20级320j同轴感应炮计划以及一些工程疑问
Ball_Lightning2022/04/03原创 电磁炮 IP:河北

本人初中生,没啥理论基础(模电什么的都没学过),只是喜欢瞎鼓捣和看帖子

之前有过魔改磁阻炮结构使450v1000uf5级)冲到50v对穿苹果的经历

最近比较感兴趣感应炮,因为我认为除了有刷线圈和电热之外效率潜能最高的电炮种类。6月中考一过,我就要着手建设我的感应炮了。

但是我发现,业余同轴感应炮普遍存在一些问题

线圈做的过长,不够扁导致磁感线在水平方向的投影太弱了,真正磁感线转弯的地方有因耦合度过低而不受力。更有甚者把好几厘米铝棒放入线圈且两头都出头。。。天啦,好歹多换几种角度分析一下啊,受力大概等于各梯度(工程学上的梯度所以不要分的太细,我也没学过微积分,莫喷)磁感线在水平方向的投影*该梯度弹丸电流*弹丸横截面周长啊!

为什么会有弹丸两端出头这种神奇操作。。。

Rb-sama同志曾经证明过感应式要想效率高,需要小l与小c结合,高压驱动。

我的设计里,成功的同轴感应式应是把存能分配到很多的级数中,比如总存能320j,每级16j,二十级。这就要求开关成本足够低,比如用放电管。这玩意在1-2ka下还是比较耐用的,不用考虑什么di/dt。只是会有噪音,无法关断这类问题。

我的设计是,每级脉宽60us左右。峰值1-2兆瓦。用一个放电管开关显然不好,压降会很大。

三水合番也证明过,带续流二极管的感应式存在回拉,只要不是超导弹丸都有回拉。之前我yy过一个削减回拉的电路,可是我却忘了如果电感长时间拥有磁场,那么动生电流就会成为弹丸前进的最大障碍。所以这就要求使用lc震荡,使电流快速下降,最简单就是把电感存能冲回驱动电容。这就会导致电容极性反转。电容极性不同时充电问题可以用继电器解决,

怎么利用反冲进来的能量呢?我设计的电路是这样 image.png

放电问题靠开启不同路子的放电管。比

充电上正下负,放电时开上路

第一炮放完上负下正,按上负下正充电,放电开下路。

第二炮放完上正下负,按上正下负充电,放电开上路

……

如此就做到能量回收

再说脉宽。为啥要小脉宽可以翻三水的老帖子,有详细描述。

这里多插一句,4hv上有个6级的感应炮,脉宽200us还带了续流,按弹丸时间常数100us算,他的波形是这样的看到这个波形我简直无力吐槽。 image.png

这多大的反拉啊。按我的60宽(正弦半波)算,图像是这样

image.png

反拉小了很多(第一个波形貌似省略号的部分弹丸电流先过零)

4hv的效率在10%上下,可见感应式有多大的进步空间。

核心思想确定了

1用高压薄膜电容

2分很多级储能

3脉宽要短

4线圈要扁

5火花间隙开关

现在还有几个工程上的问题要请教大佬们

1二极管:峰值电流有上千安,对二极管要求很高,为节约成本我打算并联许多然后把电容共地接到一端,这就要求二极管承受2060us上千安冲击,请大佬们推荐几款合适的快回复二极管

2驱动电压:放电管阻抗与电流关系是怎样的?同样品质因数的电容,为减小管子吸收的功率,是高压好还是电压低好?

比如800v50uf,需要2uh调出60us波。根据三水的数据,1ka左右管子压降25v,那么按25mohm计算,管子在4ka吸收功率为200kw,损耗14%

1600v12uf,需要8uh调出60us波,峰值2000a左右,仍是1.5mw。管子100kw损耗掉到8%左右

可是这样一来安匝数是大了还是小了?请指教

3线圈形状。使用异型线圈能否使磁感线分布更均匀?请有模拟器的大佬试一下

最后,我希望中考后,凭自己的努力,闯出同轴感应的一片新天


来自:物理高能技术 / 电磁炮特殊话题:提问/求助
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~~空空如也
Ball_Lightning 作者
2年8个月前 IP:河北
902943

谢谢!但我还有点不理解,麻烦您解释一下,感激不尽

  1. 线圈外形相同,大小同时,某点的磁场强度与安匝数什么关系?与峰值功率什么关系?

  2. 您给错帖子了。另外我不会微积分。。。为啥储能越大效率越高?如果是这样,为啥还要调波?为啥不用电解电容堆储能?

  3. 可控硅内阻一般多大?千安时压降大约多大呢?

  4. 您之前说反拉与超导体那句,有没有考虑到动生电流阻尼?

