2008年电磁武器设计
阿丕2007/12/24电磁炮 IP:云南



虽然现在发布早了些时间,不过做大概的说明是时候了。

上图采用的是耐压1200V的IGBT模块,日本,同时运用了四个400V1000UF的电容完成的电磁发射实验样枪,目前还没有制造线圈,连接驱动电源.系统设计是完成了.理论弹丸速度为50M/S以上.

原来的六级发射线圈组无法运用到这个实验中,被搁置.串联加速要后续才继续进行.

发此贴的另一目的在于,我在火箭技术方面的资料收集和工艺方面的改进到了一个收尾阶段.未来一段时间的重点将逐步转移到此版块.

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来自:物理高能技术 / 电磁炮
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~~空空如也
1211
17年2个月前 IP:未同步
24727

高氯酸铵复合推进剂还没弄呢,怎么就转方向了。不过还是要热烈祝贺楼主进军电磁武器领域,以目前能够达到的条件,这里能够做的创新以及成果的应用范围比火箭广得多。今后一段时间科创论坛参考实验室也会做这个东西,希望到时候多就科技情报等领域进行合作,我们一定要做出水平来。

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阿丕作者
17年2个月前 IP:未同步
24728

复合推进剂和双基属于军用范围,单材料购买方面就不少问题.加上制造,储存方面,都需要相当的设备才可以达到比较好的效果.而最麻烦的是发动机材料,已经不是用一般材料可以应付的.留给中科院老爷子们弄好了.

相比之下,现在有许多兄弟提供技术和材料支持,电磁武器制造方便了许多.到时候多交流吧

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浴血前锋
17年2个月前 IP:未同步
24729

严重支持阿P!

这下有伴了hohoho

你那上安的是不是51开发板

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iamjedi
17年1个月前 IP:未同步
24730
楼主开始造大炮拉!
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阿丕作者
17年1个月前 IP:未同步
24731

用PIC16F877A作为控制,这样的话比较熟悉

离大炮还有点距离

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浴血前锋
17年1个月前 IP:未同步
24732
第一阶段完成

我的测速板已经完成,理论测量范围0.172m/s——999.999m/s,实际的话我想500m/s应该没问题。

遗憾的是没有数码相机,连摄像头都没有[em11],以后再给大家传照片

先简单介绍下方案吧:
MCU:C8051F340
传感器:U型光电断续传感器
检测距离:120mm
时基频率24M

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阿丕作者
17年1个月前 IP:未同步
24733
楼上兄弟上图后给你加分
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浴血前锋
17年1个月前 IP:未同步
24734

努力攒钱买相机ing~~

另外测速板改版,原来的误差有点大。

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1211
17年1个月前 IP:未同步
24735

今天接到通知开始预研,就是通过文献综合、初步计算等手段,搞清这种武器到底有多大现实意义,瓶颈究竟在哪里,以及到底有没有必要立项开发。所以今天才第一次沉下心来做了一点点高中水平的计算。

据文献,某种步枪子弹的火药大约放出15KJ的能量,最终使子弹获得约3KJ的动能,效率高达20%。

对于手枪来说,子弹的动能要小得多,一般为300~400J。六四式和七七式手枪装备警方以后,还经常反映“威力”不够,甚至发生过几枪打不死人,或者在脑门上发生跳弹的事情。因为子弹的杀伤力并非打进人体这么简单。显然,用同样直径的锥子慢慢刺入人体,杀伤力肯定不及子弹。

如果电磁枪要成为一种自卫武器或者警用武器,那么子弹的能量达到200J应该不算太苛刻的要求。要成为军用攻击武器,动能达到1KJ应该不算苛刻。当然不是说小于这个标准就没有用武之地。例如可能可以用于狙击武器,因为通过良好的设计可以做到完全无声,这对打冷枪而言是极好的条件。

我们以最乐观的态度估计,能够把电磁枪的效率提高到5%。那么,获得200J的动能,需要至少4KJ的电能。目前最好的民用AA型镍氢充电电池的容量,大约为2500mAh。假设该电池一直以1.2V的电压放完等于它容量的电量,总共就有3Wh的能量。3Wh=3×3600J=10.8KJ。

也就是说,一节目前世界上最好的民用AA型镍氢充电电池的电能,最多可以打2.7发子弹。我们知道,镍氢电池在大电流情况下的放电效率有限,如果在半小时内放完,容量可能会折减到50%。为了能够正常的打完这2.7发子弹,必须缓慢的放电,或者至少要隔半小时才能打一发子弹,否则打不了2发就没电了。

如果要打6发子弹,就需要3节电池,约重100克;假设换成锂电池,重量约70克。而相同条件下用火药子弹,只需要大约15克火药,加上弹壳,也不会超过40克。

所以,电磁枪如果用于传统用途,其主要瓶颈是:

1、能源装置;

