射程遠、貫穿性強、對環境無污染等諸多優點。針對其諸多優點，我們完全可以將其應用于新的領域：射釘槍發射系統。它的各項性能指標完全可以滿足民用射釘槍的發射需求，從而引起民用射釘槍產品的一次巨大變革。它的眾多優點是火藥式射釘槍和壓縮器式射釘槍無法比擬的。

它會帶來射釘槍產品的一次巨大變革。首先該種射釘槍的可以做到體積小便于攜帶搬運，而相同類型的壓縮空氣式射釘槍必須配備一臺體積較大的笨重的空氣壓縮機。這種射釘槍可以減少的運輸成本，不必再搬著笨重的空氣壓縮機。相比于火藥式的射釘槍而言，這種電磁式射釘槍在使用過程中不會產生巨大的噪聲，而且這種射釘槍發射相同數目的子彈用時遠小于火藥式射釘槍。而且電磁式射釘槍的發射槍筒的質量可以做到300g左右，然而另外兩種發射器最輕也要1500g左右。這種射釘槍質量較小可以減輕操作人員的疲勞度。綜上，電磁式射釘槍可以很大程度上的減小對工作人員健康的損害。

2.3所制作電磁射釘槍的相關參數

2.3.1發射時間

根據一階電路電容充電時間T的計算公式：t=RC

注：式中 T為電容達到穩態的充電時間；R為電路中的限流電阻的值； C為電路中電容的值。所選限流電阻為1KΩ、電容為三支220uf電容并聯（并聯后等效電容值為660uf）那么根據上述公式電容的充電時間T=3*220*10^（-6）*1000=0.66s。這就意味著該種電磁射釘槍的最小發射時間間隔為0.66s，這完全可以滿足射釘槍的連續射擊的工作要求。

2.3.2射釘槍發射子彈的初速度的計算方法

射出子彈的初速度計算原理：已知物體所處高度為Hm，即可根據H=1/2*g*t^2算出落地時間t。然后測量出子彈飛行距離S。根據S=V*t計算出子彈的飛行速度。