手持定装有壳电热炮方案
Lecturer2332023/07/27原创 电磁炮 IP:吉林
中文摘要
关于手持定装电热炮的设计和制作
关键词
电热炮电炮枪械发射器

首先声明:作品已经进行去功能化处理并上缴。

IMG_20230520_113432.jpg

参赛时的照片凭证。


以上是免责声明,并且现在东西已经交上去了。现在制作过程发一下吧。

再次强调,东西已经比完赛主动上缴了。

首先电热炮,最主要的结构是电热室,由于要采用定装弹药,所以即直接使用弹壳做电热室,弹壳枪膛只提供导电和固定,弹壳由两部分构成,弹壳壁和弹壳底,和常规弹药形状相似。

mmexport1690395277336.png

Screenshot_2023-07-27-02-16-42-021_com.miui.video-edit.jpg

弹匣采用单进双排供弹,最大装弹量30发。

IMG_20230516_184252.jpg

填弹击发演示:


VID_20230508_230445.mp4 点击下载

有壳定装电热炮的设计可以装填各种各样的工质以及发射各种材质的弹丸,本作品测试时使用铝箔+水作为工质,以碳钢球作为弹丸。

先介绍效果吧:

经过测试,发射4.9mm直径的钢球(枪管内径5mm,因为残渣堆积,所以预留0.1mm间隙)速度可以达到300m/s以上,虽然动能和效率远不及大佬做的磁阻,但是因为球形弹丸以及较高的弹速,还是有着不错的弹道的,并且因为口径小,比动能也很可观,可以穿透多层薄不锈钢板以及穿透10个以上易拉罐。


VID_20230727_025721.mp4 点击下载


wx_camera_1684213903610.mp4 点击下载


wx_camera_1684213966405.mp4 点击下载


下面简单再介绍下设计


整体使用Solidworks进行建模和装配,提供3D图纸用于3D打印和CNC加工。

mmexport1690396308990.png mmexport1690396309886.png

下面着重介绍一下填弹和击发结构

mmexport1690395910151.png

整体机械结构和绝大多数栓动步枪类似,但击针和枪机有大幅度的调整,因为相较于火药枪械,击针只作为撞击底火的机械装置,但在该作品中,击针则作为撞击开关的电极,选用的材质对机械强度以及导电性能同时具有很高的要求,也必须有足够的截面积来通过击发瞬间的大电流。并且击针也要有足够的行程用来加速,因为在触点接近但未完全闭合时,较高的电压会击穿空气产生电弧,这会使触点急剧升温导致触点粘连,所以击针必须有较高的速度撞击子弹底部,完成击发后才能顺利抽壳出膛,完成抛壳。

扣动扳机时,扳机联动卡销向下运动,释放击针,击针与电容组正极相连,枪膛与电容组负极相连,击针和枪膛之间完全绝缘,击针高速撞击弹壳底部,回路接通产生电流,完成击发

mmexport1690395911296.png


在击发完成后,拉动拉机柄带动枪机和击针整体向后运动复位,将弹壳抽出膛内,抛出弹壳

mmexport1690395913619.png


此时推动拉机柄将第二发子弹推入膛内,击针弹簧蓄能,重新进入待发状态。

mmexport1690395914394.png

其工作在接通回路时将会产生一个非常大的电流,因此在接触点上极易产生高温导致触点融化焊在一起,导致枪机不能将弹壳从枪膛内拉出,或者是撞击开关在运动时,触点即将接通时,会先产生电弧导致触点高温粘连,导致抛壳挺不能将弹壳抛出抛壳窗。因此枪膛与撞针(撞击电极)采用了造价较高的铜钨合金(W80Cu20),能较好的改善电极触点粘连问题。同时弹壳以及枪膛、撞针均采用车床加工而成,能够保证弹壳与枪膛之间的良好组合,在配合流畅的同时保证较低的接触电阻。 mmexport1690396310828.png

而枪机必须使用一部分非金属材料,将击针和枪管之间隔离开来,并且还需要有足够的机械强度来完成每一次的进弹和抽壳。其采用材料是FR-4玻璃纤维,这种材料有着很高的韧性以及优良的绝缘能力,能够承受极高的温度。

