很早我就想过这样了,因为新人的制作往往无头绪,连原理都还没完全明白,许多重复的基础问题非常多。为此我首先将本论坛所有的作品放于以帖中。 以下所有内容排名不分先后,只是我看到哪贴到哪。 线圈式 [hr] 单级: 奇必胜 电磁线圈发射模型 试验版 yfxzhl 便携式100焦耳电磁加速器(收关在即,心情激动)目标:打鸟  不完美的作品 black 磁阻式電磁加速器V1.0 gww1244 秀一下新制作的GUN computerpan 看看我做的电磁枪,有图有真相 ΣΕsprain 我的第一把电磁枪 jrcsh 小会会的电磁枪实验C0.000003 stoneway 史上最急功近利的菜鸟电磁枪,我的第一次 菜鸟速成电磁枪2.0 菜鸟电磁枪3.0起步第一帖 流云 [原创]教你制作第一把电磁枪 zh1110 三天做的电磁枪 pankewen <<<<<<>>>>>(废掉的电磁枪) khjtony 我的第一门电磁炮制作成功! w1w2d3 一个学生的第一把电磁枪(10P) tony1543 我刚又搞的电磁枪 lcj 第一把电磁枪 傲娇 Coil Gun V1.0 [0.5kJ+多P+穿王老吉] ◤◢◣◢◣◥ 试验品SCR电磁枪,成功穿铁罐 小特斯拉圈圈 电磁枪实验 狩猎者 大家看我的新作品,不看后悔! rabbitlin 嗯....做了一个小小型高斯枪..... lpcwl 展示一下第一把组装的木仓 йvdanger⊥ COIL GUN  1.5


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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。 Test-Firing Early Modern Small Arms.pdf 1.98M 25次 测试得到的数据如下 表1. 早期火药枪的弹道性能 表2. 早期火药枪的穿深,射程,散布和命中率 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能,甚至普遍超过目前各国广泛装备的使用中间型威力弹的现代步枪。由于使用球形铅弹,其穿深远低于现代子弹。 之后火药枪发展出了诸如,前膛火帽式点火枪(更好的耐候性);前膛定装弹,转轮枪,使用后膛定装弹的撞针枪(更高的射速);无烟火药(更高的动能,更便携,略好的隐蔽性);各种连射结构(足够高的射速)等技术。直到现代,火药枪发展出了数不胜数的分类和相关技术。 现代火药枪具有其他武器无法比拟的高动能,高初速。例如,前面那篇文献中的数据显示,17世纪的燧发枪,就已经可以达到3kJ以上的动能。早期现代步枪普遍动能较大,如较多用于两次世界大战期间的7.92×57mm毛瑟弹,使用600mm枪管发射时的枪口初速约800m/s,动能约4kJ。然而用于自动步枪时,威力过大会导致在全自动射击时无法有效的控制枪支的跳动和后座力的撞击。因此,现代步枪通常使用中间型威力弹,动能反而更小,约在1300-2000焦耳级。例如AK-47突击步枪发射7.62×39mm步枪弹,初速约710m/s,动能约2010J;M16突击步枪发射5.56×45mm NATO弹,初速约990m/s,动能约1764J。手枪的初速和动能通常较小,现代手枪初速通常在音速附近,动能通常有数百J。例如Beretta 92F手枪,发射9×19mm Parabellum手枪弹时,初速约375m/s,动能约445J。 火药枪拥有类似威力的武器中最好的便携性。这主要得益于发射药的高能量密度,以及火药枪本身足够高的能量转化效率。化学能是目前除核能以外,能量密度最高的储能方式,发射药的能量密度可以达到kJ/g的数量级,而且具有足够的功率密度。而其它储能方式,如电容,若满足武器所需的输出功率,则仅能勉强达到J/g级的能量密度。使用这种能量密度的介质储能,储存和火药枪枪口动能相当的能量,就需要和火药枪整体重量相近的储能材料。火药枪的效率也相当之高。下面这篇文献对7.62mm口径的M964步枪进行了实验,测量显示其效率在29%到31%之间。 THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDY OF THE INTERIOR BALLISTICS OF A RIFLE 7.62.pdf 228k 7次 得益于发射药的高能量密度,在相同威力下,火药枪的载弹量,也是其它发射方式难以超越的。当然,总有人会嫌载弹量不够,所以会出现比如这种东西(个人感觉这个外形还挺好看的,而且貌似挺适合做电磁枪的) 图1. 卡利科M950手枪,配100发弹匣 随着机械制造以及弹道学的发展,火药枪的射速、精度和杀伤力均已达到完全足够使用的程度。人们已经开始追求合适的(而不是更高的)射速和杀伤力。而精度往往更多的受操作者的限制,以及环境等不可控因素的影响。 唯一欠佳的是隐蔽性。使用火药燃气,不可避免的会出现声、光、烟。根据下面这篇文献,绝大多数火药枪的枪声,可以对无防护的操作者造成永久性的听力损伤,甚至佩戴耳塞或耳罩也不能保证安全。消音器可以大幅度降低枪口噪音以及火光,通常可以使噪音降低30dB。然而即使如此,多数枪在操作者耳部的噪音也能达到120到140dB,虽然对听力安全,但足够引起警觉或者暴露目标。 Comparison of Muzzle Suppression and Ear-Level Hearing Protection in Firearm Use.pdf 507k 12次 值得注意的是,在游戏和影视作品中,往往会夸大消音器的效果。实际上,消音器远远无法做到“悄无声息”。就像上面提到的,加装消音器后多数枪械的噪音仍有120到140dB,作为对比,吉尼斯世界纪录中, 最响的拍手声 为113 dBA。 即使特意优化了隐蔽性的微声枪配合消音器也做不到质的改变。根据“美国国防技术信息中心”公开的这篇上古时期的报告,即使以微声著称的枪,噪音声压峰值在枪口侧面5m处也几乎均在100dB以上。 DTIC SILENCERS.pdf 9.82M 3次




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。 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 twist rule,或者Greenhill's Rule。这两个公式本身是用来计算膛线的缠距的,不过也可以通过计算结果推导出弹丸转速。Miller twist rule的资料如下 Miller twist rule.pdf 141k 将Miller twist rule中的参数转换为公制单位,同时考虑到公式对速度的修正,以及转速与缠距和出速的关系,可以得到,对于音速以下的弹丸有如下公式 $$ n=0.423v\sqrt{\frac{sdl(1+l^2)}{m}} $$ 对于音速以上有 $$ n=1.12v^{5/6}\sqrt{\frac{sdl(1+l^2)}{m}} $$其中 n为转速,转/秒 v为弹丸出速,米/秒 s为稳定系数,无量纲,一般认为s=1以下不稳定,通常取s=2 d弹丸直径,毫米 l弹丸长径比,无量纲 m弹丸重量,克 上述公式对于艇尾型弹头精度较高,对于平底型弹头(平底尖头)计算结果可能偏高。对于平头平底的圆柱形弹丸,目前还不知道会偏高还是偏低。 按上述公式计算出来的结果往往比一般认为的大得多,比如上面提到过的4*35mm定位销,按出速70m/s,稳定系数2算,需要1183r/s的转速(7.1万rpm) 值得注意的是,尽管自旋稳定所需的转速极高,但是转动的动能其实很小。依然以4*35mm铁质定位销为例,在7.1万rpm的转速下,其转动动能仅为0.75J。对于长径比更小的弹丸,自旋稳定所需的转速会更小,转动动能也会明显更小。因此,我们完全可以接受以百分之一甚至千分之一量级的效率使弹丸转动。 自旋稳定的实现方法 在传统的火药枪或者气枪中,自旋稳定是通过膛线实现的。然而对于线圈式电磁枪,由于加速力较小,且发射的弹丸材质相对较硬,常见的膛线阻力过大难以使用。如果有加工条件,也许可以考虑多边形膛线,比如用带旋转的内六角型枪管发射六角形弹丸。 六角形膛线的火炮 也可以用电机带动弹丸。