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実験系
・レールガン 一号機 Spec 1.0
・レールガン 二号機 Spec 2.0 / Spec 2.1 / Spec 2.2 / Spec 2.2.1 / Spec 2.2.2
・多段式レールガン Spec 2.0.1
・レールガン 三号機【電磁カタパルト】 Spec3.0~3.2 / Spec3.2.1(NEW @現在更新中)

工作系

レールガン一号機 Spec1.0

レールガン一号機

2010年9月に始まりこれまでに何度も失敗を重ねてきたレールガンLAVALは実験成功の為に
2度目の改修に入ります。現在レールガンに投入しているは400v 15000μF 1.2kJで、


レールガンとしては、いささかエネルギー不足です。そこで、
コンデンサを付け足しつつ、レールガンに改良を加えていきます。

2011/2/28

問題であったコンデンサの電圧は400vから1kvまで引き上げて使用することにします。
そのため新たにコンデンサの充電回路が必要になります。今使用している400vのトランスでは
1kvの出力は不可能です、そこで皆さんがよくご存じのあのトランスを使用します。
MOTです。こいつなら1kvぐらい容易に出力可能です、ただそのまま使ったらコンデンサを
吹っ飛ばしてしまうので出力を調整する必要があります。そこで一週間前に作ったものがコレ↓
交流を0~100%まで可変するための装置です。とは言っても中に秋月の万能調光器が入っているだけなのですが
スライダックを買うよりもかなり低コストなのでお勧めです。しかしMOTを相手にするわけで、
大電流に耐えられるか結構不安です。一応40Aのトライアックを使ってますが…

2011/3/6

送電ケーブル、インダクター、そしてスイッチも改修しました。
送電ケーブルは8.5sqを2つ並列にしました、なるべくエネルギーを熱に変換させないように
太くしたつもりです。インダクターは以前送電用に使っていた100Aブースターケーブルを
流用してます、そしてスイッチは袋ナットからスチール球に変更、袋ナットは結局のところ、
数回しかもたない、コストがかかる、溶けてボルトから外れなくなるなど、問題をありありでした。

2011/3/15

東日本大震災のため、しばらく製作を中断していましたが、再開です。
前回よりも使用する電圧が高くなるため、整流回路を作りなおします。
そのまま使ったら間違いなくダイオードが吹っ飛びます。で、作ったのがコレ↓
1kv耐圧のダイオードを二つ直列にして2kvまで耐えるダイオードブリッジにしました。
やたらダイオードがあるのは実験中も整流回路をつなぎっぱなしなので、
コンデンサ放電時にダイオードブリッジを吹き飛ばさないための保護ダイオードです。
10個以上のダイオードが直列になっているので10kv以上に耐えられることになりますが、
実質はどうなのか分かりません。

2011/3/19

レールガンLAVALは某ホームセンターに売っている材料の関係でレール長(加速部分)が
450mmに制限されていましたが、某ホームセンターに新しく450mmを超えるアクリル板(3mm)が
あったので購入しました。そして新たに改修したレールガンLAVALがコレ↓
アクリルが透明で分かりにくいと思いますが改修してあります。
これでレールガンは加速部が450mm→545mmと100mm近く伸びました。

