Szkriptek a gauss fegyverhez. Egy egyszerű gauss pisztoly. Tehát a Gauss Cannon gyártásához szükségünk van

Gauss pisztoly(Angol) Gauss pisztoly, Gauss ágyú) az elektromágneses tömeggyorsító egyik változata. Nevét Gauss tudósról kapta, aki feltárta az elektromágnesesség fizikai alapelveit, amelyeken ez az eszköz alapul.

Működési elve

A Gauss pisztoly egy mágnesszelepből áll, amelynek belsejében egy csöv található (általában dielektrikumból készült). Egy lövedéket (ferromágnesből) helyeznek a cső egyik végébe. Amikor elektromos áram folyik a szolenoidban, mágneses tér keletkezik, amely felgyorsítja a lövedéket, „behúzza” a szolenoidba. Ebben az esetben a lövedék a tekercs pólusaira szimmetrikusan kapja a végein oszlopokat, aminek köszönhetően a szolenoid közepén való áthaladás után a lövedék az ellenkező irányba vonzza, azaz. lelassul. De ha abban a pillanatban a lövedék áthalad a mágnesszelep közepén, az áramot kikapcsolják benne, akkor a mágneses mező eltűnik, és a lövedék kiszáll a hordó másik végéből. De amikor az áramforrást kikapcsolják, a tekercsben önindukciós áram keletkezik, amelynek az áram iránya ellentétes, és ezért megváltoztatja a tekercs polaritását. Ez pedig azt jelenti, hogy amikor az áramforrást hirtelen kikapcsolják, a tekercs közepe mellett elrepült lövedék kilökődik és tovább gyorsul. Ellenkező esetben, ha a lövedék nem érte el a középpontot, lelassul.

A legnagyobb hatás érdekében a mágnesszelepben lévő áramimpulzusnak rövid távúnak és erősnek kell lennie. Általában elektromos kondenzátorokat használnak az ilyen impulzusok eléréséhez. Ha poláris kondenzátort használnak (például egy elektroliton), akkor az áramkörben diódáknak kell lenniük, amelyek megvédik a kondenzátort az önindukciós áramtól és a robbanástól.

A tekercs, a lövedék és a kondenzátorok paramétereit úgy kell összehangolni, hogy elsütéskor, mire a lövedék a tekercs közepéhez közeledik, az utóbbiban lévő áramnak már ideje lett volna egy minimális értékre csökkenni, vagyis a kondenzátorok töltése teljesen elhasználódott volna. Ebben az esetben az egyfokozatú Gauss pisztoly hatékonysága maximális lesz.

Számítások

Kondenzátorban tárolt energia

V - kondenzátor feszültség (V-ban)
C - a kondenzátor kapacitása (faradban)

A kondenzátorok soros és párhuzamos kapcsolásakor tárolt energia egyenlő.

A lövedék kinetikus energiája

m - lövedék tömege (kilogrammban)
u - sebessége (m/s-ban)

Kondenzátor kisülési ideje

Ez az az idő, amely alatt a kondenzátor teljesen kisül. Ez egyenlő az időszak negyedével:

L - induktivitás (Henryben)
C - kapacitás (faradban)

Az induktor működési ideje

Ez az az idő, amely alatt az induktor EMF-je a maximális értékre emelkedik (a kondenzátor teljes kisülése), és teljesen leesik 0-ra. Ez megegyezik a szinuszos felső félciklusával.

L - induktivitás (Henryben)
C - kapacitás (faradban)

Előnyök és hátrányok

A Gauss ágyúnak mint fegyvernek olyan előnyei vannak, amelyekkel más típusok nem rendelkeznek kézifegyver. Ez a lövedékek hiánya és a lőszer kezdeti sebességének és energiájának korlátlan megválasztása, valamint a fegyver tűzsebessége, a csendes lövés lehetősége (ha a lövedék sebessége nem haladja meg a hangsebességet), ideértve a cső és a lőszer megváltoztatása nélkül, viszonylag alacsony visszarúgást (a kilövő lövedék lendületével egyenlő, nincs további impulzus porgázoktól vagy mozgó alkatrészektől), elméletileg nagyobb megbízhatóságot és kopásállóságot, valamint munkaképességet bármilyen körülmények között, beleértve a világűrt is.

A Gauss ágyú látszólagos egyszerűsége és előnyei ellenére azonban fegyverként való használata komoly nehézségekkel jár.

Az első nehézség a telepítés alacsony hatékonysága. A kondenzátor töltésének mindössze 1-7%-a alakul át a lövedék mozgási energiájává. Ez a hátrány részben kompenzálható többlépcsős lövedékgyorsító rendszer alkalmazásával, de mindenesetre a hatásfok ritkán éri el a 27%-ot is. Ezért a Gauss ágyú még a pneumatikus fegyverekkel szemben is veszít a lövés erejét tekintve.

A második nehézség a magas energiafogyasztás (az alacsony hatásfok miatt), és ez elég hosszú idő a kondenzátorok újratöltése, ami egy áramforrást (általában egy nagy teljesítményű újratölthető akkumulátort) kényszerít a Gauss pisztoly mellé. Szupravezető szolenoidok használatával nagymértékben növelhető a hatékonyság, ehhez azonban erős hűtőrendszerre lenne szükség, ami nagymértékben csökkentené a Gauss löveg mozgékonyságát.

A harmadik nehézség (az első kettőből következik) - nagy súlyés a telepítés méretei, alacsony hatékonysága miatt.

Így ma a Gauss fegyvernek nincs különösebb kilátása fegyverként, mivel lényegesen rosszabb, mint más típusú kézi lőfegyverek. A jövőre nézve csak kompakt, de nagy teljesítményű elektromos áramforrások és magas hőmérsékletű (200-300 K) szupravezetők jönnek létre.

vasúti puska

sínfegyver(Angol) vasúti puska) egy fegyverfajta, amely az elektromos energiát egy lövedék mozgási energiájává alakítja. Egyéb elnevezések: vasúti tömeggyorsító, sínpisztoly, sínpisztoly. Nem tévesztendő össze a Gauss Cannonnal.

Működési elve

A sínpuska az Amper-erőnek nevezett elektromágneses erőt használja fel egy elektromosan vezető lövedék eloszlatására, amely eredetileg egy áramkör része. Néha mozgatható megerősítést használnak a sínek összekötésére. Jelenlegi én, áthaladva a síneken, egy B mágneses teret gerjeszt közöttük, merőlegesen a lövedéken és a szomszédos sínen áthaladó áramra. Ennek eredményeként ott kölcsönös taszítás sínek és a lövedék gyorsulása erő hatására F.

Előnyök és hátrányok

Sorozat komoly problémákat: az áramimpulzusnak olyan erősnek és élesnek kell lennie, hogy a lövedéknek ne legyen ideje elpárologni és szétszóródni, hanem olyan gyorsító erő keletkezne, amely előregyorsítja. Ezért a lövedék és a sín anyagának a lehető legnagyobb vezetőképességűnek kell lennie, a lövedéknek minél kisebb tömegűnek, az áramforrásnak pedig minél nagyobb teljesítményű és kisebb induktivitással kell rendelkeznie. A síngyorsító sajátossága azonban, hogy ultrakis tömegeket képes ultranagy sebességre gyorsítani. A gyakorlatban a sínek ezüsttel bevont oxigénmentes rézből készülnek, lövedékként alumínium rudakat vagy drótot használnak, áramforrásként nagyfeszültségű elektromos kondenzátorok akkumulátorát, Marx generátorokat, sokkoló unipoláris generátorokat, kényszerítőket használnak, és mielőtt a sínekbe lépve igyekeznek minél nagyobbat adni a lövedéknek kezdeti sebesség pneumatikus vagy lőfegyverek használata erre. Azokban a sínfegyverekben, ahol a lövedék egy huzal, a sínekre feszültség adása után a huzal felmelegszik és kiég, vezetőképes plazmává alakul, ami aztán szintén felgyorsul. Így a sínfegyver képes plazmát tüzelni, azonban instabilitása miatt gyorsan szétesik. Az itt leírt tippek használatakor a forrásra mutató hivatkozás szükséges..

Bevezetés

Az interneten több mániákus is található, akik Gauss ágyút készítenek - ez egy elektromágneses fegyver, amely vaslövedékeket lő ki. Működésének elve a következő: a vasat (szöget) mágnes vonzza, ezért ha nagyon erős elektromágnest (tekercset) készítesz, akkor bekapcsolásakor a szöget nagy sebességgel behúzzák, de ha éppen ebben a pillanatban van ideje kikapcsolni, akkor a szög tehetetlenségből tovább fog repülni. Nem próbáltam magam készíteni Gauss fegyvert - erre nincs idő, és a szükséges alkatrészek sem a legolcsóbbak. Az interneten leírt fegyverprojektek energiaintenzitása eléri a 3000 J-t. Ez megközelítőleg a Kalash golyójának energiája. De nincs minden rendben. Ezt az energiaintenzitást a kondenzátorok kapacitása alapján kell figyelembe venni az E \u003d CV 2 /2 képlet szerint. A meglévő berendezések hatásfoka kb 1%, ezért a valóságban a lövedékenergia akkor jó, ha eléri a 100 J-t. Azok a berendezések pedig, amelyeket egy képzetlen ember is a kezében tarthat, 1-3 J lövedékenergiával rendelkeznek, ami csak alkalmas alumíniumdobozokra való lövöldözésre és műanyag palackok. Bár kívülről csodálatosnak tűnnek.

