事故报告仅用于总结经验教训,提高安全防控水平。禁止转载、演绎及任何非善意的应用。
事故报告:单级感应炮的惨死现场
Ball_Lightning2022/08/31电磁炮 IP:中国

单级感应炮有很多缺点,比如就是线圈不好固定,以及如何兼顾线圈的坚固和较高的耦合度

我在多级感应炮计划破灭的情况下,排除万难开始了单级的尝试。

参数:

储能电容组:3200V    12.5uF(实际充电至2000V)

线圈:2.7uH

功率开关:大个火花间隙

电枢:0.15g铝管

发射时人与装置隔着一道门

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封装线圈的方式:

短PVC管绕纸(绕的很结实),直径差不多等于线圈直径后然后把线圈的脑袋粘在上面,整体套厚3mm的pvc管,线圈后面灌热熔胶。

据说环氧树脂灌封的效果很好,但可惜手头没有——于是就想试试这种封装的线圈抗大功率效果怎样。

120717287229885eb65a0f41fe6c3fb.jpg d6d3c34fd6831949f0362814f714134.jpg

在阳台上开了几炮。

第一炮(1100V)没啥问题,铝弹深深穿入泥土,费了好大劲才挖出来。可惜测速器在EMP作用下当场抽风,没有速度数据。

第二炮(2000V)发现电枢没出来,遂开第三炮,无果(当然我当时并没有意识到这是反复鞭尸)。

拆掉纸管才发现出了问题:

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第二天剪开pvc,发现了炸碎的线圈

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发现线圈内径明显变大,死死卡在pvc里。我竖向切开管子,才取出了线圈。

PVC上没有明显的勒痕和发白,说明他还是很结实的。

这是线圈,在一个薄弱的位置被整体折断

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总结本次的经验教训:

  1. PVC材料承压性能不错,抗拉性能优异。只要够厚实,可以当做最外层保护材料

  2. 热熔胶的抗拉缓冲性能良好,承压能力差

  3. 进行危险实验时人与装置不能同处一室

  4. 线圈质量,内径要与储能匹配,否则会发生过热融化和大撕裂等事故

请大家不要学我😅

害,又有的忙活了。接下来我打算用这个电容组加饼状线圈打铝币,请大家拭目以待

来自:物理高能技术 / 电磁炮特殊话题:事故报告动手实践:实验报导
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~~空空如也
Ball_Lightning 作者
2年3个月前 IP:中国
907878

哎,早上没睡醒,语言有点错乱。

忘了说,铝弹被挤压变形了且表面涂有一层炭黑

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肖特基的救赎
2年3个月前 修改于 2年3个月前 IP:内蒙古
907881

环氧树脂的话,上淘宝买水晶滴胶,混合以后常温等一段时间,变粘稠以后加热降低粘度,刷在预热过的线圈上,让他渗透进去就行,气泡用打火机靠近就会破,胶冷却下来会迅速凝固,等48小时就可以用了。务必精密测量两组分的比例,不对的话影响强度。这种滴胶的机械性能和绝缘性能还是挺不错的,而且有小包装卖,不用一次买一大桶

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三水合番
2年3个月前 IP:四川
907883

线圈除了热熔胶没有加其他胶水吗?热熔胶太软(“弹性模量”低),而且渗透性差,用在这种场合估计不比“没加胶水”好到哪去。按照顶楼描述的12.5uf,2kv的话,总储能是25J,用502粘线圈估计都不会有太大问题。

另外,电枢重量只有0.15g吗?这是个啥尺寸的铝管?

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Ball_Lightning作者
2年3个月前 IP:中国
907885
引用三水合番发表于3楼的内容
线圈除了热熔胶没有加其他胶水吗?热熔胶太软(“弹性模量”低),而且渗透性差,用在这种场合估计不比“没...

呀,呀呀呀呀呀呀实在对不起,我把数据标错了是125uf

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Ball_Lightning作者
2年3个月前 IP:中国
907886
引用三水合番发表于3楼的内容
线圈除了热熔胶没有加其他胶水吗?热熔胶太软(“弹性模量”低),而且渗透性差,用在这种场合估计不比“没...

