WXPR-1電磁炮的早期測(cè)試(結(jié)果失敗了)。
今年10月份的時(shí)候,天工社曾經(jīng)報(bào)道過(guò)一位網(wǎng)名為NSA_Listbot的創(chuàng)客,用3D打印機(jī)制作了一件便攜式電磁炮的消息。隨后知名創(chuàng)客媒體《Maker:》對(duì)他進(jìn)行了專訪,以下是專訪內(nèi)容(他的名字叫David Wirth)。
能不能請(qǐng)你介紹一下你自己?
我畢業(yè)于UCLA,同時(shí)取得航空太空工程學(xué)和奈米機(jī)電系統(tǒng)的學(xué)士及碩士學(xué)位。閑暇時(shí)我會(huì)把玩小工具,很愛(ài)制作新玩意。我喜歡自己第一個(gè)做某件事時(shí)的感覺(jué),所以從小就想當(dāng)試飛員。然而長(zhǎng)大之后,我發(fā)現(xiàn)自己可以往研究和工程學(xué)發(fā)展,這能讓我拿下別的第一名。
這是你第一次制作電磁炮嗎?
不,我在高中物理課的最后一項(xiàng)專題做的就是小型電磁炮(以這個(gè)設(shè)計(jì)為藍(lán)本)。但我還是第一次做規(guī)模這么大的東西。
你從事工程學(xué)方面的工作嗎?會(huì)用到CAD或3D打印機(jī)之類的東西嗎?
我拿到了工程學(xué)的學(xué)位,現(xiàn)在卻在做其他的工作。
這種電磁炮專題是從什么地方想出來(lái)的?
這是我跟朋友打賭時(shí)想出來(lái)的。我這個(gè)人在制作瘋狂的小工具上是出了名的,朋友卻賭我一定做不出電磁炮。后來(lái)我找了份時(shí)間充裕的工作,于是就開(kāi)始挑戰(zhàn)塵封已久的電磁炮專題。我花了1年半做好機(jī)械加工、焊接及打印。其實(shí)這項(xiàng)專題今年6月就完工了,但直到7月中才做好系統(tǒng)微調(diào)。我的很多朋友(也包括和我打賭的人)7月就看過(guò)這把槍了,然而我直到最近才決定發(fā)表在Reddit上。當(dāng)時(shí)我沒(méi)想到這會(huì)造成這么大的話題。
除了贏得賭注之外,這個(gè)專題的最終目標(biāo)是什么?
我的目標(biāo)是要證明大型作品也能用3D打印做出來(lái)。(通常)只要安裝在合板上,就能做出功能齊全的原型。盡管3D打印槍枝在社群當(dāng)中會(huì)招來(lái)惡評(píng),我卻不希望那種事發(fā)生。我想做一個(gè)系統(tǒng),只將原始檔和程序碼發(fā)布給學(xué)生、認(rèn)真的業(yè)余愛(ài)好者和學(xué)者。這把電磁炮我也不打算做第2版。WXPR-1這個(gè)名字就是eXperimental Portable Railgun Version 1的簡(jiǎn)稱。
電磁炮上似乎裝了二氧化碳罐。那是用來(lái)做什么的?
二氧化碳罐會(huì)用在發(fā)射系統(tǒng)上。就跟馬鈴薯大砲一樣,發(fā)射物(電樞)會(huì)從軌道上射出。發(fā)射物必須以某種程度的初速度承載在軌道上,否則就會(huì)因?yàn)楦唠妷憾附拥杰壍郎稀R虼艘褂枚趸脊?,以每秒約100公尺的速度替電樞加速,接著要在軌道上加速到每秒250公尺。
電磁炮需要做得這么大嗎?
不,假如采用更高級(jí)的電容,重量就能大幅縮小。我是在eBay花了50美元買(mǎi)到的。只要使用更好的電容,就能至少減輕4.5公斤左右。充電系統(tǒng)也可以輕量化。我的充電器并不是最適合的選擇。假如有適合用在這個(gè)設(shè)計(jì)上的ZVS(零電壓系統(tǒng)),就會(huì)再減輕1.3〜1.8公斤左右。這樣計(jì)算下來(lái),第2版將會(huì)減輕共14公斤左右的重量。
請(qǐng)問(wèn)你能告訴我們WXPR-1其他獨(dú)特的地方和有趣的部分嗎?
WXPR-1的軌道設(shè)計(jì)就業(yè)余愛(ài)好者的作品來(lái)說(shuō)是很少見(jiàn)的。業(yè)余愛(ài)好者制作的電磁炮多半采用制作簡(jiǎn)便的正方形槍口,我設(shè)計(jì)的軌道則更有效率,而且要以極小的公差精密制作。這應(yīng)該是我唯一也是第一把擁有圓形槍口的業(yè)余愛(ài)好者制電磁炮。我在機(jī)械工房耗時(shí)6個(gè)月,扔掉許多失敗作(有的是因?yàn)楸阮^發(fā)寬度還要小的誤差而扔掉),最后才摸索出合用的設(shè)計(jì)。這把槍的另一個(gè)特征在于軌道可以拆卸。采用一般的設(shè)計(jì)時(shí),若要更換軌道就必須拆開(kāi)整個(gè)裝置,成本相當(dāng)高昂。我設(shè)計(jì)的軌道有內(nèi)軌和外軌兩種,內(nèi)軌價(jià)格便宜,能夠輕松更換,無(wú)須拆開(kāi)整個(gè)裝置。這比其他設(shè)計(jì)容易保養(yǎng),耐用度也會(huì)提高。
你用的是哪種打印機(jī)?
我用的是Delta 3D打印機(jī),能夠用PC(聚碳酸酯)打印。底板幾乎是用客制化的PEI(聚醚酰亞胺)來(lái)打印。打印范圍為直徑約28公分,高度約45公分。我用的耗材為PLA、ABS、尼龍和PC,使用最多的是PLA和ABS,特殊零件則用尼龍和PC。打印分辨率為水平0.2公厘,垂直0.25公厘。
電磁炮的CAD設(shè)計(jì)圖?;疑牟糠忠?/span>3D打印。
從另一個(gè)角度拍攝完工后的電磁炮。
電容器剛開(kāi)始是以軟母線并聯(lián)接上,裝進(jìn)3D打印做成的外殼里。
電容器在3D打印做成的外殼當(dāng)中。
接好配線的電容器。
電磁炮采用6個(gè)300焦耳,350伏特,5500微法拉的電容器。兩者加起來(lái)有9公斤,提供發(fā)射物1050伏特(1.8千焦耳)以上的能量。
電磁炮的電子儀器是以Arduino Uno R3為重心制作而成,會(huì)監(jiān)視電容器的電壓、電流、溫度和電池的電壓,確保充電量和放電量相同。
軌道由外軌和內(nèi)軌的雙重構(gòu)造所組成。外軌是鋁制品,會(huì)固定在裝置上。由于電樞不會(huì)接觸到軌道,因此軌道不會(huì)遭到腐蝕。內(nèi)軌是銅制品,可以更換。
發(fā)射以鎢為彈心的鋁彈。子彈重量為4.3公克,以950伏特(1.3千焦耳)的能量射進(jìn)哈密瓜。