轨道炮制作方法以及材料选用.docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划轨道炮制作方法以及材料选用　　轨道炮或译磁轨炮、导轨炮由法国人维勒鲁伯于1920年发明，是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度弹丸稳定性好　　电磁炮弹丸在炮管中受到的推力是电磁力,这种力量是非常均匀的，而电磁推力容易控制，所以弹丸稳定性好，这有利于提高命中精度　　隐蔽性好　　电磁炮在发射时不产生火焰和烟雾，也不产生冲击波，所以作战中比较隐蔽，不易被敌人发现而且，它采用低级燃料作能源，而不是常规火药这有利于发射阵地的安全、　　(4)弹丸发射能量可调　　可根据目标性质和射称大小可快速调节电磁力的大小，从而控制弹丸的发射能量　　(5)比较经济　　与常规武器比较，火炮发射药产生每焦耳能量需要10美元，而电磁炮只需要美元如果与其他太空武器相比，电磁炮就更经济了　　电磁轨道炮的设计与初步研究　　组长：夏君非二　　组员：张丰泽二　　王敬淳二　　周云暐二　　指导老师：徐明　　上海市七宝中学　　完成时间　　摘要　　进行电磁轨道炮简要模型的制作，分析其工作原理，即安培定理、电磁感应定理等，加深对各种电磁学原理的认知与运用，试对电磁轨道炮在生活中的运用提出自己的见解，对电磁轨道炮未来的发展提出自己的观点。

提升动手能力，沟通能力等多种人际交往能力贯彻落实学校人文见长，全面发展的理念　　关键字　　电磁轨道炮安培力电磁感应定理　　一：研究背景　　本组实验研究的基本目的在于还原轨道炮的雏形，以其最原始的构造对影响电磁轨道炮的各种因素进行探究　　轨道炮是电磁炮最常见的式样电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器．与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程．但因材料和电力等关键问题无法从根本上解决，致使电磁轨道炮研究中断了很久　　电磁轨道炮有一些突出优点：一是弹丸速度快，精度高，射程远，威力大二是炮弹体积小，重量轻三是生存能力强电磁炮引起了世界各国军事家们的关注　　基于电磁炮多方面的优点，本文研究小组计划构造出电磁炮的基本模型，以此研究并改进其性能　　经查阅资料，已得知该方面研究的进展与部分细节：　　1轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去．它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸．当两轨接入电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出。

　　2轨道间的强磁原由两导轨通以电流而产生，小型轨道装置无法产生大磁场，而是使用加装在轨道下的永久磁铁替代故磁铁的磁感强大小、空间均匀性及其取向是产生磁场的要素　　3轨道炮通常是大功率机械通电流后，在子弹和轨道间产生的大量热足以使其部分氧化，从而影响子弹和导轨的接触，降低轨道炮性能　　4子弹的形状关系其受到的导轨和空气的阻力，对于其发射的初动能有一定影　　响系统内磁场不可避免的不均匀性，导致子弹两端力矩失衡而旋转从网络资源得到子弹形状为球形或扁的薄片　　二．研究设想　　电磁炮，是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器．与传统的大炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程．电磁炮，已在未来武器的发展计划中成为越来越重要的部分　　而电磁轨道炮，即利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去的一种新型武器　　为研究最新型武器轨道电磁炮的设计原理及将原理应用在生活中的可能性，本小组欲通过实验与理论共同进行的研究方式对轨道电磁炮进行一系列的研究　　电磁炮的原理非常简单，19世纪，英国科学家法拉第发现，位于磁场中的导线在通电时会受到一个力的推动，同时，如果让导线在磁场中作切割磁力线的运动，导线上也会产生电流。