  5. 那种白金机电容,4脚的,两脚之间esl约多大

    我还要上网课5555先不说了

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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903050
引用三水合番发表于4楼的内容
线圈外形和大小相同,且填充率也相同时,任意一点的磁场强度与安匝数成正比,与电阻损耗功率的二分之一次方...

2.曾哥用零点几j储能可打出铝币到天花板,而有人用的电解电容却动都不动,可以看出,感应炮不能只考虑低速下状态,L*C的影响更大,另外轨道与感应在电枢和发射系统的功率分配上有极大差别,更不能混为一谈。

4.rb-sama认为回拉原因是动生电流与逐渐变弱的感生电流在某处过零,您认为只有时间常数损耗的影响。我认为都不对,应该是二者之和造成回啦

5那电容就是你同轴那4个并的

我上课了,不说了

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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903055
引用三水合番发表于6楼的内容
2. 电容性能,储能,以及脉冲持续时间是三个不同的因素,在同时变化几个因素的情况下进行比较,得出的结...

是我理解偏了,变量确实应控制😅

关于回拉那一点,如果动生电流被考虑,那么初速度越快感应式效率越高这点是否仍成立?

请您用更高的数学知识,综合考虑储能,初速,时间常数,动生电流,耦合度这几点做更严格的推导,给我一个轨道炮的帖子我实在看不懂。。公式一个字也看不下去

轨道炮弹丸上的功率(有功无功加起来)与轨道上的分配太过于悬殊,并且随弹丸位移逐渐更加悬殊,是否影响定性分析?

曾哥那个,零点3j储能尚且如此(目测10%左右,他其他感应炮也差不多),波长不变时多些储能岂不要上天😂


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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903059

我的意思是,用数学推导得出文字结论或效率关于什么的函数。我也不可能一天就学会高数之类的东西,只是请数学能力更强的您来帮助我,优化我计划中的的同轴感应炮,

您可能对我一个初中生的无知感到厌烦,但没有经验丰富的科创人的帮助,我只能一遍又一遍地模拟仿真和试验,浪费精力

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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903069
引用三水合番发表于10楼的内容
你对现代工程,特别是电磁场方面的工程的“套路”有些误解。在工程应用中,几乎不会出现靠精妙的数学推导得...

哈哈,确实,有时候思考一个小时得出的参数就被温度或开关位置毁了,不但容易头秃,还对实验没好处。定性分析大法好。做电炮直觉也是很重要的

不过我确实觉得弹丸越快,动生电动势越大,这时候就要减小lc吧

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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903084
引用三水合番发表于2楼的内容
似乎有些图片没有正常显示感应炮的单级和多级在效率(威力)上应该没有很显著的区别,因为感应炮的电磁力是...

请教一下,关于放电管有什么简洁成本低的触发电路吗?


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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903086
引用三水合番发表于2楼的内容
似乎有些图片没有正常显示感应炮的单级和多级在效率(威力)上应该没有很显著的区别,因为感应炮的电磁力是...

额还有,我算得的电流密度在2-3千兆安每平米级别,这够了么?

感量一致,内径一致,线径大小是不是只改变电阻和时间常数?我设计的口径在8mm左右,线是粗一点好还是细一点好呢

下课摸鱼,不说了,拜拜

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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903091
引用三水合番发表于15楼的内容
放电管的触发电路我只在这篇帖子 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/t/82580 研...

设计目标怎么可能还没试验过就确定呢?我只是想比较一下这个电流密度与其他感应炮的数据

线径的问题,我目前确定了电感量和内径,至于为什么问您,因为我不可能把0.5-2.5所有线径都试一遍,自己模拟计算又怕出错(我没有rlc工具所以只能用轨道炮模拟器,涉及电感变化时我就稍微改一点,主要是看峰值电流和峰值功率这两个数据),我只是想知道感量内径和形状一定时,线径与填充率,安匝数,电流密度的关系,然后自己计算和脑补。



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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903100
引用三水合番发表于17楼的内容
你对工程有些根本性的误解😂设计目标都没有,那你打算做哪些实验?要实验什么东西?关于线径,我上面已经...

可是我要是说要效率5%,那还研究同轴感应有啥意义,要是我开口20%,就该有人喷我了😂

我认为我最开始就该追求10%左右效率,指各级参数相同时,优化下各级能量分配,可以更高


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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903102
引用三水合番发表于17楼的内容
你对工程有些根本性的误解😂设计目标都没有,那你打算做哪些实验?要实验什么东西?关于线径,我上面已经...

其实我不是很在意什么工程不工程的,只是一个傻孩子的苦中作乐罢了😂能扩充理论那当然是更好,所以我研究了2年帖子。

确实,一开始我做磁阻炮就是为了装13,但是逐渐我就被其他形式电发射吸引了。至于能学到关于工程的概念知识和工程价值观,我已经很满足了😀

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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903103
引用三水合番发表于17楼的内容
你对工程有些根本性的误解😂设计目标都没有,那你打算做哪些实验?要实验什么东西?关于线径,我上面已经...