2011/3/20

レールガンの改修で最も困難を極めているのがレールガン発射時のレールのダメージです。
放電時にスチールウールと接触している部分はどうしてもこうなってしまいます。
凹凸ができてしまい、数十回の使用に耐えられなくなってしまいます。
アルミという点もあると思いますが、アルミが一番安かったので…ちなみにこのレール2本で8000円もします(泣)
何度も買い替えられるような値段ではありません、そこでこんな方法を思いつきました。
レールの損傷が激しくなると思われる部分にアルミホイルを巻きました、
アルミレールよりも遥か数十倍も交換性に優れたアルミホイルを犠牲にして
スチールウールに大電流と大電圧を印加します(笑)これならアルミレールに直接触れないので
ダメージが軽減するはず(?)です。しかし、逆にアルミホイルが溶けてレールに付着することも
考えられるので、初弾テスト用レールガンで試射します。
手前のレールガンがテスト用です。製作費は約3000円。
それに比べてレールガンLAVALには5倍以上の値段をかけた気がしますが…
メインですし、気にしません、というか気にしたら負(ry。なるべく条件を揃えるため
アルミレールを使用、口径は6mm×6mmになっています。(LAVALは5mm×6mm口径)
アルミレールは以前LAVALで使用していた(一回目の改修前)物を流用してます。
このアルミレールも損傷を受けています。(これでもヤスリでキレイにしてあります)
このアルミレールに同じようにアルミホイルを巻き、初弾の実験をします。
さて、コンデンサ充電用の回路の改修を終了、レールガンLAVALの改修も終了、
送電ケーブルの改修も終了、残るはコンデンサだけとなりました。コンデンサは
予定では500v耐圧の物を購入するはずでしたが、中古の450v8200μFのコンデンサを
購入することにしました。中古というのが不安ですが日立のコンデンサなので信じてみます。

2011/3/23

意外にもコンデンサを早く入手しました。
中古だけあって傷やホコリはありますがまだ十分使えそうな感じです。
ひとつ 450v 8200μF、これを二つ直列にしたものを三つ並列にしてコンデンサバンクを作ります。
つまりスペックは900v 12300μFになります。 エネルギーは約4.9kJです。
とりあえずこれでレールガンに必要なものはすべて揃いました。早くて明日にも射撃テストをします。

2011/3/24

今日、いよいよ4.9kJで発射テストを行うわけですが、使用電圧が900vなので高電圧区分に達しています。 
そのため前回よりも感電する確率があがりますエネルギーも4.9kJと前回よりも3倍以上のエネルギーです。
感電したらどうなることか分かったものではありません致死電流を軽く超えるのでかなり慎重に進めます。
そして、より安全を考慮して実験場所をテラスからガレージに変更し、射撃テストを行います。
まずプロトタイプでアルミニウムがレールを守ってくれるのか検証します。
コンデンサバンクはこのように配列させます。そして安全対策のために↓のように板で仕切りを作ります。
今はレールガンLAVALが繋がっていますが先にテスト用レールガンで射撃です。
発射の瞬間です、ちなみにプロジェクタイルは装填していません、スチールウールのみで射撃しています。
結果は良好、アルミホイルが身代わりになってレールの損傷を防ぎました。
若干アルミが溶けてくっついたぐらいです。次はいよいよメインのレールガンLAVALでの射撃です。
結果、ついにプロジェクタイルの発射に成功しました、が、貫通はおろか凹みすらしていません。
弾の精度が低いことが一番の原因と見て、プロジェクタイルを改修、再び発射です。
結果、空き缶にわずかな凹みが、とりあえずプロジェクタイルの射出が第一目標だったので一歩前進です。
レールガンLAVALは射撃を行う度に各部の確認とメンテナンスが必要で、一日に2回の射撃が限度です。
というわけで今日の実験はひとまず終了、結果から改良点を見つけます。
実験後のレールです、ここで一つ問題が、アルミホイルを巻いていたにも関わらず、
スチールウールがセットされていた部分のアルミレールが、凹みになっていました。
さすがに薄っぺらなアルミホイルではレールを保護するのは無理だったようです。
このまま使い続けてもレールが損傷するのは目に見えているるので、
とりあえずアルミホイルからもう少し強度のある金属でカバーした方がいいですね。
次は銅板あたりで試してみます。ちなみにアルミホイルにはもう一つ問題が、
実は射撃後にアルミホイルと金属レールではなく、アクリル板が溶けてくっ付いてしまうという問題が発生、
削れば取れますが表面がどんどん荒くなるのでやっぱりアルミホイルは止めたほうがいいです。

