Come funziona un "fucile a pompa"?

Mi chiedevo come funziona il cosiddetto "coilgun", so cosa fa, ma mi chiedevo come funziona sotto il cofano e alla fine come costruirne uno di base? Inoltre, quanta energia sarebbe necessaria?

Una bobina è una serie di bobine che vengono successivamente eccitate mentre un proiettile conduttivo fatto di materiale magnetico passa da esse.

Ogni fase agisce secondo principi simili a quelli di un solenoide . I circuiti di corrente inducono flusso magnetico attraverso il loro centro:

Quando il proiettile conduttivo si avvicina ai circuiti di corrente del nucleo dell'aria, accadono due cose: l' induttanza del circuito aumenta e il proiettile si magnetizza . Il proiettile magnetizzato viene quindi attratto dal campo magnetico del circuito, accelerando verso di esso. Man mano che si avvicina, l'induttanza aumenta, completando un circuito di feedback positivo in modo tale che aumenti l'attrazione sul proiettile e sul campo magnetico creati dai circuiti.

Questo processo raggiunge un picco quando il proiettile è completamente chiuso dalla bobina, dove un'ulteriore corsa diminuisce l'induttanza del circuito. A questo punto, la corrente attraverso il circuito viene interrotta bruscamente in modo che il proiettile non venga rallentato dalla sua continua attrazione verso il campo magnetico della bobina.

Questi sono i principi fisici di base con cui opera una pistola a bobina, che sembra essere ciò che ti interessa. Esistono molte implementazioni pratiche.

Per prima cosa dai un'occhiata a Wikipedia . L'articolo è un interessante punto di partenza.

Da quello che vedo, da quando hai appena iniziato a studiarli, il miglior inizio è creare un elettromagnete . In questo modo, puoi familiarizzare con i calcoli necessari per il tuo progetto poiché una bobina è fondamentalmente un caso speciale di un elettromagnete. Ti faccio calcolare la corrente e la tensione necessarie. Basta tenere presente l'impedenza della bobina e i circuiti di protezione necessari per le transizioni tra stati on e off. Esistono programmi in grado di calcolare l'induttanza di una bobina in base al diametro del filo, al numero di giri e così via. Pubblicherò un link non appena avrò scoperto da dove ho preso il mio. Per quanto riguarda la protezione, puoi trovare molti tutorial per i motori elettrici su Internet. Ciò di cui hai bisogno dovrebbe essere abbastanza simile, poiché la bobina è il problema principale in entrambi.

Dopo aver ottenuto il tuo magnete di base, dovresti prenderti il ​​tempo per calcolare quale tipo di proiettile utilizzerai, quale intervallo vuoi e così via. Ancora una volta, Wikipedia viene in soccorso , ma ci sono molte altre buone fonti su Internet. Quando ottieni la forza necessaria, puoi iniziare a calcolare i parametri degli elettromagneti che vorresti usare.

Successivamente, avresti bisogno di un circuito in grado di accendere e spegnere rapidamente diversi elettromagneti. Potresti voler aggiornare le tue abilità con l'elettronica digitale, dal momento che probabilmente potresti usare una sorta di contatore per quello, ma non ho molta esperienza in quel campo, quindi non posso darti buoni consigli. Anche i microcontrollori sarebbero interessanti, dal momento che si esegue la programmazione C.

Naturalmente avresti bisogno anche di un alimentatore. Se scegli condensatori a bassa tensione con capacità elevata e corrente elevata, potresti avere un semplice alimentatore, ma ci vorrebbe del tempo per caricare i condensatori.

C'è questo ragazzo chiamato Afrotechmods su Youtube che ha alcuni tutorial su alimentatori, condensatori di grandi dimensioni e guasti catastrofici di componenti elettronici.

Un altro aspetto facilmente trascurabile in questo scenario sono i cavi di connessione interni. Dovresti assicurarti che possano sostenere le correnti che prevedi di attraversarle. Per sicurezza, usa cavi più forti del necessario.

C'è anche il problema di sicurezza. Il miglior consiglio sarebbe di far lavorare con te qualcuno che ha molta esperienza in questo campo. Capisco perché il tuo insegnante non vuole fornirti informazioni su questo progetto. I condensatori possono facilmente esplodere e i supercondensatori ancora di più, i cavi di alimentazione possono fondersi e prendere fuoco, anche se i tuoi calcoli mostrano che dovrebbero essere in grado di sostenere la corrente (questo è successo a me pochi giorni fa), potresti ottenere un cortocircuito da qualche parte che potrebbe innescare un incendio, una parte del dispositivo che dovrebbe essere isolata potrebbe essere sotto tensione quando lo tocchi e ciò potrebbe causare ustioni e così via. Quindi il mio consiglio è di ricercare come ogni componente può fallire, come reagire quando fallisce ed essere pronto per esso. Inoltre, sarebbe una buona idea utilizzare componenti con un rating superiore a quello di cui hai bisogno, solo per sicurezza. Alcuni componenti più recenti hanno anche protezioni interne contro sovracorrente (tensione, riscaldamento, corrente), cortocircuiti e così via. Se è possibile ottenere tali componenti, utilizzarli.

Alla fine, aggiungerò che sono intenzionalmente vago in questa risposta. Ognuno dei punti che ho sollevato è molto ampio e potrebbe fare alcune domande solo per se stesso. La mia idea era di darti una panoramica di ciò che è necessario prima di iniziare. Dovrai fare molte ricerche!

Dato che sei nuovo alle pistole a spirale, per iniziare consiglierei due corsi di studio. Per prima cosa capisci che le pistole a bobina sono solo solenoidi che sono solo induttori. La differenza è che spegni la bobina appena prima che la metà del proiettile raggiunga la metà della bobina. Per comprenderlo è necessaria una buona comprensione della legge di Amperes e della legge di induzione di Faraday. Una volta che hai capito queste due cose, allora è tutta una questione di sperimentazione. Direi inoltre che prestare attenzione a tutti i consigli sulle precauzioni di sicurezza di cui sopra è saggio, in quanto sono quasi quasi stato ferito ripetutamente non osservando quei consigli.