A legtöbb fegyver felépítése a következő: nagyfeszültségű inverter, kondenzátor, tekercs, kulcs (tirisztor, szikraköz stb.), a tekercssel párhuzamosan egy dióda. A szerzők a berendezés működését elektromos szempontból az alábbiak szerint írják le:

1. A kondenzátor nagyfeszültségre van feltöltve.
2. A kulcs be van kapcsolva.
3. A kondenzátor a tekercsen keresztül kisül.
4. Az induktivitás miatt az áram tovább folyik, de már a diódán keresztül. Ha nem lenne dióda, akkor a rendszer úgy működne, mint egy oszcillációs áramkör: ez az áram ellentétes polaritású feszültséggel töltené fel a kondenzátort, és ezek az oda-vissza rezgések mindaddig előfordulnának, amíg a rendszerben az energia el nem fogy.
5. A lövedékgyorsításra nem fordított energia a tekercs és a dióda ellenállásában eloszlik.

Ebben az esetben a rendszert úgy számítják ki, hogy mire a lövedék megközelíti a tekercs közepét, a kondenzátor teljesen lemerül.

Lövedékgyorsulási fizika

A tekercs feszültségesése az iskolai képlet szerint a mágneses fluxus időbeli deriváltja: U=dФ/dt. A mágneses fluxust az induktivitás és az áram szorzataként határozzuk meg: Ф = LI. Tehát normál tekercs esetén: U=L*(dI/dt). De van egy rendellenes tekercsünk - van egy magja, amely, meg kell mondanom, megváltoztatja az induktivitását mozgás közben. Ezért esetünkben más a képlet: U=(∂L/∂x)*(dx/dt)*I+L*(dI/dt). Itt ∂L/∂x az induktivitás változása a mag elmozdulása miatt, dx/dt pedig az a sebesség, amellyel a mag mozog.
Így elektromos szempontból a mozgatható mag úgy néz ki, mint egy aktív ellenállás (∂L/∂x)*(dx/dt), és a lövedék F=(∂L/∂x) erővel gyorsul. *Én 2. Ez az aktív ellenállás egyébként arányos a lövedék sebességével. Nyilvánvaló, hogy a hatásfok alacsony lesz, ha ez az ellenállás kisebb, mint magának a tekercsnek az ellenállása. Innen a nagyon híres, de fontos következtetés: míg a lövedék sebessége alacsony, a gyorsulás nem hatékony. Amint azonban a lövedék elkezd elhagyni a tekercset, a tekercs induktivitása csökken, és az ellenállás negatív lesz. Az erő előjele megváltozik, és a lövedék lelassul, energiát termelve a tekercsben.

Tökéletes Gauss Gun

Tekintsünk egy szupravezető tekercset, amelybe az E 1 energiát bepumpálva kezdetben az I 1 áramot indították. Egy nagyon fontos megjegyzés rögtön: Ideális Gauss-rendszerben az energia magában a tekercsben tárolódik, és egyáltalán nem a kondenzátorban., amelynek szerepe az, hogy áramot adjon a tekercsre vagy vegye vissza (erről később). A tekercs szivattyúzása után rövidre kell zárni. Ebben az esetben a tekercsen a feszültség nulla, azaz. nem változik az idő múlásával, ami azt jelenti, hogy a mágneses fluxus megmarad. Ekkor az energiamegmaradás törvénye a következőképpen lesz felírva:

Ф 2 / (2L) + m (dx / dt) 2 / 2 \u003d E 1 \u003d állandó,
F = állandó.

Ha ugyanakkor a tekercs mag nélküli induktivitása L 1, a maggal pedig L 2, akkor F \u003d L 1 I 1, és amikor a mag eléri a tekercs közepét, akkor az áram ez lesz: I 2 \u003d (L 1 / L 2) * I 1, a tekercs maradék energiája E 2 = E 1 *(L1/L2), és a mag kinetikus energiája: m(dx/dt ) 2/2 = E 1 *(1 - L 1 /L 2). Tehát az első következtetés: Minél több L 2 /L 1, azaz. minél erősebben változtatja a mag az induktivitást, az energia nagyobb részét hasznos munkára fordítják.

Hogyan legyen? Igen, „csak” a mágneses fluxust a megfelelő pillanatban kell eltávolítani a tekercsről, azaz: amint a mag eléri a közepét, azonnal le kell kapcsolni az áramot. A probléma itt az, hogy a tekercsben lévő áramot nem lehet olyan könnyen megállítani - energiát tárol, amit valahol ki kell pumpálni. Ha egyszerűen kinyitja az áramkört, ez a teljes tartalék felszabadul a kulcson, azonnali feszültséglökést hozva létre. Lehetetlen a tekercset zárva hagyni - a lövedék ismét lelassul, visszaadva az energiát a tekercsnek. Egyébként egy másik jelentéktelen hatás, hogy a lövedéknek maradék mágnesezettsége van, ezért ha a tekercsben az összes áram kiszáradt, de nincs nyitva, a mágnesezett lövedék mozgás közben újra képes pumpálni az áramot.

A tekercsben lévő áram leállításának egyik módja az, hogy kondenzátorba pumpálják.. Ezután akár a második szakaszhoz is használható. Ha a fő tárolókondenzátor poláris, akkor egy második kondenzátorra van szükség. A számításokból könnyen kimutatható, hogy ennek a kondenzátornak a kapacitása L 2 /L 1-szer kisebb lehet azonos névleges feszültség mellett. Bár itt van egy csapda: ha a fegyver lövedék nélkül működik, akkor a kondenzátor újratölthet és meghibásodhat. Másrészt egy nagy kondenzátor túl lassan tölthet fel. Amint az alább látható lesz, egy ideális Gauss-féle esetén a kondenzátorok kapacitása a lehető legkisebb legyen, amely a feszültség növelésével kompenzálható, miközben az energiafogyasztás változatlan marad. De általában, amint az alább látható, a helyzet nem egészen ugyanaz a valódi Gauss fegyverek esetében.

Tehát az áramkör kiderült (az egyszerűség kedvéért a kondenzátor nem poláris):

1. Feltöltjük a kondenzátort
2. A kondenzátort rákötjük a tekercsre és nagyon gyorsan áramot pumpálunk bele, miközben a lövedék még nyugalomban van.
3. A kapacitás lemerülése után azonnal rövidre zárjuk a tekercset.
4. Megvárjuk, amíg a lövedék eléri a közepét.
5. Megnyitjuk a rövidzárlatot, hogy a maradék energiát a kondenzátorba pumpáljuk (a töltés polaritása már ellentétes lesz). Ezt is gyorsan kell megtenni, mielőtt a lövedék lelassulna.
6. Amint az áram leáll, kapcsolja ki a kondenzátort.

Az ideális Gauss fegyver létrehozásának problémái

Most térjünk vissza a valósághoz és írjunk képletek a lehetőségek értékelésére:

T r \u003d 0,35 * L 1 / R - az az idő, amely alatt a tekercs energiájának felét az ellenállása disszipálja.

T + \u003d 1,57 * (L 1 C 1) - az az idő, ameddig a kondenzátor lemerül

T - \u003d 1,57 * (L 2 C 2) - az az idő, amely alatt a tekercs felesleges energiája a kondenzátorba kerül.

T m-vel jelöljük azt a jellemző időt, amely alatt a mag felgyorsul.

Akkor azért eredményes munka szükséges feltételek:

T r >> T m
T+<< T m
T-<< T m

A >> szimbólum „sokkal többet” jelent.

A gyakorlatban az első korlátozás a legfontosabb. L/R a legfontosabb. A tekercs induktivitásának a folyamat elején elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy a benne lévő áram idő előtt ne csökkenjen. Például, ha azt szeretnénk, hogy az energia fele legkorábban 1/10 másodpercnél disszipáljon, akkor az L / R aránynak legalább 300 μH / mΩ-nak kell lennie. Az amatőr Gauss pisztolytekercseknél a karakterisztikus energialeadási idő általában ezredmásodperc nagyságrendű, ami nem jó. A probléma megoldásának módja: növelje a fordulatok számát - az induktivitás a fordulatok számával gyorsabban nő, mint az ellenállás. Nem szükséges az alacsony ellenállást a vezetékek vastagításával üldözni - ehelyett növelheti az üzemi feszültséget. De egyébként a T r növekedése elkerülhetetlenül a tekercs méretének és tömegének növekedésével jár, és ezt az értéket aligha lehet jelentősen növelni. Az L 2 /L 1 arányt feláldozhatja az L 1 növelésével. Ehhez az amatőrök nagy mágneses permeabilitással rendelkező, mágnesesen vezető anyaggal veszik körül a tekercset, beleértve egy vastag cső formájú magot (vagyis egy csatornával a lövedék számára a közepén). Ez akkor hasznos, ha L 2 emelkedik, vagy a ∂L/∂x gradiens meredekebb lesz. De van egy egyszerűbb út is. L 1 növelhető, ha egy normál kis ellenállású induktivitást sorba kapcsolunk a gyorsítótekerccsel-- például egy kis ellenállású gyűrűmagos fojtótekercs nagy mágneses permeabilitással. Ez utóbbi egy energiaakkumulátor lesz. Az induktivitás, mint energiatároló eszköz fő előnye a terhelési áram gyors növekedése. Az induktivitás növelésének harmadik módja az optimális kiindulási pont megtalálása. Valóban, ahogy a mag belép, az induktivitás is növekszik, induktor nélkül. L 2 /L 1 =2 esetén például még mindig van lehetőségünk az energia 50%-át a lövedékbe pumpálni, és ez nagyon jó egy Gauss-féleképpen. Ezenkívül az L 2 /L 1 érték kevésbé fontos, ha többlépcsős energia-visszanyerési sémát alkalmazunk. Végül is nem ijesztő, hogy nem az összes energiát a gyorsításra fordították - a felesleget a következő tekercsbe pumpálják. Egyébként ebben az esetben nem olyan fontos, hogy a tekercset a lehető leggyorsabban árammal szivattyúzzuk. Egyfokozatú áramkör esetén hasznos lehet tudni azt a pozíciót is, amikor az erő maximális. Ez körülbelül az a pillanat, amikor a mag éppen belépett a tekercsbe. Ez a helyzet egyébként érintéssel is megtalálható - áram alkalmazásával, simán nyomja meg a magot, és figyelje az erőfeszítést. A csatlakoztatott tekercset úgy, hogy a mag belsejében van, súlyra tartva fokozatosan csökkentheti az áramerősséget, amíg a mag ki nem esik. A kívánt pozíció lesz, ahol kiesik. Van egy másik módszer az erő kiszámítására az induktivitás pozíciótól való függése révén, a derivált alapján.

