“宽轨道”误区以及低成本高重复性的业余轨道炮炮管结构提出
不知是因为加工方便还是什么原因,论坛里大多数轨道炮,尤其是一些刚入门不太懂的坛友的作品,采用了“宽轨道”的形式。
比如当年天真懵懂的我~
179671




宽轨和窄轨有何区别呢?
先看看大致的磁感线分布:
宽轨:
236843

窄轨:
236847


首先是轨道炮电枢的受力公式:F=BIL
B为磁感应强度,I为电流,L为电枢宽度
工作时我们只供给轨道炮电流,这里的B是电流产生的,但这个B的大小如何得出呢?
这里有个定理:安培环路定理
简介如下:一个截面半径为R的圆柱导体通以大小为I的电流,其中r是某点到电流中心的距离,B是某点的磁感应强度,μ0是真空磁导率。
236842


可见,B与I成正比,与r成反比。
现在在轨道炮中假设一个电枢位置,就比如两轨道整体的几何中心a(炮管中轴线),而某个轨道里电流的中心b大致在该轨道的几何中心(由于电枢的存在和趋肤效应),ab间的距离即为r。
然后再回过头来看看宽轨与窄轨的磁感线分布图
236847
236843





显然,对于同样尺寸的电枢所对应的轨道,宽轨的r比窄轨的r要大许多,因此I相同时,宽轨电枢处的B比窄轨要小不少,加速力就小,效率就低啦~






  可能有人说窄轨的截面积太小,电阻大,事实上轨道炮的内阻主要集中在电枢与轨道的接触位置和脉冲电源当中,再说大家常用的电容组内部以及到轨道的连接线比轨道细的多,你咋不说内阻大呢?所以导轨内阻并不是主要部分,截面积少一点差别也不大,当然你要用电阻率高的材料那就算了。
  轨道电感的差距LZ没有考虑因为LZ认为业余轨道炮没有凶残的电源,不加外场增强线圈就是放烟花,而电感主要在增强线圈上...
  ↓BAE公司的轨道炮,看这个比例~炮管外直径与口径的比例,妥妥的窄轨。
  236884

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其实这个问题很简单大家可能感觉的到但一直没有理论依据,坛里的高手们大多早就知道这个但一直懒得说....LZ的愚见如果有错误之处欢迎指出


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接下来,标题的后半部分~LZ脑补了一种窄轨炮的结构,将原来的一整根导轨分为内外轨,内轨薄,外轨较厚,内外轨之间涂抹导电膏降低接触电阻。绝缘骨架中间的突起部分限制轨道的位置。


示意图:236841

如果加外场增强线圈:(手懒只画了上半部分,实际应用最好上下都有)电子灌封胶是为了给线圈散热
236844

  内外轨的优势在哪呢?大家都知道轨道炮的烧蚀很厉害,一对美丽的紫铜轨可能打几炮就成月球表面了,在现有技术下难以解决烧蚀问题,所以想多撸几炮就需要换导轨,紫铜的价钱可不便宜,而且整根导轨与脉冲电源间为保证低接触电阻大多是焊接的,更换很不方便,而采用内外轨,外轨与电源焊接,内轨打废了可以单独替换,省钱省事。
  为啥图里标的是黄铜呢?黄铜的强度比紫铜高,价钱比紫铜便宜,关键是”黄铜方棒“这东西好买,TB上一堆而且快递发过来不容易弯,虽然黄铜电阻率比紫铜大了四倍,但同上面窄轨电阻的问题,这里的电阻不太重要。
  说到导电膏有必要说两句,金属材料间接触电阻比材料自身电阻大得多,像铝和紫铜黄铜这类材料,表面很容易氧化,氧化膜的电阻率大得吓人,可以说接触电阻基本来自氧化膜,而导电膏不仅可以填充微观层面两金属面之间的缝隙,而且能杜绝氧化现象的产生,据度娘百科所说可减少发热90%,其实导电膏不怎么导电,主要是利用隧道击穿效应来使电流通过,所以千万不要抹太厚。另外电枢和内轨之间抹不抹导电膏...是个未知的问题,等离子体上万度的高温下导电膏会变成什么鬼样也不知道,但平常抹一点防氧化是很有必要的,在此向坛友推荐~
   内外轨间接触面那么大又有导电膏,所以电阻也不是大问题~ 还有接触电阻的其他问题,先上点数据:
236846

  这里的K就是表示接触电阻大小的一个量,这些对大家选择材料是有很大帮助的,希望有相关数据的坛友能和大家分享,搞个材料汇总。
关于结构和材料选择的问题欢迎大家讨论~
+1  学术分    1211   2015-02-25   本帖内容具有学术创新性,但理论推导还需加强。
来自 电磁炮
 
