三水合番的专栏    
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版主:三水合番

绕出来的线圈是长这样的 (附件:258227) 重点在于线圈是独立的,而且线圈的截面是矩形。 线圈独立是指线圈没有被粘在什么东西上,也没有东西东西粘在线圈上。有一个好处是线圈和炮管分离可以减少炮管受力,也方便换线圈,换炮管。另外线圈不是在线架上的,也就是说线圈和弹丸的间距更小,效率更高。 矩形截面是指每层的匝数大致相同,不会越往上绕匝数越少。据说这样对效率有好处,不过就算对效率没好处,至少看起来挺好看的[s::lol] 简陋条件指的是几乎没有机械加工条件。我用到的工具有 一把金属尖头镊子,一把裁纸刀,一把热熔胶枪,和一根电工纯铁棒。用到的材料有 四个饮料瓶盖,铝箔,胶带,热熔胶,指甲油,以及绕线圈必备的瞬干胶和漆包线(卫生纸之类的东西这里就不列了) 上面提到的电工纯铁棒也可以用其他的棒代替,不过一定要选够硬的,要不线圈拿不下来,试过用笔杆绕,最后不得不把笔杆钳碎才把线圈拿出来。不推荐直接用炮管,可能会断,而且不一定够硬,可能线圈绕好了拿不下来。 线架的制作 绕线圈自然要用线架,做好的线架是这样的 (附件:258228) 虽然长得不好,但是在如此简陋的条件下也算不错了……毕竟实用就好。 首先要让线架里面的直径比炮管的外径略大,因为我用的铁棒是为了做弹丸买的,所以铁棒的直径比炮管的外径小一毫

这么长时间以来一直在搜罗大家的数据,今天也算是轮到我送点数据给大家了 简单的说就是,单级同轴感应式,可控硅作开关,把1.6g的铝管加速到23.9m/s,效率2.11%。视频没录,“威力”没测,所以这篇帖子基本只有数据。 然后是详细数据 弹丸 (附件:278463)弹丸用的是铝管,外径12.7mm,壁厚1.2mm,长约14mm,重1.6g,1060铝。 电容组 (附件:278465)使用4个薄膜电容并联。单个电容标称容量50uF,耐压800V(@85℃),Vishay的MKP1848系列。淘宝拆机货,四个并联实测容量189uF,内阻0.9mΩ(已经测到电桥的最后一位了) 线圈 (附件:278464)0.8mm漆包线双线并绕,匝数忘记了,大概一共是20到30匝,有三层。线圈内径13mm,长约17mm。至于外径,因为线圈外面糊了一层环氧树脂,所以没法测,带着环氧树脂的外径大概是21mm。线圈电感10uH,内阻30.2mΩ(不带弹丸)。 开关 可控硅,型号70PT16(没错,不是70TPS16),标称参数与70TPS16十分接近。淘宝拆机货,5块3一个买的。 电路结构 (附件:278461)主功率回路如上图。

上个月弄了些放电管测了一下,趁现在放假把测到的东西发出来 这里提到的放电管指的是“气体放电管”。由于是用击穿气体的方式导电的,所以会有比较大的导通压降,然而手册上通常只会给出1A电流下的数据。显然,这个测试条件和电磁炮开关的应用条件差别太大。之前也曾经到处搜过,不过没查到相关的数据,所以就自己实测了一下。 这次主要测试了标称直流耐压350V的三极放电管(型号:T83-A350X) 这个东西长这样 (附件:279425) 附上它的手册:(附件:279427)这次测试使用了两种不同的触发方式,首先是主功率回路接在三极放电管的两侧,触发接在中间的电极 (附件:279430) 之后也尝试了把主功率回路和触发都接在放电管的两端 (附件:279429) 以上两种方式均可可靠的触发,且测得的电流电压曲线没有明显区别。 其中,主功率回路上的电感使用0.8mm漆包线双线并绕,大概一共20到30匝,有三层。线圈内径13mm,长约17mm,外径小于21mm。线圈电感10uH,内阻30.2mΩ。测试时使用空线圈,没有加弹丸。 1mΩ的电阻是一根长3cm,直径0.8mm的裸铜线,用来检测电流。 变压器是高压条用的变压器,用电桥测电感的方法得到它的匝比约为119:1 (附件:279431) 变压器初级的开关是普通的微动开关,变压器次级的电容是两个1nF的1812贴片电容并联。 主功率回路上的电容用实测容