A második és harmadik feltétel azt mutatja a kondenzátorok kapacitásának elég alacsonynak kell lennie a gyors kisütéshez/töltéshez. Ismét nem kell nagy mikrofaradokat kergetni, jobb a feszültség növelése. De valójában ezek a feltételek csak az egyfokozatú gauss esetében fontosak, vagy amikor nincs energia-visszanyerés.

Nem szükséges a nagyfeszültségre és a nagyáramra tervezett kulcsok egyidejű használata sem.. Hasznos lehet egy transzformátor.

Üzemmód T r<< T +

Az ideális Gauss pisztoly jó, de az eddig létező amatőr gauss fegyverek az ideálisakkal ellentétes körülmények között működnek. Ha T r<< T + , то система больше не будет работать как колебательный контур. Вместо этого, ток сначала вырастет до максимального, затем затухнет, и всё. Nem lehet induktív áram.

Ezt a módot más értékek jellemzik:

T С \u003d 0,35 * RC - az az idő, ameddig az energia fele disszipálódik
T L \u003dT r *Ln - az az idő, amely alatt az áram a maximumra emelkedik.

Amint látható, jól jött a T r =0,35*L/R érték, ami önmagában már nem érdekes.

Úgy tűnik, hogy ebben az üzemmódban nincs szükség védődiódára. De nem minden ilyen egyszerű. A helyzet az, hogy a dolgok idővel változhatnak. Először is, a mag behúzásával a tekercs induktivitása növekszik, és nagy L 2 /L 1 értéknél az áramkör üzemmódja ismét oszcillálóvá válhat. Ha azonban az áramkör zárva van, amit a dióda tesz, akkor az áram a T r karakterisztikus idő alatt disszipál. A les azonban az, hogy amikor a mag még tovább repül, fordított polaritású feszültséget kezd generálni a tekercsben, és a tekercs aktív ellenállása R s =R-(∂L/∂x)* értékre csökken. (dx/dt). Ebben az esetben az áram lassabban oszlik el. De ha R s< 0, то ток не только не будет рассеиваться, но будет, наоборот, возрастать.

Tehát először nem szükséges lezárni a tekercset, ha T C<< T m , mindegy, nem lesz értelme, és akkor a dióda sem kell. Másodszor, ha Rs< 0, то катушку надо разрядить . A tekercs diódán keresztül történő kisütése ebben az esetben ésszerűtlen. Ha az I 2 tekercsben kicsi az áram, akkor zárhatja a tekercset egy R d >> R csillapító ellenállásra, akkor a tekercs feszültsége nem ugrik I 2 * R d fölé. Ha az áram továbbra is jelentős, akkor a fent leírtak szerint csillapító kondenzátort kell használnia.

És ami a legfontosabb. Az aktív ellenállás a lövedékgyorsítás során ∂L/∂x-el arányos. Ez azt jelenti, hogy az áramimpulzus fő energiáját annak a pontnak a szomszédságában kell megcélozni, ahol ∂L/∂x a maximum (ugyanott, ahol a legnagyobb egyenáramú erő). Kis T C esetén előnyös a lövedéket innen indítani.

Valójában ez minden, amit üzenni akartam. Még mindig vannak megfontolások az optimálisabb tekercs kialakítással kapcsolatban, de ezeket még számításokkal ellenőrizni kell.

Bemutatunk egy elektromágneses pisztoly áramkörét egy NE555 időzítőn és egy 4017B chipen.

Az elektromágneses (Gauss-) pisztoly működési elve az L1-L4 elektromágnesek gyors egymásutáni működésén alapul, amelyek mindegyike további erőt hoz létre, amely felgyorsítja a fémtöltést. Az NE555 időzítő impulzusokat küld a 4017 chipnek körülbelül 10 ms időtartammal, az impulzusfrekvenciát a D1 LED jelzi.

A PB1 gomb megnyomásakor az IC2 mikroáramkör szekvenciálisan nyitja a TR1-TR4 tranzisztorokat azonos időközönként, amelyek kollektoráramkörében L1-L4 elektromágnesek találhatók.

Az elektromágnesek elkészítéséhez 25 cm hosszú és 3 mm átmérőjű rézcsőre van szükségünk. Minden tekercs 500 menet 0,315 mm-es zománcozott huzalt tartalmaz. A tekercseket úgy kell elkészíteni, hogy azok szabadon mozoghassanak. Egy 3 cm hosszú és 2 mm átmérőjű szögdarab lövedékként működik.

A pisztoly 25 V-os akkumulátorról és váltóáramú hálózatról is táplálható.

Az elektromágnesek helyzetének változtatásával érjük el a legjobb hatást, a fenti ábrán látható, hogy az egyes tekercsek közötti intervallum növekszik - ez a lövedék sebességének növekedéséből adódik.

Ez persze nem egy igazi gauss fegyver, hanem egy működő prototípus, ami alapján az áramkör erősítésével egy erősebb gauss fegyvert is össze lehet állítani.

Más típusú elektromágneses fegyverek.

A mágneses tömeggyorsítókon kívül sok más típusú fegyver is létezik, amelyek működéséhez elektromágneses energiát használnak. Fontolja meg ezek leghíresebb és leggyakoribb típusait.

Elektromágneses tömeggyorsítók.

A „gauss pisztolyokon” kívül legalább 2 típusú tömeggyorsító létezik – indukciós tömeggyorsítók (Thompson tekercs) és síntömeggyorsítók, más néven „sínpisztolyok” (az angol „Rail gun” szóból – sínpisztoly).

Az indukciós tömeggyorsító működése az elektromágneses indukció elvén alapul. Lapos tekercsben gyorsan növekvő elektromos áram jön létre, amely váltakozó mágneses teret idéz elő a környező térben. A tekercsbe ferritmagot helyeznek, amelynek szabad végére egy vezető anyagú gyűrűt helyeznek. A gyűrűn áthatoló váltakozó mágneses fluxus hatására elektromos áram keletkezik benne, ami a tekercselési mezővel ellentétes irányú mágneses teret hoz létre. Mezőjével a gyűrű elkezd taszítani a kanyargós mezőt, és felgyorsul, lerepülve a ferritrúd szabad végéről. Minél rövidebb és erősebb az áramimpulzus a tekercsben, annál erősebben repül ki a gyűrű.

Ellenkező esetben a vasúti tömeggyorsító működik. Ebben egy vezetőképes lövedék mozog két sín - elektródák (ahonnan a nevét kapta - sínpisztoly) között, amelyeken keresztül áramot táplálnak.

Az áramforrás a sínekhez csatlakozik azok tövénél, így az áram mintegy a lövedék nyomában folyik, és az áramvezetők körül létrejövő mágneses tér teljesen a vezető lövedék mögött koncentrálódik. Ebben az esetben a lövedék egy, a sínek által létrehozott merőleges mágneses térben elhelyezett áramvezető vezető. A fizika összes törvénye szerint a Lorentz-erő hat a lövedékre, amely a síncsatlakozási ponttal ellentétes irányba irányul, és felgyorsítja a lövedéket. A sínfegyver gyártásához számos komoly probléma társul - az áramimpulzusnak olyan erősnek és élesnek kell lennie, hogy a lövedéknek ne legyen ideje elpárologni (elvégre hatalmas áram folyik rajta!), de egy gyorsító erő igen keletkezik, ami felgyorsítja azt előre. Ezért a lövedék és a sín anyagának a lehető legnagyobb vezetőképességűnek kell lennie, a lövedéknek minél kisebb tömegűnek kell lennie, az áramforrásnak pedig minél nagyobb teljesítményű és kisebb induktivitása legyen. A síngyorsító sajátossága azonban, hogy ultrakis tömegeket is szupernagy sebességre képes felgyorsítani. A gyakorlatban a sínek ezüsttel bevont oxigénmentes rézből készülnek, lövedékként alumínium rudakat, áramforrásként egy nagyfeszültségű kondenzátor akkumulátort használnak, és a sínekbe való belépés előtt igyekeznek annyit adni a lövedéknek. kezdeti sebességgel, pneumatikus vagy lőfegyverrel.

