本發(fā)明涉及一種新型四極子磁力加速系統(tǒng)，具體涉及一種利用永磁體磁場的新型的磁能與動能的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前的電磁加速技術(shù)主要分為軌道型、線圈型、電熱型以及磁力線重接型幾類。軌道型電磁加速技術(shù)最早由法國人維勒魯于1920年發(fā)明。該技術(shù)以滑塊電樞為彈體，導(dǎo)入強大的電流后，導(dǎo)軌平面產(chǎn)生強磁場，電樞在安培力作用下以很大的速度射出。軌道型電磁加速技術(shù)為接觸式加速，所需電流極大，導(dǎo)軌與電樞之間極易發(fā)生燒蝕，對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)損壞非常嚴(yán)重，其熱損耗也使得能量轉(zhuǎn)化率較低。有研究針對電樞與導(dǎo)軌的接觸面積對通過電樞的電流密度的影響，結(jié)論指出，當(dāng)接觸面積達(dá)到一定大小時，再增大接觸面積對流經(jīng)電樞的電流密度影響不大，因此通過增大電樞與導(dǎo)軌的接觸面來解決燒蝕問題的方法受限。有研究針對電樞的速度趨膚效應(yīng)并提出通過設(shè)計電樞的幾何形狀以改善此問題，但其整體效率仍在30％左右。線圈型電磁加速技術(shù)是最早的電磁加速形式，但由于其與生俱來的結(jié)構(gòu)、測定、控制復(fù)雜和同步性要求高等原因，進(jìn)展緩慢。最新的有重接型加速技術(shù)，重接型加速技術(shù)主要適合于板狀彈體，且線圈結(jié)構(gòu)的強度對系統(tǒng)的功能影響較大，使其發(fā)展受限。

從電磁線圈炮的發(fā)展歷史來看，阻礙電磁彈射器的現(xiàn)實化并不是線性電機本身，而是強大而穩(wěn)定的瞬發(fā)能源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種面向?qū)W生及科研機構(gòu)的磁力加速系統(tǒng)，不需要脈沖電源驅(qū)動，以永磁體為儲能單元，采用機械充能的方式，能量轉(zhuǎn)化率大大提高。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種新型四極子磁力加速系統(tǒng)，包括主框架、載物平臺、彈體、永磁體、軌道和基座；所述的主框架截面為梯形，主框架內(nèi)側(cè)設(shè)有瓦片形永磁體，瓦片形永磁體圍成的內(nèi)腔形成主框架內(nèi)的圓柱形軌道，彈體可在其中做一維運動；所述的載物平臺包括左載物平臺和右載物平臺，載物平臺上端面與主框架上端面齊平并固定于主框架兩側(cè)；所述的主框架前部設(shè)有可拆卸的前端基座，后部設(shè)有可拆卸的后端基座，所述軌道分段設(shè)于前端基座內(nèi)、主框架內(nèi)和后端基座內(nèi)并可拼接成完整軌道；所述的彈體通過連接件與傳動裝置相連，所述主框架上端面中部預(yù)留狹縫，所述彈體上端具有相應(yīng)的凸塊，所述凸塊可在狹縫中滑動。

所述連接件為繩索或鉸鏈；所述軌道為大口徑軌道和小口徑軌道的復(fù)合軌道，所述小口徑軌道設(shè)于大口徑軌道內(nèi)；所述彈體下端面設(shè)有與大口徑軌道的截面相應(yīng)的凸塊；在所述軌道內(nèi)設(shè)有輔助滑塊，所述輔助滑塊截面的形狀與小口徑軌道的截面相應(yīng)；所述輔助滑塊上端具有突起，所述突起伸出小口徑軌道至大口徑軌道內(nèi)用于單向鉤掛彈體。

所述輔助滑塊前端連接第一連接件、后端連接第二連接件，所述第一連接件和第二連接件分別穿過軌道向兩側(cè)延伸，所述第二連接件末端連接傳動裝置。

所述儲能瓦片永磁體分為兩對，一對凹面為N極、凸面為S極，另一對相反；所述主框架內(nèi)設(shè)有永磁體固定槽，所述永磁體固定槽形狀與瓦片永磁體配合，長度大于單個瓦片永磁體最長邊的二倍。

所述后端基座與主框架內(nèi)相連處設(shè)有彈簧開關(guān)，所述彈簧開關(guān)用于將彈體卡在后端基座的軌道末端。所述傳動裝置為普通電機。

前端基座內(nèi)的軌道末端及后端基座內(nèi)的軌道末端封閉。

本發(fā)明設(shè)計與工作原理在于：通過傳動裝置經(jīng)長繩或鉸鏈拉動輔助滑塊，輔助滑塊帶動彈體離開主框架內(nèi)圓柱形軌道，最終?？吭趶椈砷_關(guān)處，即為充能過程；拉動輔助滑塊另一端的長繩，使輔助滑塊復(fù)位；撥動彈簧開關(guān)，彈體被釋放，在磁力作用和軌道限制下彈體向前方加速運動，彈體上面伸出主框架狹縫的凸出塊可帶動位于載物平臺上的被加速物體加速，最終速度的大小可通過改變彈體圓柱形部分的體積或材料調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的所述磁力加速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，升級空間大，適用于學(xué)校及科研院所作為探索性實驗設(shè)備。