2、效率。

至于功率器件、电路设计、弹头旋转之类,都是成熟的、可以解决的问题,虽然可能体积大一点,但算不上科学意义上的瓶颈。

例:一颗子弹质量为5克,速度为200m/s,则动能为100J。

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1211
17年1个月前 IP:未同步
24736

目前的电能存储水平只有这个条件,电动车甚至说整个能源技术的发展都是被卡在电能的存储上面。在没有实质性突破之前,我们只能降低对电磁枪弹能量的要求。究竟能降到多少,而降到最低的要求之后,有没有储能装置能够满足基本需要,这是下一步的研究方向。只有过了这一关才能进行下一步,即提高效率。如果第一关过不了,就只有等下一次能源革命之后再做了,该课题可以就此罢休。

在降低对枪弹能量要求方面,我们考虑电磁枪的部分应用场合,例如,10米以内的自我防卫;警用非致命武器等。以10米以内的自我防卫为例,考虑等杀伤力情况下的不同弹径、不同弹形,通过理论模型和模拟实验求解最佳情况下的最小子弹能量。再以该数据为依据对储能装置提出要求。这是下一步的主要工作。当然,如果能够找到有关文献,这一步就可以省略。

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hamdad
17年1个月前 IP:未同步
24737

文献显示,54的枪口动能为480J,64为230J,民用射钉枪通常大于100J(取决于弹威力和钉型的选择)。

图片是从WWW上搜集的,国产某型号防弹背心的标称防护能力。


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ter9vul
17年1个月前 IP:未同步
24738
做电磁驱动的枪千万不要和火药驱动的枪比,如果非要和用火药驱动的枪比,在现今超导材料没有突破的情况下,电磁枪的最大优势只有速度。
所以如果用火药枪作参照的话,只能研究初速大于2千米以上的东东了。
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mass_lynnxy
17年1个月前 IP:未同步
24739
预研的结果说明电磁枪还有很多不足,还可以有很多工作要做,还没有达到下结论说电磁枪不能用的程度,只能说明在目前的工程条件下制造出的电磁枪实用性要打折扣。
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1211
17年1个月前 IP:未同步
24740

如果作为一种杀伤武器,对动能提出要求是非常必要的。不否认50甚至20J动能的子弹也能造成有效的杀伤,但是作为军用或者警用武器,这个要求就太低了。首先应当明确电磁枪是枪,一种普遍装备的枪,与目前火药动力的武器进行比较,提出至少与之相当的能量要求,理所应当。至于不把它当作枪,或者不看成为一种成为杀伤武器的枪,那就没有必要以火药武器为参照了。

电磁枪的优势应该是机械噪音小,采用无壳弹等方面。初速上面的优势应该由电磁炮来保持比较好。研究高速碰撞的物理效应,可以用电磁炮作为碰撞源,这也是目前电炮的主要用途之一。在军用领域研制用于反装甲的高速武器,也是电磁炮的用武之地。

爱好者乐于重复前人已经成功的实验,甚至对很多已经不作主流几十年的技术,仍然有爱好者乐此不疲。就像业余无线电一样,用已经淘汰了二十年的电子管型号做一个电波接收机,仍然被很多爱好者引以为豪。而在普遍应用的领域,以数字中频或者直接数字高频经DSP为基础的接收机早已成为主流。不说电子管,就是传统原理的集成电路接收机都已经淘汰了好多年了。这是因为追求不同,另外科技爱好还承担着培养科技兴趣,进行入门教育的重任。 一方面,“爱好不要尝试挑战专业”,另一方面“兴趣是事业的基础、爱好是创造的源泉”。 对于电磁枪,如果就定位为爱好者的制作活动,那我无话可说。但是如果定位于科学研究、工程实践,按照科学的办法提出比前人高的要求,是一个基本原则。否则这些东西文献上都清清楚楚,除非不可靠、有争议的部分,何苦投入人力物力再去原样重复一遍?

在上一个帖子,我最后说:

“所以,电磁枪如果用于传统用途,其主要瓶颈是:

1、能源装置;

2、效率。

至于功率器件、电路设计、弹头旋转之类,都是成熟的、可以解决的问题,虽然可能体积大一点,但算不上科学意义上的瓶颈。”

这里强调了,“用于传统用途”、“有科学意义的瓶颈”。在此前提下的两个结论是根据科学分析作出的,如果大家有不同意见,请提出论据来,而且应该遵守我规定的前提,否则请自己明确规定前提。比如hambaby就指出,六四枪的动能为230J。这就说明,对于自卫武器用电磁枪而言,200J的能量要求已经可以和已有的、公知的技术相当,那么马上可以推论,对于一个刚刚兴起的技术,一下子就提出200J的能量要求,可能过高,应该考虑降低一些。这就是一个有效的论据。

如果一项技术在应用之前,同时存在根本性的瓶颈和占优势的替代技术,那么这项技术就暂时不能获得应用。按照技术发展的一般规律,这时应该做的是消除根本性的瓶颈。因此我们可以考虑提高电磁枪的效率到某个起码标准,或者研制适合电磁枪使用的储能装置。

这些问题,我将结合研究进展,一点一点的在论坛上阐述。当然,也有可能根据创造学的原理采取其它处理办法和技术路线。这样做的目的,是希望将科学研究或者技术开发的一般方法告诉大家,特别是论坛中的学生朋友。

[align=right][color=#000066][此贴子已经被作者于2008-1-9 18:31:58编辑过][/color][/align]
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阿丕作者
17年1个月前 IP:未同步
24741

除了合理的线圈等元件设计,以及大电流控制.立杆见影的做法就是级连加速.国外用场效应管都做出了高速度的磁阻式电磁枪.作为警用装备,保证大概数十米范围内的精度,应该是基础要求,目前参考PSKOV1110,精度大概在10米,弹丸速度30左右.确实有很长的路要走.

