2013年5月26日日曜日

406

今日は2回目の実験をしてました。

今回は新型プロジェクタイルを試します。

CIMG3298.jpg

とりあえず勝手にC型プロジェクタイルと命名しておきます。

アーマチャをプロジェクタイル後部に半分入る形で設置、
加速時にアーマチャが外れにくいようにしています。
また、私のレールガンの特徴である小面積レールに対応するため、
横倒しにして接触面を増やし、加速しやすくします、

全体で1.31gですが、プロジェクタイルはたった0.38g
後部の銅が0.93gとなっています。

というわけでさっそく実験です。

2-1.jpg
2-2.jpg
2-3.jpg

※室内から撮影してます。


ターゲットはこうなりました。

CIMG3319.jpg

前ほどひどく裂けてませんが、
ついに反対側に穴が開きました、効率が上がっているのは確かです。


ところで…


CIMG3321.jpg

プロジェクタイルが一発で使い物にならなくなりました。

原因は明らかに銅アーマチャによる重心の後退による姿勢変化です。
効率が上がったのはいいですが、毎回こうなっては困るので、
なにか策を練らないといけませんね。

今回の波形
railgun20130525.png

で初速なんですが、なんと今回も406m/s
前回と同初速です。が、今回のほうが重いので効率はいいです。

とけ残ったアーマチャ含め、質量は0.86g

CIMG3322.jpg

初速から運動エネルギーは、なんと70.8J

コンデンサバンク内に余っていたエネルギーから、
使用したエネルギーは8460J

つまり、エネルギー変換効率は、0.83%

わーお、一気に上がりました。

しかしこの要因は、プロジェクタイルの改良というより、
質量の増加にあります。
(ある程度重いほうが効率は良くなる)

もっと重くすれば効率1%もいけますが、
それには縦長にしないといけないので、
姿勢コントロールが難しくなります…。

それに高初速も両立しないといけないので、
重くすることはあまりしたくないのです。

まあでも技術課題があっていいですね。


というわけで、今回はここまで

2013年5月24日金曜日

ルール追加

以前お伝えしたレギュレーションに、
また新たなルールを加えることにしました。

・スイッチは物理スイッチのみとする(電界歪みスイッチも禁止)
・使用するケーブルは50sq以下であること(束ねても50sq以下)

スイッチは技術課題があるので取り入れ、
ケーブルは資金があれば太くできるので規制することにしました。

2013年5月19日日曜日

400m\s超え

午前中、何か防音策はないかと
家に転がっていた材料で防音テストをしていました。

音楽を流した携帯を発射チャンバー内に入れ
試行錯誤を繰り返した結果....

CIMG3270.jpg
このような状態で最も防音できる状態になりました。
経費0円にしては悪くない防音性能です。
ただレールガンの爆音は携帯の比ではないので何とも言えませんが

で防音装置の設定が終わった後、ほとんど準備出来てる事に気づき、
「あれ、もしかして実験できんじゃね?」
考えてる間に体が勝手に動いて準備始めてましたけども…



そういうわけで、


CIMG3273.jpg

はい準備完了。
そういう訳で実験しちゃいました。
オーグメント方式が本当に効率化できるのか確認する為
他は全部前回と一緒、物理スイッチを使用し、
加速は前回最も効率の良かった銅アーマチャ+スチールウール
という条件下で行いました。

早速実験です。

以下、抜粋した3コマ

1.jpg
2.jpg
3.jpg

防音なんですが、間近で聞いてたので効果があったのか
よく分かりませんでした…。

さて、気になる初速です。
railgun20131518.png
オシロスコープの設定をギリギリの200から100ms/divへと変更
1/10,000,000(0.1μs)単位での計測が可能になりました。

電圧が低いせいか、ビット数を下げたためか、
5v(2本目)側にノイズが乗ってますが、
重要なところはキッチリ捉えられていました。

気になる切断時間は…

491.5μs つまり0.0004915秒、
切断距離20smから計算すると、
406.9175991861648.....

