三水合番的专栏
介绍: 三水合番的专栏
版主:46187
Po
2 天前
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) #{r=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.[url=kechuang.org/t/81496][求教]一个假的运动学问题[/url] 2.[url=kechuang.org/t/80316]送大家一个课题:线圈炮的最佳电流密度分布[/url] 第一个问题是,如何分配加速段上各点加速力的大小,才能在给定出速下,电阻损耗能量最小。 第二个问题是,如何分配各点的电流密度,才能在产生给定加速力的情况下,电阻损耗功率最小。 把这两个问题的结果加起来,就是在把弹丸在给定距离内,加速到给定速度时,线圈电阻损耗的电能最小的加速方式。也就是顶上提到的最优。这两个问题能加起来的前提条件是,电磁力和弹丸的速度以及绝对位置无关,只和空间中的电流密度分布情况与弹丸的相对位置有关。 目前的情况是,第一个问题已经被解决了,结果就是位移的三阶导数等于0,或者说,使用恒定加速力效率最高。这个是解析解。 第二个问题目前搞出来了这么个东西: #{r=278673}简单的说就是,用固定直径导线绕的线圈,截面长这样的时候,在它中心点产生磁场的能力最强。 复杂的说就是,线圈各点电流密度大小相同的条件下,截面形状长这样的线圈,在线圈中心产生给定磁感应强度的时候,电阻损耗的功率最小。 图中,带颜色的地方是有线圈的地方,线圈上的颜色没有实际意义,横轴为线圈的对称轴,因为线圈截面的上下两部分关于横轴对称,所以仅画出其中一半。可以绕线的空间被限制在纵轴的0.01以上,两个坐标轴上的数值仅具有比例上的意义。这个理论上讲可以是纯解析解,不过形式上会无比麻烦,所以实际上是半解析半数字搞的。 目前仍需要搞的是第二个问题,要把“电流密度大小相同”这个限制条件去掉,还要把“在线圈中心产生给定磁感应强度”这个条件改成“在弹丸上产生给定电磁力” 感觉等这个最优解搞出来了后,再分析一个磁阻式电磁炮的时候,就可以根据它的参数,算出其理论最优解对应的效率,然后用实际效率除以理论效率,求出来一个“归一化效率”。当对两个磁阻式进行比较的时候,用这个归一化效率的话,应该就可以很大程度上减小比如口径这种参数对效果的影响,更有效的判断出比如驱动方式,线圈工艺等方面的优劣了……
Po
14 天前
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 [size=+2]弹丸[/size] #{r=278463}弹丸用的是铝管,外径12.7mm,壁厚1.2mm,长约14mm,重1.6g,1060铝。 [size=+2]电容组[/size] #{r=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) [size=+2]线圈[/size] #{r=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)。 [size=+2]开关[/size] 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。 [size=+2]电路结构[/size] #{r=278461}主功率回路如上图。可控硅触发后,电容放电到零之后会被反向充电,线圈上的电流将会是一个正弦半波。可以实现能量回收。 [size=+2]电源[/size] #{r=278462}用高压条+整流+反馈做的。优点是电压范围很宽,最高输出电压比1kV高,至于具体有多少,手头没东西测它。缺点是充电速度巨慢……输出大概恒流6mA,不过也不是特别恒流,输出电压高的时候,电流反而会大一些。 [size=+2]发射[/size] 发射前电容被充电到598V,弹丸大约有一半的长度在线圈里,另一半在线圈外。电容充电电源在发射前被断开,以避免反向电压烧坏整流桥。 发射时,光电测速器测得速度为23.9m/s,弹丸穿过测速器后,穿透了用来挡住弹丸的一次性纸杯,然后打到了房间的门上(讲道理……之前充到400V的时候,一次性纸杯还能挡住弹丸,而且连痕迹都不会留下)。 测速器用的是这个 #{r=278460}发射后,电容被反向充电至359V。理论上讲,发射过程中,可控硅会通过一个宽约130us,峰值约2.6kA的正弦半波,不过发射后可控硅的性能没有出现明显下降。理论上讲,考虑到感应式的加速力与电流的平方近似成正比,弹丸受到的加速力峰值应该有约590N,径向的压缩力会更大,不过弹丸没有明显变形。另外,找到弹丸时,没有感受到弹丸上有热量。 发射消耗电能21.6J,弹丸动能0.457J,效率2.11%。
加载更多

nkc Development Server https://github.com/lovetheory/nkc2

科创研究院 (c)2005-2016

蜀ICP备11004945号-2 川公网安备51010802000058号