这就是是电磁炮的基本原理　　我们通过最简单的电磁轨道炮设计来进行最初步的研究——用两根导体制成轨道，中间放置炮弹，使电流可以通过三者建立回路把这个装置放在磁场中，并给炮弹通电，炮弹就会加速向前飞出通过资料调查得知，早在1980年，美国西屋公司为“星球大战”建造的实验电磁炮基本就是这样的结构它把质量为300克的炮弹加速到了每秒约4千米　　基本原理图如下：　　其基本发射原理是根据安培所提出的安培力，即通电导线在磁场中受到的作用力电流为I、长为L的直导线在匀强磁场B中受到的安培力大小为：F=ILBsin(I，　　B)，其中(I，B)为电流方向与磁场方向间的夹角安培力的方向由左手定则判定但　　由于实验条件的限制，无法提供匀强磁场，所以我们采用的计算公式为对任意形状的电流受非匀强磁场的作用力的公式，即把电流分解为许多段电流元I△L，每段电流元处的磁场B可看成匀强磁场，受的安培力为△F=I△L·Bsin(I，B)，把这许多安培力加起来就是整个电流受的力　　我们计划采用控制变量法，多次实验，分别控制除电流以外的量、磁场以外的量、轨道材料以外的量、轨道间距以外的量及炮弹的材料、形状以外的量，研究电流、磁场、轨道材料、轨道间距、炮弹材料形状对实验结果的影响。

同时研究各种理论在不同条件下的应用　　对电流的实验　　其他条件一定，即磁场一定，轨道材料、间距一定，炮弹材料、形状一定，改变电流大小或方向，研究炮弹速度、轨道磨损度与电流的关系多次实验，归纳实验结果并思考该实验结果及试验中运用到的原理是否可以运用于生活　　预计实验结果：通直流电时，电流越大，炮弹在导轨上运行的速度越大，对导轨的磨损越严重通交流电时，炮弹在导轨上进行往复运动，并对该块轨道区域造成严重磨损　　对磁场的研究　　其他条件一定，即电流大小、方向一定，轨道材料、间距一定，炮弹材料、形状一定，改变磁场大小或方向，研究炮弹速度、轨道磨损度与磁场的关系多次实验，归纳实验结果并思考该实验结果及试验中运用到的原理是否可以运用于生活　　预计实验结果：磁场方向对实验结果仅有方向上的影响，磁场越大(间距越小)，炮弹在导轨上运行的越快，对导轨的摩损越严重　　对轨道材料的研究　　其他条件一定，即电流大小、方向一定，磁场一定，轨道间距一定，炮弹材料、形状一定，改变导轨的材料，研究炮弹速度、轨道磨损度与轨道材料之间的关系　　预计实验结果：炮弹速度与金属导轨导电率有关，轨道磨损度与金属的摩擦系数有关　　对轨道间距的研究　　其他条件一定，即电流大小、方向一定，磁场一定，轨道材料一定，　　炮弹材料、形状一定，改变轨道的间距，研究炮弹速度与轨道间距的关系。

多次实验，归纳实验结果并思考该实验结果及试验中运用到的原理是否可以运用于生活　　预计实验结果：在不考虑磁场覆盖面积的情况下，轨道间距越大，炮弹速度越大，对轨道的磨损越严重　　对炮弹材料形状的研究　　其他条件一定，即电流大小、方向一定，磁场一定，轨道间距、材料一定，改变炮弹的材料或形状，研究炮弹材料、形状对炮弹速度、轨道磨损度的影响　　预计实验结果：炮弹速度除了与本身金属导电率有关，还与其横截面积有关横截面积越大，电阻越小，电流越大，速度越快球体金属炮弹对轨道的磨损小于棍状　　任何的实验，都需要有理论基础以及实验设计，本小组大体实验规划如下：　　：分析实验材料：　　1.选用电阻率较小的金属制作轨道电磁炮的导轨，以及“炮弹”，用以使得能够通过该金属的电流达到实际能够达到的最大值，继而使安培力达到最大，足以克服摩擦力，使“炮弹”具有足够的初动能，可以在导轨上运行　　2.选用导轨表面动摩擦因数大小同样被考虑在内，过大的摩擦因数会致使对安培力起阻碍作用的摩擦力的出现，可能使实验失败　　3.同样根据安培力计算式，清晰地发现导轨间的距离以及磁场大小也对实验成败有着重大影响，故而选择数种强磁铁以及多种形态各异，尺寸不同的“炮弹”进行研究。

