Coil Gun

[CrazyTurtle]

Bonjour à tous

Alors voila, je m'interesse au coil gun et je me suis fixé comme projet d'en créer un, mais de faire tout une démarche de calculs afin de faire quelquechose de propre et de ne pas aboutir a n'importe quoi de plus que les composants requis sont relativement chères.

Donc j'ai pas mal réfléchi et j'ai défini ca comme déroulement: à partir de 12V (plusieurs piles en séries) continue je fait osciller cette tension afin de l'amplifier par un transfo élévateur jusqu'a la tension voulu, ensuite je redresse cette tension. Avec cette tension je viens charger un(des) condensateur(s) une fois le chargement fini je décharge mon condo dans un circuit Résistance-Bobine(L)-Condensateur, il me faut générer beaucoup d'intensité un trés peu de temps, ce qui va faire générer a ma bobine un fort champ magnétique qui va accélérer mon projectile et l'éjecter.

Et je pars du fait que je veux une énergie de sortie d'à peu pres 2Joules avec une bille en acier de 6mm de diamètre ce qui veut dire qu'elle doit sortir à une vitesse de 70m/s pour atteindre cette énergie.

Donc ma première question est: est ce que mon raisonnement est bon?
et si non: qu'avez vous a me proposer?
si oui: comment convertir la champ magnétique de ma bobine en force? et quelques autres petites questions ^^

merci d'avance
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[f6bes]

Bjr à toi,
Ton raisonnement est presque bon.
A part que dans un premier temps ilte faut charger un condensateur. (à 2 joules ...si tu veux 2 joules)
ET ENSUITE
tu décharges ton condo dans ton systéme de propulsion dont on ignore tout. A mon avis décharger un condo
DANS une R + condo...ça sert pas à grand chose!
Dans une L (seule) c'est certainement plus efficasse.. Encore faut i que ta bobine "répulse" ta bille !
Un champp magnétique aurait plus tot tendance (à mon avis) à...l'attirer.
Bonne journée

[EauPure]

si oui: comment convertir la champ magnétique de ma bobine en force? et quelques autres petites questions ^^

Il suffit que ton champs magnétique soit devant ta bille, à une certaine distance pour l’attirer mais qu'au moment ou elle arrive prés de la bobine le condensateur soit totalement déchargé pour ne pas qu'elle l'attire dans l'autre sens une fois que la bille l'aura dépassé.

[LPFR]

Bonjour.
Quelque chose à 70 m/s avec une énergie de 2 J ?
Calculez quelle masse a la « chose ».
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[CrazyTurtle]

l'énergie du condensateur étant Wc=1/2.C.U² il est assé simple d'atteindre les 2 joules dans le condensateur mais je pense qu'il ne faut pas n'égliger les pertes surtout lorsque ma bobine va créer un champ, toute l'énergie du champ ne sera pas dans mon projectile.

J'ai choisi ce type de circuit car j'ai trouvé une mise en équation sur internet. Et si je choisi la résistance critique (R=2.(L/C)^1/2, je ne sais pas faire la racine carré ) j'ai un ampérage assé élevé dans un temps assé court, de plus le champ magnétique de ma bobine d'épend de mon intensité.

Alors oui pour ca j'ai "juste" à placer le projectile a une distance suffisament proche de la bobine pour que lorsque le champ magnétique est crée par la bobine que mon projectile soit mis en mouvement et accéléré jusqu'a ce qu'il soit au centre de ma bobine et lorsqu'il a dépassé le centre de la bobine mon ampérage doit avoir quasiment atteind 0 pour justement ne pas avoir de force qui l'attire et donc le ralentie. Ce qui pose mon plus gros probleme: savoir la force qui s'applique durant tout le trajet de mon projectile (entre sa position initiale et le passage au centre), comme F=m.a si je trace une courbe de F durant ce trajet en fonction du temps je divise ma courbe par m, alors j'aurais la courbe de l'accélération, ensuite je calcule l'accélération moyen durant le trajet et cette accélération moyenne je la multipli par le temps qu'elle effectue cette distance et j'ai la vitesse de sortie. je ne sais pas si ca marcherait mais ca a pas l'air trop mal ^^

Donc hier soir j'ai fait des recherche sur l'électromagnétisme et je n'ai pas trouvé de réelle équation pour trouver la force appliqué a mon projectil. J'ai peut etre une piste qui est la force de laplace mais cette formule s'applique pour un corps traversé par un courant et soumis a un champ magnétique. Mais j'ai lu: "On constate que le potentiel vecteur créé par l’aimantation est identique à celui d’une distribution de courants de densité volumique et de densité surfacique" donc est ce que mon aimentation dans mon projectile pourrait remplacer le courant?

Je m'excuse d'avance si j'ai dit des choses absurdes mais ce serait avec joie qu'on me rectifie afin d'avancer

[CrazyTurtle]

EauPure, merci de ta réponse.