枪管使用的是20#钢无缝管,由于发射时膛压不高,所以使用普通的低碳钢即可满足需求,也便于加工。

枪身使用的是PLA,分体打印之后粘接完成,PLA材料的粘接使用亚克力胶水,粘接强度很高,比502或者AB胶强得多。

mmexport1690396534143.png

储能部分采用4个2200uF 450V的江海电解电容,两串两并,组成900V 2200uF等效电容组,串联充电时有中间平衡,两组电容电压基本维持一致,采用ZVS振荡升压,升压板最大输出功率400W,电池采用4节21700锂电池串联,电池为力神21700LA 4000mAh,电池组与电容组均放在枪托里。

使用完毕之后或者拆解之前需要把点熔炉的余电放掉,因此设计了一个放电电路,用可控硅控制,电阻放电。

mmexport1690396842456.png

在这里就放一个总电路图,本人电子技术方面水平有限,整体电路设计的和屎一样,臃肿不堪,但是至少能实现充满自停,泄放余电等功能。

以上就是该作品基本全部的设计思路,再次重申,仅供交流学习,遵守国家法律,切勿模仿!

[修改于 3个月12天前 - 2024/01/16 21:14:12]

来自:物理高能技术 / 电磁炮动手实践:实验报导严肃内容:专业科普
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~~空空如也
xa87
9个月5天前 IP:上海
923228

没弄个MCU控制呢?

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Lecturer233作者
9个月5天前 IP:吉林
923229
引用xa87发表于1楼的内容
没弄个MCU控制呢?

一个原因是自己不太会,另一个原因是功能本来就挺简洁的,倒也不是非得整。

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rb-sama
9个月2天前 IP:湖北
923387

留个爪印,见证一下 sticker


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想做个DR
9个月2天前 IP:湖南
923388

牛,很吓人。

想知道老师是什么态度,是吃瓜,还是很支持。

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虎哥
9个月2天前 IP:四川
923392

楼主是地方学生吗,怎么还可以上网发帖。。

用击针替代开关器件是比较好的办法。大电流触点一般是烧蚀触点,就是要利用烧蚀来自清洁和避免粘连,具体可以参考功率继电器的设计。

另有两个问题向作者请教:

1、子弹的具体结构和密封手段。看起来是由金属外壳、金属底盘(和放电电极一起由一根圆柱加工而成)、绝缘衬套三部分组成。绝缘衬套和外壳、金属底盘之间是如何紧固的,子弹是否有耐压要求。

2、击针的供电是如何解决的,是采用柔性电缆,还是通过与金属导管的摩擦供电。

谢谢。

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技术小白2333
9个月2天前 IP:北京
923394

能批下来就不容易😂

或许在学校里还算好申请?


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amo
9个月2天前 IP:广东
923395

或许看多了开山的视频,看到题目就想到二氧化碳+电热,膨胀爆破

二氧化碳来源,可以参考做蛋糕的不锈钢小气瓶,小拇指粗细,形状也合适


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Lecturer233作者
9个月2天前 修改于 9个月2天前 IP:山东
923397
引用虎哥发表于5楼的内容
楼主是地方学生吗,怎么还可以上网发帖。。用击针替代开关器件是比较好的办法。大电流触点一般是烧蚀触点,...

只能说不涉及政治相关的内容对于网上发帖是没有太多限制的,对于这个问题也不宜多讨论。

首先关于子弹紧固问题,每个零件之间的缝隙就很紧凑,是用锤子敲进去的,基本很紧,然后装的时候缝隙也灌进去一点点502胶水,所以基本不会分离。金属和金属之间的距离基本上都是1mm以上的间隔,所以供电电压只要不打电弧击穿即可,差不多八九百的电压也就是极限了。

击针供电就是用比较软的硅胶线连接的。

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Lecturer233作者
9个月2天前 IP:山东
923398
引用想做个DR发表于4楼的内容
牛,很吓人。想知道老师是什么态度,是吃瓜,还是很支持。

还是挺支持的,不过普通院校还是不要做这种敏感的东西了,的确容易出麻烦。

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Lecturer233作者
9个月2天前 IP:山东
923399
引用技术小白2333发表于6楼的内容
能批下来就不容易😂或许在学校里还算好申请?

也得看是什么学校诶🤫

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虎哥
9个月2天前 IP:四川
923408

谢谢解答。其实从工程上来看,唯一问题就是子弹不耐存储。

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yeyu295
4个月17天前 IP:瑞典
927617

和哈哈哈哈哈哈哈哈哈,谁还记得当年长安车压水管的典故?

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