Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Berechnungen Coilgun


von Dex D. (dexter)


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Hallo zusammen,

Ich befasse mich für ein Projekt mit dem Prinzip einer Coilgun und hab 
da auch schon bisschen was nachgelesen. Allerdings sind mir immer noch 
ein paar sachen Unklar und ich hoffe ihr könnt mir helfen.

Das Ziel ist es nicht, eine überaus Leistungsfähige Coilgun zu 
dimensionieren, sondern eine, welche die Zwecke des Projekts erfüllt.

Projektil: ca. 5mm Durchmesser, 2cm lang
Führung: max. 10cm lang

Geplant sind zwei Stufen.

Nun hab ich gelesen, dass die Spule "ausgeschaltet" werden soll, sobald 
sich das Projektil in der Mitte befindet (sonst Kraft in die 
Gegenrichtung). Stimmt das?

Mein Hauptproblem ist, die Kraft, welche zu jedem Zeitpunkt auf das 
Projektil ausgeübt wird zu berechnen.
Wie kann ich da vernünftige Näherungen machen?

Ebenfalls hab ich gelesen, dass man die Spule Schicht für Schicht 
paralell schalten soll. Können die H-Felder dann einfach addiert werden, 
oder ist das überhaupt Mist?

Ich hoffe mir kann jemand die Theorie etwas verständlicher machen.

Gruss Dexter

von nilp (Gast)


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vergiss es.

von Roland .. (rowland)


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Ja, das Feld der Spule sollte dann abgeklungen sein, wenn das Projektil 
die Mittel erreicht hat. Jedoch ist das Abschalten von einigen kA eher 
aufwändig, weshalb man das Ganze so dimensionieren sollte, dass die 
Energie der Kondensatoren beim erreichen des Projektils der Spulenmitte 
zur neige geht.

Magnetische Felder addieren sich bekanntlich nicht, sondern sie 
überlagern sich...

von Magnetizer (Gast)


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Roland ... schrieb:
> Magnetische Felder addieren sich bekanntlich nicht, sondern sie
> überlagern sich...
Sie addieren sich. Siehe Superpositionsprinzip der Elektrodynamik.

von Roland .. (rowland)


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Magnetizer schrieb:
> Sie addieren sich. Siehe Superpositionsprinzip der Elektrodynamik.

Sehr lustig ;-). Na, was bedeutet Superposition?

von Reinhard Kern (Gast)


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Roland ... schrieb:
> Magnetische Felder addieren sich bekanntlich nicht

Du glaubst also allen Ernstes, dass 2 Magneten kein stärkeres Feld 
erzeugen als einer??

Gruss Reinhard

PS vielleicht solltest du mal nach den Stichworten Ferromagnetismus und 
Elementarmagnete suchen - oder überhaupt noch mal mit Physik ganz von 
vorne anfangen.

von Roland .. (rowland)


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Reinhard Kern schrieb:
> Du glaubst also allen Ernstes, dass 2 Magneten kein stärkeres Feld
> erzeugen als einer??

Wenn sie beispielsweise entgegengesetzt sind mit Sicherheit nicht.

von Reinhard Kern (Gast)


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Roland ... schrieb:
> Wenn sie beispielsweise entgegengesetzt sind mit Sicherheit nicht.

Ach, und das ist dann keine Addition? Bist du nicht bis zum Vorzeichen 
und zur Subtraktion gekommen?

Gruss Reinhard

von Roland .. (rowland)


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Reinhard Kern schrieb:
> Bist du nicht bis zum Vorzeichen
> und zur Subtraktion gekommen?

Phaa, dass muss es wohl sein!

von Test (Gast)


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Ist ja nicht zum aushalten hier...

Nur mal so nen tipp...sprecht doch mal lieber vom magnetischen fluß 
statt vom Feld..

von Magnetizer (Gast)


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Roland ... schrieb:
> Magnetizer schrieb:
>> Sie addieren sich. Siehe Superpositionsprinzip der Elektrodynamik.
>
> Sehr lustig ;-). Na, was bedeutet Superposition?

