立命館守山高校 Sci-tech部 レールガン

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電流×磁界の強さ

よく考えてみたら、フレミング左手の法則は
F=IBlsinθ
Fが力
Iが電流
Bが磁界
lが力を受ける導線の長さ
sinθは角度で90度なので1

ということは、簡単に言えば電流×磁界でレールガンの射出速度は変わると。

電圧変えても意味ないね!

さて、これを考えると、コンデンサの量は増やせないので入力が可能な電流の量は同じと言うことになりますね。
困りました。

クーロン=ファラドボルト

1クーロンは1Aを1秒流す電気量
400V10000uF(0.1F)なら
0.05秒間に800A流せます。
実際は、インダクタがあるのでこんなには流れません。

ていうか
インダクタ巻きすぎじゃ…
現状で20回ぐらい巻いてありますが、さすがに巻過ぎかも。
減らしたら案外威力が増えるかも知れません。


ということで、威力を増やす案
・電流を増やす。つまりコンデンサを増やす
・外部から磁力を加える。
・レールの加工精度を上げる
・インダクタの巻数を調整
・スチールウールの量を調整

こんな感じですかね。
大変です。


さて、明日(というか今日)はバイオカートの排気管の溶接をします。
学校の警備員さんが溶接できるらしいので。
自分もじいちゃん(溶接工)に溶接習ったので出来るのですが、なんか勝手にやっちゃダメだそうで。
400V0.1Fのエネルギーを扱うよりも溶接の方が危険だとは思えませんが…

レールガン試射3 800Vで実験



今回は電圧を倍にして、800V 25000µFでの実験です。
パーツクリーナーの缶は貫通しませんでした。

さて、速度を測定する装置も作ったのですが、セッティングが面倒なのでまだ使ってません。
レールガンが上手く動作する値を見つけて、その上で2段式を試す必要があるので、まずそのセッティングを調べます。
試射3後の分解はまだしていないのでレールの状態は分かりませんが、動画を観るにあまり高速で打ち出されているようではなさそうです。
スチール缶すら貫通できていないと言うことは、つまりエアガンほどの威力もないと言うことですから…
実はこの缶、ガス抜きをして無くて中に微妙にガスが残ってたので穴が空かなくて良かったという…


後、仮説ですが、もしかしたらスチールウールの量が少ないのかも知れません。
スチールウールの量が少ないので、十分に加速するだけのプラズマが発生しないと…
明日は、同じ800Vでスチールウールの量を増やして撃ってみたいと思います。

ただ、レールの損傷もなかなか激しいので、代替案も考えないといけません。
交換性を考えるとやはりレール面のみを角棒にするのが一番現実的だと思うのですが…良い角棒が手に入らない
ステンレスは半端無く抵抗値が高い(とは言ってもテスターでは分からないぐらいだが)ので、鉄か真鍮を使いたいなと。
特に、真鍮なら磨いたときにこびりついたカスとレールの境目が色的にはっきりするし、電気抵抗も低いので素敵。
C3604とかの真鍮角棒か平角棒になるとは思いますが、どちらにしても入手が難しい。
ホームセンターに頼んで取り寄せてもらうか、栄工業さんにお願いするしかないですね…
他にも、金属材というのは案外痩せてる、つまり規格よりも薄かったりすることが多いので、その辺りの問題です。

後、銃でいう薬室、チャンバー部分はどうしても消耗が激しそうなので、この部分だけ取り替えられるようにしたい。

レールガン試射2



今回の燃料はスチールウールです。
分解してみたのですが、やはり電圧が低いのか、プラズマは圧力に従って飛び出ただけで、レールに沿って加速した形跡がありません。
電圧を上げる、装薬量を変える、電気が流れやすいように鉄板に線を繋げるなど、いくつか案はあるので、それを順に試してみたいと思います。

DSC_0866.jpg
一発撃った後のレール
激しく溶けた金属がくっついてます。しかも根本部分だけ。
やすりで落としました。


DSC_0867.jpg
フレキシブルボード
こちらは、ほとんど煤が付いてるだけで損傷は軽微です。

レールガン試射!



はいなー
完成したので撃ちました。
ただし、装薬(スチールウール)量が少なかったので、あまり派手じゃないです。
それと、400Vで撃ったので、割と速度が遅い
しかし弾はどっか消えました。


さて、装備はこんな感じ
DSC_0863.jpg
スイッチです。
バネでボルトを接触させます。

DSC_0862.jpg
コンデンサバンクと昇圧装置


そして、レールガン本体とインダクタの撮影はしましたが画像の転送ミスったので無いです。


明日以降に、色々条件を変えて発射したり試してみます。
数発撃った後にレールの状態調べて、酷ければちょっと仕様変更しますが


800Vにすればもっと速度が上がるはずです。
が、コンデンサの容量的にあんまり高電圧にはすると今度は電流が流れなくなりますが…
それでも、エネルギー的には10.72kJほどあるので、電圧を上げれば充分な物が出来るはずです。
10000µFのコンデンサを全部直列に繋いだ場合、4000V 1000µFになります。
ところで、MOTは2000Vまでしか上がらないんですがどうしましょうか…
スライダック使っても2600V
スライダック2台使って3380V
240V用の海外用変圧器を使えば可能ですね。

さーて…

こんな動画が撮れたら良いんですがね

レールガン本体9割ぐらい完成

DSC_0834.jpg
足が付きました。

DSC_0822.jpg
格好いい…!!

DSC_0828.jpg
尾栓は、ゴム板と鉄板をL字金具で締め付けてます。

ちなみに、重量は約30kg。
超重い。
腰いわします。
とてつもなく重いので、反動を殺すには充分な気がしますね。
これが後退するような反動が発生するなら、ちょっとどころではなくワクワクします。

後は、取り替え可能なレール(1mm厚ステンレス板)を導電部に貼り付けて、配線するだけです。
レールはまた加工してもらうことになりますが…
プロフィール

立命館守山高校 Sci-tech部

Author:立命館守山高校 Sci-tech部
立命館守山高校、Sci-tech(サイテック)部のブログです。
研究の途中結果や、日記、連絡事項などを載せていきます。

主な成績
ロボカップジュニアレスキューセカンダリ2010
世界大会5位

やってること
バイオディーゼル燃料を使ったバイオカートの制作
AR(拡張現実)の研究
クルーレスソーラーボート大会への出場
ロボカップジュニアへの出場
レールガン制作
など

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