Здравейте приятели! Със сигурност някои от вас вече са чели или са се сблъсквали лично с гаусовия електромагнитен ускорител, който е по-известен като "Гаусовата пушка".

Традиционният пистолет на Гаус е изграден с помощта на трудни за намиране или доста скъпи кондензатори с висок капацитет, а някои окабеляване (диоди, тиристори и т.н.) също са необходими за правилно зареждане и стрелба. Това може да бъде доста трудно за хора, които не разбират нищо от радиоелектроника, но желанието да експериментират не им позволява да седят неподвижни. В тази статия ще се опитам да говоря подробно за принципа на действие на пистолета и как можете да сглобите гаусов ускорител, опростен до минимум.

Основната част на пистолета е бобината. По правило той се навива независимо върху някаква диелектрична немагнитна пръчка, която в диаметър малко надвишава диаметъра на снаряда. В предложения дизайн намотката може дори да се навива "на око", тъй като принципът на действие просто не позволява да се правят никакви изчисления. Достатъчно е да вземете меден или алуминиев проводник с диаметър 0,2-1 мм в лакова или силиконова изолация и да навиете 150-250 оборота на цевта, така че дължината на намотката на един ред да е около 2-3 см. Можете също така използвайте готов соленоид.

Когато електрически ток преминава през намотка, в нея се генерира магнитно поле. Просто казано, намотката се превръща в електромагнит, който изтегля железен снаряд и за да не остане в намотката, просто трябва да изключите тока, когато влезе в соленоида.

При класическите пистолети това се постига чрез прецизни изчисления, използване на тиристори и други компоненти, които ще „отсекат“ импулса в точния момент. Просто ще скъсаме веригата „когато можем“. За аварийно прекъсване на електрическата верига в ежедневието се използват предпазители, те могат да се използват в нашия проект, но е по-препоръчително да ги замените с крушки от венец за коледно дърво. Те са проектирани да се захранват от ниско напрежение, следователно, когато се захранват от 220V мрежа, те незабавно изгарят и прекъсват веригата.

Готовото устройство се състои само от три части: бобина, мрежов кабел и електрическа крушка, свързани последователно към намотката.

Мнозина ще се съгласят, че използването на пистолет в тази форма е изключително неудобно и неестетично, а понякога дори много опасно. Така че монтирах устройството върху малко парче шперплат. Инсталирах отделни клеми за бобината. Това дава възможност за бърза смяна на соленоида и експериментиране с различни опции. За крушката монтирах два тънко изрязани нокти. Краищата на проводниците на електрическата крушка просто се увиват около тях, така че крушката се сменя много бързо. Моля, имайте предвид, че самата колба се намира в специално направен отвор.

Факт е, че при изстрел има голяма светкавица и искри, така че сметнах за необходимо да сваля този „поток“ малко надолу. Схема на прост едностепенен настолен електромагнитен масов ускорител или просто - пистолет на Гаус. Кръстен на немския учен Карл Гаус. В моя случай ускорителят се състои от зарядно устройство, токоограничаващ товар, два електролитни кондензатора, волтметър и соленоид.

И така, нека вземем всичко по ред. Зареждането на пистолета се захранва от 220 волта. Зареждането се състои от кондензатор 1.5uF 400V. Диоди 1N4006. Изходно напрежение 350 V.

Следва токоограничаващият товар - H1, в моя случай лампа с нажежаема жичка, но можете да използвате мощен резистор от 500 - 1000 ома. Ключ S1 ограничава зареждането на кондензаторите. Ключ S2 доставя мощен ток на соленоида, така че S2 трябва да издържа на голям ток, в моя случай използвах бутон от електрическия панел.

Кондензатори C1 и C2, всеки 470 uF 400 V. Общо се получават 940 uF 400 V. Свържете кондензаторите, като спазвате полярността и напрежението върху тях по време на зареждане. Можете да контролирате напрежението върху тях с волтметър.

И сега най-трудното нещо в нашия дизайн на пистолета Гаус е соленоидът. Навита е на диелектрична пръчка. Вътрешният диаметър на ствола е 5-6 мм. Жицата използва PEL 0.5. Дебелината на намотката е 1,5 см. Дължината е 2 см. При навиване на соленоида е необходимо всеки слой да се изолира със супер лепило.

За да ускорим с нашия електромагнитен пистолет Гаус, ще подрежем пирони или самоделни куршуми с дебелина 4-5 мм, дълги колкото макара. По-леките куршуми летят по-дълго. По-тежките летят по-малко разстояние, но имат повече енергия. Моят гаус пистолет пробива бирени кутии и стреля 10-12 метра в зависимост от куршума.

И все пак, за ускорителя е по-добре да изберете по-дебели проводници, така че да има по-малко съпротивление във веригата. Бъдете изключително внимателни! По време на изобретяването на ускорителя бях шокиран няколко пъти, спазвайте правилата за електрическа безопасност и обръщайте внимание на надеждността на изолацията. Успех в творчеството.

Обсъдете статията GAUSS GUN

.
В тази статия Константин от How-todo ще ви покаже как да направите преносимо оръдие Гаус.

Проектът беше направен само за забавление, така че нямаше цел да се поставят рекорди в сградата на Гаус.

Всъщност Константин дори стана твърде мързелив да брои бобината.

