学习轨道炮前你应该知道~         
badboy-fly2013/06/28电磁炮 IP:广东
最近不知道为啥轨道炮板块开始活跃起来,在此希望大家阅读。
学习轨道炮前你应该知道~
8P(G5LUS6MY1]2}I01)JWKU.jpg
这是一门轨道炮
电流从正极轨道经过电枢流入负极轨道返回电源。
我们知道电流通过任何导线时都会在周围产生磁场。磁场是指一个有磁力作用的区域。磁力具有大小和方向。在轨道炮中,两条轨道就像两根导线,每条轨道的周围都有一个磁场。在磁场中,环绕着正极轨道和负极轨道的磁力线分别呈逆时针和顺时针方向。根据毕奥萨伐尔定律两条轨道之间的总磁场方向垂直于轨道平面结果就导致了电枢中的电流与磁场互相作用产生安培力和洛伦兹力的合力。
洛伦兹力是安培力的微观意义,对于固体电枢而言发射的力是安培力,对于等离子电枢而言发射的力是洛伦兹力。



安培力计算公式F=BIL

设计考虑电源必须要能够提供强大的电流并且能够维持和控制在一个有用的时间里。
在轨道炮每次发射的时候两轨直接都会存在着强大的斥力(电流方向,同向相吸,异向相斥)因此轨道需要用结实的材料制作(不过因为现在业余界的轨道炮效率还是很低,所以基本上没多少个人出现过轨道发射后两轨距离变长的问题。)即使这点斥力很小但是由于它会影响两轨距离,导致电枢无法和轨道正常接触产生电弧烧蚀轨道。铁磁材料不适宜制作电枢,因为铁磁材料在磁场范围内会磁化然后被磁场吸引,导致轨道严重磨损和降低效率。
同时还要考虑轨道的电阻和电感对电源功率的影响,这点和导线一样都是可以认为减少和避免的。
轨道炮发射时候会产生大量的热量,这些热量通常都是经过轨道和电枢往外散发。
因此可以总结出轨道的材料选择必须要是强导电材料,同时需要良好的耐高温材料、高硬度材料。
轨道设计的时候大部分人都会认为轨道半径越大越好。其实这样你就错了(其实也可以指宽度)
根据公式B=μI/2πr (其中
μ=4π×10^(-7)N/A^2,为
真空磁导率)可以看得出B(磁感应强度)和r成反比


当B减少了根据F=BIL,若此时I并没有变大的话,F减少。所以轨道半径径要适可即止。

电枢
选择合适的电枢有利于减轻轨道磨损和提高轨道炮的效率。
一般情况下电枢可以分为三种
1、等离子电枢
2、固体电枢
3、混合电枢(一般情况是以上两种混合)
优点和缺点
优点
等离子电枢:质量小又轻,不需要考虑电枢是否结实牢固,与轨道有着良好的接触性
固体电枢:电阻小,设计简单
混合电枢:在固体电枢的基础上,是的固体电枢有良好的接触性
缺点
等离子电枢:高电阻、易产生烧蚀、不稳定、注入前要提供初速、易产生电弧和泄露
固体电枢:难以和轨道保存良好接触
混合电枢:对性能的影响不清楚
当然还有一种电枢叫做 过渡电枢 在初始加速的情况下是固体电枢态,但是在轨道中持续加速一段时间后就会变成等离子体电枢。
这种电枢具有固体电枢和等离子体电枢的优点同时还避免了他们的缺点。
因为固体电枢和混合电枢加速前和加速后都是固体,因此在选择固体电枢的时候可以直接用作炮弹
但是选择等离子电枢和过渡电枢的时候,电枢和炮弹最好分离。
等离子体可以利用放电或金属丝爆炸产生注入轨道或者在轨道内放置金属丝在通电瞬间在轨道内产生。
等离子体实际上就是被电离的气体,因此它有着导电性和流动性。
在设计使用等离子电枢和过渡电枢的轨道炮时必须要保证轨道炮有着良好的密封性。

上面说到选择等离子电枢和过渡电枢的时候,电枢和炮弹最好分离。这正是因为上述等离子的性质导致的
气体密度小质量也小,因此出膛后动能会迅速减小。所以分离是最好的选择。利用电枢推动炮弹。
O4Z0@3P{%UH5SVV@X5`TBRO.jpg
初速选择
提供初速主要是为了减轻轨道磨损和电流损耗,配合电容放电时间。使效率提高。
选择初速前必须要结合轨道炮的性质和电枢来选择合适的加速器。
通过实验可以知道轨道磨损最严重的位置就在于启动瞬间
}@~OBL{D]7V6N5V$DP`(HN4.jpg