A tömeggyorsítókon kívül az elektromágneses fegyverek közé tartoznak az erős elektromágneses sugárzás forrásai is, például lézerek és magnetronok.

Mindenki ismeri a lézert. Ez egy működő testből áll, amelyben egy lövés során elektronok által kvantumszintek inverz populációja jön létre, egy rezonátorból, amely növeli a fotonok tartományát a dolgozó testen belül, és egy generátorból, amely létrehozza ezt a nagyon inverz populációt. Elvileg bármilyen anyagban létrehozható egy inverz populáció, és korunkban könnyebb megmondani, hogy miből NEM készülnek a lézerek.

A lézerek a munkaközeg szerint osztályozhatók: rubin, CO2, argon, hélium-neon, szilárdtest (GaAs), alkohol stb., működési mód szerint: impulzusos, cw, álfolyamatos, osztályozható a felhasznált kvantumszintek száma szerint: 3-szintű , 4-szintű, 5-szintű. A lézereket a generált sugárzás gyakorisága szerint is osztályozzák - mikrohullámú, infravörös, zöld, ultraibolya, röntgen stb. A lézer hatásfoka általában nem haladja meg a 0,5%-ot, de mára megváltozott a helyzet - a félvezető lézerek (GaAs alapú szilárdtestlézerek) hatásfoka 30% feletti, ma pedig akár 100 (!) W kimenő teljesítményt is elérhetnek. , azaz összehasonlítható az erős "klasszikus" rubin vagy CO2 lézerekkel. Ezen kívül vannak olyan gázdinamikus lézerek, amelyek a legkevésbé hasonlítanak más típusú lézerekhez. Különbségük abban rejlik, hogy hatalmas teljesítményű folyamatos sugárnyaláb előállítására képesek, ami lehetővé teszi katonai célokra történő felhasználásukat. A gázdinamikus lézer lényegében egy sugárhajtómű, amelyben a gázáramra merőleges rezonátor található. A fúvókát elhagyó izzó gáz populációinverziós állapotban van.

Érdemes rezonátort rakni rá - és egy több megawattos fotonfluxus repül az űrbe.

Mikrohullámú pisztolyok - a fő funkcionális egység a magnetron - a mikrohullámú sugárzás erőteljes forrása. A mikrohullámú fegyverek hátránya még a lézerekhez képest is a használat túlzott veszélye - a mikrohullámú sugárzás jól visszaverődik az akadályokról, és beltéri lövés esetén szó szerint minden benne lévő sugárzásnak lesz kitéve! Ezenkívül az erős mikrohullámú sugárzás minden elektronika számára halálos, amit szintén figyelembe kell venni.

És valójában miért pont a „gauss pisztoly”, és nem a Thompson tárcsás kilövők, sínfegyverek vagy sugárfegyverek?

Az a tény, hogy minden típusú elektromágneses fegyver közül a Gauss fegyvert a legkönnyebben gyártani. Ezenkívül meglehetősen magas hatásfokkal rendelkezik más elektromágneses lövészekhez képest, és alacsony feszültségen is működhet.

A komplexitás következő szintjén az indukciós gyorsítók állnak - a Thompson lemezdobók (vagy transzformátorok). Működésük valamivel nagyobb feszültséget igényel, mint a hagyományos Gauss-féle, akkor talán a lézerek és a mikrohullámú a legbonyolultabbak, és a legutolsó helyen a sínfegyver áll, amelyhez drága szerkezeti anyagok, kifogástalan számítási és gyártási pontosság, drága és nagy teljesítményű energiaforrás szükséges. (egy nagyfeszültségű kondenzátor akkumulátor) és sok más drága dolog.

Ezenkívül a gauss pisztoly egyszerűsége ellenére hihetetlenül nagy teret enged a tervezési megoldásoknak és a mérnöki kutatásoknak - tehát ez az irány meglehetősen érdekes és ígéretes.

DIY mikrohullámú pisztoly

Mindenekelőtt figyelmeztetlek: ez a fegyver nagyon veszélyes, a gyártás és az üzemeltetés során a lehető legnagyobb körültekintéssel járjon el!

Röviden: figyelmeztettelek. És most kezdjük el a gyártást.

Bármilyen mikrohullámú sütőt elfogadunk, lehetőleg a legkisebb teljesítményűt és a legolcsóbbat.

Ha kiégett, nem számít – amíg a magnetron működik. Íme az egyszerűsített diagram és a belső nézet.

1. Világító lámpa.
2. Szellőzőnyílások.
3. Magnetron.
4. Antenna.
5. Hullámvezető.
6. Kondenzátor.
7. Transzformátor.
8. Vezérlőpult.
9. Hajtás.
10. Forgó tálca.
11. Elválasztó görgőkkel.
12. Ajtózár.

Ezután kivonjuk onnan ugyanezt a magnetront. A magnetront a mikrohullámú tartományban elektromágneses rezgések erőteljes generátoraként fejlesztették ki radarrendszerekben való használatra. A mikrohullámú sütők 2450 MHz-es mikrohullámú frekvenciájú magnetronokkal rendelkeznek. A magnetron működése az elektronmozgás folyamatát használja két – mágneses és elektromos – mező jelenlétében, amelyek egymásra merőlegesek. A magnetron egy kételektródos lámpa vagy dióda, amely elektronokat kibocsátó izzó katódot és hideg anódot tartalmaz. A magnetron külső mágneses térbe kerül.

Csináld magad Gauss pisztoly

A magnetron anód összetett monolitikus szerkezettel rendelkezik, rezonátorrendszerrel, amely szükséges a magnetronon belüli elektromos tér szerkezetének bonyolításához. A mágneses teret áramerősségű tekercsek (elektromágnes) hozzák létre, amelyek pólusai közé egy magnetront helyeznek el. Ha nem lenne mágneses tér, akkor a katódból gyakorlatilag kezdeti sebesség nélkül kibocsátott elektronok a katódra merőleges egyenesek mentén mozognának az elektromos térben, és mindegyik az anódra esne. Merőleges mágneses tér jelenlétében az elektronok pályája a Lorentz-erő hatására meggörbül.

Rádióbazárunkban használt magnetronok 15 é-ért kaphatók.

Ez egy magnetron a vágásban és radiátor nélkül.

Most meg kell találnia, hogyan kapcsolja be. A diagramon látható, hogy a szükséges izzás 3V 5A, az anód pedig 3kV 0,1A. A feltüntetett teljesítményértékek a gyenge mikrohullámokból származó magnetronokra vonatkoznak, az erőseknél pedig valamivel nagyobbak lehetnek. A modern mikrohullámú sütők magnetron teljesítménye körülbelül 700 watt.

A mikrohullámú pisztoly kompaktsága és mobilitása érdekében ezek az értékek némileg csökkenthetők - ha csak generálás történik. A magnetront átalakítóról, számítógépes szünetmentes tápegységről akkumulátorral fogjuk táplálni.

Útlevél értéke 12 volt 7,5 amper. Néhány perc harc elég lesz. A magnetron fénye 3V, ezt az LM150 stabilizátor mikroáramkörrel kapjuk.

Kívánatos, hogy az izzítást néhány másodperccel az anódfeszültség bekapcsolása előtt bekapcsolja. És kilovoltot viszünk az anódra az átalakítóból (lásd az alábbi ábrát).

Az izzás és a P210 tápellátását a fő billenőkapcsoló bekapcsolása biztosítja néhány másodperccel a lövés előtt, és maga a lövés egy gombbal történik, amely táplálja a P217 fő oszcillátorát. A transzformátor adatai ugyanabból a cikkből származnak, csak a szekunder Tr2 van feltekerve 2000 - 3000 fordulattal PEL0.2. A kapott tekercselésből a változás a legegyszerűbb félhullámú egyenirányítóba kerül.

Egy nagyfeszültségű kondenzátor és egy dióda kivehető a mikrohullámú sütőből, vagy ha nem cserélik ki 0,5 mikrofarad - 2kV, dióda - KTs201E.

A sugárzás irányíthatósága és a fordított lebenyek levágása érdekében (hogy ne akadjon be) a magnetront a kürtbe helyezzük. Ehhez az iskolai csengőből vagy a stadion hangszóróiból fémkürtöt használunk. Szélsőséges esetekben vehet egy hengeres literes festékdobozt.

A teljes mikrohullámú pisztolyt egy vastag, 150-200 mm átmérőjű csőből készült házba helyezzük.

Nos, a fegyver készen áll. Kiégetheti vele a fedélzeti számítógépet és a riasztókat az autókban, kiégetheti a gonosz szomszédok agyát és tévéjét, vadászhat futó és repülő lényekre. Remélem, soha nem indítja el ezt a mikrohullámú sütőt – saját biztonsága érdekében.

Összeállította: Patlakh V.V.
http://patlah.ru

FIGYELEM!

Gauss pisztoly (gauss puska)

Egyéb elnevezések: gauss puska, gauss fegyver, gauss puska, gauss fegyver, gyorsító puska.

A gauss puska (vagy nagyobb változata, a gauss fegyver), akárcsak a vasúti fegyver, elektromágneses fegyver.

