电气电工电炮技术
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【译文】WXPR-1手持式电磁轨道炮原文原创翻译
Ma3.02的守望 2015-11-7 00:44:48
此作品在轨道炮便携化上迈出了重要一步,其中许多制造工艺值得学习借鉴,故本人将英文原贴翻译发布,便于国内爱好者交流学习,陆续可能会发布一些相关资料和分析,为尊重原作故此贴模仿原文排版,本人英语很渣....如有错误之处欢迎指正。欢迎转载请注明来源。
感谢坛友“celeron533”的翻译改正建议。
原作者为NSA_Listbot(网名)
此轨道炮在发射1.3g聚四氟乙烯弹丸,等离子电枢,使用1.5KJ储能时,发射速度为300-350m/s,注入初速100m/s。
--------------------------------------正文------------------------------------
                                                                    便携式3D打印轨道炮
原作者:NSA_Listbot
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第一个3D打印的便携式轨道炮



254706

发射石墨弹丸,1100V,1.8KJ



254693

发射铝弹丸,1100V,1.8KJ



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轨道炮使用6个300J储能的电容器,单个350V,5500uF它们一共重约20磅(9kg),可以提供大于1050V的电压和1.8KJ的能量用于发射弹丸



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电容器首先使用母线并联连接并且安装在3D打印外壳中


254687

自制的母线,等效于柔性4 AWG线材。
(注:AWG是美国的一种线规,附表如下)




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三组电容,两两并联



254695

上盖和3D打印的框架结合在一起


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这里包含用于紧急放电的可控硅,大功率电阻和一个按钮用于释放发射后上盖里剩余的电能



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电容器组接线完成


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和轨道炮的其余部分作对比


254714

两者装配起来的样子



254691

轨道炮的电气系统都是由Arduino Uno R3控制,Arduino负责监视电容电压、电流以及温度和电池电压,平衡电容充电和放电。



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254701

电容器被装在3D打印的ABS外壳里


254712

12V锂电池先通过微型逆变器升压到120V,然后再通过高压升压变压器升到1550V(整流前),高压整流器发热很严重所以在外面装了散热器。



254700

土豆质量的接线(质量很差的接线)



254681

充电速率通过一个标准的10K电位器控制


254696

加压注射器位于电子元件的下方


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这里可以看到900psi加压注入系统(绿管子下的灰色盒子)和高压变压器




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因为没有仔细规划所以接线很乱


254683

轨道炮的上半部


254676

安装用于调节气压的手柄。手柄中的气动系统将尾部彩弹枪用高压气瓶内的CO2减压到中间的气罐中。


254710

轨道炮能发射铜镀钨、铝、石墨、和使用等离子电枢的聚四氟乙烯弹丸,这里我们有钨骨架镀铜(钨渗铜)的弹丸。



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加压注入系统为轨道炮提供100M/s的注入初速



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注入器的其它照片


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零碎的一些零件



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254711

第一次发射后,压力破坏了一个注射器里的一个钢螺栓和一块3D打印PLA工件上的钢螺栓固定块。后来使用碳酸聚酯打印了新的螺栓固定块并且改用尼龙螺栓,问题不会再发生了。



254677

喷漆



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轨道是可拆卸设计,轨道截面外部为正方形内部为圆形。



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FR4管被碳纤维包裹以加强紧固


254718

等待碳纤维固化



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完成的轨道,由内外双层轨道构成,外轨道由铝制成并且不可更换,外轨道不接触电枢所以不会被烧蚀。内轨道是铜的并且可以更换,他们被固定在碳酸聚酯枪口和聚丙烯注射器之间,当枪口卸下时可以自由滑动。



254705

轨道在外壳里


254682

轨道是模块化的,即使轨道炮组装完成也可以很容易地更换。



254679

第一次发射后等离子体烧蚀过的外轨道


254708

内轨道在第一次发射后的烧蚀



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内轨道在第二次发射后的烧蚀



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第二次发射后,我意识到了问题的严重性,所以修改了外轨道来防止进一步烧蚀。



254686

枪口去除后可以看到内外轨道的完整情况,以及聚四氟乙烯绝缘体。



254704

轨道炮的CAD设计图,所有灰色部分都使用3D打印制造


254697

另一个视角看完全组装好的轨道炮




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[修改于 3 年前 - 2015-11-08 23:46:28]

2015-11-7 08:57:44
1楼
0
牛逼
2楼
0
都是土豪材料
3楼
0
模块式可拆卸轨道大赞!!
2015-11-8 20:53:41
4楼
0
moar
1. A combination of "more" and "roar".
2. An order bellowed to a forum to remedy the bellower's insufficient pr0n collection. Usually accompanied by foaming at the mouth.
5楼
0
若干更正及修订意见,图片省略不贴了
一般要给出原始链接,比如来自 http://imgur.com/a/w4OgF  First portable railgun
对于一些国家、地区或行业特有的规格或者术语,最好给出简单解释
原作者:NSA_Listbot
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第一个3D打印的便携式轨道炮
使用“首个” 更好一点。。。

