【討論】電磁發射器的改良


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電磁發射器是一種用電磁原理發射物體的設備。大致上分為線圈砲和磁軌砲兩種。除了作為軍事用途的可能性外,還曾被提出作為發射太空船或衛星的發射器。現在以討論線圈砲為主。

以下是線圈砲的維基百科資料

http://en.wikipedia.org/wiki/Coil_gun

這是另一個百科網站的介紹

http://wiki.4hv.org/index.php/Coil_gun(連結補上,這是一群業餘愛好者所撰寫的百科)

先簡單說一下線圈砲的原理

線圈砲是在砲管內以線圈吸引砲彈,在砲彈接近線圈時關閉線圈電流,砲彈便會依慣性繼續向前飛行。當然,可以透過多節線圈增加砲彈速度。

國外業餘愛好者製作的模型線圈砲,大都使用電容器充電到數百伏特高壓後,透過開關或是半導體開關瞬間放電到線圈,然後調整拋射體和線圈的距離和圈數以達到最大效果,避免拋射體已經飛出線圈了線圈卻還有磁力把拋射體吸住。當然比較複雜的設計會用感測器避免發生這種事。電能→砲彈動能效率大都不到5%,很多甚至低於1%。而曾在POWERLABS網站上看到就連政府研發的線圈砲效率也才26%

想討論一下,這種線圈電磁加速發射器的線圈要怎樣才是最適合的?線圈粗而少圈好還是細而多圈好?

電磁鐵的磁力公式:圈數×電流×常數

我本來覺得可能是粗而少圈好,因為電磁鐵磁力是和距離成反比,如果細而多圈電阻較大電容放電就會較慢,而拋射體距離線圈的距離就要夠以免飛出線圈後電容還有電造成被吸住的情形。但是這樣一開始受的磁力就會較小(電磁鐵磁力是和距離成反比),造成有些能量被浪費掉。

所以我覺得放電是越快越好。

但是實驗後我發現似乎線圈細而多圈會比粗而少圈來的好,除非太多圈才真的會發生上面所說被吸住的情形。

後來所思考後發現,應該是因為漆包線電阻不大,相較之下接頭、開關、聯接點的電阻反而較大,所以粗而少圈的電流和細而多圈的電流差不多,原本粗線圈電阻低可以大電流瞬間放電的優勢都被抵銷了(圈數或電流和磁力成正比)。但是如果多到一定圈數,電阻就還是增加太多造成放電過慢而被吸住。

所以我在想,如果能圈數很多又電阻很低就能得到最好的效果,是否是如次?。我想出了解決的方法也做了實驗。實驗結果以後再討論(好像不太好)(連保利龍都能把發射體反彈回去,2~3張影印紙就能擋住發射體)

如果效率能提升的話,這種設備可能用途很多。像是上面說的發射太空船或衛星等等。也有人提出其他各種用途。

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