楊洪達(dá)　王廣東　李麗麗（哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院，山東威海　264300）

電磁炮技術(shù)的應(yīng)用新領(lǐng)域
——射釘槍

楊洪達(dá)王廣東李麗麗
（哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院，山東威海264300）

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁炮是目前世界各國(guó)正在研究和發(fā)展的新概念的武器。具有及多的優(yōu)點(diǎn)和發(fā)展?jié)摿Γ莻鹘y(tǒng)的火炮無(wú)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(fā)射技術(shù)主要用于軍事武器方面，特別是電磁炮的新的應(yīng)用領(lǐng)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(yīng)用領(lǐng)域及可行性論證。

電磁發(fā)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(guò)發(fā)射線圈，產(chǎn)生高密度磁感線瞬間磁化鐵磁性彈丸。將電能轉(zhuǎn)化為磁能再通過(guò)磁場(chǎng)作用轉(zhuǎn)化為彈丸的動(dòng)能，從而達(dá)到預(yù)期目的。電磁發(fā)射技術(shù)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：具有較大的發(fā)射動(dòng)能、威力大、無(wú)噪聲、無(wú)煙霧，體積小質(zhì)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(lǐng)域還是具有很大潛力的。目前投入市場(chǎng)的射釘槍主要有兩種形式：空氣壓縮驅(qū)動(dòng)式式射釘槍和火藥驅(qū)動(dòng)式射釘槍。壓縮氣體式射釘槍主要靠空氣壓縮機(jī)獲得高壓空氣，用空氣壓力將釘子射出。相比下其缺點(diǎn)在于應(yīng)用時(shí)需配備體積較大的笨重的空氣壓縮機(jī)，且壓縮機(jī)的購(gòu)買(mǎi)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(dòng)釘子前進(jìn)，但其發(fā)射過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的聲響，會(huì)影響到施工人員與他人的健康甚至對(duì)耳朵造成失聰?shù)奈：?。而且每一次的發(fā)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(bǔ)了他們的缺點(diǎn)。

1　線圈式電磁炮的結(jié)構(gòu)和原理

原理圖（圖1）首先通過(guò)全橋整流電路將220v市電進(jìn)行整流，經(jīng)限流電阻后給儲(chǔ)能電容充電。充電完成關(guān)閉充電開(kāi)關(guān)，打開(kāi)發(fā)射開(kāi)關(guān)。儲(chǔ)能電容的能量會(huì)瞬間釋放在發(fā)射線圈內(nèi)，并在發(fā)射線圈內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)。利用強(qiáng)磁場(chǎng)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(huì)獲得較大的動(dòng)能發(fā)射出去，從而達(dá)到預(yù)期目的。

2　電磁炮的新的應(yīng)用領(lǐng)域——射釘槍

2.1線圈跑的發(fā)展史

圖1

線圈炮是最早出現(xiàn)的電磁炮，1845年就有人用其將一根金屬棒打出二十米遠(yuǎn)。1901年第一臺(tái)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(kāi)始研究，使其射速更快射程更遠(yuǎn)以用于軍事戰(zhàn)爭(zhēng)中，而后在軍事方面逐漸被軌道炮所取代。

2.2線圈炮的優(yōu)點(diǎn)及改造

雖然其不能滿足現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的要求，但其存在諸多優(yōu)點(diǎn)：發(fā)射的初速度極高、發(fā)射成本相對(duì)于其它發(fā)射方式要低很多、而且彈道相對(duì)垂直、受環(huán)境影響小、無(wú)后坐力、射程遠(yuǎn)、貫穿性強(qiáng)、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等諸多優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)其諸多優(yōu)點(diǎn)，我們完全可以將其應(yīng)用于新的領(lǐng)域：射釘槍發(fā)射系統(tǒng)。它的各項(xiàng)性能指標(biāo)完全可以滿足民用射釘槍的發(fā)射需求，從而引起民用射釘槍產(chǎn)品的一次巨大變革。它的眾多優(yōu)點(diǎn)是火藥式射釘槍和壓縮器式射釘槍無(wú)法比擬的。

它會(huì)帶來(lái)射釘槍產(chǎn)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(yùn)，而相同類(lèi)型的壓縮空氣式射釘槍必須配備一臺(tái)體積較大的笨重的空氣壓縮機(jī)。這種射釘槍可以減少的運(yùn)輸成本，不必再搬著笨重的空氣壓縮機(jī)。相比于火藥式的射釘槍而言，這種電磁式射釘槍在使用過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生巨大的噪聲，而且這種射釘槍發(fā)射相同數(shù)目的子彈用時(shí)遠(yuǎn)小于火藥式射釘槍。而且電磁式射釘槍的發(fā)射槍筒的質(zhì)量可以做到300g左右，然而另外兩種發(fā)射器最輕也要1500g左右。這種射釘槍質(zhì)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(duì)工作人員健康的損害。

2.3所制作電磁射釘槍的相關(guān)參數(shù)

2.3.1發(fā)射時(shí)間

根據(jù)一階電路電容充電時(shí)間T的計(jì)算公式：t=RC

注：式中 T為電容達(dá)到穩(wěn)態(tài)的充電時(shí)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(lián)（并聯(lián)后等效電容值為660uf）那么根據(jù)上述公式電容的充電時(shí)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(fā)射時(shí)間間隔為0.66s，這完全可以滿足射釘槍的連續(xù)射擊的工作要求。

2.3.2射釘槍發(fā)射子彈的初速度的計(jì)算方法

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

3　結(jié)語(yǔ)

將線圈炮原理的發(fā)射器制成民用射釘槍是具有可行性的。

［1］馮慈璋，馬西奎.工程電磁場(chǎng)導(dǎo)論［M］.高等教育出版社，2000.

［2］王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)第四版［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2012.［3］邱關(guān)源，電路第六版M］.高等教育出版社，2006.

［4］王富民.低壓電磁炮教學(xué)演示M］.電子報(bào)，2013，第十二版.