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发射石墨弹丸,1100V,1.8KJ

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发射铝弹丸,1100V,1.8KJ

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轨道炮使用6个300J储能的电容器,单个350V,5500uF它们一共重约20磅(9kg),可以提供大于1050V的电压和1.8KJ的能量用于发射弹丸

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电容的第一组接线是和柔性电线平行的,放置在3D打印外壳中。
Capacitors are first wired in parallel with flexible busbars inside of a 3d-printed housing
电容器首先使用母线并联连接并且安装在3D打印的外壳中

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具有柔性的定制导电线,和4AWG规格线材的性能相同
Busbars were custom made and are flexible 4AWG equivalent.
自制的母线,等效于柔性4 AWG线材。
这里要提一下AWG这个东西,American wire gauge,美国线规。号码越小,线越粗。https://en.wikipedia.org/wiki/American_wire_gauge
254795


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三组电容,两两并联
All 3 pairs of 2 capacitors.

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上盖和3D打印的框架结合在一起

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这里包含用于紧急放电的可控硅,大功率电阻和一个按钮用于释放发射后上盖里剩余的电能

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电容器组的所有接线
The capacitor bank all wired up.
电容器组接线完毕

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和轨道炮的其余部分作对比

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两者装配起来的样子

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轨道炮的电子元件都是基于Arduino Uno R3工作的,Arduino负责监视电容电压、电流以及温度和电池电压,来确保充电和操作的正常进行
The railgun's electronics are based around an Arduino Uno R3 which monitors the capacitor voltage, amperage, temperature and battery voltage to ensure even charging and operation.
轨道炮的电气系统由Arduino Uno R3单片机控制。该单片机监控电容电压、电流、温度,以及电池电压,平衡电容充电和放电。

此处的'Even' 有平均的意思。

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电容器被装在3D打印的ABS外壳里

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12V锂电池先通过微型逆变器升压到120V,然后再通过高压升压变压器升到1550V(整流前),高压整流器发热很严重所以散热器装在外面。
The 12V LiPo battery is first stepped up to 120V using a micro-inverter, then stepped up to 1550V through a transformer before being rectified.  The high voltage rectifier gets quite hot so a heatsink was mounted on the outside.
(前半段ok),整流器发热严重所以外面装了散热器。

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土豆质量的接线(质量很差的接线)

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充电速率通过一个标准的10K电位器控制

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加压注射器位于电子元件的下方
The pressurized injector system sits directly below the electronics.
压力加注系统位于电气部分正下方

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这里可以看到900psi加压注入系统(绿管子下的灰色盒子)和高压变压器

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Moar wires(不知意思,大概是指乱七八糟的接线)
Moar wires.

根据urbanUictionary的结果(http://www.urbandictionary.com/define.php?term=moar),主要意思是“更多的”,但是略带有失控的意思,此处可理解为没有好好规划,不计后果的暴力添加。

当然另一种可能的解释是原作手残,【more】

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轨道炮的上半部

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安装用于调节气压的手柄。气动系统在手柄按下后将CO2从彩弹盒中放出,彩弹盒位于压缩气体罐的中心。(此句不太明确)
Attaching the handle which contains the pressure regulators.  The pnumatic system in the handle steps the CO2 down from a paintball tank into a compressed gas tank located in the center of the body.
安装手柄及调压阀。手柄中的气动系统将(尾部)彩弹枪(高压)钢瓶中的CO2减压到中间的气罐中。

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轨道炮能发射铜镀钨、铝、石墨、和使用等离子电枢的聚四氟乙烯弹丸,这里我们有钨骨架镀铜(钨渗铜)的弹丸。
The railgun is capable of firing copper plated tungsten, aluminum, carbon and teflon/plasma.  Here we have copper plated tungsten armatures.
在下对 teflon/plasma 表示不解。
到底是【铜镀钨】还是【钨渗铜】???

