2011年8月31日水曜日

エンドミル

一週間ほど更新しませんでしたが、特に進展がなかったためです。

今日、エンドミルを買ってきました。


[エンドミルとは、金属や樹脂など削り、ものを切削していく工具(フライスという)です。]

形こそドリルに似ていますが、ドリルのように穴を開けることはありません。※ボールエンドミルという先端がドーム状になっているものなら、穴あけができないことはないです。
この形はフラットエンドミルと呼ばれ、側面の刃でものを削っていきます。

今回は金属を切削することを考慮して太めのφ10mmを選びました。

CIMG1167.jpg
試しに取り付け

これだけでは削れません、切削する対象物を動かすためのテーブルが必要です。 ただテーブルも値段が高く、自作では精度に劣るのでクロスバイスというバイス自体を縦横に動かせるものを購入予定。

あと、AC電解コンデンサを買いました。

DCIM0033.jpg
耐圧200VAC 15μF
10セット100円で安かったのでつい買ってしまいました。特に用途はなかったのですが、どうしましょうか、ボール盤の回路に入れて力率改善でも図ってみましょうか? それともコッククロフトウォルトン回路にでも使いましょうか… まあ持ってて損はないですね。

2011年8月23日火曜日

本格的な準備

最近グダグタしてすいません、ここでちょっとお知らせです。

レールガンの研究を本格的にするため、設備を十分に整えようと思います。

実験場はもちろんのこと、製作場もガレージに移そうと思っています。
他にも防音設備や空冷、換気設備なども整えたいと思っています。

昨日の記事でも言いましたが、レールガンの記事はかなりストップ。
マスドライバーの記事もたぶん遅れます。

しばらくはDIYの記事が多くなるかと思いますが。ご了承ください。

2011年8月22日月曜日

工作機械

レールガン二号機の改良性が頭打ちではないものの、自分の技量でこれ以上の精度が見込めるのかは疑問です。

より精度の高いレールガンを作るには、それなりの機具が必要となってきます。

二号機も改良の方向で進めますが、高い精度を出すために必要な機材をそろえてから改良することにします。

ですので、しばしレールガンの研究は一時停止、道具集めをします。


具体的に何を集めるかと言いますと、やはりフライス盤、高精度を出すうえでなくてはならない存在です。

しかーし

その道の方なら誰でも知っているでしょう。

フライス盤は中古であっても10万を軽く超えるほど高価です。卓上フライス盤という小さいものもありますが、
それでも5万以上の値段になり、今の金銭では到底入手できません。

そこで、

CIMG0955.jpg

今持っているこのボール盤、

"疑似"卓上フライス盤に出来ないだろうか?

つまりは改造できないか、ということです。

今使っているボール盤のスペック

・50Hz 280W - 600~2600RPM (関東なので)
・最大チャック13mm
・5段変速

出来ないことはないはずです。

ぶっちゃけた話、上下左右前後に動くテーブルさえできれば疑似フライス盤になります。
問題はいかに精度のあるテーブルを作るか、そこが問題です。

……って、結局自分の技量が必要ジャン orz

2011年8月21日日曜日

進展せず

アクセス数2000超え、皆さんのアクセスに感謝です。

レールガンはさておき、マスドライバーが一向に進展しません(深刻な資金不足のため)
夏中の打ち上げを予定していましたが無理っぽいですね、何度も試射して微調整しなければいけませんから。

マスドライバーやるにも手順があります。
1:まずロケットの製作をする(重量を明確にする必要がある)
2:重量を指定したうえでコイルガンで水平発射し、初速データを求める
3:初速と重力加速度から上昇高度を計算する。(航空法で250m以上の飛行は許可が必要)

まあ250mを超えるほどの初速は得られないと思いますが…

2011年8月19日金曜日

弾速

ハイスピードカメラの映像から大まかに速度を割り出してみました。
ターゲットとレールガン銃口の距離はおよそ40cm、その間を1000fpsで5コマで移動したので。
0.4/0.005=80m/s およそ、秒速80mほどです。エネルギーにして6J弱 効率は0.05%です。

……すくなっ

まあ、妥当な数値だと思います。これは音速を超えるまで相当時間がかかりそうです。
これぐらいならエアガンの弾速計でも全然問題ないですね…。
1000m/sとかクローニーの出番は相当先になりそうです。