淘宝上有较多7万rpm以下的小尺寸高速电机,目前还没发现过10万rpm以上的电机。如果能达到其标称的转速,实际上就能满足多数情况下的需要。考虑到将弹丸旋转至合适的速度并不需要工作很长时间,也许可以适当的让电机超压工作。最大的困难可能在于高速旋转时的震动。个人感觉相应的机械结构设计起来可能会比较困难。 还可以考虑用旋转磁场直接驱动弹丸。 对于同轴感应式,可以参考异步电机的方式,对弹丸进行预旋或者在发射的过程中旋转弹丸。有一些相关文献可供参考 多极矩电磁发射技术研究进展.pdf 3.29M Gyroscopic Stabilization of Launch Package in Induction Type Coilgun.pdf 164k 对于磁阻式,可能也可以参考异步电机来旋转弹丸。另外,也可以参考反应式步进电机,用同步的磁场驱动弹丸,不过这要求弹丸不能是圆柱或者圆管。现有的标准件中,可以考虑用方键。 方键





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,通过介绍传统单人便携动能武器(或简称“武器”)的性能,为电磁枪的发展提供一个性能上的参考。 本次介绍直接使用人力而不经过其它储能介质对被发射物进行加速的“武器”。 1. 徒手 徒手投掷可以达到相当高的速度。根据吉尼斯世界纪录,目前投掷棒球的最快球速为46.98m/s,由Aroldis Chapman在2010年投出。此速度下,一个典型的145g重的棒球,将会拥有160J的动能(以及中国现行真枪认定标准2倍以上的比动能)。 普通人投掷的出手速度会低一些。 《国家体育锻炼标准测验规则和评分表》 中,12岁及以下(小学)的投掷测验中有垒球和沙包项目。其中,12岁男子掷垒球的满分距离为44.1m,对应21m/s的出手速度(起止点等高45°无阻力条件下);掷沙包的满分距离为38.0m,对应19.5m/s。12岁女子掷垒球、沙包的满分距离对应的速度分别为17.6m/s与16.7m/s。考虑到空气阻力的影响,实际出手速度应当更高。测验规则中,规定所用沙包重量为0.25kg;规定垒球周长为25.42厘米(与现行的垒球、棒球标准尺寸均不相同,推测其重量在150g到160g之间)。 更大年龄的投掷测验改用推铅球和掷实心球,没有给出垒球、沙包等相对轻的投掷项目的评分标准。不过主观感觉,成年人的水平应当普遍能超过12岁满分标准。即普通人应当能徒手让一两百g的重物达到20m/s左右的速度。 2. 投石索 投石索(sling)是一种古老的远程武器,可以增加投掷的威力和射程。根据吉尼斯世界纪录,目前使用投石索投掷石块的最远纪录为437.1m,对应66.1m/s的出手速度,考虑到速度较高且飞行时间较长,实际的出手速度应该明显更高。由Larry Bray,在1981年美国犹他州,使用129.5cm的投石索和52g的卵形石块创造。可能是因为当时互联网还没普及,目前吉尼斯世界纪录官网上查不到这条纪录。 普通人的水平就低得多了。相关资料较少,下面这篇是我目前找到的唯一一篇涉及实验测量的论文 The traumatic potential of a projectile shot from a sling.pdf 1.11M 论文作者来自以色列,投石索由四位警官操作。作者测量了投石索发射不同重量弹丸,在不同目标距离下的速度,结果如下图所示 这篇论文给出的速度出乎意料的低(仅相当于业余棒球投手的球速)。值得注意的是,速度始终随距离呈缓慢下降的趋势,即其中不存在动能和重力势能的相互转化。加上文中关于测试方法的描述并不详细,所以不排除这里的速度是水平分量的可能。 3. 投矛器 投矛器(atlatl / spear-thrower)也是一种古老的远程武器。目前投掷距离的世界纪录是258.6m,对应无阻力条件下50.9m/s的出手速度。由Dave Ingvall于1995年在美国科罗拉多州,使用碳纤维制成的投矛器和铝制标枪创造。相比于奥运会男子标枪98.48m的世界纪录来说还是有很大的提高的。 和投石索的情况类似,普通人使用投矛器的水平也是低得多的。比如下面这篇文章 Experiments in the Function and Performance of the Weighted Atlatl.PDF 18.2M 作者测试得到的飞行速度仅有约20m/s。不过该作者貌似同样仅测量了水平分量。因为他还测到了近70m的最远投掷距离,至少在地球上, 20m/s的东西飞不到70m远的地方……


