Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Большая витрина: от крупнейших школ до частных авторов. Сравнивайте по цене, длительности, формату и выбирайте самый подходящий курс!
Поток DIY доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 29
Любопытная конструкция...
А не было мысли снять осциллограмму коммутации (форму тока и фазы в ступенях), чтобы посмотреть насколько расчеты с реальностью совпали? Все же коммутатор только открывает тиристоры, дальше вся надежда на спад тока к тому времени как снаряд пройдет центр катушки, чтобы не тормозить его своим же полем...
Ну тиристоры при желании можно и закрыть, для этого потребуется специально обученный дроссель, чтобы через какое-то время "переворачивал" управляющий импульс и запирал тиристор. Но это сильное усложнение.
Когда я интересовался этой темой, помню читал об одной особенности снарядов из гвоздей и прочих арматурин, суть в том. что это по сути сердечник, который постоянно перемагничивается, и когда подходит к следующей катушке, идут потери на нагрев и перемагничивание, отбирая у снаряда скорость. Лучше всего работает кольцо из алюминия или меди в торце пластикового "снаряда", или составной снаряд из гвоздя, толкающего пластиковый снарядик с кольцом, в какое то время кольцо ухватывается за поле и обгоняет свой "буксир". Вот где я это читал, уж не упомню...
Я как-то узнавал у человека, который больше разбирается в теме электромагнитных ускорителей о потерях возникающих в снаряде. По большей части КПД начинает уменьшаться только на скоростях более 100 м/с, так как на последних ступенях из-за очень мощного магнитного поля материал снаряда входит в насыщение и куда меньше взаимодействует с полем. А про потери на вихревые токи мало что могу сказать... То что они есть - это факт, но способов их уменьшить без потери КПД я не знаю.
На тот момент не располагал такими приборами, да и расчеты из себя представляли предположительную скорость снаряда, зависящую от параметров катушки и конденсатора. По сути сравнить я мог только предсказанную и реальную скорости, отличались они в среднем на 2-3 м/с, думаю это связано с неидеальной намоткой катушек и потерями в проводах.
0,3 Дж? Стальную эмалированную кастрюльку пробивает навылет?
Вроде как 9 Дж выходит.
Если посчитать, то:
7 шт.; U=400 В; C=470 мкФ; Wэл.=(CU^2)/2
Wэл.=(7*470*400^2)/2=(3.920*160.000)/2=313.600.000=313,6 Дж
КПД=4%; Wкин.=313,6*0,04=12,54 Дж
Это если соединение конденсаторов в параллель, но там какая-то странная схема подключения по катушкам, я не уверен что энергия снятая таким образом суммируется, так что остаётся полагаться на детектор, и указанные массу и скорость снаряда.
m=0,25г; v=52,59м/с; E=(mv^2)/2
E=(0,00025*52,59)/2=(0,00025*2.765,7)/2=0,69/2=0,345 Дж
Так что показометр рассчитал верно, если правильно определены масса и скорость снаряда.
Под фотографией подпись оставил, при замерах масса была указана меньше действительной. Но на счет энергии конденсаторов вы абсолютно правы, КПД системы отсчитывается именно от неё ( Е кинетическая / Е конденсаторов * 100%). Но есть нюанс, конденсаторы покупал бу и их реальная емкость немного меньше номинальной. Точно помню, что выходило порядка 7,5 Дж энергии.
Все верно. Только я исходил из расчета что стальной цилиндр размерами 6х30 мм весит 6,6 грамм
Конструкция весьма интересная. Вот только заголовок статьи написан неграмотно. Как вариант "5-ступенчатый" или лучше "пятиступенчатый".
470uF
470 мкФ
из 4-х датчиков
Буквенные наращения чисел применимы к порядковым, а не количественным числительным.
10 КОм
10 кОм
52м/c
52 м/с
Каждый раз видя статью про пушку Гауса, теперь вспоминаю "тесла-флюгегехаймен", но похоже заключительной статьи с результатом никогда не будет)
А такой момент: даёт ли каждый новый каскад ускорения эффект?
Вы проверяли установку на 1, 2-х, 3-х и так далее катушках, с наращиванием каскадов/ступеней ускорения.
И ещё, у вас в схеме нет диодов, гасящих обратную эдс катушек. Эта обратная эдс может сильно тормозить снаряд, когда он находится в центре или уже на выходе. И каждую катушку нужно рассчитать так, что бы ток в каждой катушке падал в тот момент, когда снаряд находится в центре каждой катушки.
Каюдая последующая катушка должна быть короче предыдущей и туда нужно подавать все короче и короче импульсы (меньше емкость и толще провод)
Просто лет 15 назад, я собирал гаусс пушку на 1 и на 2-х касакадах и 1 каскад давал основной импульс почти такой-же скорости как у вас указан на 5 касакадах. Вот мне и интересно, а на сколько эффективна установка на 5 каскадах?
Когда я настраивал 2-й каскад, то мне приходилось двигать и оптопары запуска катушки 2 и саму катушку 2, ну и расстояние там было больше чем у вас на фото. Сейчас не вспомню конечно, но визуально было больше, катушки наматывал округлой формы, а не прямоугольной (в боковом сечении) и каждая последующая катушка (у меня вторая и последняя, потому что я не смог найти больше тиристоров для коммутации) была проводом бОльшего сечения, чем предыдущая.