Нека започнем с изчистване на теорията. Как работи пистолетът Гаус.

Зареждаме кондензатора с високо напрежение и го разреждаме към намотка от медна тел на цевта.

Когато през него протича ток, се създава мощно електромагнитно поле. В цевта е изтеглен феромагнитен куршум. Зарядът на кондензатора се изразходва много бързо и в идеалния случай токът през намотката спира да тече, когато куршумът е в средата.

След това тя продължава да лети по инерция.

Преди да продължите към монтажа, трябва да бъдете предупредени, че трябва да работите много внимателно с високо напрежение.

Особено когато се използват такива големи кондензатори, това може да бъде доста опасно.

Ще направим едностепенен пистолет.

Първо, заради простотата. Електрониката в него е почти елементарна.

При производството на многоетапна система е необходимо по някакъв начин да превключите намотките, да ги изчислите и да инсталирате сензори.

Второ, многостепенно устройство просто няма да се побере в предвидения форм-фактор на пистолета.

Защото дори сега тялото е пълно. За основа бяха взети подобни пистолети за повратна точка.

Тялото ще бъде отпечатано на 3D принтер. За да направите това, започваме с модел.

Правим го във Fusion360, всички файлове ще бъдат в описанието, ако изведнъж някой иска да повтори.

Ще се опитаме да поставим всички детайли възможно най-компактно. Между другото, те са много малко.
4 батерии 18650, общо приблизително 15V.
В мястото им в модела са предвидени вдлъбнатини за монтиране на джъмпери.

Което ще направим от дебело фолио.
Модул, който повишава напрежението на батерията до около 400 волта за зареждане на кондензатор.

Самият кондензатор, а това е банка от 1000 микрофарада 450 V.

И последното. Истинската намотка.

Останалите малки неща като тиристор, батерии за отваряне, бутони за стартиране могат да бъдат поставени с навес или залепени за стената.

Така че за тях няма отделни места.
За цевта се нуждаете от немагнитна тръба.

Ще използваме калъфа от химикал. Това е много по-лесно, отколкото да го отпечатаме на принтер и след това да го смиламе.

Навиваме медна лакирана тел с диаметър 0,8 mm върху рамката на бобината, като полагаме изолация между всеки слой. Всеки слой трябва да бъде здраво фиксиран.

Навиваме всеки слой възможно най-плътно, обръщаме се, правим толкова слоеве, колкото ще се поберат в кутията.

Дръжката е изработена от дърво.

Моделът е готов, можете да стартирате принтера.

Почти всички части са изработени с дюза 0.8мм и само бутона, който държи цевта, е направен с дюза 0.4мм.

Печатането отне около седем часа, така че се оказа, че е останала само розова пластмаса.
След отпечатване, внимателно почистете модела от подпорите. Купуваме грунд и боя от магазина.

Не беше възможно да се използва акрилна боя, но тя отказа да лежи нормално дори на земята.
За боядисване на PLA пластмаса има специални спрейове и бои, които ще се задържат перфектно дори без подготовка.
Но такива бои не бяха намерени, се оказа тромаво, разбира се.

Трябваше да рисувам наполовина, надвесен през прозореца.

Да кажем, че неравната повърхност е такъв стил и като цяло е планирано така.
Докато печатането е в ход и боята изсъхва, нека се погрижим за дръжката.
Нямаше дърво с подходяща дебелина, така че ще залепим две парчета паркет.

Когато изсъхне, му придаваме груба форма с прободен трион.

Малко сме изненадани, че акумулаторен прободен трион реже 4 см дърво без особени затруднения.

След това с помощта на dremel и дюза заобляме ъглите.

Поради малката ширина на детайла, наклонът на дръжката не е съвсем същият, както желаете.

Нека изгладим тези неудобства с ергономичност.

Презаписваме неравностите с дюза с шкурка, ръчно преминаваме през 400-та.

След оголване се покрива с масло на няколко слоя.

Закрепваме дръжката към самонарезния винт, като предварително сме пробили канала.

С довършителни шкурка и пили за игли настройваме всички детайли един към друг, така че всичко да се затваря, държи и прилепва както трябва.

Можете да преминете към електрониката.
Първата стъпка е да инсталирате бутона. Приблизително приблизително, така че в бъдеще да не пречи много.

След това сглобете отделението за батерии.
За да направите това, нарежете фолиото на ленти и го залепете под контактите на батерията. Батериите са свързани последователно.

Винаги проверяваме дали има надежден контакт.
Когато това е направено, можете да свържете високоволтовия модул чрез бутона и кондензатор към него.

Можете дори да опитате да го заредите.
Настройваме напрежението на около 410 V, за да го разредите към бобината без силни пукания на затварящи контакти, трябва да използвате тиристор, който работи като превключвател.

И за да се затвори, е достатъчно малко напрежение от един и половина волта на контролния електрод.

За съжаление се оказа, че засилващият модул има средна точка и това не ви позволява да вземете контролно напрежение от вече инсталирани батерии без специални трикове.

Затова вземаме батерия за пръсти.

Малък бутон за часовник служи като спусък, превключващ големи токове през тиристора.

Това щеше да е краят, но два тиристора не издържаха на подобни злоупотреби.
Така че трябваше да избера по-мощен тиристор, 70TPS12, той може да издържи 1200-1600V и 1100A на импулс.