VGS%O)448KS}]4%3$3]H4NV.jpg

如图可以看得出在低速状态下轨道磨损是最严重的,因此选择初速的的速度最好越快越好。(图中是纯电动发射)
所以建议使用速度高的炮
如轻气炮(压缩轻质气体的气炮,气炮也一样)、电热炮、二级轻气炮、感应式、等等这一类的高速炮
不过感应式在此有一个缺点就是不能使用盘状的线圈也就是不能使用单级脉冲感应式,要使用多级感应式(线圈类型和磁阻式一样)
在这里大家会问“为什么磁阻式不能用作提供初速呢?”
首先磁阻式的发射原理只适合发射铁磁物质,铁磁物质有三种分别为铁、钴、镍。这三种物质磁阻小易饱和电阻大。
因此在磁场范围内容易被磁化然后被磁场吸引。所以在轨道炮内很容易就会被轨道磁场吸引,同时因为电阻大限制了电源电流。同时还会使得轨道产生更多的热,损害轨道。因此磁阻式不适宜给轨道炮提供初速。
初速除了减少轨道磨损和电流损耗,还可以使电枢在短暂的放电时间内经过设计好的轨道,使得轨道长度不被浪费。
以下为个人常用的办法



判断电容放电时间是否配合轨道长度的方法有很多其中一种就是利用发射,测出发射前和发射后的电压值相差程度大小来判断
t = RC*Ln[(U1-U0)/(U1-Ut)]
  In不懂的可以无视  R是电阻单位Ω  C的电容容量单位F  U1电容充到的电压 U0电容初始电压值 Ut 放电后的电压
计算出t后将t带入公式V=S/t S轨道长度单位m 然后求出初速V


当然初速也不允许太大,否则电容余压过剩也会导致效率低的情况。要看实际情况提供
========================================END=============================================[u]
[/b]
+10  科创币    yurifreeman    2013/06/28 高质量发帖
+10  科创币    听我说瞎话    2013/06/28 最近瞎话也想研究轨道炮。。。哈哈
+1  科创币    宅人    2013/06/28 受用了!
+25  科创币    黑岩兔    2013/06/28 不错!
+50  科创币    猎鹰    2013/06/28
+50  科创币    delete    2013/06/28 初步扫盲专业户
+5  科创币    mobius    2013/06/28 这么一说我好象明白了!
+25  科创币    robbie    2013/06/28 买你一晚
来自:物理高能技术 / 电磁炮
28
1
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~~空空如也
wuncle
11年6个月前 IP:未同步
541237
没动过手的人提问:
从公式看来,如果外加一个强磁场似乎能对F有帮助。
但为什么没人这样做呢,况且如果用永磁材料,磁性只会被加强而不会减弱。
+1
科创币
亚里士缺德
2013-06-28
永磁体太小,用处不大
+1
科创币
桓桓桓
2013-06-28
永磁体太差劲了……加电磁体值得一试……
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badboy-fly作者
11年6个月前 IP:未同步
541307
回 1楼(wuncle) 的帖子
正如评分给你的人所说的
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黑岩兔
11年6个月前 IP:未同步
541320
这个帖子对新手很有用~顶一下
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yurifreeman
11年6个月前 IP:未同步
541326
入门好贴。顶一下。
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胖喵可不胖
11年6个月前 IP:未同步
541327
回 1楼(wuncle) 的帖子
加U型电磁铁可以吗?
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最高主机泡泡
11年6个月前 IP:未同步
541334
没玩过轨道炮看了这个想弄个玩玩了。。轨道炮的电容电压和容量一般在多少合适呢
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qaz5681671
11年6个月前 IP:未同步
541335
好帖。。顶一下
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badboy-fly作者
11年6个月前 IP:未同步
541338
回 6楼(baiwenglong) 的帖子
引用第6楼baiwenglong于2013-06-28 20:30发表的 :
没玩过轨道炮看了这个想弄个玩玩了。。轨道炮的电容电压和容量一般在多少合适呢