Gauss pisztoly

Jelenleg nem létezik harci ipari formatervezés, bár számos laboratórium (főleg amatőr és egyetemi) továbbra is keményen dolgozik e fegyverek megalkotásán. A rendszer Carl Gauss (1777-1855) német tudósról kapta a nevét. Azt, hogy a matematikust milyen ijedtséggel tüntették ki ekkora megtiszteltetésben, én személy szerint nem értem (még nem tudom, vagy inkább nem rendelkezem a vonatkozó információkkal). Gaussnak sokkal kevésbé volt köze az elektromágnesesség elméletéhez, mint például Oerstednek, Ampère-nek, Faradaynek vagy Maxwellnek, de ennek ellenére a fegyvert róla nevezték el. A név beragadt, ezért használjuk.

Működési elve:
A Gauss puska tekercsekből (erőteljes elektromágnesekből) áll, amelyek dielektrikumból készült csőre vannak felszerelve. Áram esetén az elektromágnesek egy rövid pillanatra egymás után bekapcsolódnak a vevőtől a csőtorkolatig. Felváltva vonzanak maguk felé egy acélgolyót (tűt, nyílvesszőt vagy lövedéket, ha ágyúról beszélünk), és ezzel jelentős sebességre gyorsítják fel.

A fegyver előnyei:
1. Nincs patron. Ez lehetővé teszi az üzlet kapacitásának jelentős növelését. Például egy tár, amely 30 töltényt tartalmaz, 100-150 golyót képes betölteni.
2. Nagy tűzgyorsaság. Elméletileg a rendszer lehetővé teszi, hogy a következő golyó gyorsítása még azelőtt megkezdődjön, hogy az előző elhagyta volna a golyót.
3. Csendes lövés. A fegyver kialakítása lehetővé teszi, hogy megszabaduljon a lövés legtöbb akusztikus összetevőjétől (lásd a véleményeket), így a Gauss puskából való lövöldözés finom durranások sorozatának tűnik.
4. A leleplező vaku hiánya. Ez a funkció különösen éjszaka hasznos.
5. Alacsony hozam. Emiatt lövéskor a fegyver csöve gyakorlatilag nem emelkedik fel, így a tűz pontossága megnő.
6. Megbízhatóság. A Gauss puska nem használ patronokat, ezért a rossz minőségű lőszer kérdése azonnal eltűnik. Ha ezen kívül felidézzük a kiváltó mechanizmus hiányát, akkor a „gyújtáskihagyás” fogalmát rémálomként feledhetjük.
7. Fokozott kopásállóság. Ez a tulajdonság a mozgó alkatrészek kis számának, az alkatrészek és alkatrészek alacsony terhelésének a tüzelés során, valamint a lőpor égéstermékeinek hiányának köszönhető.
8. Nyílt térben és a lőpor égését elnyomó légkörben történő felhasználás lehetősége.
9. Állítható golyósebesség. Ez a funkció lehetővé teszi, hogy szükség esetén csökkentse a golyó sebességét a hang alá. Ennek eredményeként a jellegzetes pukkanások eltűnnek, és a gauss puska teljesen elnémul, ezért alkalmas titkos különleges műveletekre.

A fegyver hátrányai:
A Gauss puskák hiányosságai között gyakran említik a következőket: alacsony hatásfok, nagy energiafogyasztás, nagy tömeg és méretek, hosszú kondenzátor újratöltési idő stb. Szeretném elmondani, hogy mindezen problémák csak a modern technológia fejlettségi szintjének tudhatók be. . A jövőben, amikor kompakt és erős áramforrásokat hoznak létre, új szerkezeti anyagok és szupravezetők felhasználásával, a Gauss fegyver valóban erős és hatékony fegyverré válhat.

Az irodalomban természetesen fantasztikus, William Keith az Ötödik Idegenlégiós ciklusában Gauss puskával fegyverezte fel a légiósokat. (Egyik kedvenc könyvem!) A Klisand bolygó militaristái is használták, ami Jim di Grizzlyt hozta el Garrison "A rozsdamentes acélpatkány bosszúja" című regényében. Azt mondják, a Gaussizmus a S.T.A.L.K.E.R. sorozat könyveiben is megtalálható, de én csak ötöt olvastam el belőlük. Nem találtam ilyesmit, de a többiek nevében nem beszélek.

Ami a személyes munkámat illeti, új "Marauders" című regényemben bemutattam a Tulában gyártott "Metel-16" Gauss karabélyt főszereplőmnek, Szergej Kornnak. Igaz, csak a könyv elején birtokolta. Végül is a főszereplő mindegy, ami azt jelenti, hogy jogosult egy lenyűgözőbb fegyverre.

Oleg Shovkunenko

Vélemények és megjegyzések:

Sándor 2013.12.29
A 3. pont szerint - egy szuperszonikus golyósebességű lövés mindenképpen hangos lesz. Emiatt speciális szubszonikus töltényeket használnak a csendes fegyverekhez.
Az 5. pont szerint a visszarúgás minden olyan fegyverben benne van, amely "anyagi tárgyakat" lő, és a golyó és a fegyver tömegének arányától, valamint a golyót gyorsító erő lendületétől függ.
9. A 8. igénypont szerint - a légkör nem befolyásolja a lőpor égését egy lezárt patronban. A világűrben a lőfegyverek is lőni fognak.
A probléma csak a fegyveralkatrészek mechanikai stabilitásában és a kenőanyag tulajdonságaiban lehet ultraalacsony hőmérsékleten. De ez a probléma megoldható, és még 1972-ben próbalövést végeztek a nyílt űrben az OPS-2 (Szaljut-3) katonai orbitális állomásról származó orbitális fegyverből.

Oleg Shovkunenko
Alexander jó, hogy írtál.

Hogy őszinte legyek, a téma saját megértése alapján készítettem leírást a fegyverről. De lehet, hogy valami nem stimmelt. Menjünk együtt a pontokon.

3. tételszám. – Tüzelési csend.
Amennyire én tudom, bármely lőfegyverből leadott lövés hangja több összetevőből áll:
1) A fegyvermechanizmus működésének hangja vagy jobban mondva hangjai. Ezek közé tartozik az ütköző becsapódása a kapszulára, a redőny csörömpölése stb.
2) A hang, amely létrehozza a levegőt, amely megtöltötte a csövet a lövés előtt. Mind a golyó, mind a vágócsatornákon átszivárgó porgázok kiszorítják.
3) Az a hang, amelyet maguk a porgázok keltenek éles tágulás és lehűlés során.
4) Akusztikus lökéshullám által keltett hang.
Az első három pont egyáltalán nem vonatkozik a Gaussianizmusra.

Előre látok egy kérdést a csőben lévő levegővel kapcsolatban, de egy Gauss-puskában a csövnek nem kell tömörnek és csőszerűnek lennie, ami azt jelenti, hogy a probléma magától megszűnik. Marad tehát a 4-es pont, csak az, amiről te, Sándor, beszélsz. Azt akarom mondani, hogy az akusztikus lökéshullám messze nem a felvétel leghangosabb része. A modern fegyverek hangtompítói gyakorlatilag egyáltalán nem harcolnak ellene. És mégis, a hangtompítóval ellátott lőfegyvereket még mindig némának nevezik. Ezért a Gauss-féle zajtalannak is nevezhető. Egyébként nagyon köszönöm, hogy emlékeztettél. Elfelejtettem megemlíteni a gauss fegyver előnyei között a golyó sebességének beállítását. Végül is be lehet állítani egy szubszonikus módot (amelytől a fegyver teljesen csendes lesz, és közelharcban való rejtett akciókhoz készült) és szuperszonikus (ez igazi háborúhoz való).

5. tételszám. – Gyakorlatilag nincs visszarúgás.
Természetesen a gassovkának is van megtérülése. Hol nélküle?! A lendület megmaradásának törvényét még nem törölték el. Csak a gauss puska működési elve teszi azt, hogy nem robbanásveszélyes, mint egy lőfegyverben, hanem feszített és sima, ezért sokkal kevésbé észrevehető a lövő számára. Bár őszintén szólva ez csak az én gyanúm. Eddig még nem lőttem ilyen fegyverből :))

8. tételszám. "Mindkettő használatának lehetősége a világűrben ...".
Nos, egyáltalán nem mondtam semmit a lőfegyverek világűrben való használatának lehetetlenségéről. Csak úgy át kell alakítani, annyi technikai problémát kell megoldani, hogy könnyebb legyen Gauss fegyvert készíteni :)) Ami a sajátos atmoszférájú bolygókat illeti, a lőfegyver használata nem csak nehéz lehet. , de nem is biztonságos. De ez már a fantázia azon részéből való, amivel engedelmes szolgád foglalkozik.

Vjacseszlav 05.04.14
Köszönöm az érdekes történetet a fegyverekről. Minden nagyon hozzáférhető és a polcokon elhelyezett. Egy másik egy shemku lenne a nagyobb áttekinthetőség érdekében.

Oleg Shovkunenko
Vjacseszlav, beszúrtam a vázlatot, ahogy kérted).

érdekel 22.02.15
– Miért Gaus puska? - A Wikipédia azt mondja, hogy azért, mert ő fektette le az elektromágnesesség elméletének alapjait.