Тъй като проектът все още е замразен за една седмица, ние също ще закупим още части, за да направим индикатор за зареждане. Може да работи в два режима, като свети само един диод, превключва го или осветява всички на свой ред.

Вторият вариант изглежда по-красив.

Схемата е доста проста, но на Али можете да закупите готов такъв модул.

Като добавите няколко мегаомни резистора към входа на индикатора, можете да го свържете директно към кондензатора.
Новият тиристор, както е планирано, лесно преминава мощни токове.

Единственото нещо е, че не се затваря, тоест, преди да запалите, трябва да изключите зареждането, така че кондензаторът да може да бъде напълно разреден и тиристорът да премине в първоначалното си състояние.

Това би могло да се избегне, ако преобразувателят имаше полувълнов токоизправител.
Опитите за преправяне на съществуващия успех не донесоха.

Можете да започнете да правите куршуми. Те трябва да са магнитни.

Можете да вземете такива прекрасни дюбели-пирони, те имат диаметър 5,9 мм.

И багажникът пасва идеално, остава само да отрежете шапката и да я наточите малко.

Теглото на куршума се оказа 7,8 g.

Скоростта, за съжаление, сега няма какво да се измерва.

Завършваме монтажа, като залепваме тялото и намотката.

Можете да го тествате, тази играчка прави добре дупки в алуминиеви кутии, пробива картонени кутии и като цяло се усеща силата.

Въпреки че мнозина твърдят, че оръдието „Гаус“ е безшумно, то леко пука при изстрел, дори и без куршум.

Когато през проводника на бобината преминават големи токове, въпреки че това се случва за част от секундата, тя се нагрява и се разширява малко.
Ако импрегнирате намотката с епоксидна смола, можете частично да се отървете от този ефект.

Домашно ви представи Константин, работилница How-todo.

Здравейте. В тази статия ще разгледаме как да си направим преносим гаусов електромагнитен пистолет, сглобен с помощта на микроконтролер. Е, за пистолета Gauss, разбира се, се вълнувах, но няма съмнение, че това е електромагнитен пистолет. Това устройство на микроконтролер е разработено, за да научи начинаещи как да програмират микроконтролери, като използват примера за конструиране на електромагнитно оръжие със собствените си ръце.Нека анализираме някои конструктивни точки както в самия електромагнитен пистолет на Гаус, така и в програмата за микроконтролера.

От самото начало трябва да вземете решение за диаметъра и дължината на цевта на самия пистолет и материала, от който ще бъде направен. Използвах пластмасов калъф с диаметър 10 мм изпод живачен термометър, тъй като го лежах на празен ход. Можете да използвате всеки наличен материал, който има неферомагнитни свойства. Това са стъкло, пластмаса, медна тръба и др. Дължината на цевта може да зависи от броя на използваните електромагнитни намотки. В моя случай се използват четири електромагнитни намотки, дължината на цевта е двадесет сантиметра.

Що се отнася до диаметъра на използваната тръба, в процеса на работа електромагнитният пистолет показа, че е необходимо да се вземе предвид диаметърът на цевта спрямо използвания снаряд. Просто казано, диаметърът на цевта не трябва да бъде много по-голям от диаметъра на използвания снаряд. В идеалния случай цевта на електромагнитния пистолет трябва да се побере под самия снаряд.

Материалът за създаване на черупки беше оста от принтера с диаметър пет милиметра. От този материал бяха направени пет заготовки с дължина 2,5 сантиметра. Въпреки че е възможно да се използват и стоманени заготовки, да речем, от тел или електрод - какво може да се намери.

Трябва да обърнете внимание на теглото на самия снаряд. Теглото трябва да се поддържа възможно най-ниско. Черупките ми са малко тежки.

Преди създаването на този пистолет бяха проведени експерименти. Като цев беше използвана празна паста от писалка, като снаряд се използва игла. Иглата лесно проби капака на пълнител, поставен близо до електромагнитния пистолет.

Тъй като оригиналният електромагнитен пистолет на Gauss е изграден на принципа на зареждане на кондензатор с високо напрежение, около триста волта, от съображения за безопасност, начинаещите радиолюбители трябва да го захранват с ниско напрежение, около двадесет волта. Ниското напрежение води до факта, че обхватът на снаряда не е много дълъг. Но отново всичко зависи от броя на използваните електромагнитни намотки. Колкото повече електромагнитни намотки се използват, толкова по-голямо е ускорението на снаряда в електромагнитното оръжие. Диаметърът на цевта също има значение (колкото по-малък е диаметърът на цевта, толкова по-далеч лети снарядът) и качеството на намотката на самите електромагнитни намотки. Може би електромагнитните бобини са най-основните в дизайна на електромагнитно оръжие, трябва да се обърне сериозно внимание на това, за да се постигне максимален полет на снаряда.

Ще дам параметрите на моите електромагнитни намотки, може да са различни при вас. Бобината е навита с тел с диаметър 0,2 мм. Дължината на намотката на слоя на електромагнитната намотка е два сантиметра и съдържа шест такива реда. Не изолирах всеки нов слой, а започнах да навивам нов слой върху предишния. Поради факта, че електромагнитните бобини се захранват от ниско напрежение, трябва да получите максималния Q фактор на намотката. Следователно, ние навиваме всички завои плътно един към друг, завой към завой.