本人初二,想制作一台4级电磁炮。 基本参数:电压310,每级电容是330v1000uf1个或2个并联,可控硅BCB60-1600(1600V60A峰值比70tp系列大一点,具体数忘了,不用70tp的原因是bcb便宜点)。吸收二极管D07-15(1500V7A)子弹是6*35mmA3(Q235)定位销,理论重量7.77g。炮管是外8内6亚克力。线圈匝数待进一步模拟确定。线圈长度25mm(由于骨架限制) 1.填模拟器时,饱和磁导填的1.6,是否正确? 2.我想使用ZVS做升压,12V升310vDC,但是应该如何制作变压器?我做了个实验,初级3+3情况下,次级绕1匝整流后输出5.23VDC,次级绕2匝整流后输出14.5VDC,难道ZVS的电压不与匝数成正比?还是我的测量有问题?(实验时整流管是UF4007,电容是50V10UF独石电容,mos管IRFP260) 3.关于光电位置的确定:先在模拟器图象上找出速度不再变化时的时间,再用此时间乘以加速时的平均速度算出位移。(根据图像求平均速度大家有没有精确度高一些的办法?我是隔500us取样一次,感觉不准)位移距离就是光电位置。光电位置加17.5(子弹长度一半,即中心点)就是第二级的“初始位置”。后面以此类推。不知这样计算是否准确? 4.我进行计算时,最后一级匝数几十T速度却比上百T高。真的是这样吗?还是模拟器不准? 附上我的模拟数据和模拟器。 6x35.rar 173k 电磁炮模拟.rar 3.51M






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 附上它的手册: T83-A350X.pdf 191k 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 之后也尝试了把主功率回路和触发都接在放电管的两端 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 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量189uF,内阻0.9mΩ的薄膜电容时,电容充电至104V触发,得到放电管上的电压电流图像如下 由于检流用的1mΩ电阻寄生电感的影响,直接把电阻上的压降当成电流会出现比如“触发瞬间电流不为零”,“电流反向压降却没反向”的错误。用电阻上的压降和电容上的电压相加减可以得到正确的电流曲线,不过当时比较懒,没去测。请大家自行脑补蓝色线和一个指数衰减的余弦函数相加减,得到两端过零的实际电流……不过至少,直接拿电阻上的压降当电流不会出现特别大的误差,要求不高的话直接这么看貌似问题也不大。 电容充电至约250V时如下 电容充电至约340V时如下 从中可以看出,T83-A350X大电流下的导通压降在20V左右。会随电流变化,不过变化不十分明显,即使通过1kA以上的电流,导通压降也仅增加到接近25V。还可以看出,放电管没法可靠有效的关断。在高频下,即使电流过零且电容电压没到直流击穿电压,放电管也不会自动关断。 主功率回路上的电容用0.3uF的电磁炉电容时,测试放电管的击穿电压如下: 下图是接在放电管中心和侧边引脚时的电压时间曲线(看起来这里用的电容充电电源还挺恒流的) 下图是接在三极放电管两个侧边引脚时的结果 可以看出,三极放电管的两侧引脚间的击穿电压与两侧到中间引脚的击穿电压既不相同也不是二倍关系。更长时间的测量结果显示,放电管短时间内每次的直流击穿电压没有可观测到的区别,但是长时间放电后(大概5分钟)击穿电压会有十几V的下降,上面两张图就是放电5分钟后记录的。不过当时忘了测这个电压下降的原因是长时间放电导致的温度升高,还是放电导致的老化。 另外捎带着试了一下3500V的二极放电管(型号:A71-H35X) 这东西长这样 附上它的手册: A71-H35X.pdf 122k 测试用电路如下 出于某种原因,那个119:1的变压器输入12V时,只接示波器表笔的时候,能产生4kV左右的尖峰(可能是变压器漏感和表笔电容谐振到了二倍压)。然而,接到测试电路里之后就测不到任何尖了……放电管也没能被成功的触发。不过,放电管貌似依旧会有轻微的导通。在用5uF的电磁炉滤波电容做主功率回路电容充电到三四百V的时候,每次按下触发键的时候,电容上的电压都会有轻微的下降,从几V到几十V都会有。不过当时忘记把波形记录下来了。




