2013年1月14日月曜日

シンプルだからこそ信頼性が高い

レールガンの実験準備として作ったものを二つほど紹介。

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1から、説明します、これはプロジェクタイルの初速の計測に使う装置です、とはいっても4枚の板を組んだだけで、中は空洞で何もない非常にシンプルな作りをしています。
計測方法もかなりシンプル、前後にあいた無数の穴に注目してください。
この穴に電流の流れた銅線を通し、張り巡らせます。
あとは前後違う電圧を流し、オシロスコープで記録します。
後は、プロジェクタイルをつかって銅線をカットするだけ、
すると、カットするごとに変わる電圧をオシロが記録するので、
二点間を通過した時間から初速を計算します。

この方式をシンプルに、「ワイヤーカット法」と言います。
この測定方法は、非常にシンプルでありながら、非常に安定して計測ができます。

これはJAXAの研究の一つですが、
・レーザーフェンス法(レーザーと鏡を使って光の遮断をセンサーで読み取り、その時間差から求める。 エアガンの初速を求める時に使うような、光センサーと類似したタイプ)

・マグネットフライヤー法(飛翔体に磁石を埋め込み、二つのコイルを通過させたときの電磁誘導による起電の時間差から初速を求める方法)

・薄膜法(かなり狭い間隔で置いた二つの金属膜がプロジェクタイルの貫通で導通し、電気的に検知する方法)

・そして、ワイヤーカット法

この四つでJAXAは計測を試みたところ、レーザーフェンス法はプラズマや塵による妨害で失敗、マグネットフライヤーもプラズマ等の影響でコイルがノイズを広い(※これは75kJ以上のエネルギーでの実験でそれ以下のエネルギーは問題なし)うまく計測できなかったとのこと、 薄膜法は最もプラズマと電磁ノイズの影響をうけて失敗したそうです。

しかしワイヤーカット法だけは違い、36回の実験で失敗したのはたった2回、 その失敗した二回はワイヤーに当たらずに外れただけでノイズやプラズマの影響はまったく受けなかったという。

つまり、シンプルでありながら正確に計測できるこの方法は、
個人の実験にも非常に使えるワケです。


さて2つめ、
これは電界歪みスイッチです。難しそう?そんなことはありません、中には向かい合ったボルトの間に銅線が入っているだけの非常にシンプルな構造。 スイッチングは、片方のボルトと突き出た銅線の間で高電圧をかけるだけ、そうすると電界に歪みが生じもう一方のボルトへと導通させます。 むしろ高電圧をおこす回路のほうが手間がかかる?(とはいってもコッククロフトウォルトンやらイグニッションコイルやらを使えば簡単ですが)

ただ不安なのは、この方法は数kVオーバーの高電圧向けスイッチ、400vで導通するだろうか?
まあそこんところも、実験で確かめましょう。

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