黒羽音響技研の実験室

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あーと研

こんばんわ!
久しぶりの更新です!!

以前からツイッターでよくお相手をしていただいている方と合同実験をするために先週から今週の頭にかけて宮崎に行ってきました。

合同実験の内容としては電磁投射装置のプロジェクタイル速度と加速レールに流れる電流波形の観測でした。

電磁投射装置とはローレンツ力やプラズマ圧力を利用して物体を投射する装置のことであり、将来的には核融合炉の点火や、地球軌道上へ物資を投入するための装置として考えられています。

兵器転用に関して良く議論されていますが、今回はじめて実物をみるうちに「あぁ・・・これは無理だな・・・」
といった感じの印象を受けました。

基本的に2本のレールを用いプラズマ材料に電流を流して物体を加速させるわけですが、1射のみでもレールが激しく損傷するため、都度メンテナンスを必要とします。
なので・・・今日発射できれば後はいい!というような用途じゃないと成立しません。

というのが、実は書き出しで以下から遠征1日目のレポートになります。



合同実験1日目

1日目は16時ごろに、あーじろ君の自宅に到着し、今回の共同実験にあわせて新規に製作した機械式スイッチの実働試験を行った。

この機械式スイッチは、ソレノイドコイルに金属と樹脂材料で製作した軸心を挿入したもので軸心の先端に接触用の金属ブロックが搭載されており、固定された接触用金属に衝突することで高速閉路を行う。なお、コンデンサバンクを使用した電磁投射装置の性質上、電力の供給を遮断する必要がないため
遮断および消弧性能は持っていない。

mec-sw.jpg


ソレノイドコイルはDC400V駆動となっており、サイリスタを2個並列接続したものを用いスイッチングを行っている。
サイリスタの点弧には単三電池4本を直列接続した独立電源を用い、トリガにはゲーム用のコントローラーを改造したものを使用していた。
発射官制コントローラーにはカバー付のトグルスイッチと、引き金式のスイッチの二つが搭載されており誤点弧しないような工夫がされていた。

機械式スイッチの実働実験では小出力の電磁投射装置を使用した。

mini-EMLS.jpg

実働実験では発射管制コントローラーを作動させても発射にいたらないことが多々発生した。
発射できなかった問題点としては発射管制コントローラー内に配線していた動作確認用LEDの電流制限抵抗がサイリスタのゲート側に挿入されており、サイリスタを点弧させるのに必要な電流が得られなかったことが主要な要素でる他、わに口クリップによる配線が浮いていることで動作不良が発生していた。

回路の修正を行い、実働実験をしたところ機械式スイッチの動作を確認することができた。
今回は機械式スイッチの接触が可能かどうかを確認したので接触抵抗や、接触面に関する考察などは一切行っていない。

小出力電磁投射装置のプロジェクタイル速度に関しても計測を行った。
計測方法は2組の金属ワイヤーを用意し、1本目が切れてから2本目が切れるまでの時間を計測した。

wire-sys.jpg

時間計測にはAltera社の開発環境ボードDE0を使用した。
このDE0にはクロックを1/500にするプリスケーラーとD-FFを用いた単方向単動作のトリガ、10進4桁カウンタ、カウンタへのクロック入力を遮断する論理回路を組み込んだ。

2組のワイヤーの内、1つ目のスタートワイヤが切断されるとD-FFによるトグル動作が行われカウンタにキャリーが入力される。
キャリーが入力されると、50MHzのマスタークロックを1/500にした100kHzのクロックに従いカウンターがカウントアップしていく。
2つ目のエンドワイヤーが切断されると先と同様なD-FFによる動作が行われ、その出力がカウンターのクロック入力を0にする。
そのため、カウンターは停止しカウントアップを行わなくなる。
2つのD-FFとカウンターは1つのリセットスイッチでリセットさせることができる。

DE0-sys.png

One time

ワイヤーカット法を選択した理由として、JAXAが行っている電磁投射装置の弾速測定において最も低エラーレートであった事が挙げられるが、今回の実験では初回からプロジェクタイルがワイヤーの隙間をくぐってしまい再試行を行った。

結果として、小出力電磁投射装置においては0.1m間隔の2本のワイヤーを切断するのに0.84ms要したため120m/s程度の弾速であることが示された。

懸念事項としては、ワイヤーを張るための筐体がトンネル構造を有するため、突入してくるプロジェクタイルに対して抵抗になりうる可能性がある。次回の合同実験ではトンネル構造にならないようなワイヤー保持具を製作する必要があると考えられる。


1日目の反省点
・コンデンサバンクの放電に関して
コンデンサバンクに充電を行った後、発射管制装置や電磁投射装置などに不動作が生じた場合にコンデンサバンクの放電ができなかった。
コンデンサバンクに放電回路を接続することを失念していたため、自己放電を待ち、コンデンサバンクに対して放電回路を接続した。

・車載用カバー付トグルスイッチの誤配線に関して
今回使用したカバー付トグルスイッチは安価に売られていたらしくデーターシートなどの情報が閲覧できなかった。
テスターの抵抗レンジを使用し配線を確認した後に修正を行うことで正しいう動作が得られた。




1日目はこんな感じでした。
DE0に書き込んだVHDLのソースコードは後日公開しようと思います。

2~3日目の話は、又後日に更新します!

それでわ!!!


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  1. 2013/11/10(日) 22:21:55|
  2. 遠征
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