[发明专利]一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪及使用方法

权利要求书

1.一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，其特征在于，包括支持底座结构、启动与控制结构、弹道外部结构及炮弹加速结构，其中，所述启动与控制结构设于支持底座结构上，并与所述弹道外部结构通过螺栓实现固定连接，确保所述启动与控制结构与弹道外部结构能够同步转动；

所述支持底座结构包括炮体底座(1)和支撑轴承(2)，所述支撑轴承(2)设于炮体底座(1)内；

所述弹道外部结构包括支撑部分、驱动机构和弹道部分，所述弹道部分及驱动机构通过支撑部分与所述炮体底座(1)连接，所述驱动机构包括舵机(4)，所述弹道部分包括弹道(11)和设于该弹道(11)外圆周的弹道外罩(10)；

所述炮弹加速结构包括一级加速线圈(14)和一级加速光电门(15)，所述一级加速线圈(14)整体机构为空心圆柱结构，其外围环绕线圈便于通电时产生磁场；

所述启动与控制结构包括舵机控制及蓝牙接收模块(17)和蓄能装置及发射开关(19)，所述舵机控制及蓝牙接收模块(17)为一整体的电气集成块，竖直设于启动与控制结构中间位置，所述蓄能装置及发射开关(19)用于根据实验控制指令控制所述舵机(4)驱动所述弹道部分转动到实验所需角度，再控制所述一级加速线圈(14)和一级加速光电门(15)动作，实现对炮弹(20)的加速和发射。

2.根据权利要求1所述的一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，其特征在于，所述支持底座结构包括外刻度盘(6)和内刻度盘(5)，所述外刻度盘(6)为圆环结构，安装于所述炮体底座(1)顶部，所述外刻度盘(6)与内刻度盘(5)配合实现实验仪水平面转角的精确读数。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，其特征在于，所述支持底座结构包括小齿轮(21)、大齿轮(23)和电机(22)，所述电机(22)底端固定安装于所述炮体底座(1)的底端面上，上端通过键槽与所述小齿轮(21)固定连接，所述大齿轮(23)与小齿轮(21)齿合连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，其特征在于，所述支撑部分包括舵机底座(3)、弹道外罩上部支撑架(9)和弹道外罩下部支撑架(12)；

所述舵机底座(3)为凹型结构，左右两壁上开有通孔，以便所述舵机(4)安装于该舵机底座(3)内，下端部分开有螺孔，用于将舵机底座(3)固定安装在内刻度盘(5)的上端面；

所述弹道外罩上部支撑架(9)和弹道外罩下部支撑架(12)均为半圆环结构，通过设置在两端带有螺孔的矩形板将二者固定连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，其特征在于，所述驱动机构包括金属盘(7)，该金属盘(7)为圆环结构，在圆环部分处四周开有螺孔，且该螺孔与所述弹道外罩下部支撑架(12)的螺孔相匹配。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，其特征在于，所述弹道外罩下部支撑架(12)底部设有三角形钢板，该三角形钢板上端和下端都设置有螺孔，便于与所述金属盘(7)连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，其特征在于，所述炮弹加速结构包括二级加速线圈(13)和炮筒末端光电门(16)，该二级加速线圈(13)设于一级加速光电门(15)和炮筒末端光电门(16)之间。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，其特征在于，所述一级加速光电门(15)和炮筒末端光电门(16)之间设有多级加速线圈和多个加速光电门，实现对炮弹(20)的多级加速。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪，其特征在于，所述启动与控制结构包括初速度测速装置(18)，该初速度测速装置(18)为长方体的电子元器件，竖直设置在启动与控制结构一端。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的用于教学实验的便携式电磁炮演示实验仪的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：在需要进行电磁炮演示实验时，学生需要将蓄能装置及发射开关(19)的电源打开，通过手机蓝牙与舵机控制及蓝牙接收模块(17)进行连接，连接完成之后需通过手机APP完成对该电磁炮演示实验仪的后续操作；

S2：在完成蓝牙连接之后，学生可通过手机APP对蓄能装置及发射开关(19)发出角度调整指令，通过对电机(22)的控制完成其对水平方向转角的调整，通过对舵机(4)的控制完成其对对仰俯角的调整；

S3：在完成角度调整以后，学生可通过手机APP对蓄能装置及发射开关(19)发出加速指令，之后通过设置在蓄能装置及发射开关(19)上的单独电容依次对二级加速线圈(13)和一级加速线圈(14)进行充放电，进而完成对炮弹(20)的加速；

S4：炮弹(20)在经过一级加速光电门(15)时计时器开始计时，在经过炮筒末端光电门(16)时计时器停止计时，将其记载的时间发送到初速度测速装置(18)并将其初速度计算出来，之后通过舵机控制及蓝牙接收模块(17)反馈到学生手机APP上，学生可通过内刻度盘(5)和外刻度盘(6)上的刻度配合将其水平方向旋转角的角度读出，并计入实验记录中，实验结束。