Oleg Shovkunenko
Először is, e logika alapján a légibombát "Newton bombának" kellett volna nevezni, mert az egyetemes gravitáció törvényének engedelmeskedve a földre esik. Másodszor, ugyanabban a Wikipédiában Gauss egyáltalán nem szerepel az „Elektromágneses kölcsönhatás” cikkben. Jó, hogy mindannyian tanult emberek vagyunk, és emlékezzünk arra, hogy Gauss levezette az azonos nevű tételt. Igaz, ez a tétel Maxwell általánosabb egyenleteiben is benne van, így itt úgy tűnik, hogy Gauss ismét az "elektromágnesesség elméletének alapjainak lerakásánál" van.

Jenő 05.11.15
A Gaus-puska a fegyver kitalált neve. Először a legendás posztapokaliptikus Fallout 2 játékban jelent meg.

Római 11/26/16
1) arról, hogy Gaussnak mi köze a névhez) olvasható a Wikipédián, de nem elektromágnesesség, hanem Gauss tétele, ez a tétel az elektromágnesesség alapja és a Maxwell-egyenletek alapja.
2) a lövésből származó üvöltés elsősorban az élesen táguló porgázoknak köszönhető. mert a golyó szuperszonikus és 500m után a csővágástól, de nincs dübörgés tőle! csak egy síp a levegőből, amit a golyó lökéshulláma vág, és ennyi!)
3) arról, hogy azt mondják, hogy vannak kézi lőfegyverminták, és hallgat, mert azt mondják, hogy a golyó szubszonikus - ez hülyeség! ha érvek hangzanak el, akkor a kérdés végére kell jutnia! a lövés néma, nem azért mert a golyó szubszonikus, hanem mert ott nem szöknek ki a porgázok a csőből! olvass a PSS-pisztolyról Vicben.

Oleg Shovkunenko
Roman, te véletlenül Gauss rokona? Fájdalmasan buzgón véded a jogát ehhez a névhez. Én személy szerint nem érdekel, ha az embereknek tetszik, legyen gauss fegyver. Ami minden mást illeti, olvassa el a cikkhez tartozó véleményeket, ahol a zajtalanság kérdését már részletesen tárgyaltuk. Ehhez nem tudok újat hozzáfűzni.

Dasha 12.03.17
Sci-fit írok. Vélemény: A GYORSÍTÁS a jövő fegyvere. Nem tulajdonítanám külföldinek azt a jogot, hogy elsőbbséget élvezzen ebben a fegyverben. Az orosz GYORSÍTÁS BIZTOSAN A rohadt nyugat Fölötte lesz. Jobb, ha egy rohadt külföldinek nem adják azt a JOGOt, hogy FEGYVERT NEVEZHETEK! Az oroszok tele vannak bölcseikkel! (méltatlanul elfelejtve). Egyébként a Gatling géppuska (ágyú) KÉSŐBB jelent meg, mint az orosz SOROKA (forgócsőrendszer). Gatling egyszerűen szabadalmaztatott egy Oroszországból ellopott ötletet. (A továbbiakban ezért Kecskegutlnak fogjuk hívni!). Ezért Gaussnak sincs köze a gyorsító fegyverekhez!

Oleg Shovkunenko
Dasha, a hazaszeretet minden bizonnyal jó, de csak egészséges és ésszerű. De a Gauss fegyverrel, ahogy mondani szokás, a vonat elment. A kifejezés már meghonosodott, mint sok más. A fogalmakon nem változtatunk: internet, karburátor, futball stb. Az azonban nem annyira fontos, hogy ezt vagy azt a találmányt kinek a nevén nevezik, a lényeg, hogy ki tudja tökélyre vinni, vagy – mint egy gauss puskát – legalább harci állapotba. Sajnos még nem hallottam a Combat Gauss rendszerek komoly fejlesztéseiről, sem Oroszországban, sem külföldön.

Bozskov Sándor 26.09.17
Minden tiszta. De tud-e cikkeket hozzáadni más típusú fegyverekről?: A termitpuskáról, elektromos fegyverről, BFG-9000-ről, Gauss számszeríjról, ektoplazmatikus géppuskáról.

Írj hozzászólást

DIY Gauss pisztoly

Viszonylag szerény mérete ellenére a Gauss pisztoly a legkomolyabb fegyver, amit valaha építettünk. A gyártás legkorábbi szakaszától kezdve a készülék vagy egyes alkatrészeinek kezelésének legkisebb hanyagsága áramütéshez vezethet.

Gauss pisztoly. A legegyszerűbb áramkör

Légy óvatos!

Fegyverünk fő erőeleme egy induktor

Gauss pisztoly röntgen

Az érintkezők elhelyezkedése a Kodak eldobható fényképezőgép töltőáramkörén

Menő dolog olyan fegyverrel rendelkezni, amely még a számítógépes játékokban is csak egy őrült tudós laboratóriumában vagy a jövőbe vezető időkapu közelében található. Megnézni, ahogy a technológiától közömbös emberek akaratlanul is a készülékre szegezik a tekintetüket, a lelkes játékosok pedig sietve felkapják az állkapcsukat a padlóról - ehhez érdemes egy napot eltölteni egy Gauss fegyver összeszerelésével.

Szokás szerint úgy döntöttünk, hogy a legegyszerűbb kialakítással kezdjük - egy tekercses indukciós pisztollyal. A lövedék többlépcsős gyorsításával kapcsolatos kísérleteket tapasztalt elektronikai mérnökökre bízták, akik képesek voltak komplex kapcsolórendszert építeni erős tirisztorokra, és finomhangolni a tekercsek szekvenciális kapcsolási pillanatait. Ehelyett arra a lehetőségre összpontosítottunk, hogy széles körben elérhető alapanyagokból készítsünk ételt. Tehát egy Gauss ágyú megépítéséhez először vásárolni kell. A rádióüzletben vásárolnia kell több 350-400 V feszültségű, 1000-2000 mikrofarad összkapacitású kondenzátort, 0,8 mm átmérőjű zománcozott rézhuzalt, elemtartót a Krona számára és két 1,5 voltos típust. C elemekkel, váltókapcsolóval és gombbal. Vegyünk öt eldobható Kodak fényképezőgépet a fényképészeti termékekben, egy egyszerű négy tűs relét egy Zhiguliból az autóalkatrészekben, egy csomag szívószálat a koktélokhoz a „termékekben”, és egy műanyag pisztolyt, géppuskát, sörétes puskát, puskát vagy bármilyen más fegyvert, „játékokban” szeretnél a jövő fegyverévé válni.

Bajuszra tekerünk

Fegyverünk fő erőeleme egy induktor. Gyártásával érdemes elkezdeni a fegyver összeszerelését. Vegyen egy 30 mm hosszú szalmát és két nagy alátétet (műanyag vagy karton), csavarja és anya segítségével szerelje össze orsóvá. A zománcozott huzalt óvatosan, tekercsről tekercsre kezdje el körbetekerni (nagy huzalátmérővel ez elég egyszerű). Ügyeljen arra, hogy ne hajlítsa meg élesen a vezetéket, ne sértse meg a szigetelést. Az első réteg befejezése után töltse fel szuperragasztóval, és kezdje el tekerni a következőt. Tegye ezt minden réteggel. Összesen 12 réteget kell tekercselnie. Ezután szétszerelheti az orsót, eltávolíthatja az alátéteket, és a tekercset egy hosszú szívószálra helyezheti, amely hordóként fog szolgálni. A szívószál egyik végét be kell dugni. Az elkészült tekercset egy 9 voltos akkumulátorra csatlakoztatva könnyű tesztelni: ha gemkapcsot tart, akkor sikerült. A tekercsbe szívószálat helyezhet, és mágnesszelep szerepében tesztelheti: aktívan kell magába húznia egy darab gémkapcsot, és pulzálva 20-30 cm-rel ki kell dobnia a hordóból.

Értékeket boncolgatunk

Erőteljes elektromos impulzus generálására a kondenzátortelep a legalkalmasabb (ebben a véleményben szolidárisak vagyunk a legerősebb laboratóriumi sínfegyverek alkotóival). A kondenzátorok nem csak a nagy energiakapacitásukra jók, hanem arra is, hogy nagyon rövid időn belül le tudják adni az összes energiát, mielőtt a lövedék elérné a tekercs közepét. A kondenzátorokat azonban valahogyan fel kell tölteni. Szerencsére a töltő, amire szükségünk van, bármelyik fényképezőgépben megtalálható: a kondenzátort ott használják, hogy nagyfeszültségű impulzust képezzenek a vakugyújtó elektródának. Nekünk az eldobható kamerák jönnek be a legjobban, mert a kondenzátor és a "töltő" az egyetlen elektromos alkatrészük, ami azt jelenti, hogy a töltőáramkört gyerekjáték kivenni belőlük.

Az eldobható fényképezőgép szétszerelése az a szakasz, ahol óvatosnak kell lenni. A ház kinyitásakor ne érintse meg az elektromos áramkör elemeit: a kondenzátor hosszú ideig képes megtartani a töltést. Miután hozzáfért a kondenzátorhoz, először zárja le annak termináljait egy dielektromos fogantyús csavarhúzóval. Csak ezután érintheti meg a táblát anélkül, hogy félne az áramütéstől. Távolítsa el az akkumulátorkapcsokat a töltőáramkörből, forrassza ki a kondenzátort, forrassza a jumpert a töltőgomb érintkezőihez - többé nem lesz rá szükségünk. Így készítsen elő legalább öt töltőlapot. Ügyeljen a vezető sávok elhelyezkedésére a táblán: ugyanazon áramköri elemekhez különböző helyeken csatlakozhat.

