一覧

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

レールガン二号機 Spec2.0

これまでの実験結果を踏まえてレールガン二号機の製作を慎重に進めていきます。
まず、レールガンの口径とレール長を決めます。545mmでは発射後にも電荷を余す状態だったので、
完全放電できるようにレール長を二倍近い950mmまで延長、口径は5×6から10×10に変更します。
この仕様をもとに、CGソフトでレールガン二号機を設計します。
素材はアクリルを予定、レールはアルミ、ステンレス、真鍮などを予定して製作します。
今回のレールガンにはエネルギー変換効率を高めるための工夫を施していきます。
今回のレールガンに施す工夫を幾つか思案。
1.コンデンサをローレンツ力起動用と加速用に分ける ←起電時の集中放電防止になる。
2.レールガンとは別に外部電源でレールガンのサイドにコイルを配置し磁力を外から供給する ←ローレンツ力の増大
3.コイルではなく強力なネオジム磁石を配置する ←同じくローレンツ力の増大
4.レールガン本体を磁性体の鉄等で覆い、磁界漏れを防ぐ (karasuさんからご意見いただきました)
5.スイッチを半導体にする ←物理スイッチよりもエネルギー損失が少ない

2011/4/27

送電ケーブルを入手、早速切り出してみました。
20スケアという電気溶接が出来るレベルのケーブルです。
このケーブルならレールガンへの電力ロスがかなり抑えられるかと思います。
ぶっといため、左に写っているインダクタを作るのに相当力が要ります。おかげで腕が筋肉痛になるほど(笑)
巻き数は24回になっていますが、加速用コンデンサの電流を引き留めておくには十分だと思います。

2011/4/29

レールガンの本体となるプラ板が到着しました。

材料はプラ板を切り売りしてくれる「はざいや」さんから購入、
素材は樹脂の中でも最高レベルの強度を誇るポリカーボネートです。
ただ、ポリカーボネートは上質ゆえに値段も高く、値段と金の問題でレール長が相当減りました。
レール長は600mmで予定よりも350mmも短く、レールガン一号機との差はわずか55mmですが、
あとは他で何とかします… 口径は予定通りの10×10mmです。とりあえず仮組み

さすが業者さん、精度が高いです。やはり専門の方に頼むのが一番ですね。

2011/5/1

レールガン二号機本体が完成しました。

上下のポリカが黒いのはまたタミヤスプレーでカラーリングしたからです(笑)。レールガン一号機と比べて細長くなりました。
さて、本体が完成しても、まだ準備すべき所が多々ありますので、発射はまだ先になります。

2011/5/4

レールガン2号機用のプロジェクタイルを製作。
左が1gで右が2gです。プロジェクタイル後部についているのは1mm厚のアルミです。
スチールウールで加速させる場合、レール内部に隙間があるとプロジェクタイルをスチールウールが追い越してしまい。
十分に加速できないと考えました。そこで後部に伝導体を直接設置させることにより加速を受けやすくします。
ただしこのままではレールとアルミに隙間があるため通電できず、加速されません。
そこでアルミの後部にスチールウールをさらに設置し、電流印加時に溶けたスチールウールで、
アルミとレールの隙間を埋めて通電させます。ちなみに左のプロジェクタイルを1gジャストとした場合に、
(某アニメのレールガン)1030m/sの弾速を得るためにはエネルギー変換効率が10%必要になります。
10%を個人レベルの実験で打ち出すのは非常に困難を極めます。JAXAのレールガンでさえ10%弱がやっとです。
個人レベルで10%に成功したら、どっかの研究所から勧誘が来るかもしれないですね?…
エネルギー変換効率が50%にでもなったらノーベル賞モノでしょうね。
とりあえず今の目標はエネルギー変換効率1%なので目指すは220m/sです。

 2011/5/26

大量のコンデンサを搬入(爆)
財布がカラッカラです()
一つで400v 15000μF エネルギーは1.2kJ 10個で12kJの蓄積エネルギーを発揮、
このコンデンサバンクが完成したらこちらを主力に使用していきます。

2011/5/29

450vの4.9kJコンデンサバンクを使用して射撃テストを実施しました。
結果はアルミ缶をかなりへこませています。
以前よりも効率が上がっているのは明らかですが、
弾速計のセッティングができなかったので正しい値は求められませんでした。続いてもう一回、次はマザボに撃ってみました。
結果、無傷。当然の結果でしょうが… 12kJのコンデンサバンクならいけそうです。
ハイスピードカメラ(カシオハイスピードエクシリム)で見たところ、やはり4.9kJでは完全に電離した状態を確認できません

2011/6/11

このあたりで動画にまとめました
(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。)