Но даже при этом, скорость выросла на какие-то жалкие 1,5-2 м/с, от энергии 2-й катушки. Её КПД был настолько низким, что можно было не использовать.
Сейчас возможно что-то и поменялось, может расчёты стали лучше и качественнее. Тогда мы все в Excel считали и очень долго. Тестили, записывали и анализировали.
А проект интересный, простая реализация и подача материала! Автору спасибо!
Спасибо! На счет эффективности последовательных катушек, да, проводил замеры с каждым новым соленоидом, в результате каждая следующая катушка выдавала кпд чуть больше предыдущей. Для расчетов использовал скрипт с указанием начальной скоростью снаряда, поэтому было легко подгонять параметры под уже полученные реальные значения. Оптопары старался размещать как можно ближе к коммутируемой катушке, т. к. в Femm 4.2 задавал также начальное положение снаряда относительно катушки в момент ее включения.
А диод не будет, наоборот, тормозить? Через него пойдет ток, ток создаст магнитное поле в катушке.
Круто, жаль конечно что у этих Гаусс пушек такой маленький КПД было-бы здорово если он был чуть по выше что-бы её можно было использовать например для самообороны. Самодельная Гаусс пушка - травмат смотрелась-бы не плохо в руках, оружие безумных инженеров, в место передёргивания затвора звук зарядки конденсаторных батарей на полную громкость).
В детстве баловался с катушкой от трансформатора - скорость с одной обмоткой была метров 15 в сек. Вам проще использовать велосипедный насос и буферный воздушный баллон, тонкая и ровная труба + печатные из керамики высокоточные дротики. По расчётам аишечки можно получить 8 джоулей легко. А у вас уже на втором каскаде электромагнитного ускорителя надо всё менять. Число витков ниже и токи выше для ускорения нарастания фронта. Импульс тока в последующих катушках обязан быть экстремально коротким и резким. И всё должно быть ювелирненько посчитано и промоделировано для максимального КПД. А вообще это бяка, лучше чуть изменить подход и ускорять полезную нагрузку) Я вот зимой буду печатать 3д двигатель для велика. Задача сходная - жизнь одна)
Парень в 11 классе на коленке собирает многоступенчатый гаусс с оптическими датчиками и ZVS-драйвером, пока его сверстники в тиктоке залипают
Мое почтение, инженерия с ранних лет это круто, даже если КПД 4%
Молодец, парень! Так держать!
Если есть желание продолжать - попробуй с намагниченными снарядами, явно скорости могут быть выше, но и переключения катушек будут в другом режиме тоже.
Ещё бы датчиками обвешать для реального понимания интенсивности поля в момент подлёта и программно-регулируемый модуль переключения катушек сделать таким, чтоб мог тестировать катушки, а потом - выжимал с них по-максимуму... Но я, конечно, понимаю, что это своеобразный НИОКР и я б его делал доооллго.
А ты молодец. Не останавливайся в своих работах, продолжай мастерить и соображать.
Никогда не отчаивайся, делай, думай - и в итоге всё получится!
Спасибо за поддержку! В то время как строил этот ускоритель уже думал про программное управление. Все же путем использования микроконтроллеров можно реализовать куда более эффективную коммутацию катушек и достичь больших скоростей. Тогда знаний было не много, а времени достаточно, теперь все перевернулось. Возможно займусь во время учебы одним проектом, тесно связанным с темой электромагнитных ускорителей, успел за первый курс поработать с stm32, авось что получится...
Я нуб в этих ускорителях но имхо, STM32 может помочь в переброске энергии конденсаторов не отработанной, от одной катушке к другой ведь LC контур долго колеблется насколько мне известно и если снаряд прошёл половину катушки то она тянет его назад, я где-то читал. Если это так, можно увеличить число оптических датчиков в 2 раза 1н в самом начале катушки 2й в середине и сделать такой алгоритм: Снаряд подходит к началу катушки она включается и затягивает его, далее он доходит до средины и что-бы она его не тормозила по сигналу датчика если в ней ещё остаётся энергия в LC контуре (тут нужен скоростной датчик что-бы определить где сейчас энергия в катушке или в конденсаторе, может сенсор холла подойдёт, что-бы понять, что энергия в кондёре) она перебрасывается сразу на следующую катушку и вот снаряд уже не тормозит а даже тянет следующей катушкой, правда издалека… но наверно надо как-то по ближе в такой схеме расположить катушки. Также что-бы в катушках терялось меньше энергии можно попробовать превратить их в сверхпроводник и заморозить жидким озотом, снаряд кстати тоже, тогда возможно схема с переброской энергии станет ещё более эффективна. Ну и нужны эксперементы с формой, числом витков и толщиной провода в катушке, имхо для каждой ступени оно разное будет. Тогда глядишь КПД и 8% будет).
Интересная идея, но там нюанс в том, что этот LC контур будет иметь очень сложный колебательный процесс из-за изменяющейся индуктивности (снаряд изменяет свое положение относительно катушки). Как мне кажется интереснее всего было бы сделать рекуперацию в тот же самый конденсатор, чтобы не потраченная на разгон энергия использовалась при следующем выстреле. Ну и так я не буду велосипед изобретать) Вроде как уже есть наработке по этой теме в сети.
Наконец-то про пушку Гауса! Очень круто! У меня вопрос: а разве не транзисторы надо использовать для выключения катушек. Ведь там главное выключить вовремя, а не включить?
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Пятиступенчатый ускоритель «Гаусса»