A prioritások beállítása

A kondenzátor kapacitásának kiválasztása a lövési energia és a fegyvertöltési idő közötti kompromisszum kérdése. Négy párhuzamosan kapcsolt 470 mikrofarad (400 V) kondenzátor mellett döntöttünk. Minden lövés előtt körülbelül egy percet várunk, amíg a töltőáramkörök LED-jei jelzik, hogy a kondenzátorok feszültsége elérte az előírt 330 V-ot. A töltési folyamatot felgyorsíthatja, ha több 3 voltos akkumulátorrekeszt csatlakoztat a töltőhöz. áramkörök párhuzamosan. Ugyanakkor szem előtt kell tartani, hogy a nagy teljesítményű "C" típusú akkumulátorokban túl sok áram van a gyenge kameraáramkörökhöz. A kártyákon lévő tranzisztorok kiégésének elkerülése érdekében minden 3 voltos szerelvényhez 3-5 töltőáramkört kell párhuzamosan csatlakoztatni. Fegyverünkön csak egy akkumulátorrekesz csatlakozik a "töltésekhez". Az összes többi tartalék magazinként szolgál.

Biztonsági zónák meghatározása

Senkinek nem tanácsoljuk, hogy az ujja alatt tartson egy gombot, amely lemeríti a 400 voltos kondenzátorok akkumulátorát. A süllyedés vezérléséhez jobb relét telepíteni. Vezérlő áramköre a kioldógombon keresztül egy 9 voltos akkumulátorhoz, a vezérelt áramkör pedig a tekercs és a kondenzátorok közötti áramkörhöz csatlakozik. A sematikus diagram segít a pisztoly helyes összeszerelésében. A nagyfeszültségű áramkör összeszerelésénél legalább egy milliméter keresztmetszetű vezetéket használjon, a töltő- és vezérlőáramkörökhöz bármilyen vékony vezeték megfelelő.

Amikor az áramkörrel kísérletezik, ne feledje, hogy a kondenzátoroknak lehet maradéktöltése. Kisítse rövidzárlattal, mielőtt megérintené.

Összegezve

A felvételi folyamat így néz ki: kapcsolja be a főkapcsolót; várja a LED-ek fényes fényét; engedjük le a lövedéket a hordóba úgy, hogy kissé a tekercs mögött legyen; kapcsolja ki a tápellátást, hogy az akkumulátorok tüzelésekor ne vegyenek fel energiát magukra; célozzon, és nyomja meg a kioldó gombot. Az eredmény nagyban függ a lövedék tömegétől. Leharapott kalappal egy rövid köröm segítségével sikerült átlőnünk egy energiaitalos dobozt, ami felrobbant és egy szökőkúttal elárasztotta a fél szerkesztőséget. Ekkor a ragacsos szódától megtisztított ágyú ötven méter távolságból szöget lőtt a falba. És a sci-fi és a számítógépes játékok rajongóinak szíve, fegyverünk minden héj nélkül csap le.

Összeállította: Patlakh V.V.
http://patlah.ru

© "Technológiák és módszerek enciklopédiája" Patlakh V.V. 1993-2007

FIGYELEM!
Az enciklopédia szerkesztőinek előzetes írásbeli engedélye nélkül tilos a cikk anyagainak, valamint az abban elhelyezett fényképek, rajzok és diagramok bármilyen újraközlése, teljes vagy részleges sokszorosítása.

Emlékeztetlek! Az enciklopédiában megjelent anyagok illegális és illegális felhasználásáért a szerkesztők nem vállalnak felelősséget.

Valahogy az interneten találtam egy cikket a Gauss fegyverről, és elgondolkodtam azon, hogy jó lenne, ha lenne egy (vagy akár kettő) magamnak. A keresés során ráakadtam a gauss2k weboldalra, és a legegyszerűbb sémát használva összeállítottam egy szupermenő-mega-gauss fegyvert.

Ott van:

És lőtt egy kicsit:

Aztán egy erős szomorúság vett erőt rajtam, hogy nem szupermenő fegyverem van, hanem egy fingom, amiből sok van. Leültem és azon kezdtem gondolkodni, hogyan tudnám növelni a hatékonyságot. Hosszú gondolkodás. Év. Elolvastam az egész gauss2k-t és a katonai fórum padlóját. Feltalált.

Kiderült, hogy létezik egy tengerentúli tudósok által írt, de a mi mestereink által Gauss-ágyúval készített program, és nem más, mint FEMM.

Letöltöttem a fórumról a .lua szkriptet és a program tengerentúli 4.2-es verzióját, és készen álltam a tudományos számításokhoz. De nem volt ott, a tengerentúli program nem akarta futtatni az orosz szkriptet, mert a szkript a 4.0-s verzió alatt készült. És kinyitottam az utasítást (úgy hívják, hogy kézikönyv) polgári nyelven, és teljesen rágyújtottam. Feltárult előttem a nagy igazság, hogy a forgatókönyvbe, átkozott, először hozzá kell tenni egy trükkös sort.

Itt van: setcompatibilitymode(1) -- a femm 4.2 kompatibilitási mód engedélyezése
És leültem hosszasan számolgatni, zúgott a számlálógépem, és egy tudós leírását kaptam:

Leírás

Kondenzátor kapacitása, microFarad= 680
Kondenzátor feszültség, Volt = 200
Teljes ellenállás, Ohm = 1,800147899376892
Külső ellenállás, Ohm = 0,5558823529411765
Tekercsellenállás, Ohm = 1,244265546435716
A tekercsenkénti fordulatok száma = 502,1193771626296
A tekercs huzal átmérője, mm = 0,64
A huzal hossza a tekercsben, méter = 22,87309092387464
Tekercs hossza, mm = 26
Tekercs külső átmérője, mm = 24
A tekercs induktivitása a golyóval a kiindulási helyzetben, microHenry = 1044,92294174225
A hordó külső átmérője, mm = 5
Golyósúly, gramm = 2,450442269800038
Golyóhossz, mm = 25
A lövedék átmérője, mm = 4
Az a távolság, amelyen a golyó a kezdeti pillanatban a tekercsbe tolódik, milliméter = 0
Anyag, amelyből a golyó készült = No. 154 Kísérletileg kiválasztott anyag (egyszerű vas)
Feldolgozási idő (mikrosec) = 4800
Időnövekmény, mikrosec=100
Lövedékenergia J = 0,2765589667129519
A kondenzátor energiája J = 13,6
Gauss-hatékonyság (%)= 2,033521814065823
Torkolat sebessége, m/s = 0
Lövedék sebessége a tekercsből való kilépésnél, m/s = 15,02403657199634
Az elért maximális sebesség m/s = 15,55034094445013

Aztán leültem, hogy megvalósítsam ezt a varázslatot.

Kivettem egy csövet az antennából (az egyik szakasz D = 5mm) és belevágtam (darálóval), mert a cső egy zárt hurok, amiben áramok indukálódnak átkos, úgynevezett örvényáramok. A cső felmelegszik, ami csökkenti a hatásfokot, ami amúgy is alacsony.

Ez történt: rés ~ 30 mm

Elkezdte tekerni a tekercset. Ehhez kivágtam 2 négyzetet (30x30 mm) fóliás üvegszálból és a közepén egy lyukkal (D = 5mm) és rámartam trükkös pályákat, hogy a csőhöz forraszthassam (sőt még fénylik, mint egy vasdarab, de valójában sárgaréz).

Mindezekkel a dolgokkal együtt leültem feltekerni a tekercset:

Bebugyolálva. És ugyanezen séma szerint összeállítottam ezt a trükkös eszközt.

Így néz ki:

A tirisztor és a mikrik régi készletből volt, de a kondenzátort számítógép tápegységből kaptam (kettő van). Ugyanabból a tápegységből utólag egy diódahidat és egy fokozatos transzformátorrá alakított fojtótekercset használtak, mert aljzatból veszélyes tölteni, és nem szabad terepen van, ezért szükségem van egy átalakítóra, amit építkezni kezdett. Ehhez vettem egy korábban összeállított generátort az NE555-ön:

És csatlakoztatta a fojtószelephez:

amelynek 2 tekercselése volt, 54 menetes 0,8-as vezeték. 6 voltos elemről tápláltam az egészet. És végül is micsoda varázslat - a kimeneten 6 volt helyett (a tekercsek ugyanazok), 74 voltot kaptam. Miután elszívtam egy másik csomag transzformátor kézikönyvet, rájöttem:

- Mint ismeretes, a szekunder tekercsben az áram annál nagyobb, annál gyorsabban változik az áram az elsődleges tekercsben, pl. arányos a primer tekercs feszültségének deriváltjával. Ha egy szinusz deriváltja is azonos amplitúdójú szinuszos (transzformátorban a feszültségértéket megszorozzuk az N transzformációs aránnyal), akkor a derékszögű impulzusokkal más a helyzet. A trapézimpulzus bevezető és hátsó élén nagyon nagy a feszültségváltozás sebessége, és ezen a ponton a derivált is nagy jelentőséggel bír, tehát a nagy feszültség.