Що се отнася до хранилката, тук не са необходими специални обяснения. Всичко беше запоено от отпадъците от текстолит от фолио, останал от производството на печатни платки. Снимките показват всичко в детайли. Сърцето на захранващото устройство е серво SG90, задвижвано от микроконтролер.

Захранващият прът е изработен от стоманена пръчка с диаметър 1,5 мм, в края на пръта е запоена гайка m3 за свързване със серво. Медна тел с диаметър 1,5 мм, огъната в двата края, е монтирана на серво кобилицата за увеличаване на рамото.

Това просто устройство, сглобено от импровизирани материали, е достатъчно, за да подаде снаряд в цевта на електромагнитен пистолет. Захранващият прът трябва напълно да излезе от магазина за зареждане. Като водач на захранващия прът служи напукан месингов стълб с вътрешен диаметър 3 mm и дължина 7 mm. Жалко беше да го изхвърлите, така че всъщност се оказа по-удобен като парчета текстолит от фолио.

Програмата за микроконтролера atmega16 е създадена в AtmelStudio и е проект с напълно отворен код за вас. Помислете за някои настройки в програмата на микроконтролера, които ще трябва да бъдат направени. За най-ефективната работа на електромагнитния пистолет ще трябва да зададете времето за работа на всяка електромагнитна намотка в програмата. Настройката се извършва по ред. Първо, запойте първата намотка във веригата, не свързвайте останалата част. Посочете времето за изпълнение в програмата (в милисекунди).

Флаширайте микроконтролера и стартирайте програмата на микроконтролера. Усилието на макарата трябва да е достатъчно, за да издърпа снаряда и да даде първоначално ускорение. След като постигнете максималния полет на снаряда, регулирайки времето на намотката в програмата на микроконтролера, свържете втората намотка и също регулирайте времето, като постигате още по-голям обхват на снаряда. Съответно, първата намотка остава включена.

PORTA |=(1 PORTA &=~(1

По този начин настройвате работата на всяка електромагнитна намотка, като ги свързвате по ред. Тъй като броят на електромагнитните намотки в устройството за електромагнитно оръжие на Гаус се увеличава, скоростта и съответно обхватът на снаряда също трябва да се увеличат.

Тази старателна процедура за настройка на всяка намотка може да бъде избегната. Но за това ще е необходимо да се модернизира устройството на самото електромагнитно оръжие чрез инсталиране на сензори между електромагнитните намотки за проследяване на движението на снаряда от една намотка в друга. Сензорите в комбинация с микроконтролер не само ще опростят процеса на настройка, но и ще увеличат обхвата на снаряда. Не съм правил тези звънци и усложнявах програмата на микроконтролера. Целта беше да се реализира интересен и прост проект с помощта на микроконтролер. Колко интересно е да преценя, разбира се, вие. Честно казано, бях щастлив като дете, „вършете“ от това устройство и имах идея за по-сериозно устройство на микроконтролер. Но това е тема за друга статия.

Програма и схема -

9 830 Преглеждания

Мощен модел на известния пистолет Гаус, който можете да направите със собствените си ръце от импровизирани средства, е доволен. Този домашен пистолет Gauss е направен много просто, има олекотен дизайн, всеки любител на домашното производство и радиолюбител може да намери всички използвани части. С помощта на програмата за изчисляване на намотката можете да получите максимална мощност.

И така, за да направим оръдието Гаус, ни трябва:

1. Парче шперплат.
2. Листова пластмаса.
3. Пластмасова тръба за муцуна ∅5 мм.
4. Медна тел за намотка ∅0,8 мм.
5. Големи електролитни кондензатори
6. бутон за стартиране
7. Тиристор 70TPS12
8. Батерии 4X1.5V
9. Лампа с нажежаема жичка и фасунга за нея 40W
10. Диод 1N4007

Сглобяване на тялото за схемата на пистолета Гаус

Формата на кутията може да бъде всяка, не е необходимо да се придържате към представената схема. За да придадете на корпуса естетичен вид, можете да го боядисате със спрей боя.

Монтаж на части в корпуса на оръдието Гаус

Като начало монтираме кондензаторите, в този случай те бяха фиксирани към пластмасови връзки, но можете да помислите за друг монтаж.

След това монтираме патрона за лампата с нажежаема жичка от външната страна на корпуса. Не забравяйте да свържете два захранващи проводника към него.

След това поставяме отделението за батерията вътре в кутията и го фиксираме, например, с винтове за дърво или по друг начин.

Намотка на намотка за оръдието Гаус

За да изчислите гаусовата намотка, можете да използвате програмата FEMM, можете да изтеглите програмата FEMM от тази връзка https://code.google.com/archive/p/femm-coilgun

Използването на програмата е много лесно, трябва да въведете необходимите параметри в шаблона, да ги заредите в програмата и на изхода получаваме всички характеристики на намотката и бъдещия пистолет като цяло, до скоростта на снаряд.

И така, нека започнем да навиваме! Първо трябва да вземете подготвената тръба и да увиете хартия около нея с помощта на PVA лепило, така че външният диаметър на тръбата да е 6 мм.

