Wie funktioniert eine "Coilgun"?

Ich habe mich gefragt, wie diese sogenannte "Coilgun" funktioniert. Ich weiß, was sie tut, aber ich habe mich gefragt, wie sie unter der Haube funktioniert und wie man schließlich eine einfache herstellt. Wie viel Energie würde auch benötigt?

Eine Spulenpistole ist eine Reihe von Spulen, die nacheinander erregt werden, wenn ein leitfähiges Projektil aus magnetischem Material an ihnen vorbeigeht .

Jede Stufe arbeitet nach ähnlichen Prinzipien wie ein Magnet . Stromschleifen induzieren einen magnetischen Fluss durch ihr Zentrum:

Wenn sich das leitende Projektil den Luftkernstromschleifen nähert, passieren zwei Dinge: Die Schleifeninduktivität nimmt zu und das Projektil wird magnetisiert . Das magnetisierte Projektil wird dann von dem Schleifenmagnetfeld angezogen und beschleunigt darauf zu. Wenn es sich nähert, nimmt die Induktivität zu und vervollständigt eine positive Rückkopplungsschleife, so dass der durch die Schleifen erzeugte Zug auf das Projektil und das Magnetfeld zunimmt.

Dieser Prozess erreicht einen Höhepunkt, wenn das Projektil vollständig von der Spule umschlossen ist, wobei ein weiterer Hub die Induktivität der Schleife verringert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Strom durch die Schleife abrupt abgeschaltet, damit das Projektil nicht durch seine fortgesetzte Anziehungskraft auf das Magnetfeld der Spule verlangsamt wird.

Dies sind die grundlegenden physikalischen Prinzipien, nach denen eine Spulenkanone arbeitet. Dies scheint das zu sein, woran Sie interessiert sind. Es gibt viele praktische Implementierungen.

Schauen Sie sich zuerst Wikipedia an . Der Artikel ist ein interessanter Ausgangspunkt.

Soweit ich weiß, ist es am besten, einen Elektromagneten herzustellen, seit Sie gerade damit begonnen haben, sie zu studieren . Auf diese Weise können Sie sich mit den für Ihr Projekt erforderlichen Berechnungen vertraut machen, da eine Coilgun im Grunde ein Sonderfall eines Elektromagneten ist. Ich lasse Sie berechnen, welchen Strom und welche Spannung Sie benötigen. Denken Sie nur an die Impedanz der Spule und der Schutzschaltung, die für Übergänge zwischen Ein- und Ausschaltzuständen erforderlich sind. Es gibt Programme, die die Induktivität einer Spule basierend auf dem Drahtdurchmesser, der Anzahl der Windungen usw. berechnen können. Ich werde einen Link posten, sobald ich herausgefunden habe, wo ich meinen habe. Zum Schutz finden Sie im Internet viele Tutorials für Elektromotoren. Was Sie brauchen, sollte ziemlich ähnlich sein, da die Spule das Hauptproblem in beiden ist.

Nachdem Sie Ihren grundlegendsten Magneten erhalten haben, sollten Sie sich Zeit nehmen, um zu berechnen, welche Art von Projektil Sie verwenden, welche Reichweite Sie möchten und so weiter. Wieder kommt Wikipedia zur Rettung , aber es gibt viele andere gute Quellen im Internet. Wenn Sie die erforderliche Kraft erhalten, können Sie mit der Berechnung der Parameter der Elektromagnete beginnen, die Sie verwenden möchten.

Danach benötigen Sie eine Schaltung, mit der mehrere Elektromagnete schnell ein- und ausgeschaltet werden können. Vielleicht möchten Sie Ihre Fähigkeiten mit digitaler Elektronik auffrischen, da Sie wahrscheinlich eine Art Zähler dafür verwenden könnten, aber ich habe nicht viel Erfahrung auf diesem Gebiet, daher kann ich Ihnen keine guten Ratschläge geben. Interessant wären auch Mikrocontroller, da Sie C-Programmierung durchführen.

Natürlich brauchen Sie auch ein Netzteil. Wenn Sie sich für Niederspannungskondensatoren mit hoher Kapazität und hohem Strom entscheiden, könnten Sie eine einfache Stromversorgung haben, aber es würde einige Zeit dauern, bis die Kondensatoren aufgeladen sind.

Es gibt diesen Typen namens Afrotechmods auf Youtube, der einige Tutorials zu Netzteilen, großen Kondensatoren und katastrophalen Ausfällen elektronischer Komponenten enthält.

Ein weiterer leicht zu übersehender Aspekt in diesem Szenario sind interne Verbindungskabel. Sie sollten sicherstellen, dass sie die Ströme aufrechterhalten können, die Sie durch sie führen möchten. Verwenden Sie zur Sicherheit stärkere Kabel als erforderlich.

Es gibt auch das Sicherheitsproblem. Der beste Rat wäre, jemanden mit viel Erfahrung auf diesem Gebiet dazu zu bringen, mit Ihnen zusammenzuarbeiten. Ich verstehe, warum Ihr Lehrer Ihnen keine Informationen über dieses Projekt geben möchte. Kondensatoren können leicht explodieren und Superkondensatoren noch mehr, Stromkabel können schmelzen und sich entzünden, selbst wenn Ihre Berechnungen zeigen, dass sie in der Lage sein sollten, den Strom aufrechtzuerhalten (dies ist mir vor einigen Tagen passiert), könnten Sie einen Kurzschluss bekommen An einem Ort, an dem Feuer entstehen kann, kann ein Teil des Geräts, der isoliert werden sollte, beim Berühren unter Strom stehen. Dies kann zu Verbrennungen usw. führen. Mein Rat an Sie ist daher, zu untersuchen, wie jede Komponente ausfallen kann, wie zu reagieren ist, wenn sie ausfällt, und darauf vorbereitet zu sein. Es wäre auch eine gute Idee, Komponenten mit einer höheren Bewertung als der von Ihnen benötigten zu verwenden, nur um sicher zu gehen. Einige neuere Komponenten verfügen außerdem über einen internen Schutz gegen Über- (Spannung, Heizung, Strom), Kurzschlüsse usw. Wenn Sie solche Komponenten erhalten können, verwenden Sie sie.

Zum Schluss möchte ich nur hinzufügen, dass ich in dieser Antwort absichtlich vage bin. Jeder der Punkte, die ich angesprochen habe, ist sehr weit gefasst und könnte nur wenige Fragen für sich stellen. Meine Idee war es, Ihnen einen Überblick darüber zu geben, was benötigt wird, bevor Sie beginnen. Sie müssen viel recherchieren!

Da Sie noch keine Erfahrung mit Spulenpistolen haben, würde ich zunächst zwei Studiengänge empfehlen. Verstehen Sie zunächst, dass Spulenkanonen nur Magnetspulen sind, die nur Induktivitäten sind. Der Unterschied besteht darin, dass Sie die Spule ausschalten, kurz bevor die Mitte des Projektils die Mitte der Spule erreicht. Um dies zu verstehen, benötigen Sie ein gutes Verständnis des Amperes-Gesetzes und des Faradayschen Induktionsgesetzes. Sobald Sie diese beiden Dinge in den Griff bekommen haben, ist alles eine Frage des Experimentierens. Ich würde weiter sagen, dass es in der Tat klug ist, alle oben genannten Ratschläge zu Sicherheitsvorkehrungen zu beachten, da ich fast wiederholt verletzt worden bin, weil ich genau diese Ratschläge nicht beachtet habe.