2011/3/25

十分な初速が得られなかった原因はプロジェクタイルの精度にあると考え、改良を加えます。
米海軍の行っているレールガン実験のプロジェクタイルを参考にしました。
プロジェクタイル後方をプラモ用の鉄ヤスリでアーチ型に削りました。
これでプラズマをさらに受けやすくします。あと、少し疑問がありまして。
アルミレールのスチールウールの接点以外は一切煤が付いていないのです。
他の人のレールガン実験では、実験後に必ず煤が残っています。
実際、改修前のLAVALも射撃後に煤がありました。
これはプラズマが発射地点以外のレールに接していないということでしょうか。(つまりプラズマが加速されていない?)
最初の一瞬で放電されてしまったのか、それとも通電してくれなかったのか、いずれも不明です。

2011/3/28

銅板を買ってきました。
正確に言うとリン青銅です。厚さは0.1mmこれをアルミレールとスチールウールの接する間に
このリン青銅を挟んで高エネルギーを印加します。アルミホイルよりも厚いので
アルミレールを多少カバーできると思います。早速適当な大きさに切りだしてレールに設置します。
多少の改良が済んだので、また実験を近々はじめていこうと思います
2011/3/29

とりあえずこれを見てください。
これは、コンデンサの充電及び放電ケーブルを接続するためのターミナル代わりに使用していたボルトです。
少し見ずらいかもしれませんが、端子の接続されていた部分のネジ山がつぶれてしまっています。
正確に言うとつぶれたというより、溶けたと言った方が正しいかもしれません、
ステンレスでしかも5mmしかないので抵抗が大きかったのが要因と思われます。
とりあえずこれの改善方法も見つけた方がいいと思われます。

2011/3/31

今日、再び発射テストです。恐らく春休み中に出来る最後の時間だと思うので、
今日は何としても貫通させたいです。それと今日の実験に向けてまた新たに準備したものがあります。
発光装置とテスターです。ハイスピードカメラは暗い所に弱いので発光装置を作成、
テスターは以前使っていた2つのテスターが諸事情で完全にダメになってしまったので新しく購入しました、
最大1000vレンジを搭載、周波数や温度も測れるのでお勧め。それはさておき、
もう一つ改善しなければならない事があります。それはEMP(電磁パルス)です。
コンデンサ放電時にインダクターから発生する電磁パルスで撮影中のカメラの映像が乱れてしまうのです。
あまり電磁パルスを喰らいすぎるとなんだかんだで良くないので、対策が必要です。そこでアレが登場します。
アルミホイルです(笑) ところでこんな実験を行ったことはないですか?
ラジオをアルミ箔で包むとラジオが電波を受信できなくなるという実験です。
電磁パルスと言えど電磁波であることに変わりはありません、
なので同様にインダクタかデジカメをアルミ箔で包んでしまえば電磁パルスを遮断できるのです、
ただEMPの度合いにもよりますが、もし高高度核爆発のようなすごいEMPだとアルミは効果がないでしょう(笑)
EMP対策を施し、いよいよ発射実験です。

2011/3/31 PM

結果、大分凹みました、やっと喜べる気分です(嬉)。つづけてもう一射、
今度はスチールウールからアルミ個体を使用してみました、ほぼ同等の結果です。
また、リン青銅はこんな風になりました。
スチールウールと接していたところは完全になくなっています。アルミレールの損傷もほとんどなく
良い結果でしたが、やはり一つ問題が、リン青銅は0.1mmもあるため、レールに設置させるとき、
どうしても隙間が開いてしまうのです。一回目の射撃でも分かるように、後部からではなく、
左右からプラズマが漏れています、改善の余地は山ほどあります…。