 そんなこんなでひとまずES-2での実験は初回から大きな成果を出してくれました。 結果は良好でした。とりあえず↓の動画もご覧ください。
12kJ射撃時にカシオ EX-FH100で撮影したハイスピードムービーです。 プレミアエレメンツで編集し、再生速度を70%に落として見やすくしてあります。 高速撮影でのまとめです。一回目の射撃
↑のような状態は今までに見たことがありません、スチールウールの飛沫のような線形状の形ではなく、 
火のようなモヤモヤした状態です。これがプラズマなのでしょうか?考えられるのは液化したスチールウールの次の状態
つまり気化した状態のスチールウールか、もしくはプラズマか。
二回目の射撃
こちらでも同じようなものが確認できています。ただ二回目の射撃ではリストライクが発生しています
(リストライク:加速中のプラズマの後部が加速について行けず分離し、再度プラズマが加速する現象のこと)
三回目の射撃
※480fps
こちらも同じモヤが確認できます。 実験後の各部の状態

アルミレールです。だいぶ煤けてますが損傷はさほどひどくありません、ただ問題なのは、
レールが曲がっていることです。 スチールウールの膨張による圧力のせいか、
もしくは通電時の強力な磁場で反発しあって曲がったのか、 いずれにせよこれでは精度が得られません。
アルミレールでは強度が足りないのでステンレスあたりに変えてみましょうか。抵抗値高いですけど

スパークギャップが結構とろけてますが、損傷は軽度です。まだいけます。 一方、インダクターです。
通電時の強力な磁場によって全体的に縮みました。30cm程あった長さが27cmほどになってます。
実験後のレールガン本体、煤が見受けられますが、さすがポリカーボネート、傷はほとんどありません。
 さて、ここで一番解決すべき問題は加速レールです。これは以前から問題だったのですが。 
初期加速地点はスチールウールの溶けかすがこびりつき、 徐々にクリアランスが失われて弾の加速する部分が
失われて初速を低下させてしまうというのが問題です。 いちいちヤスリ掛けするのも結構しんどくなってきます…。
一番最初の地点は速度が0m/sから加速するので、 どうしてもスチールウール接地時間が長くなり、
最初の10cmほどは損傷が激しくなってしまいます。この問題を解決するには、 
通電する前にある程度の初速度を持った状態のプラズマ等をレールに突入させることで解決できます。
そこで、新たなレールガンのシステムを考案しました。 それがこれです↓

二段式レールガンです。レールガン二号機の構造上、レールが飛び出してしまいます。
一段目のレールでプラズマ生成、初期加速を行い、二段目のレールで本加速を行います。
こうして二段目のレール損傷を抑えます。また、一段目をプラズマ生成と初期加速専用とし、
損傷してもプロジェクタイルの加速は二段目で行われるので何十回もメンテナンスなしで実験が可能になるはず?。
一段目は新たに製作して今のES-2と連結できるようにします。 このシステムはレールの損傷以外にもさまざまな利点が得られます。
二つ目の利点、二段目のレールはプラズマ自体がスイッチとなり、スパークギャップが不要になる
つまりエネルギー変換効率の向上が見込める。三つ目の利点、一段目と二段目にそれぞれ別のコンデンサを使用することで
低エネルギーでも比較的高い初速を得ることが可能になる。
などがあり、かなりエネルギー変換効率が見込めます。目標は1000m/sの突破、
今現在のエネルギー(12kJ)で1000m/s(1gの飛翔体)を得るためには4%の効率化が必要です。
しかし、4.9kJのコンデンサを一段目に、12kJコンデンサバンクを二段目に使用することにより、
3%の効率で1000m/sに到達することができます。

2011/7/25

更新を大分サボってました(汗)さらにコンデンサ増量です。
大阪、日本橋にあるすごいジャンク屋、塚口勇商店にて仕入れてきました。
400v-10,000μFが10個で8kJのエネルギーになります。総計20kJ分のコンデンサです。
目標の1000m/sには2.5%の効率化で達成します。おそらくレールガン用のコンデンサはこれ以上は購入しないと思います。
ちなみに450vの4.9kJコンデンサバンクはある方にお譲りしました。

2011/7/26

レールガン本体の改修が完了しました。

総レール長950mm、一段目が450mm(実質440mm)、二段目が500mmです。
一段目の残り10mmは一段目と二段目を分割するポリカーボネートです。 
さて、一番の山場は超えたので残りの整備を整えれば実験可能です。 7月中には実験予定。

移行

レールガン二号機も二段式になり、二号機の記事が大きくなってきたこともあるので 新たに多段式レールガンの記事を作成しました。次からの記事は多段式レールガンにて更新します。

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