クロノグラフ X3200でも十分測定できるのでそちらを買うことにします。(たしか400m/sまで測定できるはず)
まあそれも先の話ですが

2011年8月18日木曜日

検証

さて、昨日行ったレールガン実験の検証です。

まず一番の疑問であるプラズマ、
(まずデータから)
railgun2fire2.png
↑これが今回確認されたプラズマ
fire 01
↑以前撮影されたプラズマ



↑これは1000fpsで撮影したものをさらに1/5に再生速度を落としたものです。
以前のハイスピード動画↓


今回の方がプラズマがはっきりしています。 そして今回もう一つ気づいたことがあります。

もう一度二つの動画を見比べてください。


わかりますか? 今回の動画では燃え残りのスチールウールがほとんどないのです。
以前の動画ではプラズマ化しきれずに燃え残ったスチールウールを確認できます。

つまるところ、今回は装填したスチールウールがすべてプラズマになっているということ。
そして、プラズマが噴射された後、空中に独立して約35ミリ秒(銃口から離れて消えるまで)存在していました。
おそらくこれはプラズマが相当に高温だったと思われます。

そしてもう一つ、プラズマが高温であったことを裏付ける(たぶん?)ものがあります↓

CIMG1102.jpg

今回使用したプロジェクタイルです。弾の後部に注目してください。てかって、表面がツルツルしているのが分かると思います。

これは、アクリルが高温に晒され、一瞬で「溶ける」と「冷える」現象が起きるとこのようになります。
この現象はkisaragiさんのレールガン一号機でも確認されています。
このような状態は以前のプロジェクタイルでは確認されませんでした。このことから、以前よりもプラズマが高温であったことがうかがえます。

ではなぜ高温になったのか?

装填したスチールウールは依然と同様、0.1g程で条件に変わりはありません
ここからは勝手な推測ですが、以前のプロジェクタイルには後方にアルミ板を設置していました。
そのため、スチールウールがプラズマと化してもアルミが熱を吸収したために十分なプラズマができなかったと考えます。しかし今回はスチールウールのみで加速させたため、熱が奪われなかったのだと思います。


というのが、今のところ私が考える理由です。
他にもなにかわかった方がいらっしいましたら、ぜひご報告をお願いしたく思います。 では


2011年8月17日水曜日

実験日 AM

午前中に一発、発射実験をしました。
とりあえず大まかに弾速を計測してみました。

railgun2fire1.png
※ターゲットなし
二つの紙を1m間隔で設置してその間を弾が通過した時間差で速度を割り出します(高速撮影で1000fpsで確認します)

先に結論から言っときます。

やっぱり尾栓は必要

大まかに測定したら、なんと30m/s程しか出ていないのです。

コンデンサに余った電圧からエネルギー効率を求めると0.007%

エネルギーに換算してわずかに0.9J これではアルミ缶すら貫けないでしょう。

とりあえず尾栓を作成して再度撃ちます。

報告

実験結果はとりあえず動画にて報告します。

あまり大きな成果は得られませんでしたが、興味深いものが撮影できたので良しとしておきます。

明日、今日の実験を検証します。

2011年8月16日火曜日

下準備

そろそろLAVALシリーズの3作目を作りたいので明日にも発射実験をしてデータどりします。

以前の2作目はいろいろと調子に乗ってしまったので今回は真面目に行きます。

さて、またケーブルの改修です。

CIMG1086.jpg
逆光で見にくくてすいません

ケーブルは最低でも22sq以上、圧着端子の事情で20sqだったスパークギャップのバッテリーケーブルは

二つに束ねて倍に、ただの接続ケーブルも22sqを2つ束ねて44sq分にしています。

全てのケーブルを平均して32sq。

ちょっと遠出すれば60sqのケーブルが売っているのですが、1300円/mと高いのでこうするしかないです。

2011年8月15日月曜日

新型プロジェクタイル

いきなりですが、ブログのタイトル変えました。
(え?なんでって…「HILENのブログ」とか名前が普通すぎるじゃん?)

といわけで今後もHILEN'sダイアリーをよろしくです。

とりあえず新型プロジェクタイルを作りました。
CIMG1080.jpg
CIMG1081.jpg
CIMG1082.jpg

数回にわたる射撃でレールガンの精度が落ちたらしく、口径が若干変わっていました10mm×10mm→9.8mm×9.9mm

10mm辺のアクリルが通らないため、ヤスリで削って微調整。

ちなみにプロジェクタイルを一つ作るのに3時間余りを要します。(量産ができない…)

何度でも再使用できるよう、砕けないようになるべく中抜きの割合を低くしてます。 
故に重量も増すわけで、2g程の重さになってます(ほんとは1g以下が望ましい)

さてプロジェクタイルの重量が増えるわけで、当然エネルギー効率が同じ場合に初速度は低下します。

1g→1000m/sに4.1%必要
2g→1000m/sに8.3%必要

1グラム増量するだけで効率が倍必要になり、3gで3倍、4gで4倍になります。

…今思うと1000m/sという目標はかなり曖昧です。たとえば0.5gならわずか2%で1000m/sに達します。

つまりプロジェクタイルを軽くすればするほど楽に高初速が得られてしまうわけです。
というわけで、効率化の面から行くことにしました。

第一目標:変換効率1%(346m/s)
第二目標:変換効率5%(774m/s)
最終目標:変換効率10%(1095m/s)

