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2019年3月7日(木) 21:36

設計ミス

 コイルガン電磁弁は、上図のような構造になっている。
 長さ10ミリのコイルを2つ重ね、長さ20ミリの鉄棒を駆動させる。

 しかし実は、原案として下図も考えた。
 長さ5ミリのスペーサーをかませ、長さ10ミリの鉄棒を駆動させる。

 純粋にコイルガンとして見た場合、初速が大きくなるのは間違いなく下図である。それは、経験的に明らかだ。これぐらいは、正確なシミュレーションができなくても、これまでに周知されている経験則で足りる。
 ではなぜ下図を採用しなかったかと言えば、今回は初速よりも推力の方が重要だからである。ガスバルブを開放するためには、それなりの力が必要になる。初速ではない。推力であれば、鉄棒の長い(重い)上図の方が大きくなりそうだと考えた次第。
 ただしたぶん推力に2倍の差は生じないので、初速は下図の方が出るだろう。

 下図は、スペーサーが必要なことも大きい。
 実際はパーツの厚みなどがあり、現状の上図でも3ミリていどのスペーサーを取り付けてある。それが8ミリになるわけだ。すべて寄生重量なので、下図が加速度で勝る・・・電磁弁としてのレスポンスにはアドバンテージがある・・・と言ってもそれはスポイルされる。

 だが、上図では推力がギリギリである。電源コンデンサーが1本では明白に足りず、2本でも充分な大きさではない。ほんとうに、推力なら上図の方が大きいのだろうか?
 ここで、原案を考えた当時は使用できなかったコイルガン・シミュレーターが浮上。現状では吸引力(推力)の計算しかできないが、普通のコイルガンと異なりコイルガン電磁弁においては、推力が圧倒的に重要である。推力さえ分かれば、ほぼ充分だ。ならば、計算させて比較してはどうか?

 鉄心は球体ではないが、もちろん円柱でも計算可能である。そして、球体より円柱の方がトラブルになり難い。

 上図の場合を、シミュレーション。鉄棒の直径6ミリ、長さ20ミリ。コイル内径7ミリ、外径17ミリ。前コイルのみに、通電100A相当。
 推力は、1864グラム。

 そして、下図の場合のシミュレーション。推力は、2237グラム。およそ2割も大きくなることが判明。なお、推力は下方向に発生する。

 びっくりだ。加速度だけでなく推力そのものまで、下図が明白に勝っていた。設計ミスだ。勘と経験に頼った設計が、シミュレーションに負けた。
 スペーサーを考慮しても重量自体も下図が軽いのは確実で、加速も推力も下図の勝利。これは、作り直し必至である。ただし、作業としては通電機構の完成を先に行う。

written by higashino [ラジコン用エアガン] [この記事のURL] [コメントを書く] [コメント(0)] [TB(0)]

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