前段时间突然做了一个电容充电电源,实测下来各方面性能还算比较令人满意。为了方便接下来的操作,这里公布一下它详细的性能参数和一些其它信息。因为想要把方案卖掉收回一下成本…所以原理图和板图之类的目前还不打算发出来。 (附件:280500) 简介: 输出电压范围:0~460V可调 最大输出功率:约11.5W 对电容充电时的平均功率:最高8.5W 效率:最高80.6% 输入电压范围:3.1~21V 输入电流:≤1.5A 静态功耗:约1W 尺寸:23.5mm*14mm*8.2mm 重量:2.5g 特点: 自动功率限制:允许长时间短路输出;允许长时间令输出电压保持在0-460V之内的任意值而不损坏。 自动断电功能:输出电压突然下降时,会自动停止输出0.15秒左右(方便可控硅无关断使用) 深度负反馈的输出电压:输出电压无可观测的波动(除开关频率外) 工作频率210kHz 反激拓扑 输入输出共地 成本低 工作效果: (附件:280503)191uF电解电容充电至453V时的电容电压-时间图像 (附件:280505)空载上电输出波形 (模块自带的输出滤波电容为500V 100nF的1210贴片陶瓷电容) (附件:280504)自动断电功能测试 (输出不接其他电容时,使用3.9kΩ电阻接触电源输出,触发自动断电) 详细描述: 输入输出

“一种特殊情况下磁阻式电磁炮的效率极限”提到了一种特殊的加速方式,以及一种神奇的磁场。但是,当时没有对那种神奇的磁场进行详细讨论。本帖将重点介绍那种神奇的磁场在磁阻式电磁炮上的应用。为了提高逼格,将基于这种神奇的磁场的磁阻式加速方案称为 “磁阻式电磁炮的脉波加速方案” ,或简称为“脉波方案”。接下来将首先明确定义脉波方案,并进行粗略介绍;之后将详细介绍它的优势,最后将提出脉波方案的一种低成本的工程实现——矩阵开关,一个可以用20个开关控制100级的方案。     使用脉波方案制作的磁阻式有望接近“一种特殊情况下磁阻式电磁炮的效率极限”中所提到的效率极限。 即5mm弹丸52cm加速至100m/s时,48%的效率极限。或者相似的,50cm加速至200m/s时,31%的效率极限。 PS:本贴共有5000+字,请耐心阅读。本帖包含不少动图,打开本文应该会消耗十几M流量。 脉波加速方案 脉波方案的特点是:通过特定的线圈排布和导通时序,使磁场的函数近似为一个脉波。(关于脉波的定义见贴末附录) 这个特点通常表现为:以磁场中心为参考系,磁场的各种属性(强度、与空间分布)近似恒定不变;磁场与弹丸保持相对静止;磁场中心始终领先弹丸一段固定的距离。 为了近似出一个磁脉波,同时保

实验发现,普通弹丸在不带自旋的情况下发射,会在空中翻滚。 (附件:279811)翻滚导致弹丸横着着靶 翻滚会增加空气阻力,降低精度和穿透力。为了避免这些不利影响,通常的做法有:使用球形弹丸,使用气动稳定的弹丸(比如某些内螺纹圆柱销),以及使用自旋稳定的弹丸。其中,自旋稳定是,通过高速旋转产生陀螺效应,稳定弹丸,使弹丸始终指向其前进方向。 相比于气动稳定,自旋稳定的好处主要在于阻力小,稳定性好以及弹丸成本低。比如普通圆柱销或者方键,其价格按重量算基本等于钢材的价格。而气动稳定的内螺纹圆柱销,价格则是钢材价格的数倍。使用尾翼的气动稳定同样有较高的加工和装配成本。 自旋稳定对于转速的要求,比通常所认为的要高得多 比如曾有人尝试,使用标称5000rpm的电机对4mm*35mm的圆柱形弹丸进行预旋。不过并没有成功稳定弹丸: https://kechuang.org/t/80288 也有人尝试在弹丸上斜向开槽,使弹丸在气流的作用下产生旋转。不过同样没有成功稳定弹丸: https://tieba.baidu.com/p/5095683672 (另外,貌似独头霰弹也并不是靠气流使弹丸旋转来稳定弹丸,而是使用了气动稳定) 关于究竟多大的转速可以使弹丸稳定,有一些经验公式可以参考。比如Miller t