След това пробиваме дупки в центъра на сегментите и ги поставяме върху тръбата. Фиксирайте ги с горещо лепило. Разстоянието между стените трябва да бъде 25 мм.

Поставяме бобината върху цевта и преминаваме към следващата стъпка ...

Схема на оръдието Гаус. Сглобяване

Сглобяваме веригата вътре в кутията чрез повърхностен монтаж.

След това монтираме бутона върху кутията, пробиваме две дупки и навиваме там проводниците за намотката.

За да опростите употребата, можете да направите стойка за пистолета. В този случай той е направен от дървен блок. В тази версия на лафетата бяха оставени празнини по ръбовете на цевта, това е необходимо, за да регулирате намотката, като премествате намотката, можете да постигнете най-голяма мощност.

Снарядите за оръдия са направени от метален пирон. Изработват се сегменти с дължина 24 мм и диаметър 4 мм. Заготовките за боеприпаси трябва да бъдат заточени.

Абонирайте се за новини

Всеки фен на научната фантастика е запознат с електромагнитните оръжия. Такива технологии са изобразени като комбинация от механични, електронни и електрически компоненти. Но как изглежда такова оръжие в реалния живот, има ли дори най-малкия шанс за съществуване?

Технологични характеристики

Пушката Gauss е интересна за изследователите с няколко функции едновременно. Внедряването на тази технология ще избегне отоплителни оръжия. Следователно, неговите бързострелни качества ще се увеличат до неизвестни досега граници. Освен това, въплъщаването на технологичните идеи в реалност ще наложи изоставянето на гилзите, което значително ще опрости стрелбата.

По подразбиране пушката Gauss може да изстрелва тънки тесни снаряди с най-висока проникваща сила. Ускорението на патрона в този случай е абсолютно независимо от диаметъра.

За функционирането на оръжието е достатъчно презареждане с електрически ток. Що се отнася до познатите схеми, в тяхната структура практически няма движещи се елементи.

Принцип на снимане

В момента оръжието остава на етап разработка. По идея трябва да стреля с железни патрони. Въпреки това, за разлика от аналогите на огнестрелните оръжия, снарядите се привеждат в движение не от налягането на праховите газове, а от влиянието на магнитно поле.

Всъщност пушката Гаус работи на доста примитивен принцип. По протежение на цевта има поредица от електромагнитни намотки. Патроните се зареждат от пълнителя механично. Една от намотките издърпва заряда. Веднага щом патронът достигне средата на цевта, следващата намотка се активира, поради което се ускорява.

Последователното поставяне по протежение на цевта на произволен брой намотки теоретично ви позволява незабавно да разпръснете снаряда до невъобразими скорости.

Предимства и недостатъци

Електромагнитната пушка на теория има предимства, които са недостижими за всяко друго известно оръжие:

• възможността за избор на скоростта на снаряда;
• липса на ръкави;
• изпълнение на абсолютно безшумни изстрели;
• малка възвръщаемост;
• висока надеждност;
• износоустойчивост;
• функциониращи в безвъздушно, по-специално космическо пространство.

Въпреки доста простия принцип на работа и простия дизайн, пушката Gauss има някои недостатъци, които създават бариери пред използването й като оръжие.

Основният проблем е ниската ефективност на електромагнитните бобини. Специални тестове показват, че само около 7% от заряда се превръща в кинетична енергия, което не е достатъчно, за да приведе патрона в движение.

Втората трудност е значителното потребление и дълготрайното натрупване на енергия от кондензаторите. Заедно с пистолета ще трябва да носите доста тежък и обемист източник на енергия.

Въз основа на гореизложеното можем да заключим, че в съвременните условия практически няма изгледи за реализиране на идеята като стрелково оръжие. Положително изместване в правилната посока е възможно само в случай на разработване на мощни, автономни и в същото време компактни източници на електрически ток.

Прототипи

В момента няма нито един успешен пример за създаване на високоефективни електромагнитни оръжия. Това обаче не пречи на разработването на прототипи. Най-успешният пример е изобретяването на инженерното бюро Delta V Engineering.

Устройството с петнадесет заряда на разработчиците позволява доста бърз огън, изпускайки 7 патрона в секунда. За съжаление, пробивната сила на пушката е достатъчна само за счупване на стъкло и кутии. Електромагнитното оръжие тежи около 4 кг и изстрелва куршуми с калибър 6,5 мм.

Към днешна дата разработчикът все още не е успял да постигне успех в преодоляването на основния недостатък на пушката - изключително ниската начална скорост на снарядите. Тук тази цифра е само 43 m / s. Ако направим паралели, тогава началната скорост на патрон, изстрелян от въздушна пушка, е почти 20 пъти по-висока.

Изобретението на Гаус в компютърните игри

В научнофантастичните игри електромагнитното оръжие е може би най-мощното, бързострелно и наистина смъртоносно оръжие. Смешно е, но по-голямата част от специалните ефекти са нехарактерни за това изобретение.

Най-яркият пример е пистолетът и пушката Gauss, които са достъпни за героите от култовата поредица игри Fallout. Подобно на истинския прототип, виртуалното оръжие функционира на базата на заредени електромагнитни частици.

В S.T.A.L.K.E.R. пистолетът Gauss има ниска скорост на стрелба, която е близка до качествата на реалните прототипи. В същото време оръжието има най-висока мощност. Според описанието, пистолетът работи на базата на енергията на аномални явления.

