Суббота, 17.11.2018, 13:10
Приветствую Вас Гость

axon.at.ua - конструирование электромагнитного ускорителя

Теория и расчеты

Программа не подходит для полного расчета катушек для гаусса. Для этого можно использовать FEMM
Итак, один человек своими многочисленными вопросами заставил меня написать эту статью. Пример буду подавать по программе Gauss Gun Simulator, переведённой мною.

 Выбираем размеры ствола и снаряда

 Значит, нам нужно, для начала выбрать размеры снаряда. Здесь нужно учитывать, что при повышении диаметра снаряда КПД пушки повышается. Соотношение в снаряде диаметра к длине может колебаться от 1:2 до 1:4 - это на мой взгляд, самый оптимальный вариант соотношения. Для примера, возьмем снаряд диаметром 8мм. Откроем программу, выставим не измененные параметры конденсатора и катушки, т.е. у нас конденсатор будет объемом 1000мкФ и напряжением 400В, катушку пока оставим по стандарту. Ствол у нас будет с внутренним диаметром 8мм и внешним 10мм.


Мы видим, что при соотношении в снаряде 1:4 КПД пушки составляет 3.6%.

Теперь попробуем изменить это соотношение до 1:2...


Мы видим, что при таком соотношении КПД стал больше на 0.4% а энергия снаряда примерно на 0.3Дж.

Думаю, для каждой катушки соотношение нужно подбирать по своему и те примеры, которые я приводил, не стоит употреблять как идеальное соотношение для любой пушки.

 Выбираем размеры катушки

 Тут нам стоит потрудится. Например, мы возьмем снаряд с соотношением 1:2 при котором КПД при стандартной катушкой выше. Диаметр снаряда 8мм и длинна 16мм. Диаметры ствола остались, как и были. Главное, при моделировании катушки, достичь лучшего соотношения между силой тока, которая проходит через катушку и её индуктивностью. Сейчас мы возьмем проволоку AWG 20. Если посмотреть табличку, которая находится внизу окна, то мы увидим что AWG 20, переводя на диаметр в мм, получается 0.8мм. Это самое оптимальное сечение для 400В. Если посмотреть на скриншот повыше, то мы увидим КПД у нас 4%. Теперь попробуем уменьшить длину катушки до 24мм при не измененном количестве слоев.


Как видите, КПД у нас упал больше чем на 1%. Все дело в том, что при длинной катушке снаряд поддается разгону большее время, чем при короткой катушке. Но тут тоже нельзя злоупотреблять длинной ствола и делать катушки длинной в пол-метра.


Вот яркий пример того, что я писал выше. Мы увеличили длину катушки до 48мм это, по отношению к снаряду, получается 1:3. Можно еще попробовать по-изменять длину катушки, просто если я буду искать максимальный КПД, это будет долго. Я пытаюсь объяснить поверхностно. Так, длину катушки оставим 48мм, теперь попробуем изменить количество слоев в катушке. Тут тоже нужно руководствоваться соотношением силы тока в катушке к её индуктивности.


Максимального КПД я достиг при 22 слоях в катушке.

 Конденсатор

Конденсатор - самая важная часть пушки Гаусса. Он способен выдать высокие токи за малый промежуток времени.

Рассчитаем конденсатор. Поскольку мы брали проволоку 20 AWG, мы останемся на том-же напряжении конденсатора т.е. 400В. Попробуем поменять объем конденсатора.

Тут очень важна строка в третьей колонке с названием "Использовано энергии" нужно чтобы эта энергия расходовалась как можно больше к 100% поскольку если энергия останется и мы будем использовать тиристор для коммутации, то при прохождении середины катушки, снаряд оставшийся энергией начнет затягивать обратно, что скажется на скорости и КПД не в лучшую сторону. При 1000мкФ энергии использовано всего лишь 32% и это плохо. Процент использования энергии напрямую зависит от индуктивности катушки. Попробуем уменьшить индуктивность катушки.


Вот такой парадокс, КПД уменьшается, а скорость увеличивается и это при одном и том-же конденсаторе. Тут, как говорится, нужно выбирать по душе: или большой КПД, или большую скорость.

 Завершение

 Результаты не утешающие - мы пожертвовали КПД ради скорости. Опять-же повторюсь, что скорость и КПД можно сделать выше, для этого нужно подобрать все части Гаусс пушки. В моем проекте все ориентировалось на мобильность и КПД

Вот параметры первой ступени


КПД будет выше, поскольку ступеней будет 5.

Удачных расчетов!!! Все вопросы в форум.
PS извините за кривизну перевода программы (что-то вроде активного сопротивления конденсатора).
Данная программа рекомендуется только для поверхностных расчетов, поскольку не показывает реальные данные. Для более точных вычислений я рекомендую использовать FEMM.

Ссылка на программу

Меню сайта
Форма входа
Поиск
Полезные ссылки
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Сделать бесплатный сайт с uCoz
Copyright Axon © 2018
Все права защищены нахуй. За копирование без согласия автора ебем в жопу медной рельсой.