Ce concept je l'avais bien compris mais le vecteur de mon champ magnétique ne s'apprente pas à une force je veux dire que la valeure de se vecteur ne s'exprime pas en Newton alors certe j'aurais mon champ magnétique qui va mettre en mouvement mon projectile mais prenons un exmple trés bete! si mon vecteur du champ magnétique vaut 200, le vecteur force qui s'appliquera a mon projectile de vaudrat pas 200 lui. Si oui je n'ai rien comprit a tout ce que j'ai lu alors ^^. D'ou mon probleme d'avoir une formule qui me fasse passer de la veleure de mon champ magnétique a la force appliqué sur le projectile.

[CrazyTurtle]

LPFR, oui tu as raison mais j'ai juste pas mit les étapes de calculs de masse car ils ne vont pas changer l'élaboration du systeme, seule la vitesse de sorti est modulé par mon systeme mais avec les données du début on a le volume: V=4/3pi.r³=4/3pi.(3.10^-3)³=1,131.10^-7m³ car ma bille a un diametre de 6mm.
de plus la masse volumique de l'acier est de 7850Kg/m³ , alors m(bille)=1,131.10^-7.7850=8,878.10^-4Kg. Et Ec=1/2m.v² j'ai Ec qui doit valloir 2, et j'ai m
donc en remplaçant j'ai une équation une inconnue qui est v la vitesse et j'ai donc eu mon résultat.

[LPFR]

Re.
Vous avez raison. Ça se tient,… en gros. Au pif, je voyais la bille plus lourde.
Je vous donne une façon indirecte de calculer l’énergie que l’on pourrait communiquer à la bille, sans passer par les forces ni la forme du champ.
Si la bille est attirée par un aimant ou une bobine, c'est parce que l’énergie potentielle du système est plus faible quand la bille se trouve à un endroit où le champ était plus fort.
L’énergie volumique due à un champ magnétique B est :

en J/m³.

Quand vous placez une bille dans un endroit où régnait un champ B, l’énergie volumique se réduit d’un facteur µr. Cette perméabilité relative dépend du matériau. Pour le fer elle est très grande (1000 ou 10000). Donc, on peut dire que l’énergie volumique tombe à zéro dans le volume de la bille.
Donc, l’énergie que l’on peut communiquer à la bille est de l’ordre de grandeur de

en J

où V est le volume de la bille.
Calculez donc, la valeur de B qu’il vous faut. Il faudra voir comme l’obtenir avec une bobine.

N’oubliez pas que pour que cela ait un sens, il faut que la bille soit assez accélérée pour qu’elle se place là où le champ B est fort, pendant qu’il l’est encore. Ce calcul c’est une autre histoire.
A+

[CrazyTurtle]

Merci beaucoup pour ces formules mais j'ai du mal à comprendre cette phrase: " c'est parce que l’énergie potentielle du système est plus faible quand la bille se trouve à un endroit où le champ était plus fort." mais c'est exactement la question que je me posait, pourquoi y a t-il mise en mouvement lorsqu'un champ magnétique est appliqué sur un objet.
Pouvez vous m'expliquer plus en détail ce phénomène? je suis vraiment fasciné par l'électromagnétisme mais à vrai dire c'est assé compliqué de comprendre des formules sur internet sans réel cours.

[LPFR]

Re.
Si vous glissez dans un toboggan ou sur une piste de skis c’est parce que l’énergie potentielle (gravitationnelle) est plus faible quand vous êtes en bas. La force qui vous tir vers le bas est égale à
-dE/dx où E est l’énergie potentielle est ‘dx’ un petit bout du chemin que vous faites en descendant.
Le problème avec des champs et surtout des objets magnétiques, est que les premiers sont difficiles à calculer (sauf des cas particuliers), et les seconds sont presque impossibles à calculer car ils sont non linéaires et dépendant du matériau.
Même si vous suivez un cours de magnétisme, à la fin, vous serez bien plus avancé : vous aurez compris pourquoi vous ne pouvez pas le calculer analytiquement.


Je vous ai donné une astuce pour faire un calcul global sans rentrer dans le détail des forces et des non linéarités. Précisément parce que les détails du phénomène sont sacrément merdiques (désolé, c’est le mit qui convient). Tellement merdiques, que je ne suis pas sur de pouvoir vous donner une explication correcte.
A+

[CrazyTurtle]

d'accord merci bien. je vais me débrouiller avec votre formule sur l'énergie

[CrazyTurtle]