又加上了两级,现在是七级。本楼后面已加上测试结果和分析,中压600v级别测试到此顺利结束,今后不再新增更多级。 准备了两个月时间,期间烧掉了一堆IGBT和驱动芯片还有MCU,终于能够稳定下来了。 阵亡“将士”一览图: 烧掉的IGBT、mcu、IGBT驱动芯片、快恢复二极管和一些高压电阻。 本来想做5级测试,手上管子不够了,正在快递中,等以后到了再补上5级的测试结果。 第一次做电磁炮,所以基本就是拿模拟器默认参数来用: 0.7mm线径,内径8.6mm,长度30mm320匝的线圈5个(最后一个未用),实际4级,间隔5mm亚克力板; 管材:外8.5内8.1,壁厚0.2mm的304不锈钢管; 弹丸:8*35mmA3定位销,13.8g; MCU开环控制,IGBT半桥模式,工作电压620v-660v,根据模拟器测算的峰值电流是546.5A-581.8A。 电容:每级1450uf/700v,薄膜电容,内阻0.54mΩ,工作电压620v-660v,实测容量1440-1458uf。 IGBT: 标称600v、120a,峰值480A。实际使用因ZVS限制,最高上到660v,未烧管。 测速方式:示波器读取35mm长的弹丸通过光电的时间,根据V=L/T来计算。 线圈和弹丸情况(实际用了4级): 4个30mm线圈120mm,间隔5mm,总长135mm。 控制板:随手拿的一块板子改的,利用了上面的稳压部分和MCU部分。最大的好处是4层镀金板,稳定性不错: 实际测试情况: 发射后剩余电压:252v/358v/362v/335v 由图可见在622v的情况下,35mm弹丸通过时间是456us,换算成出口速度是 v=35/0.456=76.754m/s。 e=(35/0.456)^2*0.0138/2=40.65J 充能:1122J,剩余:315.55J,耗能:806.45J,综合效率:40.65/806.45=5.04% 视频比较和谐,就不发了。 *********************************************************************************** 周一订的芯片终于到了,赶紧装上测试,优化了第五级的定时时间后,600v时的情况如下: 一般在406-412us之间,平均按408us计算; 这样出口速度和动能的情况为: v = 35/0.408 = 85.784m/s; e = (35/0.408)^2*0.0138/2 = 50.776J。 剩余电压:237v,347v,348v,324v,323v; 充能:1305J,剩余:367.56J,耗能:937.44J, 能效:50.77/937.44 = 5.416% 目前线圈+隔板总长为:30*5+5*6 = 180mm。 五级的出速情况如下: 第一级平均速度:36.84m/s,9.36J,ΔE=9.36J,平均加速度22622.35 第二级平均速度:52.71m/s,19.17J,ΔE=9.81J,平均加速度23153.61 第三级平均速度:65.30m/s,29.42J,ΔE=10.25J,平均加速度23688.31 第四级平均速度:76.42m/s,40.29J,ΔE=10.87J,平均加速度24332.90 第五级平均速度:85.78m/s,50.77J,ΔE=10.48J,平均加速度24529.82 加速度确实可以保持在24000以上,还稍有提升。 