连载:3D打印8级磁阻加速器
清雨2018/10/31电磁炮 IP:山东

刚入坑,从理论开始学习,尝试打印一支8级的加速器。

solidworks画图,慢慢打印。

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OIWR8]$~_5AANF89ALFD3V1.png

 

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来自:物理高能技术 / 电磁炮动手实践:实验报导
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~~空空如也
清雨 作者
6年1个月前 IP:山东
851805

关于触发电路,前段时间研究了一下放电管触发,实验了一个可用的电路,效果还不错,电路图在下面。

NS{@QK4]PU9SF(S)]X7Q1QL.png

充电电压400-430V。

从图上可以看出,用了一只470V的放电管作为主回路的开关,触发绕组用漆包线在线圈上绕10匝,用一只小功率的可控硅开关产生触发电压。

设置350V放电管的目的是为了关断可控硅,否则可控硅一旦导通,100K的充电电阻完全可以维持导通,无法自动关断。设置350V放电管,当放电管两端的电压减小到几十V时放电管熄灭,流过可控硅的电流不足以维持导通就自行关断了。

上面这个电路实际工作还是比较可靠的,放电时还自带闪光和声音特效,实验过程放电有上百次没感觉放电管有明显的衰减。

后来改用传统的可控硅直接放电,没有用这个电路,是嫌它元件有点多,主要是手头的小可控硅没几只了懒得再买。

现在的单级电路就是传统电路。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851806

单级PCB之间用4mm铜柱连接,4根铜柱还充当连接线,两根负极一根高压一根12V。用铜柱连接还有一个好处是结构比较坚固,PCB中间的加速管孔位有保证,能把加速管扶正。

忘了说了,弹丸用6mm钢珠,换弹匣的话也可以使用6mmX25mm的钢柱。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851807

为了减小整体长度,把电池放在了弹夹里面,插入弹夹后,两个4mm香蕉插头插入到弹夹上取电。

上弹用了一个电磁铁,扳机按下时电磁铁把一枚弹丸撞入第一级,光电开关触发开启连锁反应加速。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851808

机械设计基本完成了,配件准备的差不多,即将开始漫长的打印过程,保守估计,这一堆外壳至少需要打印一周的时间吧,不着急慢慢来。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851809

说说线圈和线圈架,线圈架底径10mm,长度28mm,用0.8的线绕6层,大约160匝。

此前实验的时候用PLA打印了线圈架,结果实验过程中连续放电以后,它居然软掉变形了!

没办法找朋友用聚四氟材料车了10只,怎么样还不知道试过以后再说吧!

线圈架设计了安装孔位方便固定在PCB上。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851819

弹夹内部分了两部分,一边是8mm的直管,6mm钢珠装在里面,用一根弹簧顶着。装弹的时候把弹夹倒过来,钢珠放进去以后压上弹簧,但是长弹簧直接往里面压很难操作,所以弹簧实际是固定在一根外径8mm内径6mm的亚克力管里的,管口锉出倒角,直接按进去就行了。描述起来不好理解,过两天弹夹打印出来组装好我再上图。

另一边安装一块3S锂电池,这个没啥可说的。


20PDU.png

 

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851820

晒晒准备的配件。

这款升压模块不错,设计紧凑。

P81031-214956.jpg



 

绕好的线圈

P81031-215012.jpg



还没焊好的PCB

P81031-215022.jpg




 

 光电开关和电磁铁(话说这个电磁铁买的太大啦,工作电流12V要8A,所以又为它配了一块延时断电控制板,按下扳机后,电磁铁通电0.5秒吸合一下立刻释放)

P81031-215029.jpg

 

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851824

@虎哥,差不多能装20多发,单发五六秒能打一发就不错了,差不多吧,本来就是玩嘛!

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851830

@三水合番  真的吗真的吗!实验的时候没带重载真没注意温升,你这一说很有必要外壳上加散热栅隔。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851832

@虎哥 曾经想过用水弹枪的电动上弹装置,那个直接一把弹丸倒进去就能一个一个往外弹。缺点是会有存蛋,不能完全打出来。考虑到这一版不做连发,对上弹速度和容量没要求所以暂时没用这个方案。可能下一版连发的话会考虑用。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851968
引用wbh23333发表于17楼的内容
小伙纸,你这个线圈散不了热,外壳给包的死死的,到时候你内部升温影响很大的

嗯嗯,散热问题肯定存在,现在只能先实现功能再做改进吧!

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851969

@rb-sama感谢感谢!

我用的微动开关比一般的大两号,型号好像是东南电子的kw3,体积电流和回弹力都比较大,装上感觉还凑合吧。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851970

最新进度,打印基本完成了,开始组装喽!

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851972

请大家忽略能逼死强迫症的颜色问题,打印材料库存不足,只能有啥用啥啦!