铝管高3mm内径9外径11


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三水合番
2年3个月前 IP:四川
907887
引用Ball_Lightning发表于5楼的内容
铝管高3mm内径9外径11

这个尺寸的铝管重量应该是 pi/4*(1.1cm^2-0.9cm^2)*0.3cm*2.7g/cm3 = 0.25 g 吧?

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Company_Inspector
2年3个月前 IP:陕西
907923

大型线圈环氧灌封貌似要震动台和真空环境?线圈的制造问题也是我暂时没有进行进一步的感应式实验的原因


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三水合番
2年3个月前 IP:四川
907938

说起环氧灌封,我比较怀疑“单纯的环氧灌封”是不是有效果。

因为环氧树脂也很“软”,网上查到的杨氏模量一般是在2GPa上下。相对的,紫铜的杨氏模量有100多GPa。树脂和紫铜比,简直就是软到不存在一样。似乎难以在线圈发生塑性形变之前,将线圈束缚住。和不灌封的区别可能只是,一个是线圈在空气里炸,一个是线圈在树脂块里炸。

从模量的角度看,应该得用玻璃纤维(或者碳纤维)增强的环氧树脂灌封,才能有效果。网上查到的玻璃本身的杨氏模量普遍在大几十GPa,和紫铜可比拟。碳纤维则有两三百GPa,比线圈的紫铜硬很多。

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二次元的创世科技
2年3个月前 IP:山西
907939

环氧灌封是真的香

我曾经试过22kj的感应炮,单级平板状线圈,黑色环氧灌封,11匝,可以吃得住22kj能量的反复揉搓

Screenshot_2022-09-01-11-56-45-61.jpg IMG20220713214500.jpg

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Ball_Lightning作者
2年3个月前 IP:中国
908038
引用三水合番发表于8楼的内容
说起环氧灌封,我比较怀疑“单纯的环氧灌封”是不是有效果。因为环氧树脂也很“软”,网上查到的杨氏模量一...

据我所知杨氏模量描述的是抗拉能力,而环氧提供的主要是抗压效果(这个抗压能力是非常可观的)。

而紫铜么,用台钳轻轻一挤就扁了,这是许多金属的通病。

我想我的线圈断掉主要是因为位置没有摆正再加上PVC光滑,导致在线圈沿z轴旋转,然后被挤断(或者说剪切致断也可以吧)

目前的主要问题是如何防止线圈受压导致内径扩大。



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三水合番
2年3个月前 IP:四川
908044
引用Ball_Lightning发表于10楼的内容
据我所知杨氏模量描述的是抗拉能力,而环氧提供的主要是抗压效果(这个抗压能力是非常可观的)。而紫铜么,...

杨氏模量同时描述抗拉和抗压。

你提到的“用台钳轻轻一挤就扁了”,是因为线圈的形状会导致应力集中在小块区域上,这是结构问题,不是材料问题。相应的,如果把环氧树脂做成“线圈形状”然后放到台钳上挤,那它的形变量会比紫铜更大,损坏的也会比紫铜更早。

在“感应炮”的场景下,这个问题是不存在的。因为此时线圈受的是均匀的径向扩张力,不会有结构导致的应力集中。

我想我的线圈断掉主要是因为位置没有摆正再加上PVC光滑,导致在线圈沿z轴旋转,然后被挤断(或者说剪切致断也可以吧)

这里我没太看懂。z轴指的是哪个轴?你的意思是不是,受支撑结构的影响,线圈受到的“轴向力”,集中到了线圈的某个位置,导致线圈断掉?


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Ball_Lightning作者
2年3个月前 IP:中国
908046
引用三水合番发表于11楼的内容
杨氏模量同时描述抗拉和抗压。你提到的“用台钳轻轻一挤就扁了”,是因为线圈的形状会导致应力集中在小块区...

