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2019年2月10日(日) 19:04

事前調査

 レストアに際して使用するコンデンサーを決定する前に、まずは手持ち在庫の確認を行う。

 バラして、精密LCRメーターで静電容量を実測。メーターはコイルガンの研究を始めたときに、必要だからと高精度な高級品を奮発したもので、10年経っても健在だ。
 在庫の中に、10年前の測定値が書かれているものが1つだけあった。189μFである。それを今回実測すると、185μFだった。同じコンデンサーを同じ測定器で測定し、10年で4%ぐらいしか減少していない。このコンデンサーは、かなり優秀と見てよいだろう。

 公称200μFを下回っているものが多いのは、実測で大きく上回ったものは使用済みだからである。それらは、廃棄済みでもある。
 更に10年使うことも考え、平均190μFとみなすのが無難だろう。

 なお、充電試験で使用している2個は、ここには無い。実装状態のまま測定すると、393μFだった。

 次に、主砲コイルのインダクタンスを実測する。

 1段目・・・218μH
 2段目・・・322μH
 3段目・・・315μH
 4段目・・・203μH

 たぶん、200、300、300、200を目安にして手巻きした。測定結果からして、主砲コイルは健在だ。ブレ皆無で堅牢な砲耳など、非常に苦労して製作した一品モノであり、再製作には想像するのも嫌になるほどの手間暇を要する。
 主砲ユニットが健在でなければ、レストアする気力が湧かなかっただろう。

 それでも実は、今では必要なら再製作もアリだと思っておる。伊達に10年の歳月は流れていない。仮に再製作するのであれば、ベターなものになる自信はある。そもそも、コンデンサー容量を増やせば最適なコイル構成も変わるのだ。

 久しぶりに、主砲コイルガンのシミュレーションを行う。まずは、4つのコイルに流れる電流の時間変化から。これは、両端にハイサイドが必要な旧回路の場合である。コンデンサー容量は、400ではなく380μFを3つ。

 次に、ハイサイドを銃口端のみとし、コンデンサーバンクを4つに分けた新回路の場合。コンデンサー容量は、190+380+570+570μFだ。
 放電タイミングは、取り合えず同一。

 こうして見ると、コンデンサー容量が1.5倍になってもコイル電流は1.1〜1.2倍にしか増えないことが分かる。つまり、威力は少しアップするだろうが効率は激減する。更に、新回路では1段目コイルに再通電してしまっていて、これは明白にマイナスだ。2段目コイルにも、若干の再通電がある。

 電流が増えないのは当然で、初速が上がればコイルに通電する時間も短くすべきである。しかし、初期電圧もコイルのインダクタンスも同一では、コンデンサー容量を増やすことでLC共振時間は長くなる。通電を短縮するのには不利に働く。威力を上げたければ、初期電圧を高くすべきなのだ。ところが、ストロボ用コンデンサーの大半は330Vであり、360Vが少数ある程度。だったら直列して思い切り・・・とやると今度は使えるスイッチング素子が無くなる。

 ならば、主砲コイルを再構成すべきではないか・・・という結論になる。実際にはコイルの全長が決まっている以上、初期電圧を上げないままでは大したことはできない。しかし、巻き直せば1段目を命中精度配慮型で作り直すことができる。そっちの魅力もあるのだ。

 ちなみに、1段目コイルに再通電してしまうのは、1段目用コンデンサーの電荷が途中で抜けなくなるせいで、2段目用コンデンサーとの電圧が逆転するせいである。順送り回生型回路は、銃口寄りのコンデンサー電圧の方が常に高いという前提で機能する。電圧が逆転すると、砲尾寄りのコイルが再通電してしまう。
 要するに、新回路では通電シーケンスも変更する必要がある。

 通電シーケンスの変更で解決できない場合、砲尾端にもハイサイドを設ける旧回路に戻し、1段目用と2段目用のコンデンサーを共用せねばならない。もしくは、主砲コイルの作り直し。

written by higashino [コイルガン戦車24] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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