【手绘】特殊“瓦形重接结构”应用于高速感应炮后级的可行性探究
Ball_Lightning2022/04/22原创 电磁炮 IP:河北

最近我恶补感应式资料,得出一些认识:

1.要想让感应式加速力最大,就要让磁感线径向分量变大,也就是要减小长径比。但我们的要求是尽量达到高效率,根据某文献资料,在初速仅为150m/s时,82mm口径感应炮的驱动线圈最佳长厚比(注意是长厚比)已经达到惊人的12.65,这就意味着其内部的磁感线较为分散,同时被轴向拉直。这对感应式来说是十分不友好的。(当然,研究机构的参数是权衡多项因素,妥协后得出的的结果,自然是该设计中较为科学的)。长径比不变的例子也不少,比如4hv那个,他的弹丸走完正弦波长时已经离驱动线圈相当远了,效率会高就怪了。

2.根据资料,大部分军用(或实验)多级感应炮的弹丸长度是小于驱动线圈长度的(至少后级是这样)也许是为了让涡流更均匀防止弹体蒸发。但是这样使弹体在有限的长度内容纳磁感线的能力进一步下降 无标题03.png

3.之前有人说过感应式速度越高效率越大,我比较认同这一观点,只是要建立在各级参数不同的基础上

如我发现的这两图:

无标题02.png 无标题01.png

很明显,参数不变时,电枢越快效率越低。书中也提到了解决方法,就是提前触发,让电磁力先做负功,再做正功,再做负功,这自然也是多种参数相互妥协的结果。我不喜欢这种解决方式,因为它很费脑力却不一定讨喜。

------------------------------------------------------------------------------------我是分割线

所以我将目光瞄向了重接炮。虽然这种炮有复杂得令人闻风丧胆的控制系统,但它的时序并不十分复杂(复杂之处在于精确掌握开启时间,如果提前调整好各级参数和触发位置,则不需要什么诡异的控制系统)。

重接炮分为两种

平面式使用饼状或箱型线圈

  bd02b2cda3044c133a5881d430d05ce.jpg   

柱状采用传统线圈。

be76aa90b34ccb567ceebd5ed9573ea.jpg

柱状重接还是那德行,内部困住的磁感线少之又少,这样产生的涡流虽然很强(涡流由轴向分量产生),但不怎么受力

平面重接的饼状线圈太难绕,费时费力,故不考虑。所以……

在几个小时的思考之后,我想出了一种新的重接炮形式:

瓦形重接结构。如图

0f0a7796aedc19f61cc7f478425df5b.jpg

注意,在实验这样的线圈时严禁采用大储能,否则线圈分分钟爆你一脸

把它轴向剖开并找到最大的面,其间磁感线约是这样的:

344d5e2ff0614e2bddeadedbbf18f5d.jpg

塞入电枢后,扭曲的磁感线是这样的:

96f0c6ae13f134a297d0af1b2e39687.jpg

【由于我从未在任何资料或实验中见过这种结构,所以我的图如果与模拟不符请立刻告知】

可以看到中间的磁感线横向分量很大,弹丸上应有4股涡流,加上弹丸高速运动,电流有惯性不可能瞬间消失,所以真正的弹丸电流应比理论分析的靠前一些,受力也要大一些。

这种线圈的制作方法比较简单:

1在一个计算好大小的塑胶片上绕线

2用台钳压扁

3准备好直径等于炮管外径的塑料棍,用台钳慢慢压成型(用手掰也可以)

-----------------------------------------------------------------------我是分割线

关于重接炮的时序我还一知半解。根据同轴感应的资料,使电磁力和电流同时达到峰值才能获得最好的加速效果。但是在《电炮原理》柱状重接炮那一页,我似乎看到了让电流达到峰值时弹丸脱离耦合区域的意思。也就是vλ=2S。

我赞同上一种观点,那么,要想使电流达峰时电磁力最大,就要让弹丸尾巴运动到中点时电流最大,接最强的磁感线。即vλ=S。不知哪种更有道理?有没有大佬来解释一下?