PS:提到进展,意思就是还没全搞出来……(不过应该快了)本贴不涉及“已经搞出来的部分”的求解过程。等搞定全部内容后,会把相关结果连过程一起发出来的。 首先定义一下本贴里的“最优”。本贴提到的最优,是指“在使用某一种导体作线圈,某一种磁材料作弹丸时,在给定管壁厚度下,给定距离内,把弹丸加速到目标速度时,线圈电阻损耗的电能最小”。这个“最优”是理论上的最优,同所有理论最优一样,它工程上不可实现,因为它要求线圈充满炮管外无穷大空间,然后还可以完全自由的操纵线圈中的任意一点的电流密度……但是可以逼近,比如线圈长度小于内径,各级紧密相靠,然后细线绕内层,粗线绕外层……注意根据定义,这个最优里,其实已经没有线圈这种东西存在了,因为线圈的概念被“电流密度分布”代替了…… (关于这个最优,想象右边灰色的弹丸沿着白色的炮管,在黄色代表的电流密度分布产生的磁场作用下,被一直加速到左边飞出去) (附件:266416) 有了目标就可以开始分析了。磁阻式电磁炮想要精确分析的话,最大的难点就是铁磁材料的非线性磁化。不过,在磁饱和条件下,非线性的磁化会变成恒定不变的磁化,反而变成了最容易分析的情况。 记得很久之前我提到过,在这个条件下磁阻式电磁炮的理论最优解,可以简化分解为如下两个问题: 1. [求教]一个假的运动学问题 2.[url=kechu

这个是一系列贴子中的第一个,不全写完再一起发出来是因为,开始写之后发现,这种东西比我预期的难写得多……所以打算分几批发出来。(主要是为了避免费了好大劲全写出来结果没人看的尴尬) 引用请注明出处,转载或其他用途请先征得本人同意。 本文的主要目的是,介绍传统单人便携动能武器(或简称“武器”)的性能,以及通过介绍其性能,为电磁枪的发展提供一个性能上的参考。本系列主要通过初速,动能,射速,精度,杀伤力,隐蔽性,便携性对武器的发射性能进行描述。除此之外,还会提到诸如效率,成本,可靠性,耐候性等参数,以描述武器其他方面的性能。受篇幅限制,特别常见的内容可能会略去。 火药枪 火药枪是目前应用最广泛,发展最成熟的武器。实用的火药枪大约出现于15世纪(滑膛火绳枪)。之后先后出现了带膛线的枪管(解决精度问题);燧发枪(更容易操作,统治了枪械界长达两个世纪)。下面这篇文献,对这一时期的十余种枪的发射性能进行了测试。(附件:279211)测试得到的数据如下 表1. 早期火药枪的弹道性能 (附件:279224) 表2. 早期火药枪的穿深,射程,散布和命中率 (附件:279225) 从以上数据可以看出,早期火绳枪和燧发枪的初速普遍超过音速。有趣的是,由于口径大,弹丸重,这些早期步枪的枪口动

出售一份10W微型电容充电电源模块的方案和部分项目剩余物料。 内容包括: 该模块不限期的普通许可以及两年内的排他许可。提供该模块的原理图、板图等资料以及相应的技术支持。 5块完整的成品模块,20张已焊好大部分元件的该模块PCB,60张空板 主控芯片30片;变压器10个;二极管,精密可调,输出滤波电容各数十个。 售价: 以上合计预期售价2000元。 具体请联系QQ:2591345142 (附件:280500) 该模块特点有: 输出电压范围:0~460V可调 最大输出功率:约11.5W 对电容充电时的平均功率: 8.5W 效率:最高80.6% 输入电压范围:3.1~21V 输入电流:<1.5A 静态功耗:约1W 尺寸:23.5mm*14mm*8.2mm 重量:2.5g 自动功率限制:允许长时间短路输出;允许长时间令输出电压保持在0-460V之内的任意值而不损坏。 自动断电功能:输出电压突然下降时,自动停止输出0.15秒左右(方便可控硅无关断使用) 深度负反馈的输出电压:输出电压无可观测的波动(除开关频率外) 带使能输入,输入低电平时可关闭模块 工作频率210kHz 输入输出共地 成本低 参见: https://www.kechuang.org/t/82780 更详细的信息(例如成本)请联系QQ:2591345142 对实测191uF的电解电容充电的效果如下图所

