初到论坛,看了各位网友的精彩讨论,大开眼界.也写一点自己的见解.
关于提高能量效率,本想好好整理一下,付上计算公式,改进意见等,但无奈时间不多,先把一些零星的想法写下来,供各位讨论指正.当然所有论述不一定正确.
A.铁弹的感生磁场来自所在位置磁场对时间的导数,所以只有螺线管中的电流增大时,铁弹才获得推力. 铁弹在磁场中所获推力的大小还与所在位置磁场的梯度成正比.所以在均匀绕制螺线管的中部,磁场梯度为0,铁弹不会获得动力.
  据此改进意见:1.采用梯度绕制,就是一边多一边少,让磁场梯度为0的点不在螺线管中部,从而获得更长的加速距离. 2.测量线圈电感,电容esr值,调整放电曲线.使得铁弹在管内运动时,螺线管电流一直在上升,当然在铁弹离开管字的时候,放电要完毕,电流达到最大值. 同时调节电流对时间的斜率,使其不至于过大,让铁弹达到严重的磁通饱和,当然这可能需要结合调整螺线管的长度3, 通用的可控硅通流能力有限,IGBT稍好,都有可能大大消弱峰值电流. 可以尝试使用气体放电管,雪崩二极管等,充电达到一定域值后自动触发.
B,从能量的角度考虑,如果铁弹一直处于磁通饱和,从一个稳定的通电螺线管中运动到外部.其所获动能只与螺线管的磁场有关,与螺线管的长度无关. 同时如果不考虑损耗.电容把电场能全部转化为螺线管的磁场能,无论线圈的多少,最终的磁场强度是一样的.所以,1一味增加线圈匝数不能获得多大能量效率提升.同时要考虑的损耗有电容的ESR,螺线管电阻,匝间电容.但是当螺线管的感抗远大于前述因数后,再增加匝数将变得无意义.2 同时选择低ESR的电容很重要,有时候甚至比容量还重要. 一个esr大的电容短路后获得的峰值电流可能比一个比其容值小的电容还小,这样的"虚胖"电容很差.一般子弹在螺线管中的加速时间就几个毫秒,而我曾经测到一个10mF的电容在1000Hz下仅剩下有100uF,也就说这个10mF的的电容跟100uF的低ESR电容没有多大差别3.螺线管可以考虑两层之间90度绕制等方法降低电容.
C,螺线管与电容实际上是一个振荡电路.仅仅把一小部分能量传递给了铁弹,就如一个LC谐振器通过一个耦合线圈把能量通过天线辐射出去一样.所以剩余的磁场能会转换为电场能再次存储在电容中.当然我们一般用电解极性电容,反向充电是有害的,一般是吸收掉.可以考虑再次利用这这部分能量.
D,根据A项,为了让铁弹获得较大的感生场,可以考虑在弹体外部增加线圈,类似感应电机在硅钢片外加鼠笼转子. 更进一步,让弹体上的线圈通过轨道电极获得电流(类似轨道炮,当然电流小得多),产生较大的磁场,同时也可以不再依赖螺线管的磁场-时间导数获得感生场,让弹体再螺线管在电流上升和下降时都可以加速.这种模式下,可以加续流二极管,让螺线管中的电流慢慢衰减.
E, 可以考虑直线电机加速模式,但是这种模式下需要精确控制大电流的时序,难度比较大,做长距离加速可能比较好.可以考率三相自谐振加速.需要用两个极性电容组成一个无极电容.
F, 关于多级加速, 个人认为前途不太大. 从效率上不会增加效率.控制倒不难.弹体需要运动到每极螺线管的中部才能通电加速,不然会减速.同时经过前级加速后的铁弹会被残余磁化,让下一次感应场打折扣.所以多次加速的效果不是一级的n倍,而是1+0.几n.还不如把多级的能量加到一级中,调整好匹配,获得更好的效果.
G, 借用高频阻抗匹配的原理,感觉现有的结构就是,螺线管感抗比较大,而弹头很小,耦合过去的能量很小,需要大幅增加弹头的感抗,光靠铁弹的涡流自感可能不行.
---------------更多的想起来后再写.