とりあえずここで動画を作りました。

お知らせ
第一期レールガン実験の動画は総まとめの動画に統一されました。

2011/4/5

やっとプロジェクタイルの射出に成功出来たので、次のステップに入ります。
それは弾速とエネルギー変換効率、レールガン実験の目的と言えば何といってもこれです。
動画でも宣言しましたがエネルギー変換効率1%をまず目指します。
いまのエネルギー変換効率は約≒0.02%で初速は約100m/sです。エネルギー変換効率1%ということは、
プロジェクタイルの運動エネルギーが約50J、弾速が約316m/sにならなければなりません
最終目的はやっぱりアレです、某アニメのレールガン、1000m/sに達する事
つまりエネルギー変換効率10%を目指します、ただJAXAのレールガンでさえ数十%のエネルギー変換効率です。
達成できるかはもう未知の領域となります。ここから先の実験は運動エネルギーを計測する
装置か弾速計が必要になってきます。ただどっちも結構値が張ると思います。
10000円は軽いと思います、なので弾速計は自分で製作することにします
でも今はコイルガンプロジェクト優先なので大分ゆっくりになると思われます。
ちょっと裏話ですが、某アニメの御○美琴さんのレールガンは1030m/sの速度を誇っていますが、
コインの重さを5gとして考えると、1/2*0.005*10302で運動エネルギーは約2650Jで、
入力エネルギーが40MJなので、2650/40,000,000*100≒0.006
つまり御○美琴さんのレールガンのエネルギー変換効率はたったの0.006%なのです。
おまけに射程も50mなのでレベル5ってほどでもな(ry
これ以上言うと何かしら問題がありそうなので止めておきます

2011/4/7

さて、レールガンはエネルギー変換効率の向上を図るため、第三回目の改修に入ります、
まず改良すべきはスイッチです、あの場所で相当のエネルギーをロスしています。
なので新たなスイッチング方法を採用していきます。
※800HighTech.comより引用
↑の写真は海外でレールガンを製作している人の物です。この人のレールガンのシステムはこうです。
「まず金属レールに最初から大電圧を印加しておき、金属レールの後部に配置されたテフロンの絶縁レールに、
加速源となる金属を配置、そしてテフロンレールの後部に配置された強力な空気圧インジェクターで金属を加速させ、
高電圧のかかったレールに打ち込みます。すると伝導体自体がスイッチとなり、通電を開始、
ローレンツ力を起動します。この方法なら電気エネルギーをロスさせずにレールガンに送ることができます。
ただし、空気圧を利用すると間違いなく銃刀法に引っかかるので
圧力系以外の力でレールに伝導体を打ち込まなければなりません、

そこで自分は、スプリングを使用してレールに金属を打ち込む方法を使用します。

2011/4/9

伝導体投入装置は家にある材料で十分作れるので早速作ります。
↑のようにレールガン後部をアルミで挟んで10mmドリルで削っていきます。
↑(左)が伝導体を投入する装置です。仕組みは簡単、バネを押して棒で固定、
棒(六角レンチ)を抜けばバネが伝導体を押し出してレールに打ち込んでくれます。
↑(右)のようにレールガン後部に伝導体投入装置を配置して完成です。

ためしに発射テストを行ってみました、……ところが、レールと金属にわずかな隙間があった為、
通電しませんでした、900vなら何とかいけると思ってたんですが、甘かったようです、
結局コンデンサに900vがたまった状態になってしまい、そのままにしておくと危険極まりないので、
抵抗でゆっくり放電させることにしました、で、150kΩの抵抗をコンデンサにつないで放電を行ってわずか10秒…
アアアアアァアアアァアアァアアアアン!!!
150kΩの抵抗が4.9kJのエネルギーに耐えきれず破裂しました(怖) 跡形もなく、消し飛んでいました。
木端微塵なんてレベルじゃありません、本当にカケラ一つ見当たりません、やはり4.9kJのエネルギー恐るべし、
改めて実験の危険さを思い知ることになりました。
この記事を読んでいる皆さんくれぐれも高エネルギー実験は気をつけて行って下さい。
ミスったらマジで死にます。というわけで結局この方法は×ってことです。また違う方法を考える必要がありそうです。
ラスト
レールガン一号機では、精度の不足で効率化に頭打ちが見えてきたので
新たにレールガン二号機を製作します。なので、ここでレールガン一号機のプロジェクトは終了となります。

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