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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

電磁カタパルト 【レールガン三号機】Spec3.0~3.2

レールガンの実験とは別に進行していたマスドライバー(電磁カタパルト)プロジェクトと統一され、
一つのプロジェクトになったのがこのレールガン三号機です。

構想
何かしらの物体を積むためには当然発射体を大きくしなければいけません。
しかし、大きな発射体を収める為に大口径のレールガンを作るのは大変で、費用もかかります。
そこで、レールガンの上面をなくしたオープン型を採用し、発射体の上に物体を載せる方法をとることで、
口径を抑えつつ、大きな物体を運べるようレールガンを設計します。

コンセプト
最終的な形状


二号機最終型よりもスリムになっていますが、口径は今までで最大の20×20(mm)になっています。
オープン型になったことで、プラズマ、およびハイブリッドアーマチャは使えなくなってしまい。
使えるのはソリッドアーマチャに限定されます。さらに、ソリッドアーマチャでも、加速中に熔解されてしまうと
加速できなくなってしまうので、アーマチャが解けないようにある程度大きくする必要があるため、口径を20×20(mm)としています。

加速長は1000mmで、最初の200mmでバネによる加速を行い、残り800mmで電磁加速を行います。
電磁加速を行うレール部分は2段になっていて、さらにその中で上下にも2段になっています。
多段化することでエネルギーを分散させてレールの損傷を抑え、効率を上げる狙いがあります。

製作
絶縁部分はポリカーボネート、レールには銅、そしてこれらを固定するベースにはジュラルミンを使います。
銅は無酸素銅を使う予定でしたが、タフピッチ銅を使っています。
銅レールは8本にも分かれてるので固定が大変です。さらに1mもあるのでボール盤のバイスだけでは固定できないので
パンタジャッキでアシストしながら穴あけしていきます。
固定に使うネジはそのまま使うと全てのレールがつながった状態になってしまうので、
熱収縮チューブを着けて絶縁します。
レールにネジ切り、端子に使うネジ棒も用意。
下側のレールに電源を供給するにはジュラルミン版に穴をあけてそこから端子を突き出させないといけません。
かなりギリギリですが、接触はしてません。右はバネのストッパーです。

オーグメントケーブルを固定するための部品の製作。木製でも前回の2号機で破損しなかったので、今回も木で製作。
この後15mmずつカットして黒く塗装しました。

あとは組み立てて完成です

2014/3/26

まず発射可能ができるかどうかを確認するために測定は何もせず、単なる発射テストを行いましたが、
早くも問題が発生しました。
バネのストッパーを外し、レールに打ち込もうとしたところ、レール内に進入する前にプロジェクタイルが停止。
アーマチャが側面と強く接していたため、摩擦で停止してしまいました。ちなみにプロジェクタイルはこんな形です。
3Dプリンターを使って出力した流線型プロジェクタイル。しかし今重要なのは、プロジェクタイルに付いたアーマチャ、
ハの字型にアーマチャがつけられています、この形にしているのは、レールとの接触を確実にするため、
さらに強く接触させることで電気抵抗を少なくするためです。
が、結果的にレールに打ち込む前に摩擦抵抗でストップしてしまうという問題が生じてしまいました。
しかし問題はそれだけではなく、一時加速やレールとレールのつなぎ目に出来たわずかな凹凸にも引っかかり、
加速を妨げる状態になっています。プロジェクタイルのアーマチャ形状を適切な形に変えられるといいですが、
いかんせんアーマチャの加工は難しく、打つ手がありません。(レールガンのシステムばかり考えて他の事を考えてませんでした)

2014/9/28

半年のブランクを挟んでいろいろ考えた結果、レールガンを改修することにしました。

左が現在の形、新しく考えたのが、右側の形になります。
多段化していたレールを一本にまとめ、ただのハイブリッドレールガンとしました。
レールを大きくしてアーマチャ形状をある程度自由にできる狙いがあります。
心配事項だったレールの損傷も、おそらくレールの大型化でカバーできるんじゃないかと思います。

