[实用新型]一种基于超级电容的多级驱动电磁炮演示装置

说明书

本实用新型涉及一种基于超级电容的多级驱动电磁炮演示装置，属于科普展示领域，其结构主要包括超级电容部分、加速部分和控制电路部分；利用超级电容的大电容和瞬间放电特性，给线圈和控制电路供电，对弹丸进行多重加速，多级线圈可单个或多个工作，突显单级驱动和多级驱动射程及速度的对比，实现其展示性；设计目标靶子，实现其互动性；本实用新型结构简单、低压安全、使用寿命高、可靠性好。

技术领域

本实用新型属于科普展示领域，尤其涉及一种基于超级电容的多级驱动电磁炮演示装置。

背景技术

由于石油资源日趋短缺，混合动力、燃料电池、化学电池产品等发展迅速。但是使用寿命短、温度特性差、化学电池污染环境、系统复杂、造价高昂等致命弱点一直没有得到很好的解决。而超级电容因功率密度高，充电时间短、使用寿命长、温度特性好、绿色环保等特点，作为一种储能工具有着广泛的应用，特别是在电磁弹射和电磁炮等上的应用。超级电容器以其优异的特性可以部分或全部替代传统的化学电池用于车辆的牵引电源和启动能源，并且具有比传统的化学电池更加广泛的用途。

电磁发射技术是机械能发射、化学能发射之后的一次发射方式的革命，是利用电磁力推进物体到高速或超高速的发射技术。通过将电磁能变换为发射载荷所需的瞬时动能，可在短距离内实现将克级至几十吨的负载加速至高速，突破了传统发射方式的速度和能量极限，是未来发射方式的必然途径。弹丸初速不受限制，存储使用安全，使用成本低，电磁炮还具有隐蔽发射、可改变输入电能灵活控制初速和射程、工作稳定、炮管和弹丸形状不受限制、弹丸过载较小、理论射速高、射弹质量范围大等优点。

因此，研制一套基于超级电容的多级电磁炮科普展品，对宣传超级电容技术、普及电磁发射技术基础知识、强化人们节能环保意识、增强学生的创新精神和工程实践能力将起到积极的促进作用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种基于超级电容的多级驱动电磁炮演示装置，宣传超级电容技术、普及电磁发射技术基础知识。

为实现上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种基于超级电容的多级驱动电磁炮演示装置，其特征在于：包括超级电容部分、加速部分和控制部分。超级电容部分由多个超级电容组成，给线圈提供电能；加速部分包括由初级线圈和次级线圈组成的多组线圈、弹丸、发射筒、瞄准器、靶子和开关；控制部分包括光电开关和MOS管，主要控制初级线圈之外其他次级线圈的通断，实现再次加速弹丸。

进一步的，超级电容部分是由若干个低压大电流的超级电容串联或并联组成，超级电容的个数或连接方式可根据所需电压或发射距离进行等的不同，可调整；使用超级电容可实现快速且多次发射；使用电源或者飞轮电池给超级电容充电，超级电容利用其容量大特性可同时给单个或多个线圈提供电能。

进一步的，线圈由铜导线绕制而成，缠绕固定在发射筒上，每两组线圈相隔一定距离，且每个次级线圈内的发射筒沿发射方向的垂直方向上设一对通孔；弹丸是由铁磁质材料制成，直径比发射筒内径略小；靶子内层贴有磁铁，弹丸经由瞄准器瞄准发射后可吸附在靶子上，方便回收，避免了弹丸在发射有可能对人体造成的伤害；开关包括一个充电开关、一个发射开关和多个次级开关，次级开关通过串联在电路中可控制工作线圈的数量。

进一步的，光电开关由红外发射管和接收管等组成，红外发射管和接收管分别安装在发射筒的每对通孔中；具有电键功能的MOS管串联在电容部分和次级线圈的电路中。

进一步的，光电开关和超级电容部分接电源后，通过充电开关给超级电容部分充电，再根据需求按下不同的次级开关，最后按下发射开关，初级线圈通电产生强磁场推动弹丸加速，当弹丸运动到发射筒的通孔处并遮挡红外发射管的光线时，光电开关将感应的光线变化转化为电信号，MOS管根据电信号的变化控制超级电容部分放电，次级线圈导通，对弹丸进行多级加速。

相对于现有技术，本实用新型专利所述的基于超级电容的多级驱动电磁炮演示装置具有以下优势：