额我的意思就是线圈的直径想要变大,但pvc勒着它,走不了,于是它沿与发射方向(y轴)垂直的方向(z轴)发生旋转。

然后一侧被纸管挡住,走不动;另一侧是较不抗压的热熔胶,在贴着热熔胶的那一侧就有一个线圈被撅掉的点。


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三水合番
2年3个月前 IP:四川
908048
引用Ball_Lightning发表于12楼的内容
额我的意思就是线圈的直径想要变大,但pvc勒着它,走不了,于是它沿与发射方向(y轴)垂直的方向(z轴...

“径向力集中到某个位置”导致线圈损坏恐怕不现实。就像我上面提到的,在这个场景下,铜的杨氏模量比其他材料高太多了。pvc根本起不到“勒着它”的效果。


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Ball_Lightning作者
2年3个月前 IP:中国
908049
引用三水合番发表于13楼的内容
“径向力集中到某个位置”导致线圈损坏恐怕不现实。就像我上面提到的,在这个场景下,铜的杨氏模量比其他材...

但目前的事实是,PVC没有明显变化,铜线已经被拉细,扯断并压扁了😂

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三水合番
2年3个月前 IP:四川
908050
引用Ball_Lightning发表于14楼的内容
但目前的事实是,PVC没有明显变化,铜线已经被拉细,扯断并压扁了😂

pvc的“断裂伸长量”比铜高很多,或者说“强度/模量”更大。就好像在玻璃杯外面套根橡皮筋,把玻璃敲碎,橡皮筋也是“没有明显变化”。

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Ball_Lightning作者
2年3个月前 IP:中国
908052
引用三水合番发表于15楼的内容
pvc的“断裂伸长量”比铜高很多,或者说“强度/模量”更大。就好像在玻璃杯外面套根橡皮筋,把玻璃敲碎...

那么请您推测一下,我的线圈到底是怎么断的呢?

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三水合番
2年3个月前 IP:四川
908054
引用Ball_Lightning发表于16楼的内容
那么请您推测一下,我的线圈到底是怎么断的呢?

我推测是:

一方面是径向力本来就很大。

另一方面是,像11楼里提到的“受支撑结构的影响,线圈受到的“轴向力”,集中到了线圈的某个位置,导致线圈断掉”。

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Ball_Lightning作者
2年3个月前 IP:中国
908055
引用三水合番发表于17楼的内容
我推测是:一方面是径向力本来就很大。另一方面是,像11楼里提到的“受支撑结构的影响,线圈受到的“轴向...

感谢指导!

另外,针对感应炮线圈强度我还有个问题:

如果用铜带绕制线圈,相同电感储能和外形的情况下,它的内径扩大量会不会比漆包线圈小呢?或者说,它的抗冲击性能会不会比铜线更强?

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Ball_Lightning作者
2年0个月前 IP:中国
911428
引用三水合番发表于8楼的内容
说起环氧灌封,我比较怀疑“单纯的环氧灌封”是不是有效果。因为环氧树脂也很“软”,网上查到的杨氏模量一...

最近我看到很多使用碳纤维布包裹模型作装饰的视频,才了解到还有碳纤维布这种神仙材料(

据您说碳纤维的杨氏模量极高,那么,如果我发挥它抗拉的特长,也许能够将线圈勒得紧一些。我想,能不能用一种剪切模量极高的胶水将一条宽度大于线圈长度碳纤维布粘在线圈上,绕一截,涂一点胶水……绕成一个筒形,最后往两边出头的部分灌环氧。

但是我对剪切模量这个东西没啥概念,网上查到的资料也不知道该怎样横向对比,麻烦前辈向我推荐一些符合要求的胶水种类?

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大仙
2年0个月前 IP:江苏
911432
引用Ball_Lightning发表于19楼的内容
最近我看到很多使用碳纤维布包裹模型作装饰的视频,才了解到还有碳纤维布这种神仙材料(据您说碳纤维的杨氏...

之前做超声波设备的时候,了解到爱牢达胶的强度算能买到的民用产品里面最高的了,建议你联系相关代理问问。

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