2014/10/22

ジュラルミンのベース板はそのまま、固定用のポリカーボネートと銅レールを付け替えます。
例によって今回もタフピッチ銅を仕様しています。

2014/11/2

加工開始
作業場所が納戸に移ったので長物の加工は一苦労です;
加工が終了してひとまず仮組み
レールは接触する面に皿ネジを使って固定するという初の試み
サイズの関係上ネジが3mmというのが少々不安ですが...
見て分かる通りですが、ジュラルミンがレールと接触して全く絶縁されてないので絶縁板を挟む必要があります。
あと上のワッシャーも微妙にレールと接触してるので外す必要がありますね。

2014/12/12

絶縁にはポリプロピレン(1mm)を使います。
一度ばらしてベースに固定、穴あけ

再び組み立てて完成です。

2014/12/21

新しいレール形状に合わせる為に、プロジェクタイルも新しいものを製作しました。

アーマチャのレールと接する銅板は最新のレールガン改修で使わなくなった銅レールをカットして
流用、この電極も皿ネジで固定する方法をとりました。この電極間(アーチ状部分)は0.3mmの
銅板をアーチ状にまげて取り付けています。この銅板の弾力で電極をレールに押さえつけます。
できれば0.5mm厚くらい欲しいですが。今度は加工が難しくなってしまうので、
0.3mmになっています(そもそも家に0.3mmしかないですが)
初回の実験後の話になりますが、太めの銅線でも試してみようと思います。

流線型プロジェクタイルと比較

重量はこれまでで最も重い34.76g、この時点で効率1%(投入エネルギー5kJ)を出すためには
≒53.6m/s(192km/h)だす必要があります。
しかしこの上に発射体を乗っけることになるため、実際はもっと重くなるので効率1%ではとても足りません。
軽量化の努力も必要ですが、今この時点で軽量化してもどうせ積載物で重くなるので、
その辺の工夫はもっと先になると思います。最初は最適なアーマチャ形状の調査を先にやっていきます。

2014/12/26

一次加速用のバネを強化しました。

前のバネは非力すぎてレール内に到達する前に停止してしまったので、より強いものに変更。
ボルトも8mmの太さにして強度を確保&ストッパー用の穴をあけました。

ここで一時加速のテストをしてみました。

何回か試しましたが、レール手前で停止するということはありませんでした。
レールが一部で微妙に歪んでいて動画の位置で止まってしまいますが、問題ないと思います。
むしろ手前の部分がすんなり行きすぎて接触してるのかどうか怪しい感じがします。

2014/12/30 発射実験 1st

2014年も年末、2014年度最初で最後の実験となりました。

実に1年3か月ぶりの実験、いつになっても実験は緊張しますね。

今回は特に何か測定をするということはせず、まず発射可能なのかどうかを確かめる実験になります。
レールガン三号機には最大5kJを投入することになりますが、いきなり5kJはちょっと不安なので
3kJ(≒232v ※c=111290μF)に抑えて実験します。

いざ実験!



しかし…


途中で停止…失敗に終わりました。
一部レールが歪んでいる場所でスパーク、加速する前に溶着して止まりました。
接触圧が上がって電気抵抗が下がると思ったのですが、摩擦の方が強かったようです。
プロジェクタイルのバネの力をもっとソフトにする必要がありそうです。
ただ問題は摩擦だけではないと思います。おそらく放電時間が短い。というか放電速度が速すぎて、
無駄にスパークしてしまっている状態が起こっていると思います。
232vとレールガンとしてはかなり低い電圧でもこの結果なので、もっと大容量かつ低圧な
コンデンサが必要になってきます。(もうここまで来たらカーバッテリーとかの方が良いんじゃないだろうか…)
自作したスポット溶接機に使ってる80v 100000μFのコンデンサとか結構理想的だと思いますが、
もう使ってますし、新しく購入するお金もないので、今のコンデンサバンクを使うしかないです。

レール側

幸い損傷は軽度、磨けば何とかなりそうです。
あと、オーグメント用にケーブルを固定していたパーツが破損


3mmの塩ビがポッキリいってます。レールの発射側に近い部分で反対側も木の部分がちょっと破損してました。
3kJでこれなので、もっと強度のある素材に取り換えないとだめですね、これは。

これまでとはかなり違った実験になったので簡単にはいかないだろうと思ってましたが、
やっぱり失敗するとちょっとガッカリしますね、まあ失敗は実験に付きもの、
失敗のデータが取れたと開き直って次に生かします。

Spec3.0~3.2のページはここまでです。 Spec3.2.1に続きます。

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