这个没有多大限制和要求,但是必须要达到的要求就是能够提供大电流维持和控制在一个加速时间里就行了。
不过一般情况下建议容量都比较高点好,多个电容并联。这样电容内阻减少放电电流也会变得非常大。
如果使用的电容电压比较高就建议将初速提高一些。配合上放电时间就行了(也就是加速时间)
+95
科创币
猎鹰
2013-07-13
曾哥专业扫盲户啊~!
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亚米来
11年6个月前 IP:未同步
541345
很想做一个啊 只是 资金不支持啊 唉= =
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robbie
11年6个月前 IP:未同步
541354
火钳刘明,虽然我都知道了
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west_0830
11年6个月前 IP:未同步
541388
基本原理大部份人已经清楚,外加磁场和用线圈代替单一电枢我也试过。。。效果不怎么好。。。目前只想到电热加电磁的混合体提高效率。别的没办法[s:273]
+1
科创币
badboy-fly
2013-06-28
提高效率的帖子大概在暑假写。。。。先写那么多最近还很忙啊!其实提高效率的最好办法就是提高有用电流和B
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badboy-fly作者
11年6个月前 IP:未同步
541395
回 11楼(west_0830) 的帖子
提高效率的帖子大概在暑假写。。。。先写那么多最近还很忙啊!其实提高效率的最好办法就是提高有用电流和B 磁感应强度
接着就是选择最合适你哪门轨道炮的电枢。
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超电磁炮fly
11年6个月前 IP:未同步
546348
Re:学习轨道炮前你应该知道~ 【学习轨道炮前必读】
晕死……今天看了看贴子感觉有必要说一下电容问题
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monkeyd
11年6个月前 IP:未同步
546353
Re:学习轨道炮前你应该知道~ 【学习轨道炮前必读】
我之前一直觉得应该轨道上下用电磁铁制造强磁场出来,以现在的技术12V就几T的磁场强度了,没工具做轨道也就没机会试验
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超电磁炮fly
11年6个月前 IP:未同步
546360
回 14楼(monkeyd) 的帖子
你的意思是把电磁铁串联在轨道炮上还是?其实轨道炮的磁感应强度可以更高,只要半径适当减少就可以了。
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monkeyd
11年6个月前 IP:未同步
546421
回 15楼(超电磁炮fly) 的帖子
上下两排电磁铁并联制造一个稳定的强磁场,但是轨道烧蚀实在是没什么好方法
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jonason
11年6个月前 IP:未同步
546492
Re:学习轨道炮前你应该知道~ 【学习轨道炮前必读】
出学校以后就没有接触过公式了,看来这个介绍,看来还要详细看懂公式才行
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somnus13
11年6个月前 IP:未同步
546989
Re:学习轨道炮前你应该知道~ 【学习轨道炮前必读】
先用空气压缩机打出子弹,然后通过多级线圈炮再加速最后通过磁轨炮可以么?

为什么轨道炮不能制作成变形金刚2里的电磁轨道炮的样子?
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超电磁炮fly
11年6个月前 IP:未同步
546997
回 18楼(somnus13) 的帖子
你说的多级线圈炮是那种?是磁阻式?
如果是磁阻式就绝对不行因为帖子里面有解释为什么轨道炮不可以随意发射铁磁材料
变形金刚里面的轨道炮的确可以,那轨道炮应该是磁悬浮轨道炮如果是的话。那驱动能量需要很高——电炮原理里面有写到关于这类的轨道炮。
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fly11
11年6个月前 IP:未同步
547056
Re:学习轨道炮前你应该知道~ 【学习轨道炮前必读】
其实用空气XX1.0MPa注入初速估计不经轨道加速都已经很BT了
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超电磁炮fly
11年6个月前 IP:未同步
547202
回 20楼(fly11) 的帖子
这个不能这样说,要看单位时间内的排气量。
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fly11
11年6个月前 IP:未同步
547244
回 21楼(超电磁炮fly) 的帖子
呃其实出气速率慢可以通过延长加速时间解决,如果出气口径小加长加速管也有不错的效果。最后还是W=pt。。。。
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超电磁炮fly
11年6个月前 IP:未同步
547262
回 22楼(fly11) 的帖子
不可以这样想,你觉得瞬间排气量大的火箭产生的推力大还是排气量小喷嘴长的火箭推力大
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fly11
11年6个月前 IP:未同步
547290
回 23楼(超电磁炮fly) 的帖子
火箭那个是为了保证喷出气体的动量大。。喷气速度小了连重力都无法克服是吧  推力小加速度小无所谓只要时间够长末速度一样大 对于空气大炮来说只是空气做功多少的问题呃  有些手gun和冲锋gun使用的是同样的子弹,火药瞬间爆产生的气体是等量的,然而冲锋g的有效射程比手g长,因为它g管更长,气体在密闭空间里可以更好地对子弹做功
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fly11
11年6个月前 IP:未同步
547301
回 24楼(fly11) 的帖子
当然说错一点就是出气率当然是越大越好因为炮管长会有更多的摩擦损耗
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超电磁炮fly
11年6个月前 IP:未同步
547306
回 24楼(fly11) 的帖子
你别忘了前面你说气狗哪里他们在同一时间释放的气体不是等量,如果在相同的管子下。快速释放的是最好的
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fly11
11年6个月前 IP:未同步
547309
回 26楼(超电磁炮fly) 的帖子
相同管子出气量率大的明显气压比较高吧。。是吧
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