طراحی و تحلیل الکترومغناطیسی سامانه کویل‌گان القایی سه‌طبقه به‌روش اجزاء محدود

این مقاله به طراحی و تحلیل الکترومغناطیسی سامانه کویل گان القایی سه طبقه می پردازد. در ابتدا، تئوری عملکرد سامانه کویل‌گان چندطبقه به اختصار معرفی شده و سپس یک شبیه‌سازی گذرا از حرکت پرتابه، جهت تحلیل و محاسبه ولتاژ، جریان، نیرو، سرعت و شتاب سامانه  کویل گان با استفاده از نرم‌افزار تحلیل اجزا محدودansys maxwell  انجام می گیرد. جهت اعتبارسنجی پرتاب‌گر الکترومغناطیسی طراحی شده، با استفاده از معادلات حالت آن، سامانه را در نرم افزار matlab شبیه سازی کرده و نتایج حاصل از تحلیل الکترومغناطیسی با نتایج به‌دست‌آمده از روابط تحلیلی، مقایسه شده است. سامانه طراحی شده دارای بازده حدود 31 درصد است که قادر است یک جسم 21/6 کیلوگرمی را با سرعت دهانه خروجی 109 m/s پرتاب نماید. ویژگی‌های طراحی و نتایج تجزیه و تحلیل مربوط به کویل‌گان می‌تواند به طور موثر برای توسعه یک سامانه کویل گان با مقیاس بزرگ به کار گرفته شود.

Design and Electromagnetic Analysis of a Three Stage Induction Coilgun System Utilizing the Finite Element Method

This paper deals with the electromagnetic design and analysis of a threestage induction coilgun system. First, the operating principles of a multistage coilgun system are briefly introduced and, in the following, in order to analyze and calculate the voltage, current, force, speed and acceleration, a transient finiteelement simulation of the projectile motion is performed utilizing the ANSYS Maxwell software. Furthermore, to validate the design accuracy of the electromagnetic launcher, using its state space equations, simulations are performed in the MATLAB software and the analytical results are compared with the results obtained from electromagnetic analysis. The designed system has an efficiency of about 31% and it is capable of launching a projectile of 21.6 kg at an output speed of 109 m/s. The design features and the results of the analysis can be effectively utilized to develop a largescale multistage inductiontype coilgun system.