Projekti Magneettilinko

Historiaa:

Leikkiessäni magneeteilla huomasin miten suurella nopeudella ne oikeastaan napsahtavat yhteen. Aloin miettiä kuinka valjastaa tuo voima ja päädyin lopulta Projekti Magneettilinkoon. Väänsin emaloidusta kuparilangasta kardemummaputken ympärille käämin. Ensin ammus ei liikkunut minnekään, sitten sain sen liikahtamaan pari senttiä, lopulta lentämään jo ulos putkesta.

Tiesin, etteivät pelkät paristot riitä tarkoitukseen. Purin vanhasta kamerasta salamalaitteen virtalähteeksi. Lisää potkua sain kytkemällä siihen pari lisäkondensaattoria. 300 voltin jännitteellä ja muutaman sadan mikrofaradin kapasitanssilla ammus kolahti jo iloisesti kattoon. Suuripiirteisissä mittauksissa arvioin nopeudeksi reilu 10 m/s. Mutta se ei riittänyt, halusin lisää.

Aloin suunnitella suurempaa virtalähdettä ja ostin kaksi 4700μF 350V kondensaattoria. Yritin ladata niitä salamavalon piireillä, mutta ne kärähtivät. Oli saatava jotain järeämpää ja aloin testata erilaisia muuntajayhdistelmiä. Löysin kaksi muuntajaa, joita käyttämällä saisin 600 voltin jännitteen käyttämällä kondensaattoreita jännitteentuplauskytkennässä. Näiden ympärille rakensin lopulta Virtalähteen.

Virtalähde

Rakentamisvaiheessa ongelmana oli mitä käyttää kytkimenä (on kytkettävä äkisti hyvin suuri virta). Olin aikaisemmin käyttänyt ruuvimeisseliä, mutta se on melko karua. Sitäpaitsi uudet kondensaattorit olivat sen verran suuria, etten olisi edes uskaltanut, edellinenkin kipinäpaukku oli jo aika kova. Relekään tuskin kestäisi siinä kovin montaa liipaisua. Välillä ajattelin salamaputkea, mutta päädyin tyristoriin. Hankin 10 ampeerin tyristorin, joka räjähti ensimmäiseen liipaisuun. Siis järeämpää ajattelin ja ostin 205 ampeerin tyristorin, joka kestää yhä.
Lisäys 20.5.2002: kyseinen tyristori on hajonnut jo kauan sitten.

Kiihdyttimen toimintaperiaate:

Kiihdytinputki

Putken ympärillä on lyhyt paksu käämi ja ammus on sijoitettu putkeen käämin viereen. Kuvassa ammuksesta heijastuu punainen lasersäde, jota käytän tähtäämiseen. Kun käämiin johdetaan voimakas lyhyt virtapulssi, syntyvä magneettikenttä vetää ammusta käämiä kohti antaen sille melko suuren kiihtyvyyden. Optimaalisessa tapauksessa magneettikenttä lakkaa ammuksen ollessa käämin keskellä, jolloin se ei ala hidastaa ammusta.

Kiihdytin kokonaisuudessaan
Kiihdytin kokonaisuudessaan, oikealla puolijohdelaser.

Virtalähde:

Virtalähteen osat

  1. Alennusmuuntaja, jolla syötetään ylennysmuuntajaa ja saadaan tasasuunnattu 12V käyttöjännite muille piireille.
  2. Kytkinpaneeli
  3. Kaksi 4700μF 350V kondensaattoria
  4. Lähdön pääkytkin
  5. 205 ampeerin tyristori ruuvipuristimessa
  6. Lähdön naparuuvit

Kytkinpaneeli toiminnassa
Tältä näyttää ohjauspaneeli kondensaattoreja varattessa.

Kytkinpaneeli toiminnassa
Liipaisu käynnissä.

Virtalähteen suurin lähtöjännite on 600V ja purkausvirta lienee useita kymmeniä ampeereja kuormasta riippuen. Hetkellinen teho on siis hyvin korkea, mahdollisesti jopa kymmeniä kilowatteja. Maksimipulssin energia on noin 420 joulea. Ei kuulosta paljolta, mutta puhtaana sähköpaukkuna se on aikamoinen. Painoa laitteella on 8kg.
Virtalähteessä on myös automaattilaukaisu, joka liipaisee, kun jännite nousee säädetylle tasolle. Suunnitelmissa on muuttaa Virtalähde täysin tietokoneohjatuksi.

Ammunnat ja tulokset:

Ammuksina käytän vanhasta laakerista purettuja rullia, paino noin 0,5-0,6 grammaa. Niiden tulee olla magneettiin tarttuvia. Kiihdyttimen putken materiaalivalinta ei ollut kovin onnistunut, koska jo parin laukauksen jälkeen käämin lämpö pehmentää sen. Kolmen laukauksen sarjassa sain ammuksen keskinopeudeksi viiden metrin matkalla noin 23m/s.
Mittaus suoritettiin asettamalla mikrofonit kiihdyttimen ja maalin viereen. Äänet nauhoitettiin stereonauhurilla ja siirrettiin tietokoneelle, jolla aaltomuotoja analysoimalla saatiin selville lentoaika.

Jatkokehittely:

Nykyistä mallia ei ole juurikaan optimoitu. Sen jälkeen seuraava askel on siirtyä monivaiheiseen kiihdytykseen, jossa kiihdytinkäämejä on useampi peräkkäin. Hankaluuksina on mm. uusien virtalähteiden rakentaminen ja liipaisujen oikea ajoitus ja kesto. Nykyisessä mallissa pulssin kestoa ei ole rajoitettu vaan virta kulkee niin kauan kuin sitä kondensaattoreissa riittää.