相变散热是利用物质在相转变过程中的吸热来减少目标温升的一种散热方式。例如,邮寄生鲜时在保温箱中放入冰块,以使温度保持在零度左右(当然,本贴不是介绍在电磁枪里塞冰块来降温的)。常见的“相转变过程”有固-液(熔化),液-气(气化),固-固(晶形变化)。 常见的适合用于电磁枪散热的相变材料中,固-液相变的例如石蜡、三水合醋酸钠 、低熔点合金;液-气相变的例如水;固-固相变的例如新戊二醇,改性的聚乙二醇等。由于液-气相变不可重复使用,故之后不讨论这种情况。 电磁枪由于其效率较低(普遍低于10%),在连续发射时,系统产热约等于耗电功率。目前有连发能力的电磁枪,其耗电功率普遍在百W量级,大约相当于一个迷你版的小太阳。 (附件:280433)上图中的功率在300W左右,图片来自淘宝 其中的大部分功率将会消耗在线圈上。当然,由于功率总量比较大,因此尽管其它部分的发热功率占比较小,也可能会引起显著的温升。考虑到电磁枪结构上较为狭长且紧凑,如果希望各部分的温升在一个比较令人放心的程度,比如最高温度在100℃以下,使用常见的散热方式可能比较难以达到足够的散热效果(例如风扇),或者结构较为复杂(例如水冷)。 相变散热可以使用简单的结构、很小的体积和较低的重量达到足够高的散热功率。结构上,相变散热只需要保证相变材料能够直接或间接与热源接触,不需要考虑风道或者管路的设计。体积上,由于相变材料可以填充到各个

通常,我们把效率定义为:弹丸的动能/消耗的电能。其中消耗的电能 = 弹丸的动能 + 其它的电能损耗。而其它的电能损耗,在电磁炮的应用条件下,其实只是电阻损耗。 这样我们就可以得到 $$ \eta = \frac{E_{k}}{E_{k}+E_{R}} \quad (1)$$ 为了简化计算,我们考虑一种特殊情况:使用恒定磁场对弹丸进行加速。 这种加速方式要求"以磁场中心为参考系,磁场的各种属性(强度、与空间分布)恒定不变",且"磁场与弹丸保持相对静止,磁场中心始终领先弹丸一段固定的距离"。(我们暂时不考虑如何实现这种神奇的磁场) 由于磁场的各种属性恒定不变且与弹丸相对静止。所以弹丸受电磁力也恒定。 而且由 这篇帖子 的思路可推知,磁场强度不变时,线圈的发热功率也恒定不变。 而且此时弹丸中的磁通无变化,故没有感应电流引起的排斥力的影响。 所以此时效率的计算变得非常简单。 注意这里没证明这种加速方式的效率最高。谁有兴趣的话可以试着证一证,或者求出理论效率最高的加速方式。不过可以肯定的是,磁阻式的效率极限大于等于上述加速方式的效率极限。 对于\(E_{k}\) ,由常识可知 $$E_{k}=Fx \quad (2)$$其中,F为线圈对弹丸产生的电磁力,x为加速距离。 对于 \(E_{R}\

设轨道的电感梯度为dL/dx,回路总电阻为R,储能为Es,弹丸质量为m,初速v0,设t1时弹丸速度为v,电流为I,平均效率为η。 其中,电阻R为回路中各个部分电阻之和。包括电源内阻,轨道电阻,开关电阻,接触电阻等。若有产生压降的部分,如等离子体电枢,则将压降折算为电阻。 易知电阻损耗功率 $$ P_R=I^2R \hspace{1cm} (1)$$ 故 $$ I^2=\frac{P_R}{R} \hspace{1cm} (2)$$ 电磁力 $$ F=\frac{1}{2} I^2 \frac{dL}{dx} \hspace{1cm} (3)$$ 若不考虑摩擦,则t1时弹丸速度满足 $$ v=v_0+\frac{1}{m} \int_0^{t_1} F \, dt \hspace{1cm} (4)$$ 故 $$  v=v_0+\frac{1}{2m} \int_0^{t_1} I^2 \frac{dL}{dx} \, dt = v_0+\frac{1}{2m} \int_0^{t_1} \frac{P_R}{R} \frac{dL}{dx} \, \,dt \hspace{1cm} (5)$$ 如果认为电阻R,和电感梯度dL/dx,在整个加速过程中均保持不变。(对于使用电解电容的方案,回路电阻主要集中在电容ESR上,故此等效误差不大) 则有 $$ v= v_0+\frac{1}{2m

