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  •  1年前 (2015-10-23)  技术分享  技术宅 隐藏边栏 评论关闭  54 
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    逆天了!这位创客造出了手持式电磁轨道炮!

     编者注:前段时间,创客NSA_Listbot公开了其耗时一年半载打造了一台手持式电磁轨道炮WXPR-1,引起了轰动。本文来自Makezine对这位自称NSA_Listbot 的创客David Wirth的专访,原文作者为Gareth Branwyn。硬创邦对其进行了适当的编译和整理。另外还需要预先警告一下,这里没有教程,如果你决定自己动手研制一台,请注意相关法律法规。

    电 磁轨道炮(Rail Gun),即利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器。与传统的大炮通过火药燃气压力作用于弹丸不同,轨道炮是利用电磁系统中 电磁场的作用力,其作用的时间要长得多,可大大提高弹丸的速度和射程。因而引起了世界各国军事家们的关注。电磁轨道炮颠覆了传统枪支的火药装置,而是由一 个大型电路组成,整个电路分为三个部分:电源、两个平行的电轨(一正一负)、一个移动电枢。电流从电源流向正轨,再转向电枢,从而到负轨,最后再回到电 源,由此产生一个强力的磁场以实现轨道炮子弹的发射。

    说到电磁轨道炮,许多人会想到《变形金刚2》中一炮轰掉组合机器人大力神的那台,最近 一个名为“NSA_Listbot”的极客竟然也搞到了一台,不过这台电磁轨道炮可不是从美军那偷的,它是3D打印出来的!此外,NSA_Listbot 还大大缩小了它的体积。笔者对这台炫酷的轨道炮很感兴趣,到底电磁炮是怎么造出来的?他又为什么要做这件事呢?于是我们决定会一会这位大神。事实 上,NSA_Listbot非常平易近人,火了之后也并没有翘尾巴。他在采访中告诉我们:“之前有人通过3D打印技术制造枪支,舆论掀起了轩然大波,而我 想通过电磁轨道炮改变人们对3D打印枪支的坏印象。”

    以下就是这次访谈的内容,列位看官上眼吧。其实在刚开始的邮件交流中,他并不愿透露自己的真名,不过熟悉了之后,他告诉我们他叫David Wirth,David表示轨道炮仅此一台,今后他会转向其他领域,专心进行金属物体的3D打印技术实验。

    逆天了!这位创客造出了手持式电磁轨道炮!

    轨道炮的CAD设计图。图中灰色的部分都是通过3D打印制作的

    能不能做一个简单的自我介绍?

    额, 我的本科和研究生时代都在加州大学洛杉矶分校(UCLA)度过,主攻航空航天工程中的纳米机电系统。闲暇时间里我很喜欢摆弄各式各样的零部件并经常用它们 造出点新鲜玩意。我很享受那种利用空闲时间打造新事物的愉悦,它会让我很有成就感,也许这也是我小时候立志要当试飞员的原因吧。后来我又迷上了研发和工程 方面的工作,它们也能让我体验成为“第一人”的快乐。

    这是你第一次制作轨道炮吗?

    不是,我在高中时就做过一台,那是我的物理课毕业设计,不过现在这台WXPR-1要比原来那台大得多,也复杂得多。

    你现在从事的是工程技术领域的工作吗?是不是经常用到CAD/3DP之类的工具?

    我大学学的是工程专业,不过现在我在从事其他领域的工作。

    这个轨道炮的项目是怎么来的?

    实 话说,我做轨道炮是因为跟朋友的一场赌注。在大家眼中我一直是个工程学专家,经常做出些匪夷所思的小玩意,但我朋友却打赌我做不出轨道炮来,这让我很不 爽。一段时间后,我找到了一份清闲的工作,所以在闲暇时间我就开始着手制造轨道炮。在一年半的时间里,我忙得不亦乐乎,加工、焊接,最后终于打印出了现在 这台轨道炮。其实今年六月轨道炮就制作完成了,不过直到七月中旬我才完成系统调试。我的朋友们(包括赌我造不出轨道炮的家伙)七月份就见过这家伙了,不过 直到最近我才鼓起勇气把它放到Reddit上。说实话我没想到它居然能引起如此巨大的轰动。

    逆天了!这位创客造出了手持式电磁轨道炮!

    轨道炮的一次试射

    撇开赌注的因素,这个项目的总体目标是什么?

    我 的目标就是要为3D打印正名。该技术可以将原本笨拙巨大的设计快速转化成一个便携实用的版本。之前有人通过3D打印技术制造枪支,舆论掀起了轩然大波,而 我想通过电磁炮改变人们对3D打印枪支的坏印象。未来我会将该项目的源文件和代码分享给学生、死忠粉和学术界,而且你们也不会见到第二代的轨道炮了,尽管 WXPR-1的意思是Wirth eXperimental Portable Railgun Version 1(Wirth测试性便携式磁轨炮第1 版)。

    电磁炮上好像装了一个二氧化碳罐,这个装置是干什么用的?

    二氧化碳罐是喷射系统的 坚强后盾。它跟土豆加农炮的原理较为类似,弹丸会沿着电流流过电枢的方向发射出去。此外,弹丸(电磁炮使用的是电枢)在发射时要达到一定的初速度才行,要 不然就会由于过高的电流被焊死在炮膛中。二氧化碳可以帮助弹丸提速到100 米/秒,而轨道则会将其速度提高到250 米/秒。

    逆天了!这位创客造出了手持式电磁轨道炮!

    NSA_Listbot的电磁轨道炮采用了六个300J、350V、5500uF的电容,其总重量达到20磅,可以提供大于1050V和1.8kj的发射能量

    轨道炮必须要做得这么大才行吗?

    完 全没必要,只要换个更加先进的电容,就可以让轨道炮至少轻上10磅,而WXPR-1上这块电容是我用50美元从eBay上淘来的。此外,充电系统也有改进 的余地,我用的充电器并没有进行过优化,若换上一套零电压系统(ZVS),电磁炮还可以再轻上3到4磅。所以,如果有第二代电磁炮,我可以将其重量控制在 30磅(27斤)左右。

    WXPR-1轨道炮还有什么别的特色吗?

    对于一个非专业项目来 说,这次的轨道设计就很特别。普通的爱好者会采用方形孔腔设计,因为这样易于制造,不过这样处理会大大降低效率。我的轨道设计就高效的多,而且加工精细度 要高的多。此外,我的轨道采用了环形孔腔设计,这恐怕是非专业项目中的首创了。我用了六个月时间来琢磨设计,尝试了N多种方案(有时因为公差超过1根头发 的宽度就被我放弃了)。另外,WXPR-1采用了可更换轨道,而别家的轨道炮想更换轨道可是要整个将炮身拆散的,我变通了一下,采用了内外双轨设计,所以 不用拆散炮身就可以轻松更换内轨了。这就提升了其维护的便捷度,也让产品变得更加经久耐用。

    你使用了哪种3d打印机?

    我 使用了一台delta 3D打印机,它可以打印聚碳酸酯材料。此外,我还用定制版的聚醚酰亚胺制作了大多数的打印模版,其建造体积达到了直径11英寸 x 高度18英寸。在制造过程中我用了聚乳酸、工程塑料、尼龙和聚炭酸酯等材料。径向和垂直打印精度则分别达到了0.2毫米和0.25毫米。

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    该装置选用了Arduino Uno R3来管理轨道炮上的电子器件、监视电容器的电压、电流、温度和电池电压

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