Как работает «Coilgun»?

Мне было интересно, как работает этот так называемый "винтовой пистолет", я знаю, что он делает, но мне было интересно, как он работает под капотом и, в конце концов, как сделать базовый? Кроме того, сколько энергии потребуется?

Coilgun - это серия катушек, которые последовательно заряжаются, когда проводящий снаряд, сделанный из магнитного материала, проходит мимо них.

Каждая ступень действует на принципах, аналогичных соленоиду . Токовые петли наводят магнитный поток через их центр:

Когда проводящий снаряд приближается к токовым петлям воздушного сердечника, происходят две вещи: индуктивность контура увеличивается, и снаряд становится намагниченным . Затем намагниченный снаряд притягивается к магнитному полю петли и ускоряется к нему. По мере приближения индуктивность увеличивается, заполняя петлю положительной обратной связи , так что сила притяжения снаряда и магнитного поля, создаваемого петлями, увеличивается.

Этот процесс достигает максимума, когда снаряд полностью окружен катушкой, где дальнейшее перемещение уменьшает индуктивность контура. В этот момент ток через петлю внезапно отключается, поэтому снаряд не будет замедлен продолжающимся притяжением к магнитному полю катушки.

Это основные физические принципы, которыми управляет рулонная пушка, которая, кажется, является тем, что вас интересует. Существует много практических реализаций.

Сначала взгляните на Википедию . Статья является интересной отправной точкой.

Из того, что я вижу, поскольку вы только начали их изучать, лучше всего начать делать электромагнит . Таким образом, вы можете ознакомиться с расчетами, необходимыми для вашего проекта, так как винтовое ружье является в основном частным случаем электромагнита. Я дам вам рассчитать, какой ток и напряжение вам нужны. Просто имейте в виду сопротивление катушки и схемы защиты, необходимые для переходов между состояниями включения и выключения. Существуют программы, которые могут рассчитать индуктивность катушки на основе диаметра провода, числа витков и так далее. Я выложу ссылку, как только выкопаю, откуда у меня появилась. Что касается защиты, вы можете найти множество учебных пособий для электродвигателей в Интернете. То, что вам нужно, должно быть довольно похоже, так как катушка является главной проблемой в обоих из них.

После того, как вы получите самый простой магнит, вам нужно потратить время, чтобы рассчитать, какой тип снаряда вы будете использовать, какой диапазон вы хотите и так далее. Опять же, Википедия приходит на помощь , но в Интернете есть много других хороших источников. Когда вы получите необходимое усилие, вы можете начать вычислять параметры электромагнитов, которые вы хотите использовать.

После этого вам понадобится схема, которая может быстро включать и выключать несколько электромагнитов. Возможно, вы захотите освежить свои навыки с помощью цифровой электроники, поскольку вы, вероятно, могли бы использовать какой-то счетчик для этого, но у меня нет большого опыта в этой области, поэтому я не могу дать вам хороший совет. Микроконтроллеры также были бы интересны, поскольку вы занимаетесь программированием на Си.

Конечно, вам тоже понадобится блок питания. Если вы выберете низковольтные конденсаторы с большой емкостью и большим током, у вас может быть простой источник питания, но для зарядки конденсаторов потребуется некоторое время.

На Youtube есть парень по имени Afrotechmods, у которого есть несколько уроков по источникам питания, большим конденсаторам и катастрофическим сбоям электронных компонентов.

Другим легко забываемым аспектом в этом сценарии являются внутренние соединительные кабели. Вы должны убедиться, что они могут выдержать токи, которые вы планируете провести через них. Просто, чтобы быть в безопасности, используйте более прочные кабели, которые необходимы.

Есть также проблема безопасности. Лучший совет - привлечь кого-то, кто имеет большой опыт в этой области, к работе с вами. Я понимаю, почему ваш учитель не хочет предоставлять вам информацию об этом проекте. Конденсаторы могут легко взорваться, а суперконденсаторы - тем более, что силовые кабели могут растаять и загореться, даже если ваши расчеты показывают, что они смогут выдержать ток (это случилось со мной несколько дней назад), вы можете получить короткое замыкание где-то, что может привести к возгоранию, часть устройства, которая должна быть изолирована, может быть под напряжением, когда вы прикасаетесь к ней, и это может привести к ожогам и так далее. Поэтому я советую вам изучить, как каждый компонент может дать сбой, как реагировать на него и быть готовым к нему. Кроме того, было бы неплохо использовать компоненты с более высоким рейтингом, чем тот, который вам нужен, просто для безопасности. Некоторые новые компоненты также имеют внутреннюю защиту от перенапряжения (напряжения, нагрева, тока), коротких замыканий и так далее. Если вы можете получить такие компоненты, используйте их.

В конце я просто добавлю, что я намеренно неопределен в этом ответе. Каждый из пунктов, которые я высказал, очень широк и может ответить на несколько вопросов сам по себе. Моя идея состояла в том, чтобы дать вам обзор того, что нужно, прежде чем начать. Вам нужно будет сделать много исследований!

Поскольку вы новичок в рулонных ружьях, я бы рекомендовал начать с двух курсов обучения. Сначала поймите, что винтовые пушки - это просто соленоиды, которые являются просто индукторами. Разница в том, что вы выключаете катушку непосредственно перед тем, как середина снаряда достигнет середины катушки. Чтобы понять это, вам нужно хорошее понимание закона Ампера и закона индукции Фарадея. Как только вы овладеете этими двумя вещами, все станет вопросом экспериментов. Кроме того, я бы сказал, что прислушиваться ко всем советам о мерах предосторожности, приведенных выше, действительно мудро, так как я неоднократно получал травмы, не соблюдая эти самые советы.