这个加速度是否可持续是我最关心的一点 效率分析: 5级600v时的理论上限值:      5级600v时的实测平均值:     v = 35/0.408 = 85.784m/s     效率 = 85.784/147.675 = 58.089% 以上分析表明了单片机+紧密型拓扑模式的可行性,同时也表明了线圈炮还能以很高的效率在较短的距离内实现高速度,特别重要的是在目前看来这样的加速度还是可持续的。而一旦线圈炮的这种高效拓扑模式被更多的人证实,那它的高效率、低损耗、基本免维护、无光、无声、极低的电磁辐射、可定向性等特性就会成为它极大的优势,绝不会仅仅只是个玩具。 ************************************************************************************** 绕线圈什么的太累人,所以本来想这次实验做到5级就结束,但是看着数据又很心痒难耐,很想知道这样的加速度是否还能持续。再按目前的加速度情况计算了一下,如果还能持续的话7级速度能上百,比我计划的8级破百还少一级。正好这次买了7个电容,一咬牙还是把剩下那两个都拿出来堆上去,这就是所谓的“堆储能”吧。 先把控制板从五路改成七路。实在是没位置了,只能割铜箔再走飞线挤挤了。6mil(0.152mm)的线上动刀子加飞线。。。万幸这样细的线只要处理两条,别的就粗犷多了。 板子改完再绕线圈,“工欲善其事,必先利其器”: 开始“堆”电容: 7个1.9kg的巨无霸,总重13.3kg,加木板的底座和线圈,估计会上30斤,我表示搬不动了。。 不过好处是这么沉的几个大家伙压阵,测试的时候挺稳的。 相比之下,线圈小的可怜: 黑压压的电容堆,一种压迫感油然而生。。。 搞定这一切花了我几天的时间,马上开始调试第六级和第七级。充能太狠了,一个7AH的电瓶明显不够用。 660v电压在做六级极限测试的时候上去过一次,为了测试最大反峰时候的可靠性,选择了的空载放电,安全通过。之后电瓶电压不够ZVS就上不去了,只能上到610-630左右。 610v下七级的最小时间值: 常见的时间值: 基本在342-346us之间,评估时按344us算。 出口速度和动能的情况为: v = 35/0.344 = 101.74m/s; e = (35/0.344)^2*0.0138/2 = 71.43J。 剩余电压: 262v,366v,370v,349v,364v,359v,363v 七级610v充能:1888.40J,剩余:619.47J,耗能:1268.93J 能效:71.43/1268.93 = 5.629% 跟5级时的能效相比有些微的提升。 7级610v的理论上限值: 7级610v时的实测平均值:101.74m/s     归一化效益: 101.74/177.64 = 57.27% 比五级时稍有下降,可能跟五级时上限值是按600v时的电流计算,实际测试时电压在600v-620v之间不定有关,本次实际测试时基本都控制在了610v。 七级的出速情况如下: 第一级平均速度:36.84m/s,9.36J,ΔE=9.36J,平均加速度22622.35 第二级平均速度:52.71m/s,19.17J,ΔE=9.81J,平均加速度23153.61 第三级平均速度:65.30m/s,29.42J,ΔE=10.25J,平均加速度23688.31 第四级平均速度:76.42m/s,40.29J,ΔE=10.87J,平均加速度24332.90 第五级平均速度:85.78m/s,50.77J,ΔE=10.48J,平均加速度24529.82 第六级平均速度:94.08m/s,61.08J,ΔE=10.31J,平均加速度24589.38 第七级平均速度:101.74m/s,71.43J,ΔE=10.35J,平均加速度24647.33 动能继续在平稳增长、加速度继续稳定在24000以上。 目前线圈+隔板的总长度是: 30*7+5*8=250mm 直径8mm的定位销截面积0.5cm^2,按单位面积算为142.86J/cm^2;按体积计算是1.76cm^3,体积能量密度为40.6J/cm^3。 