個人で10%はかなり難関でしょうが、地道に行きます。 とりあえず目指すは346m/s(25℃時の音速に同じ)

少々長く書きすぎましたので、今日はこれで。

2011年8月14日日曜日

再び

昨日福島から帰ってきました。 鶴ヶ城やら美術館やら見てきましたが、やはり放射線の恐れがあるためかあまり賑わっていませんでした。

それはさておき、今日レールガンを再び改修、二段式から一段式へと戻されました。

CIMG1078.jpg

ステンレスにしようと思ったのですが、ジュラルミンがもったいないので再使用、
100mm分カットして700mm→600mmにしました。 
しかし、暑いですね、1時間弱かけてジュラルミンをハンディーソーで切りましたが、発汗量がすごいです。
小さいアルミ缶一つ分はあると思われる汗がわずか1時間で出るわけで、相当ひどい環境だったといえます。
私が言えることかわかりませんが、熱中症には注意しましょう。

CIMG1079.jpg

あと、今回から尾栓を無くすことにしました。 銅板を直接、加速体とするため、

プラズマの生成が不要になったので、さほど気密性を必要としなくなったためです。

また、最初のスパークで二次アークを発生させないためにも有効だと考えています。


この前のニコ生で紛失したプロジェクタイルですが、どうやら衝撃に耐えられずに砕け散ったようで、
また作り直すことにします。

2011年8月11日木曜日

福島から

今私は福島にいます。というのも旅行中だからです。

昨日、いきなり「福島に行くぞ」と何の前触れもなく言われ、今に至っています。

今いるのは結構山奥で、手持ちのパソコンのwifiが使えず、宿泊している共有PCから書いています。

なのでしばらく更新がストップします。 帰るのは2日後なので、更新は3日以降となります。

では。

2011年8月10日水曜日

衝撃の事実

CIMG1037.jpg大破したボルトたち
二号機本体と増設部を連結するために使われていたボルト、及びレール端子用8Mボルトです。
わずかな隙間があったためにスパークしたようです。(前置き)

先ほど、レールガンを解体してジュラルミンのメンテをしました。
CIMG1034.jpg
↑解体直後の様子(写真1)
CIMG1035.jpg
↑煤をふき取った後の様子(写真2)
CIMG1036.jpg
↑ヤスリ掛けした後の様子(写真3)

なぜかプロジェクタイルの導体が突入する部分にはさほど損傷がなく、それより10cm程先に多量の熔解物が付着しています。

上からではわかりませんが、横から見るとジュラルミンの板が若干(多量の熔解物が付着した部分を中心に)歪んでいます。 これはジュール熱でレールが高温にさらされ、強度が低下した時に強い圧力が掛かったためです。

写真3を見てください、ヤスリ掛けして付着したものをとったら、ジュラルミンがわずかに損傷していました(泣)
とは言っても損傷は小破ほど、メンテナンスすればおそらく数十回はいけるはずです。

ついでに20kJで射撃したときのステンレスレールも磨いたところ、衝撃の事実が…

なんとステンレスには損傷がほぼ皆無な上に、熱による変形すらも見られないのです。
…これはもう唖然とするしかないでしょう。(もう何を書いていいのかわかりません)


そういえば20kJの射撃動画をうpしてませんでしたので↓



2011年8月9日火曜日

公開実験

先ほど、レールガンの発射を二回ほど行い、実験を終了しました。

とりあえず結果
CIMG1033.jpg
左:一回目
右:二回目


以前の20kJと比較する為、同じ形状のアルミ缶に同じく水を入れて実験しています。

いずれも20kJの時よりもいい結果になっています。

しかしながら、何度も言うように、多段式には精度が求められるため、下手に作れば逆に効率が落ちてしまいます。
もともと精度が低く、構造的にも改造が困難なので、改造面からすればレールガン二号機は頭打ちとなっています。