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851973

再补两张照片

598a246090de9e94.jpg

 

7257b58ad10e0f83.jpg

 

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清雨作者
6年1个月前 修改于 6年1个月前 IP:山东
851974

弹匣制作遇到大问题了……

785b536e7e5f9b85.jpg

钢珠从这个孔里装进去,然后用带弹簧的管穿上,这个操作跟设想的一样,没毛病。问题是,由于打印精度限制,顶部6mm的孔按照7mm打印的,钢珠互相顶着的时候是偏的,当第一枚钢珠被捅出去以后,剩下的无法保持在稳定状态,会在弹簧的推动下突突突的全从孔里跑出去。

 

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851975

2c2bdff254f0ea93.jpg

 

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
851997

@5187791 光瞄啊!好点的红点镜有什么推荐吗?

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852116

最近比较忙,进度很慢,终于可以更新啦!

组装完成!

-5da078a44eafd63b.jpg

 

2e4e55735a7c8c1d.jpg

 

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清雨作者
6年1个月前 修改于 6年1个月前 IP:山东
852117

使用的子弹由钢珠改成铁销了,直径5mm长20mm。

-97ffce250a030f1.jpg

 

2143120eab195f95.jpg

 

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852118

试射了两发,在1mm钢板盒盖上留下了两个凹坑。

1694a1e94c80c7bb.jpg

-1103a41a4d54c739.jpg

 

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852119

明天去单位拿示波器测测出口速度,希望能过50。

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6年1个月前 IP:山东
852164

@2984525384  图纸需要再整理一下,组装过程中发现有些尺寸不太合适,整理完再发吧!

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852165

今天终于把弹夹改好了!

P81112-195116.jpg

 

P81112-195021.jpg

 

P81112-195042.jpg

 

P81112-195108.jpg

 

P81112-195139.jpg

 

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852168

目前充电时间基本四五秒钟即可充到400v以上,单发发射后自动上弹,速度没数,威力轻松穿过巧克力盒子。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852169

@2984525384  增加级数很简单,不需要接线,往上堆就行。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852171

材料的话有时间我整理个清单吧。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852192
引用墨镜哈哈日记发表于46楼的内容
up的销钉式是怎么实现自动供蛋的呢

弹簧推着,最顶端的一颗被电磁铁击飞下面的就顶上来了。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852197
引用墨镜哈哈日记发表于49楼的内容
也就是和铁珠一样的用的bb枪的原理吧

是的,一开始设计是用6mm钢珠子弹的,实际操作的时候发现不好处理,后来改成铁销钉了。


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清雨作者
6年1个月前 修改于 6年1个月前 IP:山东
852198

图纸和材料清单附上。


PCB的尺寸是61mmX45mm,可以直接淘宝打样,但是要注意做成2mm板厚的。我之前做的1.6mm组合起来长度不对了,又找的0.5mm薄垫片垫上才合适。


attachment icon 电磁加速器电路.rar 69.67KB RAR 443次下载

 

attachment icon 电磁加速器机械STL.rar 1.14MB RAR 382次下载

 

attachment icon 电磁加速器材料清单.rar 7.85KB RAR 360次下载

 

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852200

@虎哥 先做起来给自己点信心,理论的缺板肯定要补的,待俺先学学😅

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852335

今天抽空测了速度,100mm间距,时间20.6ms,速度48.54m/s,还不到50,有种很失败的感觉啊!

用示波器监测了第二级到第八级光电输出的宽度,数据如下:

第二级:3.48ms,速度5.74m/s

第三级:2.64ms,速度7.57m/s 增加32%

第四级:1.88ms,速度10.64m/s 增加40%

第五级:1.22ms,速度16.39m/s 增加54%

第六级:750us,速度26.67m/s 增加62%

第七级:520us,速度38.46m/s 增加44%

第八级:460us,速度43.48m/s 增加13%

出口速度48.54m/s 增加11%

子弹长度20mm,通过光电开关产生上升沿和下降沿,所以光电输出脉冲的宽度就是子弹飞行20mm的时间,由此计算出速度。

上面数据中,每一级光电测出来的速度其实就是上一级加速完成的速度。从速度增量的变化看,似乎前五级的加速度一直在增加,从第六级往后每一级增加的动能越来越小,难道是反拉越来越明显?

P81119-100121.jpg

 


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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852340

子弹称重3.03克,按3克算,出口动能E=mV平方,0.003X48.54X48.54=7.07J。

电容470微法充电到420V,储能为41.5J,8级共储能331.6J,计算得出效率为2.1%,貌似有点太低了。


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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852346
引用WangGC发表于58楼的内容
如果提高效率的话建议逐级测一下电压波形和光电触发波形,调一下线圈和光电的距离。470uf对应这个线圈...

多谢指教!学习啦!我也觉得前几级的电容小了,模拟图显示这个参数下500微秒电流就达到最大,最大功率点100微秒就出现了,我的光电开关距离线圈有10mm左右,计算下来开通就有点早了。

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清雨作者
6年1个月前 IP:山东
852347

这一版就这样不打算改了,下一版打算试试紧耦合,用单片机根据速度计算开通关断点。

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清雨作者
5年7个月前 IP:山东
858102
引用luobinme发表于64楼的内容
枪口的防火帽是干啥用的?

装饰用滴!

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清雨作者
5年7个月前 IP:山东
858103
引用atl0402发表于65楼的内容
lz能否介绍测速度的方法

示波器两个通道测量两级光电的脉冲时间差,根据距离算出来。

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