通过对国内外电磁加速器现状和实现方案的广泛收集和分析,结合理论推导和比较,精心选择出“600v级中压、IGBT半桥式”作为电磁炮模型的方案,再加上仔细的制作和调试,也感谢科创论坛的前辈们和先行者们积累的不少富有实践经验和理论推导的帖子,特别是“三水合番”提出的不少理论都很有参考和指导意义,所以作为刚接触电磁炮的新人才能顺利地在本次测试中取得了意料之外、但也是情理之中的成功,同时也收获了很多宝贵的知识和经验。我想我的600v级别的磁阻线圈加速器测试可以到此结束,终于可以轻松一下了。 题外话:在五级85m/s出速、50J的情况下,即使使用的是平头销,我手头1.5cm厚的木板也就跟豆腐一样。。。所以,在101m/s出速、71J下,真的是太不和谐了,得赶紧拆了。。。




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 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 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 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 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。 电源 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。 发射 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 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%。

引用 x16516581: 问题 1.感应炮不是利用的是楞次定律吗?楞次定律不是要考虑磁场的极性?使用传统的磁阻式的多层线圈绕发岂不是让磁场的极性变得更复杂?楼主有试试1层线圈单极性的发射吗?我觉得感应的效率在2%左右的数值是有问题的,而且我在以往看过的有关同轴感应的文献中都没有有指出同轴感应线圈的层数问题。 2.如果电源使用脉冲交流电效率是否能大幅度提高?如果能,预计提高的比例是多少? 1.多层线圈磁场极性为啥会很复杂?换层又不影响磁场方向……2%左右的效率的确不高,不过感应式本来就不适合低速,出速更高的话效率也会更高。可以预见的是,对于目前的电容和线圈的组合,至少在100m/s以下,效率会随弹丸平均速度近乎线性的增加……至于你看过的文献没有提到过层数问题…再多看几篇嘛,说不定就看到了呢 2.请问脉冲交流是啥?与之相对的难道是“脉冲直流”吗?





目的:在一个线圈参数确定、电流值确定、弹丸(铁质)尺寸确定的情况下,试着推算一下这个线圈所能达到的加速度上限和速度上限,由此来评估单级的性能。        在每级线圈的圈数和电流值相同的情况下,可以线性扩展到整个加速路径。 为了推算上限值,所以这里假定了磁通截面积等于弹丸截面积(无气隙)。 例如: 根据“线圈炮RLC工具”默认参数值,可以列出以下式子,算出当前情况下的加速度上限和速度上限: 或直接代入下式: 所以,如果实测速度是17.5的话,那相对上限的效益就是17.5/33.475=52.278% 当计算出速度上限时其实有个应用已经呼之欲出了,那就是用于估算效率上限: 这里要指出的是:由于电池供电和电容放电的放电曲线差异极大,功率密度差异也很大,所以这里所列的估算方法可能仅适用于电容放电供能形式的磁阻加速器。 例:将上例计算出的速度上限值、“线圈炮RLC工具”默认指定的弹丸质量、电容电压和容量代入后: 也就是说:在这个指定的设计中,系统可能达到的最大效率是7.47%。