科创第一KCD1

cdebddb9a731e384a4e82f5ae75d627.jpg

我会把它当发射开关的😆


+0.5  科创币    zRed洲虹    2022/04/22 姿瓷
来自:物理高能技术 / 电磁炮
17
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~~空空如也
二次元的创世科技
2年0个月前 IP:山西
903660

开关可还行

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三水合番
2年0个月前 修改于 2年0个月前 IP:四川
903665

论文里的设计,优化程度不一定很高,甚至往往是有很大改进空间的(难听点说就是“挺对付”的)。因为一般来说,优化程度的高低,对论文是否能发表的影响不大。特别是在电磁炮这种小众领域,大家还没卷到那个程度。论文作者把精力花在优化上的收益不高,自然不会去拼命优化。

需要认真考虑的是论文的核心思想,论文里的具体设计仅供参考,因为它们原则上只保证能复现,不保证是最优。


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Ball_Lightning作者
2年0个月前 IP:河北
903719

草草拟定的探究过程

1. 购买材料并制作充电器成功完成充电到2300v

2. 验证放电管作为功率回路开关的可行性,做到稳定触发,并了解其在大电流下的耐久度

3. 探究异形线圈对效率的影响

4. 探究波长对效率的影响(寻找趋肤效应与高励磁电压的平衡点)

5. 购买更多材料

6. 模拟寻找最佳参数,制造多级感应式加速器并达到100m/s初速(如果前期重接炮就发挥得很好那么我会拆掉几级感应式,找到那个脉冲感应-重接的平衡点)

7. 逐步实验以下4种结构在100m/s下效率优劣。这里效果奇差的方案会PASS掉,在动能翻倍时再次实验这些被PASS的结构。

一.模拟好的感应式 二.柱状重接 三.饼状重接 四.瓦形重接

8. 选定n级方案和参数

9. 评估

感应和重接所要的电枢长度可能不同,我会尽量让它适应感应式,因为影响感应式的因素比较复杂,相比之下重接的时序要简单的多

P. S.我会时刻汇报试验进度,本次试验过多,请KCer们保佑我

不炸管!不被查水表!

敬请期待!




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花雨繁星
1年4个月前 IP:广东
912081

这就变成柱状重接了

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花雨繁星
1年4个月前 IP:广东
912105

快整,我也这么想的,应该很不错。

重接为什么控制电路复杂?不是到位置然后打开开关不就行了吗

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花雨繁星
1年4个月前 IP:广东
912106

时序问题我觉得直接左右移动光电门就可以解决

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Ball_Lightning作者
1年4个月前 IP:河北
912124
引用花雨繁星发表于5楼的内容
快整,我也这么想的,应该很不错。重接为什么控制电路复杂?不是到位置然后打开开关不就行了吗

😂害pia了,看到瞬时百kA等效单匝电流产生的毁天灭地效果,我断然不敢这么尝试了


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花雨繁星
1年4个月前 IP:广东
912127

拿个小绿电容整个单级试试,手指弹一下提供初速。我这周末打算试试。不过说这种瓦线圈不也得平板线圈扭成这个形状吗?感觉你这种柱状重接就是板状重接变体

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花雨繁星
1年4个月前 IP:广东
912128
引用Ball_Lightning发表于7楼的内容
😂害pia了,看到瞬时百kA等效单匝电流产生的毁天灭地效果,我断然不敢这么尝试了

你有模拟过么

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Ball_Lightning作者
1年4个月前 IP:河北
912149
引用花雨繁星发表于9楼的内容
你有模拟过么

异向电流相互排斥,当两束极大的(达到上百kA等效单匝)电流中心相距仅几毫米,线圈会被扯碎的。

正常的矩形截面线圈还比这个好控制


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花雨繁星
1年4个月前 IP:广东
912153
引用Ball_Lightning发表于10楼的内容
异向电流相互排斥,当两束极大的(达到上百kA等效单匝)电流中心相距仅几毫米,线圈会被扯碎的。正常的矩...

不对啊,它们不应该是相互吸引的吗

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花雨繁星
1年4个月前 IP:广东
912154
引用Ball_Lightning发表于10楼的内容
异向电流相互排斥,当两束极大的(达到上百kA等效单匝)电流中心相距仅几毫米,线圈会被扯碎的。正常的矩...

上下两个线圈磁极是相同的吧

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花雨繁星
1年4个月前 IP:广东
912155

把炮管压碎倒比较可能

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Ball_Lightning作者
1年4个月前 IP:河北
912157

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不是中间,而是上下

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花雨繁星
1年4个月前 IP:广东
912163
引用Ball_Lightning发表于14楼的内容
不是中间,而是上下

那你想的跟我似乎不太一样

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花雨繁星
1年4个月前 IP:广东
912754

我的想法是把方形的平板线圈弯折之后放在炮管上,上下各一个,在炮管中形成x形磁场

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Ball_Lightning作者
1年4个月前 IP:河北
912778
引用花雨繁星发表于16楼的内容
我的想法是把方形的平板线圈弯折之后放在炮管上,上下各一个,在炮管中形成x形磁场

我想过这个东西,可以肯定是可以,但制作难度太大,工艺有限,做不好容易翻车折断炮管,甚至匝间短路引发【闪光】(doge

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