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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

レールガン二号機 Spec2.2

フライス盤を使用し、より精度のあるレールガンへと改造します。
ここでのレールガンは、入力9.6kJ、全長600mm、7mm×7mm口径です。

2012/1/6

より高初速を得るため、10mm×10mmは少し大きいと感じました。
そこで、7mm×7mmまで小さくし、口径面積を半分以下にします。
今回、絶縁レールとなるポリカには、2mm×7mmの溝をつくり、
レールには3mmのアルミ平角棒を使います。加速レールの表面積を少なくすることにより、
レールのエロージョンがプロジェクタイルの加速に干渉しないようにします。
また、リストライクも起こしにくいと考えています。3mmのアルミを使うのは、低コストで交換性がいいからです。
加工したポリカ―ボネートです。気づいたらポリカにたわみがあり、ちょっとまがっていました。
(ボルトで締めつけてしまうのであまり影響はなさそうですが)

2012/1/19

レールガン二号機改造完了しました。

コスト削減の為、レールにねじ切りをしてコンパクトに収めました。気密性も以前より向上しています。

2012/1/20

小口径になったので当然以前のプロジェクタイルは使えませんので、新しく作りました。

今回から素材をアクリルよりポリカーボネート製に変更しました。アクリルだと強度不足で砕けることがあったためです。
重さは0.5g程、アルミ(固体金属)を流経路とするタイプ(ハイブリッドアーマチャ型)[左]と、
プラズマを流経路とするタイプ(プラズマアーマチャ型)[右]を作りました。
レールガンの精度が高ければプラズマアーマチャが有利に、低ければハイブリッドアーマチャが有利になります。
今回のレールガン精度は今までの中では最高のはずなので、プラズマアーマチャ型が有利だと(いいなぁと)思うのですが。

2012/1/21

実験の一日目、一発ごとにメンテナンスをして分析します。
今回使うコンデンサボックス、中に12個の電解コンデンサを並列に組み合わせたものが入っています。
スペックは400v - 120000μF : 9.6kJ

充電装置と防音ブロック。
早速発射、実験時の様子はまとめ動画でアップしたいので今はなしで、
結果 約100m/s 出力は2.5Jで効率が0.02%です。(ハイブリッドアーマチャ)
今回から本格的に弾速を図ろうと思い、ハイスピードカメラと弾速計測用の的の二つを用いて測定しようと思ったのですが、
あまりうまくいきませんでした。
↑これが弾速計測に用いた的です。着弾時の落下差から時間及び速度を求めようと思ったのですが、
発射されたときに弾頭が上を向いたためか、発射口よりも上に着弾し、測定できませんでした。
その時のために撮影したハイスピード映像(1000fps)も、画質が悪く、プロジェクタイルを捉えたかビミョーでした。
とりあえず射出されたプラズマ群の中で一番先に飛び出ている物がプロジェクタイルだと仮定したところ、
1mの距離を1000fpsで10コマ(0.01s)で移動したので弾速は約100mとなりました。
実験後の残留電圧です、739J余っています。
恐らくアーマチャが小さかったためにジュール熱で瞬時に分解し、回路が遮断されたと思われます。
レールガンを解体して確認。

後部130mmで放電が起こっています。残りの470mmには一切放電痕がなく、
この部分のみで加速が行われたと思います。

2012/1/30

アーマチャを改良し、再び実験、それとインダクターのインダクタンスが2mHもあったので、
かなり減らして0.002H(2μH)で実験します。一回目の射撃で発射時の放電周期が気になり、
オシロスコープを使って波形を調べてみました。
これが放電前の状態、画面が暗いのはハイスピードカメラを使っているからです(普通のカメラじゃ一瞬過ぎてわからない)
↑放電瞬間の映像、わかりにくいですが、右側にある緑の縦線です。
次のコマ、420fpsで撮影したので0.002秒後の波です。パルス波が延長?されています。
発射後、通電をやめてコンデンサに余った約80vの電位を確認、オシロスコープを
レールガンにダイレクトに繋ぐ勇気がなかったので75kΩの抵抗をかませています。
その分、電圧降下が起きるのでピークパルス時の電圧が200v程で表示されています。
スイープを50にセットしたので1マス0.5ms、約7msで放電しました
弾速計測は前回は失敗に終わったので、方法を変えました。
振り子です。 振れた高さから速度を求めます。
式→ v=(m+M)√2gh
結果ですが、計測用のカメラの撮影範囲をオーバーしたため、エラーです。
分析してみると約20cm上がったと推定、計算すると170m/s、7Jとなります。
ただ、これは振り子のエネルギーになった分で、
的の変形エネルギーと回転エネルギーにも分散しています。
↑中央を外して外部にヒットしています。
合計すると、F≦10Jである可能性が高いです。
10Jの出力から逆算すると、 初速は200m/sとなりました。
この時、通常よりも発射音がデカく結構響いていたのでもしかしたら音速を超えていたかも?
発射後のレール、やたらスパークしてます。
ですが、ほぼレール全面で放電痕を確認、長時間加速されていたことがわかります。

2012/2/5

動画のまとめです。

2012/2/17

初速が200m/s以上出ていたことがあるコマで確認出来ました。
振り子を見てください。 とても大きく振れているのが分かります。
そして、もっと大事なのは振り子の位置、これは振り子が頂点に来た時の映像です。
振り子を吊り下げている柱よりも高く振れています。この時点で既に問題なのです。
この柱は、約400mmの高さがあります。振り子の所定位置は65mmです。
つまり、少なくとも330m以上振り上がったことになります。前に言った200mmを大幅に超えています。
これをもとに計算すると、これだけで初速は220m/sになります。
さらに、木の変形及び回転エネルギー分を加味して考えれば、初速はもっと出ていたということに、
仮に、250m/sで計算した場合、変換効率は0.17%となります。効率はかなり向上していたことになります。

あくまで推測ですが、音速か、音速に近い速度が出ていたのではないかと考えています。

二期ではちゃんと弾速が計測できるような装置を作っておきます。

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