制作线圈炮的想法完全来自于著名的《科学超电磁炮》,然后找到了KC,然后做出了第一把电磁炮,做工较为粗糙…… 主要参数: 电容:100V 5000μF(双50V串联) 供电:DC 70V(48V200mA的电源,开路电压70V) 线圈:0.48漆包线,3cm*5层 电路:70V电源串联1k电阻给电容充电,放电为线圈并联2.8k电阻,开关控制 威力测试:使用直径2mm的铁钉做实验(注:部分生锈) 10cm距离可将普通卷子纸打洞,一定几率穿透 1m距离可一定几率穿透卷子纸 最远发射距离5m 目测速度小于10m/s 附录: 1:主要仪器都是上世纪80年代产,包括换过表笔的数字式万用表,换过芯的20W内热烙铁,化不开的劣质焊锡,漆包线,表面无法识别的电阻等。炮管是软管(废旧建材),总花费仅有两个电解电容,洞洞板和直流电源,30块钱 2:照片使用电脑摄像头拍照,就不拍实验台和试射过程了 Bug: 1:开关的一半(仍然是老货)被击穿,导致时时刻刻都在充电,但似乎威力比发射时不充电更大 2:由于严重缺乏电线(买来的电线贼硬,用拔线钳子完全剪不动外皮,卖线的说是高温线),许多地方使用曲别针作导线,接触不良 3:有时发射时会从开关放电,有巨大的电火花 4:有时从电容放电,子弹却不动或只动一点 5:如果开关在放电档,充电器串联的1k欧电阻会冒烟,能闻到糊味(算了一下,功率5W不到,是正常现象吗) 希望高手可做指点,另求教电池升压方法,我很怀疑倍压电路从9V到100V的损耗…… 图片 001.jpg 12.0k 图片 003.jpg 17.0k 图片 002.jpg 15.0k 图片 004.jpg 10.0k





本帖最后由 badboy-fly 于 2013-12-28 13:56 编辑 很长一段时间里大家尝试的轨道炮都属于简单的轨道炮也就是传统型轨道炮 这种轨道炮具有爱好者难以解决的问题,比如电流维持时间、轨道烧蚀、安培力太小.....,前者两种问题几乎都是因为阻抗小导致的。因为阻抗小所以电容放电时间短,因为时间短的问题,在理想条件下如果电容组在短时间内将能量释放根据p=w/t,瞬间功率会变得非常之大轨道和电枢也因此烧蚀了。 即使用上变态的电容组在纯电动的状态下效果都不乐观,大多数情况下为了发射都只能用上初速。 而且在提高安培力上只能通过使用更加高级的材料,使用更加高压变态的电容组,适当降低轨道宽度,使用更好的加工技术使得电枢和轨道接触更加好。 但是这样些手段并不乐观(各种拼),会耗费大量的资金,大部分爱好者都无法达到这个条件。渐渐地轨道炮也就成了土豪玩意,土豪的象征。当然真正的爱好者注重的是最后的效率和学习理论的收获,而不是威力。 但是为了得到更大的收获我建议大家应该把对象放在更适合爱好者环境的轨道炮——增强型轨道炮 以上这两种典型类的轨道炮都有一个统称叫做增强型轨道炮 假设根据环路定律电枢处于一个平行磁场的磁感应强度为B μ0为磁导率(4π*10^-7H/m),x为电枢运动是距炮尾的距离,L为两轨道的间距, 因此电枢所受到的安培力为F 简化后得到电感梯度。因此安培力又与电感梯度成正比。 在电炮原理的第63页开始有讲到关于电感梯度与增强型轨道炮轨道匝数的关系以及各种分析。 在神奇的米粒发射后没多久,尝试了简易的mini增强型轨道炮。结果也让我很惊讶 由于没有足够的轨道,所以使用了多股漆包线做成的线圈代替。 虽然轨道预留了螺丝孔。但是并没有使用螺丝固定,而是使用502。储能大概170J左右直接发射等离子电枢发射后电压在100多V以内 http://v.youku.com/v_show/id_XNjEyNzI4MzI0.html 发射后散架,所以就没有使用米粒当弹头发射。 这次实验后因为没有合适的轨道就没有继续做下去了,然后就是一直在搞感应式。 http://v.youku.com/v_show/id_XNjQ3OTc5MDgw.html 到了最近感应式遇上瓶颈后,无聊下拿起3月份做的轨道炮改了起来。 花了几个小时的时间就改好了,整个过程并没有拍摄照片而且根本没有按照大量的理论来设计,其实也和动手没区别。。。。 原来的轨道炮只能发射等离子电枢,但是现在可以发射弹丸了 以下都是发射后拍摄的 增强线圈 发射瞬间截图 发射后耐压107V左右,240V发射,电容组最大储能525J 弹丸是用洞洞板加502打磨后压成的电枢还是原来最爱用的等离子电枢 http://v.youku.com/v_show/id_XNjUzOTQ1NTQw.html




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