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加压注入系统为轨道炮提供100M/s的注入初速
The injector system accelerates the armatures from rest in the breach loader to 100 m/s before contacting the rails.
估计原作者又手抖了,枪械相关没有'breach loader'只有'breech loader',后膛炮。
这句话信息量巨大,需要些背景,译文也只能意译:
这款电炮分两部分,前半段电磁炮,后半段后膛炮。
[打击目标] <-------|炮口| ====== [电炮] ===||=== [后膛炮] =====|尾端|

加注系统在后膛炮中将弹丸从静止加速到100m/s,然后弹丸接触电磁轨道。

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注入器的另一个视角
Another shot of the injector.
此处shot表示拍照。类似的screenshot就是电脑上的截屏。

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零碎的一些零件


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第一次发射后,压力破坏了一个注射器部件和一块3D打印PLA工件上的钢螺栓固定块。一个新的碳酸聚酯注射器工件和尼龙螺栓板被打印出来,问题不会再发生了。(可能具体指代的东西翻译有错误,总之是强度不够)
After the first test, the pressure broke a steel bolt in the injector and a piece of weak 3d-printed PLA which held the bolt in place.  A new polycarbonate injector piece and nylon bolt plate were printed and the problem never happened again.
首测过后,发射压力损坏了加注器里的一个金属螺栓和一个强度不高的(3D打印,PLA塑料)螺栓固定件。后来使用聚碳酸酯(PC塑料)重新打印了注入器固定件并使用尼龙螺栓,问题解决并从未复发。


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上色
Painted.
喷漆。。。

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轨道是可拆卸设计,轨道截面外部为正方形内部为圆形。
The rails are designed to be removable.  They have a square exterior shape and a circular bore.
可拆卸的轨道,截面外方内圆。

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FR4管被碳纤维包裹以加强紧固
The garrolite tube was wrapped in CF for additional strength.
原作再次手残,应为garolite
garolite这个词很“微妙”,wiki上说同等于“G10”,也就是玻璃纤维多层胶合板,和电路板的PCB属于差不多的东西。不是很明确FR4是否属于同一类。

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等待碳纤维固化

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完成的轨道,由内外双层轨道构成,外轨道由铝制成并且不可更换,外轨道不接触电枢所以不会被烧蚀。内轨道是铜的并且可以更换,他们被固定在碳酸聚酯枪口和聚丙烯注射器之间,当枪口卸下时可以自由滑动。
The finished rails.  The rails consist of a set of outer and inner rails.  The outer rails are non-replacable and made of aluminum.  They never contact the armature so they never experience rail erosion.  The inner rails are copper and are designed to be periodically replaced.  They are held in place by the polycarbonate muzzle break and the polypropylene injector and are free to slide in and out once the muzzle break is removed.
【muzzle break】枪口制退器,此处当成枪口翻译没问题


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轨道在外壳里

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轨道是模块化的,即使轨道炮组装完成也可以很容易地更换。

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第一次发射后等离子体烧蚀过的外轨道

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内轨道在第一次发射后的烧蚀

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内轨道在第二次发射后的烧蚀

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第二次发射后,我意识到了问题的严重性,所以修改了外轨道来防止进一步烧蚀。

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枪口去除后可以看到内外轨道的完整情况,以及聚四氟乙烯绝缘体。

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CAD设计的轨道炮,所有灰色部分都使用3D打印制造
CAD design of the railgun.  Everything in grey was 3d-printed.
轨道炮的CAD设计图,所有灰色部分乃3D打印制造

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另一个视角看完全组装好的轨道炮

[修改于 3 年前 - 2015-11-08 22:53:40]

6楼
0
记得内外轨这个思路楼主之前就提出过[s::lol]
那个等离子电枢的效率好神奇,不知道是初速还是电枢的贡献。
另外楼主能找到发射其它种类弹丸时的数据吗?
Ma3.02的守望(作者)
7楼
0
引用 celeron533:
若干更正及修订意见,图片省略不贴了

原作者:NSA_Listbot
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第一个3D打印的便携式轨道炮






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发射石墨弹丸,1100V,1.8KJ






点...
非常感谢您的建议,稍后会相应修改。
8楼
0
引用 御坂10086:
非常感谢您的建议,稍后会相应修改。
已写完
Ma3.02的守望(作者)
9楼
0
引用 celeron533:
若干更正及修订意见,图片省略不贴了
原作者:NSA_Listbot
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第一个3D打印的便携式轨道炮

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发射石墨弹丸,1100V,1.8KJ

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发射铝弹丸,1100V,1....
1、teflon/plasma  弹丸材质为聚四氟乙烯,但单纯聚四氟乙烯不导电无法发射,需要开火后变为等离子体的等离子电枢导电推动,两者必须搭配使用,所以作者用斜线。
2、铜镀钨与钨渗铜..我记得一开始翻译时查到“armatures”这个词的解释是骨架所以认为是粉末冶金的钨渗铜,后来核实也可指电枢,但是图片中明显弹丸表面不是钨,更偏向于钨渗铜的颜色,所以原先翻译保留,到底是铜镀钨还是钨渗铜以后有空我会调查一下。
3、轨道炮用高压气体作注入初速对于此版块的坛友而言已经是家常便饭了,所以我没解释过多。
4、G10、FR4同属玻璃钢一类,其中FR4就是比较常用的优质PCB材料。

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千古风流
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