之前在百度贴吧,到处都是伪科学,真是无语


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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903115
引用时代系发表于20楼的内容
放电管的话,波形应该不太一样,电弧反复点火放电,(剩余电压也有100v左右电容1100v薄膜电容),...

我放电管是串着二极管的,不会反复打火,线圈上只经过一个正弦半波。剩余电压的话我觉得我2200v应该回冲后1000多v,所以我打算用10A10,那玩意浪涌500A,两串十并,为啥要这么多,原因就是我设计的炮管长60cm,怕导线有压降,所以把二极管分散开,这样坏处就是这20个二极管要在数十毫秒内承受20次60us2000A冲击,二极管没有di/dt,所以波越短承受力越强。光靠管子接口热容应该扛得住😂

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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903222
引用三水合番发表于25楼的内容
定设计目标的时候只要有根据,就可以大胆的定到“前无古人”的程度。20%效率本身又不违反啥物理规律,没...

下载什么的只能等下个周末了

我关于线圈形状脑子里的素材不是很多,你能不能帮我用waxwell模拟一下以下三种截面的线圈

1,由正方形和等腰直角三角形组成的直角梯形截面

2,由正方形和两个直角等腰三角形组成的等腰梯形截面

3,由正方形和两个直角等腰三角形组成的平行四边形截面

电流等参数随意,

我做定性分析试一试


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Ball_Lightning作者
2年7个月前 IP:河北
903718

草草拟定的探究过程

1. 购买材料并制作充电器成功完成充电到2300v

2. 验证放电管作为功率回路开关的可行性,做到稳定触发,并了解其在大电流下的耐久度

3. 探究异形线圈对效率的影响

4. 探究波长对效率的影响(寻找趋肤效应与高励磁电压的平衡点)

5. 购买更多材料

6. 模拟寻找最佳参数,制造多级感应式加速器并达到100m/s初速(如果前期重接炮就发挥得很好那么我会拆掉几级感应式,找到那个脉冲感应-重接的平衡点)

7. 逐步实验以下4种结构在100m/s下效率优劣。这里效果奇差的方案会PASS掉,在动能翻倍时再次实验这些被PASS的结构。

一.模拟好的感应式 .柱状重接 三.饼状重接 四.瓦形重接

8. 选定n级方案和参数

9. 评估

感应和重接所要的电枢长度可能不同,我会尽量让它适应感应式,因为影响感应式的因素比较复杂,相比之下重接的时序要简单的多

P. S.我会时刻汇报试验进度,本次试验过多,请KCer们保佑我

不炸管!不被查水表!

敬请期待!


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Ball_Lightning作者
1年11个月前 IP:河北
913160
引用花雨繁星发表于30楼的内容
模拟还是自学为好,自己的事情自己做。要装软件可以去淘宝上找,学习的话关注Ansys Maxwell大...

应该找一个会模拟的人辅助我哈哈,现在高中学这玩意太费精力,成本太高。

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Ball_Lightning作者
1年11个月前 IP:河北
913178
引用WernerPleischner发表于33楼的内容
你咋不说上论坛太费精力

您一定见过有人坐的笔挺,端端正正地在桌前学习或编译程序,但您见过有人上论坛转悠的时候正经地像个律师吗?

论坛上有大量无用信息,甚至可以说是半数无用信息。对这些不在自己专业领域内或兴趣范围内的东西我们只需要稍微了解即可。在论坛上的学习是碎片化的,有时甚至需要借助其他搜索引擎才能彻底搞懂一件事。但是学习一种专业软件的使用可不是这样,说明书上可没有废话,学习时必须全神贯注。

我上论坛除了偶尔有特殊目的,专门来学习之外基本都是wander,放松一下,和您工作之余刷短视频是同种性质的行为。

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Ball_Lightning作者
1年11个月前 IP:河北
913188
引用头疼脑壳昏发表于35楼的内容
这贴太监了吗? 八个多月了也没看到进展呐

。。。我之后的帖都是关于这个的,到炮管起火之前我一直在搞,新触发技术已经完全成熟,4级也曾经成功发射,离上电只差一点,无奈烧的太厉害且我的设计存在缺陷(级数过多是主要毛病)只能鸽了这种想法,放假有机会再整罢

对不起大家

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Ball_Lightning作者
1年11个月前 IP:河北
913189
引用Ball_Lightning发表于37楼的内容
。。。我之后的帖都是关于这个的,到炮管起火之前我一直在搞,新触发技术已经完全成熟,4级也曾经成功发射...

刚刚表意不明了,我观察到的单级效率3%,后面测速器被高di/dt击伤烧毁。四级成功发射,20级整出来之后上电之前炮管烧毁了,顺带干掉了我好几级线圈

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