磁阻式电磁枪优点是超安静发射,无焰(如果将充电方面做改良后),能量方面的利用律及弹丸吸收程度都有局限,级连加速后弹丸的下次能量吸收会被逐步压缩.达到100以上的速度,初级的发射变得非常重要.作为磁阻式,以\"没戏\"来形容此武器与大破坏无缘是很恰当的事情,但是如果理论可以得到大破坏力分析结果,那么现实中完成这一步似乎是时间的问题。即使是下次能源革命时代.

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ter9vul
17年1个月前 IP:未同步
24742
对于电磁枪来说,能源装置只能在现有的已知范围选择,重新研究代价太高,也很难出成果。
剩下的就是效率了,这个可研究的面太广了,从形式到结构,有十几个甚或更多的地方可以研究提高。
如果形式选用磁阻式,那吗最重要的就是结构了,这个结构决定了电源电压,驱动绕组的数量,储能器件的选择,控制部件的选择等。可以肯定,现有已知的结构(至少本网站公开的结构)不是选择的对象,结构虽然简单,但效率太低,用于业余制作可以,无法投入实用。这个结构问题应是重新研究的基础工作,亟待获得突破。
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mass_lynnxy
17年1个月前 IP:未同步
24743
解决不了的问题先放一下,解决目前技术水平下可以解决的问题。。
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阿丕作者
17年1个月前 IP:未同步
24744

稳定性问题基本解决,正在提高威力.

对比,如果可以保证6级加速条件,威力可以大幅度增加.

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yang1234567
17年1个月前 IP:未同步
24745

个人感觉这样下去没什么意义,还是直接研究以电,磁等直接作为破坏的能量更有前景

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foxblue
17年1个月前 IP:未同步
24746
对于专员兄所说的能源装置问题,其实现在有比AA电池能源高很多的特种电池存在啊,比如电击器里面的电池。我一个朋友帮我改造电击器增加威力的时候,不慎将电池正负极短路,结果电池瞬间烧毁。这种高储能和高放电量的特型电池,作为电磁枪的功能系统,是否比普通AA电池有效的多呢?
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LED
17年1个月前 IP:未同步
24747
貌似AA电池只是外形标准,楼上说的大概是符合此外形,能量密度比较高的锂电池。
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mass_lynnxy
17年1个月前 IP:未同步
24748
上个图看看,这种电池比较少见。。
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west_0830
17年1个月前 IP:未同步
24749
我觉的研究磁爆还更有意义,我理解的磁爆就是高频电磁波了。这才是未来用对付电子类武器的武器。给这东西闪了我想电磁枪还有电脑什么的都坏了。。[em08]真该死我其实还不懂电子技术呢连大家经常说的PIC什么F还有什么数字都看不懂[em06]
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1211
17年1个月前 IP:未同步
24750

现在俄罗斯开发出了最小的电子管——芝麻管,体积只有一般的小容量贴片电解电容那么大,可以贴片安装,多层板引线。电子管的好处就是抗强脉冲过载,可以抵御电磁脉冲武器。

在武器领域,有史以来都是一物降一物,就看谁先一步,谁会用了。

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hamdad
17年1个月前 IP:未同步
24751
见过实物(其实是照片中的实物)体积最小的电子管是6CW4,和国产锗三极管3AX83差不多大小,上个世纪60~70年代,美国很流行用这个管子做手持式的DIP-Meter。

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foxblue
17年1个月前 IP:未同步
24752
关于电池,XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/shopcn/html/product_XXXXXXml这个大家可以参考一下。峰值输出能达到64A(35C),充电时间可能也会有所改观吧?
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hamdad
17年1个月前 IP:未同步
24753

航模用的锂聚合物电池本人并不看好,成本(价格)过高,大电流循环寿命也就百来次,国产的由于隔膜质量的问题,出厂后的保用期也就1年左右。

三洋的动力用Ni-Cd电池,可以实现>30C的连续放电,在便携(手持式)电动工具上,目前还没有可以全面取代的替代产品。

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foxblue
17年1个月前 IP:未同步
24754
成本高确实是个大问题。。。
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浴血前锋
13年11个月前 IP:未同步
281184
时过境迁啊,阿P现在又玩火箭去了呵呵~~~

顶一下吧,这贴的学术价值很高,让新人看看
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yu4g780
13年11个月前 IP:未同步
282224
据传EEstor超级电容器的能量密度,放电功率及寿命已超过厘电池几倍,我们真是要加油啊!
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