前回の8kJの結果から見るに、無理に改造するよりも一段式でさらに精度を上げたほうが効率化が見込めるので、再び一段式に戻し、改修していきます。

2011年8月8日月曜日

スカイクロラ的な

将来CGデザイナー目指すとかプロフで言っときながら全然そんな記事書いてないことに気が付いたのでアップしてみました。

零戦 21

ニコ静やartistsideでは他にも投稿してますが。今のところ最新の作品。
かの有名なスカイクロラに出てきそうな機体をイメージしてあります。

もともと21型ですがほとんど原型ないですね、はい。


話変わってレールガンですが、明日は実験できそうです。
もしかしたらニコ生するかも(?)です。

2011年8月6日土曜日

改修終了

レールガン二号機、改修終わりました。

CIMG1026.jpg

結局後ろのジュラルミンはもったいないので以前使用していたレールを流用、余ったジュラルミンは他の用途にでも使ってみます。

後ろについている変なのがスプリングです。これでプロジェクタイルをレールに打ち込みます。

導体の銅板は弾力性をつけるために動摩擦力が強くなってしまうのでレールに届かない時があったり、バネの固定が不安定で暴発するときもあるのでいろいろ工夫が必要ですが。

あとバネもエネルギーとして加算しなければならないので後々バネのエネルギーも計算します。

さて、また近いうちに発射です。とりあえず7、8日を予定中。

2011年8月5日金曜日

A2017

注文していた物が届きました。
CIMG1020.jpg
CIMG1021.jpg
A2017:2000番台で最も名の知れたアルミ合金、通称ジュラルミン
    成分-ジュラルミンにはCu4%とMg・Mnが0.5%が含まれる。
    短所-溶接・耐食性が他のAl合金よりやや劣る
    長所-鋼に匹敵する強度を持つ、鍛造も可能。

レールのエロージョンを抑えるという面からジュラルミンにしてみました。選んだ理由として、kisaragiさんのレールガン3号機もジュラルミンが使われており、5kvで30kJというエネルギーにも耐えているので採用してみました。

短い方が249mm(第一レール) 長い方が700mm(第二レール)となっています。

いろいろ考えた結果、

12kJでの射撃に戻すことにしました、8kJのコンデンサバンクはコイルガンの方に転用します。

エネルギー変換効率の向上を目指すうえで、一番の難関はスイッチです。物理スイッチはもちろんのこと、半導体であるサイリスタを使ったとしてもそこでは必ずロスが生じます。個人レベルである以上、物理スイッチに限られる為、効率化は著しく低下します。

ならば、

スイッチを使わなければいいじゃん

Q.「そんな事できるんですか?」
A.「できます」

↑と言ってしまうと本当は間違いなのですが、大体あってるので良しとしておきます。

システムは以前にも一号機で試した「ハイブリッド型」というものを使います。

システム:プロジェクタイルを電磁力以外の力で加速させ、前にあるメインレールに打ち込む。
この時、+と-のレールにはすでにコンデンサのエネルギーが待機していて、そこに伝導体が打ち込まれることでプロジェクタイル自体がスイッチとなり、一回りの回路になることで通電し、ローレンツ力を起動します。

海外では結構一般的で、自衛隊が開発しているレールガンもこの方法です。

第一レールの約250mmでバネの弾性エネルギーで加速させ700mmのメインレールに打ち込みます。(ってかそれなら一段目のレールがジュラルミンの必要あったか?)

↓海外の型が製作しているハイブリッド型レールガン


つまりスイッチをプロジェクタイル自体にすることで効率化が見込めるということです。
あと、数日前に1300ガウスのフェライト磁石を二つほど購入したので、磁力が稼げないか試験的に導入してみます。

明日からレールの加工を始めていきます。 では、

2011年8月2日火曜日

ニコ生

無事生放送を終了しました。ブログからではありますが、来場してくださった皆様有り難う御座います。

画質が悪くても申し訳ない、次までにはFMEを用意しておきます…。

ちなみにコンデンサの異常はアルミのアルマイトの処理が不十分だったようで絶縁不良になり、パチっという音を立てていました。

今回の公開実験で新たに分かったことがあります。
まず、プロジェクタイル、薄い銅板を使用したプロジェクタイルは貫通したのに対し、チャンネル型のアルミを使用したプロジェクタイルは若干へこむ程度の結果となっています。どうやらスチールウールを使用した間接的な加速は大きいエネルギー損失を招いていたようです。 ということなので次回から銅板を使用したプロジェクタイルを使っていきます。

実験動画



2011年8月1日月曜日

生放送

明日、プロジェクタイルを幾通りか製作して一番効率の見込める型を求める実験をします。

2段目は改修中なので1段式(600mm)、8kJでの射撃をします、

12kJだとレールの損傷が激しかったり充電が長くなるので…

で、なぜこのタイトルなのかというと、明日の実験をニコ動の方で生放送しようと思っているのです。

本日、金沢の方でNT金沢がありました。私も参加したかったのですが、いろいろあって参加できませんでした。

なので一日違いではありますが、ニコニコ技術部のコミュで生放送してみようと思ったわけです。

明日の午後1:00~2:00あたりからやろうと思ってますので、もし宜しければ見に来てくださいな。


では