本發(fā)明所述磁力加速系統(tǒng)擺脫傳統(tǒng)電磁加速系統(tǒng)所必須的脈沖電源，提供一種新型的探索路線。

本發(fā)明所述磁力加速系統(tǒng)可以彈體材料和體積為變量，研究介質(zhì)的不同體積和材料在磁場中的受力特性。

附圖說明

圖1：新型四極子磁力加速系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：軌道橫截面示意圖。

圖3：彈體橫截面示意圖。

圖4：輔助滑塊橫截面示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種新型四極子磁力加速系統(tǒng)，包括充能單元、儲能單元和加速單元，充能單元包括主框架1兩端的前端基座2和后端基座3、傳動裝置4、輔助滑塊5、滑塊兩端的連接件(繩索或鉸鏈，圖中未示出)；儲能單元包括瓦片永磁體6、主框架1和彈簧開關(guān)7；加速單元包括彈體9、軌道和載物平臺。

所述的主框架1截面為梯形，主框架1內(nèi)側(cè)設(shè)有瓦片形永磁體6，瓦片形永磁體6圍成的內(nèi)腔形成主框架內(nèi)的圓柱形軌道，彈體9可在其中做一維運動。所述的彈體通過連接件與傳動裝置相連，所述連接件為繩索或鉸鏈；所述主框架上端面中部預(yù)留狹縫16，所述彈體上端具有相應(yīng)的凸塊17，凸塊17寬度小于主框架上表面預(yù)留的狹縫16寬度，凸塊17伸出狹縫并可在狹縫16中滑動。

所述的載物平臺包括對稱的左載物平臺10和右載物平臺11，載物平臺上端面與主框架上端面齊平并固定于主框架1兩側(cè)，載物平臺的長度比主框架1略長，用于承載被加速物體。

所述的主框架1前部設(shè)有可拆卸的前端基座2，后部設(shè)有可拆卸的后端基座3，所述軌道分段設(shè)于前端基座內(nèi)、主框架內(nèi)和后端基座內(nèi)并可拼接成完整軌道。所述軌道為大口徑軌道12和小口徑軌道13的復(fù)合軌道，所述小口徑軌道13設(shè)于大口徑軌道12內(nèi)，大口徑軌道12和小口徑軌道13的截面均為梯形。

主框架前端基座2的軌道與主框架的軌道平滑相接，防止彈體沖出軌道；主框架后端基座3的軌道與主框架的軌道平滑相接，以停靠彈體。兩個基座可拆卸以方便放置彈體至大口徑梯形軌道內(nèi)。

所述彈體9的主體部分為圓柱形，直徑小于瓦片永磁體6組成的圓柱形軌道直徑，彈體下端設(shè)有上窄下寬的梯形凸塊14，用于卡在大口徑梯形軌道內(nèi)；在所述軌道內(nèi)設(shè)有輔助滑塊15，輔助滑塊15是上窄下寬的梯形滑塊，所述輔助滑塊15截面的形狀與小口徑軌道13的截面相應(yīng)，輔助滑塊15的形狀被限制在小口徑軌道內(nèi)做一維運動。所述輔助滑塊15上端具有突起18，所述突起18伸出小口徑軌道13至大口徑軌道12內(nèi)用于單向鉤掛彈體9。

所述輔助滑塊15前端連接第一連接件、后端連接第二連接件，所述第一連接件和第二連接件分別穿過軌道向前后兩側(cè)延伸；所述第二連接件末端連接傳動裝置，用手拉動第一連接件可使輔助滑塊復(fù)位。

所述儲能瓦片永磁體6分為兩對，一對凹面為N極、凸面為S極，另一對相反；所述主框架內(nèi)設(shè)有永磁體固定槽，所述永磁體固定槽形狀與瓦片永磁體配合，長度大于單個瓦片永磁體最長邊的二倍。

所述后端基座3與主框架1內(nèi)相連處設(shè)有彈簧開關(guān)7，所述彈簧開關(guān)7用于將彈體9卡在后端基座3的軌道末端。所述彈體9上可預(yù)留凹槽19，以配合彈簧開關(guān)7，所述傳動裝置為電機。

前端基座2內(nèi)的軌道末端及后端基座3內(nèi)的軌道末端封閉。所述后端基座3上設(shè)有鉸鏈架8，用于連接件(長繩或鉸鏈)纏繞。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。