Игрите Master of Orion също позволяват на играча да оборудва космически кораби с оръдия на Гаус. Тук оръжието изстрелва електромагнитни снаряди, чиято сила на поражение не зависи от разстоянието до целта.

Притежаването на оръжия, които дори в компютърните игри могат да бъдат намерени само в лабораторията на луд учен или близо до времеви портал към бъдещето, е готино. Гледайки как хората, безразлични към технологиите, неволно приковават очите си към устройството, а запалените геймъри набързо вдигат челюстите си от пода - за това си струва да прекарате един ден в сглобяване на пистолет Гаус.

Както обикновено, решихме да започнем с най-простия дизайн - индукционен пистолет с една намотка. Експериментите с многостепенно ускорение на снаряда бяха оставени на опитни инженери по електроника, които успяха да изградят сложна комутационна система на мощни тиристори и да настроят фино моментите на последователно превключване на намотките. Вместо това се фокусирахме върху възможността за приготвяне на ястие със съставки, които са широко достъпни. Така че, за да построите оръдие на Гаус, първо трябва да отидете на пазар. В радиомагазина трябва да закупите няколко кондензатора с напрежение 350-400 V и общ капацитет 1000-2000 микрофарада, емайлиран меден проводник с диаметър 0,8 мм, отделения за батерии за Krona и два 1,5-волтови тип C батерии, превключвател и бутон. Нека вземем пет фотоапарата Kodak за еднократна употреба във фотографски стоки, просто реле с четири щифта от Жигули в авточасти, пакет сламки за коктейли в „продукти“ и пластмасов пистолет, картечница, пушка, пушка или друг пистолет, който вие Искам в „играчки”, искам да се превърне в оръжие на бъдещето.

Навиваме на мустаци

Основният захранващ елемент на нашето оръжие е индуктор. С неговото производство си струва да започнете сглобяването на пистолета. Вземете парче слама с дължина 30 мм и две големи шайби (пластмаса или картон), сглобете ги в калерче с помощта на винт и гайка. Започнете да навивате емайлираната жица около нея внимателно, намотка по намотка (с голям диаметър на проводника, това е доста просто). Внимавайте да не огънете рязко жицата, да не повредите изолацията. След като завършите първия слой, го напълнете със суперлепило и започнете да навивате следващия. Направете това с всеки слой. Общо трябва да навиете 12 слоя. След това можете да разглобите макарата, да премахнете шайбите и да поставите бобината върху дълга сламка, която ще служи като варел. Единият край на сламката трябва да бъде запушен. Готовата намотка е лесна за тестване, като я свържете към 9-волтова батерия: ако държи кламер, значи сте успели. Можете да поставите сламка в намотката и да я тествате в ролята на соленоид: тя трябва активно да изтегля парче кламер в себе си и дори да го изхвърли от цевта с 20–30 см, когато се пулсира.

След като овладеете простата схема с една намотка, можете да опитате ръката си в изграждането на многостепенен пистолет - в края на краищата такъв трябва да бъде истинският пистолет на Гаус. Тиристорите (мощни контролирани диоди) са идеални като превключващ елемент за вериги с ниско напрежение (стотици волта) и контролирани искрови междини за вериги с високо напрежение (хиляди волта). Сигналът към управляващите електроди на тиристори или искрови междини ще бъде изпратен от самия снаряд, прелитайки покрай фотоклетките, инсталирани в цевта между намотките. Моментът на изключване на всяка намотка ще зависи изцяло от кондензатора, който я захранва. Бъдете внимателни: прекомерното увеличаване на капацитета за даден импеданс на бобината може да доведе до увеличаване на продължителността на импулса. От своя страна това може да доведе до факта, че след като снарядът премине центъра на соленоида, намотката ще остане включена и ще забави движението на снаряда. Осцилоскоп ще ви помогне да проследите и оптимизирате моментите на включване и изключване на всяка намотка, както и да измерите в детайли скоростта на снаряда.

Ние анализираме ценностите

Кондензаторната банка е най-подходяща за генериране на мощен електрически импулс (в това мнение ние сме солидарни със създателите на най-мощните лабораторни релсови оръдия). Кондензаторите са добри не само с високия си енергиен капацитет, но и със способността да се откажат от цялата енергия за много кратко време, преди снарядът да достигне центъра на намотката. Въпреки това, кондензаторите трябва да бъдат заредени по някакъв начин. За щастие, зарядното устройство, от което се нуждаем, е във всяка камера: кондензаторът се използва там за образуване на импулс с високо напрежение за електрода за запалване на светкавицата. Камерите за еднократна употреба работят най-добре за нас, защото кондензаторът и "зарядното устройство" са единствените електрически компоненти, които имат, което означава, че изваждането на веригата за зареждане от тях е лесно.

Известният рейлган от играта Quake заема първо място в нашата класация с голяма разлика. В продължение на много години майсторството на „релсата“ отличава напреднали играчи: оръжието изисква филигранна точност на стрелба, но в случай на удар, високоскоростен снаряд буквално разкъсва врага на парчета.