假如有两个电炮作品A和B,其中A有着更小的体积、重量,更高的射速,能进行更多次发射,其发射的弹丸有着更高的速度,更大的动能,唯独效率比B差。那么哪个作品更为优质呢? (对于“实验机”,我们考虑它在以上提到的各方面的潜力) 这种情况是有可能发生的,以下是几种可能的情况。 1. 二者的储能元件不同。 比如说A使用了电解电容。而B使用了能量密度极低但性能优异的薄膜电容,使得电容ESR上的损耗大幅度减小,进而提升了效率。 再比如A使用电池直接供电。而B使用电解电容供电。A为了从电池中得到更大的功率,大幅度的牺牲了效率。 2. 二者的做功方式不同 比如说A是电热炮,而B是磁阻式。A把B中线圈,开关元件,弹丸检测和控制等部分所占的体积与重量全部换成了储能和供电,从而堆出来了其他方面的优势。 3. 二者都是磁阻式,而B的加速度更小 磁阻式比较特殊,磁饱和发生后加速力随电流的一次方变化,而电阻损耗随电流的平方变化,所以磁阻式在小加速度下有利于得到高效率。对于磁阻式,在速度还没高到回拉会对效率产生致命的影响的时候,效率其实也是一个可以“堆砌”出来的参数。 4. 其他情况,欢迎大家来补充…… 对于这个问题,我的回答是。A更好,对于我来说A的优点正是我所向往的。我同样喜欢高效率,因为效率通常与A的特点有很强的相关性,而不是因为我喜欢高效率本身。对于牺牲了其他方面性能而得到的高效率,我觉得它意义不大。

先提出一个线圈炮的理想模型: 在一个给定直径的无限长圆管外面包围着无穷厚的电阻率已知的均质导体,而且在满足相关物理规律的情况下我们可以任意控制导体中任意位置的电流密度。 对于线圈炮,弹丸两端磁通量差值越大加速力也就越大,我们期望在损耗能量最少的情况下产生最大的电磁力。 因此, 我们的目标 就是: 通过控制电流密度,在电阻损耗功率一定的情况下在圆管中的某一给定长度的段内产生最高的磁通量差。 对于磁阻式或者感应式,我们可能需要把目标改为产生最大的磁通量的绝对值的差。 对于一个圆筒状的线圈。 以下两点决定电流密度在径向上的最佳分布 1. 电流的分布不能太向线圈内层集中。电阻损耗的功率与电流的平方成正比,而磁场强度与电流的一次方成正比,也就是说如果把所有电流都通到线圈的最内层,会导致消耗大量功率而磁场却不大。 2. 电流不能太偏向外层,因为外层每匝导线长度更长导致损耗更大,以及和弹丸的磁耦合减弱导致相同损耗下磁场最大值变小。 以下两点决定电流密度在轴向上的最佳分布 1. 电流轴向上的分布不能太窄。太窄会出现与上一段第一点相似的问题。 2. 电流轴向上的分布不能太宽。太宽会导致磁通量梯度较小,而线圈炮需要有磁通量梯度才能产生电磁力。 目前我还没有能力做出这个问题,所以我就把这个问题抛给英明神武的众坛友了……

最近几年淘宝上出现了很多廉价的薄膜电容,有很多价格能低至 0.1~0.2元/J。比如说这些 (附件:263004) (不是来打广告的……) 0.1~0.2元/J是个什么概念?质量稍好些的电解电容差不多就是这个价格。而薄膜电容的性能,除了能量密度以外,几乎可以碾压电解电容。 对于大家最关心的ESR,比如说这个60元的电容。 (附件:263011) 从datasheet上来看,这个不算运费约0.16元/J的电容的内阻是1.7毫欧。 (附件:263005) 而相同电压(可以靠串联达到)相同容量的电解电容,其ESR通常不会低于20毫欧,这种 薄膜电容的ESR比电解电容的小了一个数量级 ! (类似的电容一年前买过一批,现在这批电容在黑龙江,然而我人在四川…所以只能给datasheet上的参数了) 另外比如说现在手头有两个薄膜电容,标称750V,130uF。每个25元(两个运费一共36元……),每个储能36.5J,合1.18元/J。价格有点高但还可以接受。下面是实测的参数(遗憾的是我找不到它的datasheet,这家公司的官网上找不到这个系列的电容……,所以没法对比datasheet与实测数据了,还请能找到的帮忙发一下) (附件:263009) 2.1毫欧! 这样的参数对于