Re,
Alors voila je me hurte à un problème.
j'ai ces formules:
avec I en fonction du temps que j'obtient avec la formule pour un circuit RLC avec la résistance critique.
puis j'utilise la formule de la bobine plate que j'ai truvé sur internet.
Puis j'applique la formule que l'énergie fournie par LPFR.
pour valeure j'ai: C=160*10^-6F/ L=10^-2H/ N=100spires/ l=5*10^-3m/ teta1=84.3°/ teta2=68.2°/V=1.131*10^-7mcube/ et q=C*U=4.8*10^-4

et lorsque l'on dérive I(t) et que l'on regarde quand est ce que l'intensité est au maximum, c'est pour t=(C*L)^1/2, donc si je remplace t par cette valeure j'ai Imax puis Imax je l'insere dans B et ensuite j'insere B dans E et que je calcul j'obtient une énergie max de 7*10^-5Joules.. autant dire que je vais pas faire avancer grand chose, et meme si je met ma bille au centre de ma bobine courte je monte seulement a 8*10^-5.


Pour résumer mon graphique me montre la courbe de l'énergie appliqué à un point qui est fixe, en fonction du temps, si je me trompe pas c'est ca.
Bon du coup j'ai essayé de d'augmenter le nombre de spires si je passes a 600 je reste seulement à 2.9*10^-3.
Meme avec ce résultat avec quelques calculs on trouve une vitesse de 2.5m/s ce qui est bien loin des 70m/s voulu.

Donc je pense qu'il faut que je modifie les valeures de mon(mes) condensateur(s) pour avoir un I plus élevé.

D'ou 2 questions: dans quelle disposition je doit mettre des condensateurs pour additionner la tension à leur borne (en gros avoir un condensateur équivalent de 900V avec 3 condo de 300V par exemple) et il me semble qu'en parallèle j'aditionne leur capacité.

et pour finir, est ce qu'une bobine qui tient 5 ampère en continue peut tenir 20-50ampères(oui je donne une grosse fourchette ^^) délivrés en quelques dixieme voir centieme de secondes sans fondre ou quoi?

Mes valeures ont étaient prises au hazard mais j'ai essayé de respecté les valeures cohérentes. n'hésitez pas à me signaler si vous trouver des choses absurdes dans mon analise ou mes formules, merci.

[obi76]

J'hésite sincèrement à fermer cette discussion. Vous jouez avec une énergie électrique assez élevée, en tous cas suffisamment pour vous tuer sans préavis...

[LPFR]

Bonjour.
Avant de vous lancer dans des calculs en fonction du temps, commencez par calculer le champ B qu’il vous faudrait pour avoir l’énergie qu’il faut dans le volume de la bille.
Malheureusement, vous allez trouver que le champ est de plusieurs teslas. Et cela pose une impossibilité, car la formule du gain d’énergie potentielle que je vous ai donnée n’est valable que si le champ dans la bille est très petit par rapport au champ sans la bille.
Le problème est que la perméabilité relative ‘µr’ est non linéaire et « sature » vers des champs de quelques dixièmes de teslas à quelques dizaines pour des alliages spéciaux (permalloy, µ-alloy).
Dans votre cas, avec des billes d’acier, vous aurez un µr saturé (proche de 1) à quelques dixièmes.
Donc, le gain en énergie potentielle est limité à un champ de quelques dixièmes de teslas, même si vous en fabriquez un B beaucoup plus grand.
Conclusion : ce n’est pas comme ça que vous arriverez à obtenir les 70 m/s.
Comme c’est un problème archi-classique et que les mordus de coil-gun se comptent par dizaines de milliers, le plus prudent est d’aller sur le web et voir quelles sont la solutions valables trouvées.
Au revoir.

[invite07941352]

J'hésite sincèrement à fermer cette discussion. Vous jouez avec une énergie électrique assez élevée, en tous cas suffisamment pour vous tuer sans préavis...

De toute façon, le dispositif par lui-même est hors charte ...

[f6bes]

D'ou 2 questions: dans quelle disposition je doit mettre des condensateurs pour additionner la tension à leur borne (en gros avoir un condensateur équivalent de 900V avec 3 condo de 300V par exemple) et il me semble qu'en parallèle j'aditionne leur capacité.

et pour finir, est ce qu'une bobine qui tient 5 ampère en continue peut tenir 20-50ampères(oui je donne une grosse fourchette ^^) délivrés en quelques dixieme voir centieme de secondes sans fondre ou quoi?

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Remoi, Hum connaitre des formules c'est bien, mais connaitre les formules de BASES est une nécessité !
Avec 3 condos ISOLES à 300v , tu peux effectivement les charger avec ..900v ( quoique..faut un peu de marge , si on veut éviter des
ennuis).
Le hic si 3 condos POUR atteindre 900v, il se passe quoi sur la valeur de la capacité résultante !!

Ta bobine doit DISSIPEE ton intensité pendant un lap d etemps de ..! Là est la question.

Bonne journée
Bonnes journée

[obi76]

De toute façon, le dispositif par lui-même est hors charte ...

CQFD. Je ferme, donc.