Разглобяването на камера за еднократна употреба е етапът, в който трябва да започнете да внимавате. Когато отваряте кутията, опитайте се да не докосвате елементите на електрическата верига: кондензаторът може да запази заряд за дълго време. След като получите достъп до кондензатора, първо затворете клемите му с отвертка с диелектрична дръжка. Само тогава можете да докосвате дъската, без да се страхувате да получите токов удар. Извадете щипките на батерията от веригата за зареждане, разпоете кондензатора, запоете джъмпера към контактите на бутона за зареждане - вече няма да ни трябва. Подгответе поне пет платки за зареждане по този начин. Обърнете внимание на местоположението на проводимите писти на платката: можете да се свържете към едни и същи елементи на веригата на различни места.

Снайперският пистолет в зоната на изключване взема втора награда за реализъм: базиран на пушката LR-300, електромагнитният ускорител блести с множество намотки, характерно бръмчи при зареждане на кондензатори и удря врага до смърт на колосални разстояния. Артефактът на светкавицата служи като източник на енергия.

Определяне на приоритети

Изборът на капацитета на кондензатора е въпрос на компромис между енергията на изстрела и времето за зареждане на пистолета. Спряхме се на четири паралелно свързани кондензатора от 470 микрофарада (400 V). Преди всеки изстрел изчакваме около минута светодиодите на зарядните вериги да сигнализират, че напрежението в кондензаторите е достигнало предписаните 330 V. Можете да ускорите процеса на зареждане, като свържете няколко 3-волтови отделения за батерии към зареждането вериги в паралел. Трябва обаче да се има предвид, че мощните батерии тип "C" имат излишен ток за слаби вериги на камерата. За да предотвратите изгарянето на транзисторите на платките, трябва да има 3-5 зарядни вериги, свързани паралелно за всеки 3-волтов модул. На нашия пистолет само едно отделение за батерии е свързано към "зарядите". Всички останали служат като резервни пълнители.

Местоположението на контактите на веригата за зареждане на камера за еднократна употреба Kodak. Обърнете внимание на местоположението на проводимите писти: всеки проводник на веригата може да бъде запоен към платката на няколко удобни места.

Определяне на зони за сигурност

Не бихме посъветвали никого да държи бутон под пръста си, който разрежда батерия от 400-волтови кондензатори. За да контролирате спускането, е по-добре да инсталирате реле. Неговата управляваща верига е свързана към 9-волтова батерия чрез бутона за освобождаване, а управляваната верига е свързана към веригата между бобината и кондензаторите. Схематичната диаграма ще помогне за правилното сглобяване на пистолета. Когато сглобявате верига с високо напрежение, използвайте проводник с напречно сечение най-малко един милиметър; всички тънки проводници са подходящи за веригите за зареждане и управление. Когато експериментирате с веригата, не забравяйте, че кондензаторите могат да имат остатъчен заряд. Разредете ги с късо съединение, преди да ги докоснете.

В една от най-популярните стратегически игри, войниците на Глобалния съвет за сигурност (GDI) са оборудвани с мощни противотанкови оръдия. В допълнение, железопътните пушки също са инсталирани на GDI танкове като надстройка. По отношение на опасността такъв танк е приблизително същият като звезден разрушител в Междузвездни войни.

Обобщаване

Процесът на снимане изглежда така: включете ключа на захранването; в очакване на яркото сияние на светодиодите; спускаме снаряда в цевта, така че да е малко зад намотката; изключете захранването, така че при изстрел батериите да не поемат енергия върху себе си; прицелете и натиснете бутона за освобождаване. Резултатът до голяма степен зависи от масата на снаряда. С помощта на къс пирон с отхапана шапка успяхме да простреляме кутия с енергийна напитка, която гръмна и заля с фонтан половината редакция. Тогава оръдието, изчистено от лепкава сода, заби пирон в стената от разстояние петдесет метра. И сърцата на феновете на научната фантастика и компютърните игри, нашето оръжие удря без никакви снаряди.

Ogame е мултиплейър космическа стратегия, в която играчът ще се чувства като император на планетарните системи и ще води междугалактически войни със същите живи противници. Ogame е преведена на 16 езика, включително руски. Оръдието на Гаус е едно от най-мощните защитни оръжия в играта.

Гаус пистолет (пушка Гаус)

Други имена: пистолет Гаус, пистолет Гаус, пушка Гаус, пистолет Гаус, бустер пушка.

Пушката Гаус (или нейният по-голям вариант на гаус пистолет), подобно на железопътната пушка, е електромагнитно оръжие. В момента бойни индустриални дизайни не съществуват, въпреки че редица лаборатории (предимно любителски и университетски) продължават да работят усилено по създаването на тези оръжия. Системата е кръстена на немския учен Карл Гаус (1777-1855). С каква уплаха математикът е удостоен с такава чест, аз лично не мога да разбера (все още не мога или по-скоро нямам съответната информация). Гаус имаше много по-малко общо с теорията на електромагнетизма, отколкото, например, Ерстед, Ампер, Фарадей или Максуел, но въпреки това пистолетът беше кръстен на него. Името остана и затова ще го използваме.

Принцип на работа:
Пушка Гаус се състои от намотки (мощни електромагнити), монтирани върху цев, изработена от диелектрик. При подаване на ток електромагнитите за кратък момент се включват един след друг в посока от приемника към дулото. Те се редуват, привличайки към себе си стоманен куршум (игла, стрела или снаряд, ако говорим за оръдие) и по този начин го ускоряват до значителни скорости.