Superposition von feldern ist die Linearkombination, d.h. addition.
http://de.wikipedia.org/wiki/Superposition_%28Physik%29
Es ist wahrscheinlich das, was du eigentlich mit Überlagerung meintest. 
Wie schon gesagt, du hattest vermutlich nicht bedacht, dass nicht nur 
die Absolutbeträge der Felder summiert werden.

Test schrieb:
> Ist ja nicht zum aushalten hier...
>
> Nur mal so nen tipp...sprecht doch mal lieber vom magnetischen fluß
> statt vom Feld..

Na komm, es weiß jeder was gemeint ist.

von Roland .. (rowland)


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Sicherlich beruht es im Endeffekt auf Additionen. Eine vektorielle 
Addition unter Berücksichtigung diverser Aspekte wie Frequenz, Phase und 
räumliche Ausrichtung. Und genau weil es eben nicht eine "einfache 
Addition" ist, spricht man fachlich korrekt - wie Du korrekt gesagt hast 
- von Superposition, also der Überlagerung physikalischer Größen.

von Gerhard W. (gerhard86)


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Roland ... schrieb:
> Jedoch ist das Abschalten von einigen kA eher
> aufwändig, weshalb man das Ganze so dimensionieren sollte, dass die
> Energie der Kondensatoren beim erreichen des Projektils der Spulenmitte
> zur neige geht.

Jup, es sollte auch kein Problem sein wenn die Energie etwas vor 
Erreichen der Spulenmitte zu Ende geht, das verschlechtert nur etwas den 
Wirkungsgrad. Die 2. Spule einfach per Delay zu zünden macht das Design 
anfällig gegen Schwankungen in der Kondensatorenergie oder Geschoßmasse, 
besser ist vermutlich eine Steuerung die triggert wenn das Geschoß auf 
Position ist.

von Magnetizer (Gast)


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Naja, es ist schon eine "einfache" Addition, bzw. Integration der 
Vektorfelder ;-) Ich glaube, dass du dir unter der Überlagerung eben 
genau das vorstellst.
Aber ich glaube nicht, dass das für Dexter irgendwie relevant ist.

von Roland .. (rowland)


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Magnetizer schrieb:
> Aber ich glaube nicht, dass das für Dexter irgendwie relevant ist.

Denke ich auch. Vermutlich ist es ohnedies nur Haarspalterei, welche uns 
damals in der Elektrotechnikvorlesung sinnlich so beigebracht wurde, 
dass die Antwort "Magnetfelder addieren sich" bei der Prüfung ein 
Freiticket für das nochmalige Absolvieren selbiger sein wird. Und nein, 
ich habe den Wahrheitsgehalt dieser Aussage dann doch nicht ausgetestet 
;-).

von Dex D. (dexter)


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Die Spulen, welche Parallel sind, haben ja praktisch die selben Werte, 
bis auf den Radius (dadurch auch L und R, diese aber wahrscheinlich sehr 
klein).
Somit also H_tot = H1 + H2 + H3 + ... ?! (Oder immerhin als vertretbare 
Näherung.

Die Triggerung dachte ich optisch zu lösen. Zwischen der ersten und 
zweiten Spule ein optischer Sensor, welcher das Projektil detektiert.

Sind wirklich kA nötig? Mein Projektil wird ja nur ca. 10g und ich 
brauch keine Coilgun, die einem Gewehr ähnlich kommt. Also es muss nur 
max. 2m weit kommen und da noch etwas an Kraft übrig haben (Sollte im 
Holz Stecken, Projektil hat vorne wie eine Nadel).

von flups (Gast)


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hier wurde noch gar nicht erwähnt, ob es sich um eine ferromagnetische 
oder induktive Gaußkanone handeln soll...

Bei Letzterer kann man auch auf eine Abschaltung verzichten.

von Dex D. (dexter)


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Mir ist der Unterschid grad nicht klar...

von  Gast (Gast)


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Hm,

gugst du hier, der hat auch einge der technischne Daten aufgeschrieben.


https://www.youtube.com/watch?v=-QEwZfmZ2qA


Aber Vorsicht, das Geschoss ist nicht gefährlich, sondern die geladenen 
Kondensatoren!!!!


mfg
Gast

von flups (Gast)


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> Mir ist der Unterschid grad nicht klar...

http://de.wikipedia.org/wiki/Gau%C3%9Fgewehr

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