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超级大创想:3D打印手持式电磁轨道炮

2015-10-26 09:02
flinay
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  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。”

  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。

  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。

  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。

  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。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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