初速は406m/s(25.5J)、祝400m/s越えです。
しかし、残電荷から効率を求めたところ、
効率は0.29%

もう少し行くんじゃないかと思ってたのですが…
あまり思うように伸びませんでした。

恐らく外部レールがケーブルだったり、
レールガンそのものの精度が低い等の原因が考えられます。


ところでターゲットになったアルミ缶ですが



CIMG3292.jpg

貫通こそしませんでしたが、
以前よりひどく抉れています。

ヒットさせた立方体のプロジェクタイル

CIMG3282.jpg
カットしたワイヤーの跡がくっきり残っちゃってます。

歪みも酷くなってきました。
CIMG3284.jpg

このプロジェクタイルももう限界ですね。

以下レールガンのメンテ、

CIMG3279.jpg

大分漏れがひどくなってます。
度重なる発射でポリカが歪んできたんでしょうか、
打つたびに精度が落ちてしまっているようです。

CIMG3280.jpg

大丈夫だと思っていた銅レールもわずかに損傷し始めました

アルミより損傷は格段に少ないのですが、
やはり厳しいようです。


今後の実験予定ですが、
新プロジェクタイルとアーマチャの効率確認、
アルミウール使用での効率確認
電界歪みスイッチの効率確認

以上3つです。

では今日はここまで

2013年5月18日土曜日

移転

レールガンの実験場移転のお知らせです。

長い間使用してきたガレージでの実験をやめ、
次からこの場所で実験を行うこととしました。

CIMG3268.jpg

新しい家に出来たインナーバルコニーです。
ここで次からは実験をすることにしました。

映しら理由は簡単、近いから

このインナーバルコニーは、私の部屋と直結しており、
戸を開ければすぐに出られます。

毎回ガレージに40kg近い荷物を運ぶのは苦労するので、
こちらに移すことにしました。

が、

ほとんど外に出ているため、爆音がダダ漏れになります。
なので以前よりも厳重な防音対策をしなければなりません。
また防音対策の出費が増えますね…

しかしメリットもあります、レールガンは発射時に金属の粒子となったものが多量に発生します。発射時にもくもく出てる白いのがそうです。これが室内だと逃げ場がなくその場に充満してしまいます(あまり吸い過ぎると体によろしくありません) が、今回は外なので粒子がこもるという事がなくなるわけです。

ガレージよりも狭いですが、支障が出るほど狭くないので、
ここでやっていこうと思います。

というわけで移転のお知らせでした。

2013年5月11日土曜日

オーグメント

今日はレールガンの改修をしてました

が、その前に

またまた父親の知り合いの方から工具をいただいてしまいました。

それがコチラ↓

CIMG3242.jpg

大量のエンドミルです!

しかもほとんど新品、0.5~6mmまでそろっています。
その数なんと50本、しかも半分が長寿命のミラクルエンドミル!

総計したらお値段10万円以上!

ありがとうおじさん!

いやー感謝感謝です。前貰ったハイトゲージも含めれば15万円分も
タダで頂いてることになりますから、これはありがたく使わねば。


さてさて本題

今日はレールガンにとある改造をしておりました。

まず木材を切り、フライスで溝を作って凹型のブロックを作成
CIMG3195.jpg

はざいやで注文した5×150×18のポリカ板
CIMG3230.jpg
これに穴あけ加工をします。

凄く精度が必要というわけではないのですが、
貰ったハイトゲージを使ってみたかったので、
ケガキをして穴あけの場所を決めてました。
CIMG3231.jpg
いつか定盤も欲し良いですね。

全部まとめて穴あけ
CIMG3232.jpg
CIMG3235.jpg
↑全部このように穴を開けます。

そして先ほどの木のブロックを
CIMG3236.jpg
このように固定




あとはケーブルを通してレールガンにつければ…








CIMG3237.jpg

完成!

