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涡流减速器

关键词

涡流电磁炮

这可能是科创电炮版第一篇专门研究“怎么给弹丸减速”的帖子😂

发射出去的弹丸总归得减速回静止,目前业余爱好者唯一的减速做法,似乎就是让弹丸撞到东西上。但是当弹丸速度很高的时候,靠机械碰撞减速,可能会有危险(跳弹),而且可能会撞坏弹丸和靶子。为了解决这个问题,这篇帖子提出一种“靠涡流使弹丸减速的装置”,可以让弹丸“温柔的”减速下来。它的(一个实施例的)结构如下图:


结构 标注.png

图中是一个沿Z轴旋转对称的结构的切面。这个装置在一根内径10mm,外径12mm的纯铝管外面,放了一系列钕铁硼磁铁。这些磁铁是“辐射充磁”的,磁化方向交替排布。磁铁内径12mm,外径22mm,长度10mm,牌号N35。弹丸是直径8mm,长度20mm的钢制圆柱体,我们认为它的质量是8g。整个装置的总长度是10cm。这个装置的3D示意图如下:

ScreenToGif.gif

它的原理是:当钢制弹丸进入装置时,会被磁铁磁化,这会从两种主要途径产生减速效果。第一种是,随着弹丸的运动,弹丸磁化的方向不断反转,在弹丸内部产生变化磁场,进而产生涡流,在弹丸上发热并消耗动能。第二种是,弹丸被磁化后,在铝管处产生变化磁场,在铝管上产生涡流并发热消耗动能。基于类似的原理,对于感应炮用的没有铁磁性的弹丸,这个装置也能起到减速效果,不过可能略差一些。

当弹丸以100m/s的速度进入装置时,仿真得到的磁感应强度,和磁力线如下图所示:

仿真场.gif


仿真得到的电磁力大小如下图,以z轴正方向为力的正方向。

Snipaste_2022-01-28_20-28-07.png

弹丸速度变化如下图:

Snipaste_2022-01-28_20-27-24.png

消耗的动能如下图:

Snipaste_2022-01-28_20-27-37.png

仿真文件如下,使用的仿真软件是Ansys Electronics Desktop 2021 R2 中的Maxwell:

attachment icon Eddy Current Projectile Stopper.aedt 302.50KB AEDT 6次下载


这个装置的减速效果不太好看,弹丸进入装置时的动能有40J,但装置的减速能力只有大约1.4J每10cm。经过一些我不想在这说的优化后,可以做到大约5J每10cm,算是进步到“凑合”的水平了。另外,这个装置可能存在“使弹丸磁悬浮在铝管正中心”的效果,如果确实存在这个效果,那么经过这个装置减速的弹丸,射击精度可能会有所提高。


[修改于 5 个月前 - 2022-01-28 22:08:26]

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Ball_Lightning
5个月6天前
1楼

lz好像很喜欢钕铁硼,但太贵啊买不起。还不如用两把刷子(刷鞋的那种长的)上下轻点对起来,固定好。还有可以直接把子弹射进棉被里的。

zRed洲虹
5个月5天前
2楼
引用Ball_Lightning发表于1楼的内容
lz好像很喜欢钕铁硼,但太贵啊买不起。还不如用两把刷子(刷鞋的那种长的)上下轻点对起来,固定好。还有...

楼主是在探究更好的减速方法,你说的方法已经包含在楼主所提到的“机械减速”

杂工1544
5个月5天前
3楼

我有个很离谱的想法供大家批判:这玩意比“机械减速”的主要好处在于或许可以测量弹丸的一些参数?

书呆子lhj
5个月4天前
4楼

挂布减速很好用

5个月4天前
5楼

突然意识到,普通的多级炮反过来用就是个减速器(弹丸从炮口射入的情况下),而且理论上来讲,在理想条件下,两个相同的多级炮充到相同的电压且炮口正对,从第一台炮里面射出来的弹丸经过第二台炮的减速,会在第二台炮的起点处速度减为零😂

依格古德曼
5个月1天前
6楼

可以参考航母电磁弹射后动子的减速方案,应该也是涡流+液压的方式,相关原理的文章挺多。

时代系
4个月28天前
7楼

改变磁场方向,能不能做到自旋效果,同时还能稳点弹丸

三水合番作者
4个月27天前
8楼
引用杂工1544发表于3楼的内容
我有个很离谱的想法供大家批判:这玩意比“机械减速”的主要好处在于或许可以测量弹丸的一些参数?

只考虑减速的话,这个东西最大的优势应该是可以给大量的,连发的弹丸减速,而且减速量很一致。不像机械减速会被打变形,导致无法减速,或者减速量不一致。

三水合番作者
4个月27天前
9楼
引用时代系发表于7楼的内容
改变磁场方向,能不能做到自旋效果,同时还能稳点弹丸

这我没研究过。

直觉上感觉用这种东西实现自旋稳定不太现实,常规的弹丸需要上千转每秒的转速才能稳定,这个要求实在是高得离谱,不像是用一段几十cm长的带永磁体的管子能实现的。

当然实际怎么样还得仿一下才知道。不过我这用Maxwell仿真的时候,不知道是软件本身的问题还是我不会用,机械运动只能设置一个自由度。而仿真弹丸自旋需要同时考虑弹丸前进和旋转,要两个自由度,我现在还不会仿真。

WernerPleischner
4个月21天前
10楼

搞个反向电磁炮有源减速。

三水合番作者
4个月21天前
11楼
引用WernerPleischner发表于10楼的内容
搞个反向电磁炮有源减速。

有源减速可太贵了😂

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