2015-2-19 19:53:06
Ma3.02的守望(作者)
1楼
在TB上发现一款油浸电容关键字:AEROVOX   196uf,二手的价格很亲民,电压2.3KV,单个储能500J,和之前PCP的炸西瓜电容是同一个牌子,不知有没有坛友用过,感兴趣的坛友有空买几个看看性能~绝非广告~
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2楼
μ是真空磁导率……
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Ma3.02的守望(作者)
3楼
引用 法式油炸薯条:
μ是真空磁导率……
多谢提醒,已改正。
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4楼
我之前一篇论文的部分截图。推导过程和一篇外国文献不一样,但是结果一样。
236885
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5楼
顺便插一句,轨道炮的电阻损耗,与加速力量均与电流的平方成正比,所以加速力与发热量成正比,所以轨道炮在不影响接触的前提下,弹丸质量越小,速度越高,效率越高。而加速力与电感梯度又成正比,结构等比例放大后,电感梯度是比不变的,而电阻会等比例缩小,所以轨道炮越大,速度越高,效率越高。国外大型轨道炮发射数千克弹丸,速度数公里每秒,效率可达到百分之四十,而民间自己造的初速不足音速,轨道和弹丸有很小的轨道炮效率自然不足百分之一。相比之下,线圈炮却能在较小,初速较低的情况下获得较高的效率,但那是感应式线圈炮,磁阻是线圈炮是没有前途的。
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6楼
引用 御坂10086:
在TB上发现一款油浸电容关键字:AEROVOX   196uf,二手的价格很亲民,电压2.3KV,单个储能500J,和之前PCP的炸西瓜电容是同一个牌子,不知有没有坛友用过,感兴趣的坛友有空买几个看看性能~绝非广告~
淘宝的假货略多,之前有人买过一些Maxwell的脉冲电容器,结果一次就坏了。
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Ma3.02的守望(作者)
7楼
引用 猎鹰:
我之前一篇论文的部分截图。推导过程和一篇外国文献不一样,但是结果一样。
好文......有发表吗?
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8楼
轨道炮的通病,功率源和烧蚀问题根本很难解决。
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9楼
引用 御坂10086:
好文......有发表吗?
不想公开啊。
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10楼
美帝的轨道炮结构在一些文献里面看过分段的,据说最后一段是传统型,有增强型结构但是后段有地方保密了。
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2015-3-17 23:08:06
2015-3-17 23:08:06
11楼
其实增强线圈用不了那么多,那样电阻太大了。电阻是二次方增加,而电磁力却是一次方(除了加速导轨,磁场效果只有增强线圈的一半,刚开始时有一定的优势)。
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2015-3-20 21:17:53
2015-3-20 21:17:53
12楼
引用 御坂10086:
在TB上发现一款油浸电容关键字:AEROVOX   196uf,二手的价格很亲民,电压2.3KV,单个储能500J,和之前PCP的炸西瓜电容是同一个牌子,不知有没有坛友用过,感兴趣的坛友有空买几个看看性能~绝非广告~
那是除颤器电容!内阻40多mΩ呢
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13楼
引用 猎鹰:
其实增强线圈用不了那么多,那样电阻太大了。电阻是二次方增加,而电磁力却是一次方(除了加速导轨,磁场效果只有增强线圈的一半,刚开始时有一定的优势)。
没错!增强线圈会增大电感延长放电时间,电容里许多剩余能量用不完
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2015-8-13 04:50:38
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14楼
显然,对于同样尺寸的电枢所对应的轨道,宽轨的r比窄轨的r要大许多,因此I相同时,宽轨电枢处的B比窄轨要小不少,加速力就小,效率就低啦~
失眠睡不着,看到这个帖子,我做了两张仿真,轨道尺寸是一样的,轨道间距离是一样的,电流效应还没考虑,不过有时间可以做一次详细的仿真,包括电流趋肤效应的。
上图供大家分析:
249635
249634

249636
249637
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15楼
引用 迪纳米斯:
失眠睡不着,看到这个帖子,我做了两张仿真,轨道尺寸是一样的,轨道间距离是一样的,电流效应还没考虑,不过有时间可以做一次详细的仿真,包括电流趋肤效应的。
上图供大家分析:
羡慕会仿真!
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Ma3.02的守望(作者)
16楼
引用 迪纳米斯:
失眠睡不着,看到这个帖子,我做了两张仿真,轨道尺寸是一样的,轨道间距离是一样的,电流效应还没考虑,不过有时间可以做一次详细的仿真,包括电流趋肤效应的。
上图供大家分析:
多谢仿真~
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17楼
引用 迪纳米斯:
失眠睡不着,看到这个帖子,我做了两张仿真,轨道尺寸是一样的,轨道间距离是一样的,电流效应还没考虑,不过有时间可以做一次详细的仿真,包括电流趋肤效应的。
上图供大家分析:
这是什么软件?
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18楼
引用 航模发烧友:
羡慕会仿真!
刚学,路还长呢
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19楼
引用 御坂10086:
多谢仿真~
客气撒~
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20楼
引用 Robot_V1:
这是什么软件?
ansys Maxwell
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2016-1-26 11:19:44
2016-1-26 11:19:44
21楼
引用 猎鹰:
淘宝的假货略多,之前有人买过一些Maxwell的脉冲电容器,结果一次就坏了。
容我挖个坟 油浸电容内阻大不?
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22楼
引用 1642223032:
容我挖个坟 油浸电容内阻大不?
电力电容的话禁止短路.
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