オーグメント(augment:増大させる)方式と呼ばれるレールガンです。
オーグメント方式とは、加速レールの外部にコイル状に(平行に)レールを設置し
磁場を増大させ、高初速、高効率化を目的として創られたものです。


もとの文献ではレールでしたが、ケーブルでもできるのではないか?
と思ったので実装してみました。

ところで、前回の実験の話なのですが、オシロの設定を変えたら
一部正確に捉えられていた部分が存在したことが分かりました。

それはコンデンサの放電時間、
8.9kJのコンデンサバンクでは約2.5msで放電していたようです。
この辺も貴重なデータです。

それと、オシロの設定でもうちょい頑張れば、
1μs単位で計測できそうなので、次回の実験からは、
もう少し正確に初速が測定できそうです。

5月中に実験できるか分かりませんが、なるべく早く
実験したいところです。(マスドライバーも含めて)

2013年5月7日火曜日

データ収集

ここ最近、マスドライバーのデータ収集やってました。

CIMG3227.jpg

今日からはコンデンサを一つ増やし、エネルギーを1.5kJまで拡大、
しかし初速はちょっとしか上がらず、エネルギー効率はほぼ変化なしです。
引き戻しの可能性は、4.9kJでのデータを見るに、低いと思われます。

効率はさておき、データ収集です。

コイルガンの実験では珍しい(かな?)、
オシロでの放電波形の計測です。

コイルと平行に繋いだ状態で測定しました。

coilwave1500j.png

スイッチ直後、一気に450vまで立ち上がっています。
その後は20msかけて放電、引き付ける力が有効なのは10msぐらいでしょうか、
ここで気になるのが、放電開始時の逆起電力による電圧降下、
そして放電終了時に発生するサージの二つを思わせる波が存在していない事、

これはなかなか疑問です。
ただ捉えられなかったのか、それともサージなんて無かったのか
まだ実験をする必要がありそうですね、

他にも気になるところはあります。

coilgun.png
(※1kJの時に測定しました)
これはコンデンサ側に直接つないだ時の様子。

放電開始直後に一気に下がると思いきや、
再び一気に上がり、下がりました。

もう一度試しに測定しましたが、
ほとんど同じ波になり、偶然の波でないことが分かりました。
コイル側では捉えられなかったのに何故?

原因は不明のまま、さらに究明を続けます。
(何かご存知の方いらっしゃいましたら是非コメントお願いします)

2013年5月5日日曜日

久々の

マスドライバーの各部が整い、やっと実験できるようになりました。

CIMG3214.jpg

とは言ってもまだ2、3段目はセンサーをセットしていないので
使えるのは一段のみ、1段目のみでテストし、
2,3段目に投入するエネルギーを判断します。

以下状態
配線ケーブル:2.5sq(1200Wコード複列)
スイッチ:ディスクサイリスタ (SHR400R22)
コンデンサ:450v 5600μF ×2 ※容量計での実測は9880μF
コイル:1200Wコード 120ターン 25m
コイルインダクタンス:561μH

コンデンサは中古なので当然容量抜けあり、
しかし9880μFで450vフルチャージすると、
ほぼ1kJとなるので、これをベンチマークとして使います。


とりあえずスチール缶を使ってテストしました。
CIMG3210.jpg
※36g

一部始終を公開↓



見てわかるとおり、ほとんど速度が出ていません。
ハイスピードカメラで確認したところ、
初速はわずかに7m/s(0.8J)
効率はわずか0.08%と恐ろしく低いです。
弾がスチール缶だったり、コイルが被覆付きだったり、
損失を招く要因はすぐに分かりますが、
改善しようとするのはなかなか難しい。
(1.2mmで30Mあるエナメル線なんて簡単には売ってません)

ただ一つハッキリしてるのは、投入エネルギーは多い方が効率は良いと言うことです。 前年の実験では4.9kJ入力でしかも物理スイッチを用いた結果効率は0.16%でした。
コンデンサのストック的に、一段目は3,4個(1.5kJ~2kJ)のコンデンサが使用できますが、ディスクサイリスタやサージ吸収ダイオードのスペックが付いてこれるか不安なので、もう少し調査してからにします。

さて、やっと進みだしたマスドライバープロジェクト、
夏までには一つの動画作品として完成させたいところです。