Efficiency analysis of an electromagnetic launcher

• Autorzy: Klimas M. , Grabowski D. , Piaskowy A.

Warianty tytułu

PL

Analiza sprawności wyrzutni elektromagnetycznej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A multistage electromagnetic launcher (EML) construction followed by its model analysis have been presented in the paper. The EML under consideration belongs to the class of so called coilguns – the force used to accelerate a projectile is obtained with the help of coils. The EML simulations have been made by means of FEMM and Scilab software. Consequently, waveforms of mechanical quantities describing the projectile movement, such as displacement, instantaneous velocity and acceleration, as well as electrical quantities describing phenomena in successive coil circuits have been obtained. The results are consistent with theoretical considerations as well as results reported by other authors. The future work will include comparison of simulation and measurement results followed by evaluation of simplifying assumptions undertaken in the paper.

PL

W artykule przedstawiono budowę wielostopniowej wyrzutni elektromagnetycznej oraz analizę jej modelu. Wyrzutnia należy do klasy tak zwanych dział elektromagnetycznych, w których siła napędzająca pocisk uzyskiwana jest z wykorzystaniem cewek (działo Gaussa). W efekcie symulacji przeprowadzonych w środowisku FEMM oraz Scilab uzyskano przebiegi wielkości mechanicznych (przemieszczenia, chwilowej prędkości i przyśpieszenia) opisujących ruch pocisku oraz prądów w obwodach cewek w kolejnych stopniach wyrzutni. Otrzymane wyniki są zgodne z wynikami analizy teoretycznej oraz wynikami uzyskanymi przez innych autorów. W przyszłości planowane jest porównanie uzyskanych wyników symulacyjnych z przebiegami pomiarowymi, a następnie przeprowadzenie na tej podstawie oceny założeń upraszczających w analizowanym modelu wyrzutni.

Słowa kluczowe

EN

electromagnetic launcher; coilgun; EML; FEM analysis; Scilab

PL

wyrzutnia elektromagnetyczna; działo Gaussa; analiza FEM; Scilab

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 2
• Strony: 33--48
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Klimas M.

• Silesian University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Institute of Electrical Engineering and Computer Science, ul. Akademicka 10, 44-100 Gliwice

autor

Grabowski D.

• Silesian University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Institute of Electrical Engineering and Computer Science ul. Akademicka 10, 44-100 Gliwice

autor

Piaskowy A.

• Silesian University of Technology, Faculty of Electrical Engineering, Institute of Measurement Science, Electronics and Control ul. Akademicka 10, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• 1. Domin J.: Sprzężony model polowo-obwodowy wyrzutni elektromagnetycznej. Rozprawa doktorska. Gliwice 2012.
• 2. Fair H.D.: Advances in electromagnetic launch science and technology and its applications. “IEEE Transactions on Magnetics” 2009, vol. 45, no. 1, pp. 225-230.
• 3. Gomez C. (Ed.): Engineering and scientific computing with Scilab. Springer Science & Business Media, New York 2012.
• 4. Grabowski D., Klimas M., Tylutki P.: Five-stage electromagnetic launcher computer simulations. XL Konferencja z Podstaw Elektrotechniki i Teorii Obwodów SPETO, 17-20.05.2017 Ustroń, pp. 27-28.
• 5. Holzgrafe J., Lintz N., Eyre N., Patterson J.: Effect of projectile design on coil gun performance. Franklin W. Olin College of Engineering, Needham 2012.
• 6. Hundertmark S.: Applying railgun technology to small satellite launch. 5th IEEE International Conference on Recent Advancesin Space Technologies, 2011 Istanbul, pp. 747-751.
• 7. Jun H., Yuan P., Junija H.: Study of employing railguns in close-in weapon systems. “IEEE Transactions on Magnetics” 2009, vol. 45, no. 1, pp. 641-644.
• 8. Kaye R. J.: Operational requirements and issues for coilgun electromagnetic launchers. “IEEE Transactions on Magnetics” 2005, vol. 41, no. 1, pp. 194-199.
• 9. Kluszczyński K., Domin J.: Two module electromagnetic launcher with pneumatic assist. Modelling, computer simulations and laboratory investigations. “COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering” 2015, vol. 34, no. 3, pp. 691-709.
• 10. Kroczek R., Domin J., Kluszczyński K.: Przegląd rozwiązań konstrukcyjnych wyrzutni elektromagnetycznych oraz ich klasyfikacja. II Kongres Elektryki Polskiej, 1-2.12. 2014 Warszawa, pp. 389-398.
• 11. Kroczek R.: Metodologia projektowania, zagadnienia konstrukcyjne, modelowanie oraz badania wyrzutni elektromagnetycznej o napędzie hybrydowym. Rozprawa doktorska. Gliwice 2014.
• 12. Lewandowski M, Maciążek M., Grabowski D.: Integration of Matlab and PCFLO for harmonic flow analysis in a power system containing APF. XXXIV Międzynardodowa Konferencja z Podstaw Elektrotechniki i Teorii Obwodów IC-SPETO, 18-21.05.2011 Ustroń, pp. 89-90.
• 13. Meeker D.: Finite Element Method Magnetics. Dostępny w WWW: http://www.femm.info/Archives/doc/manual42.pdf. [Dostęp: 27.04.2017].
• 14. Meeker D.: Finite Element Method Magnetics: OctaveFEMM. Dostępny w WWW: http://www.femm.info/Archives/doc/octavefemm.pdf. [Dostęp: 27.04.2017].
• 15. Piaskowy A., Skórkowski A: Study of properties of paramagnetic and diamagnetic materials. XLV Międzyuczelniana Konferencja Metrologów MKM, 8-11.09.2013 Głuchołazy, CD-ROM, pp. 1-4.
• 16. Seog-Whan K., Hyun-Kyo J., Song-Yop H.: Optimal design of multistage coilgun. “IEEE Transactions on Magnetics” 1996, vol. 32, no. 2, pp. 505-508.
• 17. Skubis T.: Metoda i układ do pomiarów przenikalności magnetycznej stali paramagnetycznych. IV Krajowe Sympozjum Pomiarów Magnetycznych, Kielce-Borków, 12-14.10.1994 Kielce, pp. 263-270.
• 18. Tao Z., Wei G., Fuchang L., Zizhou S., Honghai Z., Yanhui C., Mingtao L., Xiaochao S.: Design and testing of 15-stage synchronous induction coilgun. “IEEE Transactions on Plasma Science” 2013, vol. 41, no. 5, pp. 1089-1093.
• 19. Xi T., Shuhong W., Youpeng H., Song W., Yuqiong W.: Geometry and power optimization of coilgun based on adaptive genetic algorithms. “IEEE Transactions on Plasma Science” 2015, vol. 43, no. 5, pp. 1208-1214.
• 20. Zhang T., Guo W., Lin F., Cao B., Dong Z., Ren R., Huang K., Su Z.: Experimental results from a 4-stage synchronous induction coilgun. “IEEE Transactions on Plasma Science” 2013, vol. 41, no. 5, pp. 1084-1088.