　　：总体实验规划：　　先制作小模型，进行研究，探究实际生活中磁场强度，导轨间距，以及电流大小，摩擦力对于实验结果的影响，对比理论计算值，进一步完善，改进缺点，再以此为基础，制作出大型模型最后考虑应用与生活　　3、什么是材料的耐水性？用什么表示？在材料选用时有什么要求？　　材料长期在水的作用下不被破坏，强度也不显著降低的性质称耐水性　　用软化系数来表示KR=fb/fg　　工程中将KR>的材料看做是耐水材料，可以用在水中或潮湿环境中的重要结构；用于受潮较轻或次要结构时，材料的KR值也不得低于　　4、材料发生渗水和冻融破坏的主要原因是什么？如何提高材料的抗渗性和抗冻性？材料的孔隙率大，孔径大、开口并连通的空隙多、强度低是发生渗水和冻融破坏的主要原因　　工程上常采用降低孔隙率、提高密实度、提高闭口孔隙比例、减少裂缝或进行憎水处理等方法提高材料的抗渗性　　工程上常采用降低孔隙率、提高密实度、提高闭口孔隙比例、提高材料的强度等方法提高材料的抗冻性　　5、什么是材料的导热性？用什么表示？一般如何利用孔隙提高材料的保温性能？导热性是指材料传导热量的能力用导热系数来表示　　减少开口孔隙率，提高闭口孔隙率比例。

　　7、什么是材料的耐久性？通常用哪些性质来反映？　　材料的耐久性是指其在长期的使用过程中，能抵抗环境的破坏作用，并保持原有性质不变、不破坏的一项综合性质　　通常用抗渗性、抗冻性、抗老化和抗碳化等性质　　8、某工地有砂50t，密度为/cm3,堆积密度为1450kg/m3；石子100t，密度为/cm3，堆积密度为1500kg/m3.试计算砂石的空隙率，若堆积高度为　　，各需要多大面积存放？　　砂：绝对密实体积V1=50*1000/2650=　　自然状态下的体积V2=50*1000/1450=　　砂的空隙率为P1=()/=%　　存放面积为S1=3*/=　　石：绝对密实体积V3=100*1000/2700=　　自然状态下的体积V4=100*1000/1500=　　砂的空隙率为P2=()/=%　　存放面积为S2=3*/=第二章　　3、花岗石和大理石各有何特性及用途？　　花岗石特性：、密度大结构致密，抗压强度高孔隙率小，吸水率低材质坚硬装饰性好耐久性好　　用途：用于高级建筑结构材料和装饰材料　　大理石特性：、密度大结构致密，抗压强度高孔隙率小，吸水率低硬度不大装饰性好抗风化性差耐久性好　　用途：大理石荒料经锯切、研磨和抛光等加工工艺可制作大理石板材，主要用于建筑物室内饰面。

　　4、选择天然石材的基本原则是什么？　　、力学性能根据材料建筑物中不同的使用部位和用途，选用满足强度、硬度等力学性能的石材　　、耐久性要跟据建筑物的重要性和使用环境，选用耐久性良好的石材　　、装饰性用于建筑物饰面的石材，选用时必须考虑其色彩、质感及天然纹理与建筑物周围环境的协调性，以取得最佳装饰效果，充分体现建筑物的建筑美　　、经济性由于天然石材密度大、开采困难、运输不便、运费高，应综合考虑地方资源，尽可能做到就地取材，以降低成本第三章　　2、试简述建筑石膏的特性及用途为什么说石膏制品是有发展前途的建筑材料？特性：、凝结硬化快硬化时体积微膨胀硬化后孔隙率大，表观密度和强度较低。