Gauss2k.narod.ru „Hordozható eszköz kondenzátorok töltésére.” Szerző ADF

Kis gondolkodás után arra a következtetésre jutottam: mivel a kimenő feszültségem 74 volt, de 200 kell, akkor - 200/74 = 2,7-szeres fordulatszámot kell növelni. Összesen 54 * 2,7 = 146 fordulat. Az egyik tekercset vékonyabb huzallal (0,45) visszatekertem. A fordulatok száma 200-ra nőtt (tartalékban). Eljátszottam az átalakító frekvenciájával, és megkaptam az áhított 200 voltot (sőt 215).

Így néz ki:

Csúnya, de ez egy átmeneti lehetőség, majd újrakészítik.

Miután összegyűjtöttem ezeket a cuccokat, készítettem néhány felvételt:

Lövés után úgy döntöttem, hogy megmérem, milyen teljesítményjellemzőkkel rendelkezik a fegyverem. A sebesség mérésével kezdődött.

Miután este ültem papírral és tollal, kitaláltam egy képletet, amely lehetővé teszi a sebesség kiszámítását a repülési útvonal mentén:

Ezzel a trükkös formulával a következőket kaptam:

Céltávolság, x = 2,14 m
függőleges eltérés, y (10 lövés számtani átlaga) = 0,072 m
Teljes:

Először nem hittem el, de később a hangkártyához csatlakoztatott összeszerelt penetrációs érzékelők 17,31 m/s sebességet mutattak

Lusta voltam megmérni egy szegfű tömegét (és nincs semmi), ezért azt a tömeget vettem, amit a FEMM számított nekem (2,45 gramm). Megtalált hatékonyság.

A kondenzátorban tárolt energia = (680 * 10^-6 * 200^2) / 2 = 13,6 J
Lövedékenergia = (2,45 * 10^-3 * 17,3^2) / 2 = 0,367 J
Hatékonyság = 0,367 / 13,6 * 100% = 2,7%

Ez gyakorlatilag minden, ami az egyfokozatú gyorsítóhoz kapcsolódik. Így néz ki:

Amikor második éves voltam az egyetemen, nagyon szokatlan rendelést kaptam - egy háromlépcsős Gauss fegyvert. Az elkészítésének feltételei nagyon rövidek voltak: csak egy hét állt rendelkezésre mindenre. Ráadásul a fegyvernek volt egy fizikailag is megvalósíthatatlan ereje: a tekercsek mágneses terének megfordítása, aminek a fegyver szerzője szerint növelnie kellett volna a hatékonyságát. Mivel azonban szerettem a Gauss fegyvereket, és arról álmodoztam, hogy azzal kezdjek pénzt keresni, amit szeretek, beleegyeztem, hogy teljesítsem a rendelést.

Az ünnepek alatt semmi sem sejtette...

Téli szünet volt, kicsivel több mint egy hét volt a tanulmányok kezdetéig. Semmi sem vetített előre furcsa parancsokat, amikor hirtelen felhívott a barátom, és megkérdezte, van-e kedvem részt venni egy igazi Gauss-ágyú kifejlesztésében. Természetesen én mindannyian mellette voltam. Megígérték, hogy annyi pénzt szánnak az ágyúra, amennyit akarnak (értsd: részletekre, és nem munkadíjra). A fő feltétel az volt, hogy időben befejezze a fegyvert, képesnek kellett lennie a tekercsek mágneses mezőjének megfordítására is, hogy a lövedék további gyorsulást kapjon, valamint képes legyen áthatolni a tartályon és legalább 10% -os hatásfokkal rendelkezzen. .

Miután megismerkedtem a fegyver tervével, egyszerűen kidőltem, mert ez egy szigorúan titkos rajz volt a Szovjetunió korának kutatóintézetéből. Sajnos az áramkört leégette az inkvizíció, nem őrizték meg, csak emlékezetből emlékszem, hogy a szerző nem poláris kondenzátorokat akart váltóárammal tölteni. Általában az ügyfélnek fogalma sem volt arról, hogyan működnek a Gauss fegyverek és az elektronika általában, mivel nem is tudta, hogy a kondenzátorokat nem töltik fel váltakozó árammal. Szóval mindent magamnak kellett csinálnom.

A másik kellemetlen meglepetés az volt, hogy a fegyvertest már készen volt. Emiatt a tekercsek elhelyezkedése nem változtatható, méretük pedig korlátozott volt.

Ami a tekercsek megfordítását illeti... próbáltam elmagyarázni, hogy a tekercsen lévő energia nem tud „tűnni a semmibe”, ennek ellenére ez fontos feltétel volt, bár javaslatomnak köszönhetően a mágneses tér megfordításának megvalósítása csak az első szakaszban vált szükségessé, és a másik három működött, mint a hagyományos Gauss ágyúkban.

A fejlesztés kezdete. Hídtekercs vezérlés

Kiderült, hogy a csapatban én voltam az egyetlen, aki elég magas szinten ért az elektronikához. Talán ezért is ment a fejlesztés éjjel-nappal egy hétig alvásszünetekkel, bár hárman voltunk, szláv. („szláv”, mert mindhárom neve „szlávra” végződött).

Mindenekelőtt meg kellett becsülni, hogy mi fog történni a kulcsok hídkapcsoló áramkörében, amikor az ellenkező irányú feszültséget próbálják rákapcsolni a tekercsre, miután az áram már elkezdett átfolyni rajta. Erre a célra az LTSpice szimulátort használtam a szükséges elemkönyvtárakkal (amit én vettem, valahogy így). Úgy döntöttem, hogy kulcsként IGBT tranzisztorokat használok párhuzamosan. A Google keresése kimutatta, hogy az IGBT tranzisztorok párhuzamos csatlakoztatása egy Gauss-ágyúban megfelelően működik, ha minden tranzisztornak van egy kis kiegészítő ellenállása (memóriából például 0,1-0,5 Ohm). További ellenállások nélkül a tranzisztorok nagy valószínűséggel egymás után égnek. Ezenkívül az önindukció elleni védelem érdekében minden tranzisztornak védődiódával kell rendelkeznie. Kondenzátorként természetesen 330-470 mikrofarad kapacitású és 450 voltos feszültségű közönséges elektrolitokat használtak. A szimulátor tekercs induktivitásának értékét a FEMM programban a tekercsek számításaiból kaptuk. Az IGBT tranzisztorokat erre a célra specializált optodriverekkel vezérelték, mivel galvanikus leválasztásra volt szükség.

Ennek eredményeként kiderült, hogy a hídáramkörben a tekercs visszakapcsolása során a tranzisztorok erős fordított áramlökéseket mutattak, amelyek összeegyeztethetetlenek a szilícium élettartamával. Ezt a problémát semmi sem oldotta meg, és a varisztor sem mentett. Viszont ha egy átló mentén eltávolítod a tranzisztorokat és ott hagyod a diódákat, akkor energiavisszanyerő áramkört kapsz. Rekuperáció esetén a tekercs maradék energiája, miután a lövedéken áthaladt, visszakerült a kondenzátorba.

Ezt a két hírt jelentettem az ügyfélnek. A megrendelő azonban azt mondta, hogy a polaritásváltást hiba nélkül meg kell valósítani, még akkor is, ha a hatékonyságot fel kell áldozni (bár az eredeti cél a hatékonyság növelése volt.). Ennek eredményeként egyszerűen sorba kapcsoltam a tekercset egy további ellenállással, amelynek értékét a tranzisztorok megengedett fordított áramértékei alapján választottam ki.

Tekercs számítás

Talán pontosan akkor, amikor találkoztam a Gauss-fegyver tekercseinek számításaival, akkor tudtam meg először, hogy valamit órákig, ha nem egész napokig ki lehet számítani a számítógép. Mint korábban írtam, a számítás egy speciális szkript segítségével történt a FEMM programban. Egy barátom adott egy "igaz" forgatókönyvet a számításhoz. Ha érdekli, kereshet az interneten a "coilgun_cu.lua" kifejezésre, vagy töltse le a . Két forrás is van ( és ), ahol ugyanazokról az IGBT tranzisztorokról olvastam, és a FEMM-ről és még sok másról.

Az optimalizálással végzett számítások elvégzése után a lövedéksebesség, a fegyver hatékonysága, a fordulatok száma stb. értékeit kaptuk a legjobban. Valószínűleg csak a tekercsparaméterek bizonyos tartományában lesznek a legjobbak.

Ágyúvezérlés

Mivel a pisztoly háromfokozatú, felmerül a kérdés, hogyan kell átkapcsolni a tekercseket. A tekercs előtti lövedék jelenlétének megállapítása érdekében úgy döntöttek, hogy szabványos megoldást használnak optikai érzékelők formájában (javaslom, vásároljon importált IR LED-eket erre a célra, mivel a régi hazaiak sokat fogyasztanak energia). Úgy döntöttek, hogy az érzékelőktől érkező jeleket az AVR sorozatú mikrokontroller külső megszakításaival határozzák meg. A mikrokontroller a kondenzátorok feszültségét is mérte, és a megfelelő hangokat két töltési szinten adta ki: amikor a kondenzátorok teljesen fel vannak töltve, és amikor közel vannak a teljes töltöttséghez (a maximum 80-90%-a).

Feszültség átalakítók

A közel 2000 mikrofarad összkapacitású kondenzátorok 12 voltos akkumulátorról 450 voltos feszültségre történő töltéséhez kellően erős konverterre volt szükség. Túl lusta voltam ahhoz, hogy a semmiből konvertert készítsek, ezért egyszerűen eltávolítottam a saját Gauss fegyveremből. Aki kíváncsi, ez egy jelátalakító volt