Предимства на оръжието:
1. Без патрон. Това ви позволява значително да увеличите капацитета на магазина. Например, пълнител, който съдържа 30 патрона, може да зареди 100-150 куршума.
2. Висока скорост на стрелба. Теоретично системата позволява ускорението на следващия куршум да започне дори преди предишният да е напуснал цевта.
3. Тиха стрелба. Самият дизайн на оръжието ви позволява да се отървете от повечето акустични компоненти на изстрела (вижте рецензиите), така че стрелбата от пушка Гаус изглежда като серия от фини изскачания.
4. Липса на демаскираща светкавица. Тази функция е особено полезна през нощта.
5. Ниска възвръщаемост. Поради тази причина при изстрел цевта на оръжието практически не се повдига и следователно точността на огъня се увеличава.
6. Надеждност. Пушката Гаус не използва патрони и следователно въпросът за некачествените боеприпаси веднага изчезва. Ако в допълнение към това си припомним липсата на задействащ механизъм, тогава самата концепция за „осичка“ може да бъде забравена като кошмар.
7. Повишена устойчивост на износване. Това свойство се дължи на малкия брой движещи се части, ниските натоварвания върху компонентите и частите по време на стрелба и отсъствието на продукти от горенето на барута.
8. Възможност за използване както в открито пространство, така и в атмосфери, които потискат изгарянето на барут.
9. Регулируема скорост на куршума. Тази функция позволява, ако е необходимо, да се намали скоростта на куршума под звука. В резултат на това изчезват характерните пукания и пушката Гаус става напълно безшумна и следователно подходяща за тайни специални операции.

Недостатъци на оръжието:
Сред недостатъците на пушките Gauss често се споменават следните: ниска ефективност, висока консумация на енергия, голямо тегло и размери, дълго време за презареждане на кондензатора и др. Искам да кажа, че всички тези проблеми се дължат само на нивото на развитие на съвременните технологии . В бъдеще, при създаването на компактни и мощни източници на енергия, използвайки нови структурни материали и свръхпроводници, пистолетът Gauss наистина може да се превърне в мощно и ефективно оръжие.

В литературата, разбира се, фантастично, Уилям Кийт въоръжава легионерите с пушка Гаус в своя цикъл на Пети чуждестранен легион. (Една от любимите ми книги!) Използвана е и от милитаристите от планетата Клисанд, които доведоха Джим де Гриз в романа на Гарисън „Отмъщението на плъха от неръждаема стомана“. Казват, че гаусианството се среща и в книгите от поредицата S.T.A.L.K.E.R., но аз съм чел само пет от тях. Не открих нищо подобно, но няма да говоря за други.

Що се отнася до моята лична работа, в моя нов роман „Мародери“ представих произведената в Тула карабина на Гаус „Метел-16“ на главния ми герой Сергей Корн. Вярно, той го притежаваше само в началото на книгата. В крайна сметка главният герой е един и същ, което означава, че той има право на по-впечатляващ пистолет.

Олег Шовкуненко

Отзиви и коментари:

Александър 29.12.13г
Според претенция 3 - изстрел със свръхзвукова скорост на куршума във всеки случай ще бъде силен. Поради тази причина за безшумните оръжия се използват специални дозвукови патрони.
Съгласно претенция 5, откатът ще бъде присъщ на всяко оръжие, което стреля „материални обекти“ и зависи от съотношението на масите на куршума и оръжието и импулса на силата, ускоряваща куршума.
Съгласно претенция 8 - никаква атмосфера не може да повлияе на изгарянето на барут в запечатан патрон. В космоса ще стрелят и огнестрелни оръжия.
Проблемът може да бъде само в механичната стабилност на оръжейните части и свойствата на смазката при свръхниски температури. Но този проблем е разрешим и още през 1972 г. е извършена пробна стрелба в открито пространство от орбитална орбита от военната орбитална станция ОПС-2 (Салют-3).

Олег Шовкуненко
Александър добре, че си написал. Честно казано, направих описание на оръжието въз основа на собственото си разбиране по темата. Но може би нещо не беше наред. Нека да преминем през точките заедно.

Артикул номер 3. „Мълчание на стрелба“.
Доколкото знам, звукът от изстрел от всяко огнестрелно оръжие се състои от няколко компонента:
1) Звукът или по-добре да се каже звуците на работата на оръжейния механизъм. Те включват удара на ударника върху капсулата, дрънкането на затвора и др.
2) Звукът, който създава въздуха, който е изпълнил цевта преди изстрела. Той се измества както от куршума, така и от праховите газове, проникващи през режещите канали.
3) Звукът, който създават самите прахови газове при рязко разширяване и охлаждане.
4) Звук, генериран от акустична ударна вълна.
Първите три точки изобщо не се отнасят за гаусизма. Предвиждам въпрос за въздуха в цевта, но при гаусовата пушка не е задължително цевта да е твърда и тръбна, което означава, че проблема изчезва от само себе си. Така че остава точка номер 4, само тази, за която говориш ти, Александър. Искам да кажа, че акустичната ударна вълна далеч не е най-силната част на кадъра. Заглушителите на съвременните оръжия практически изобщо не се борят с него. И все пак огнестрелните оръжия със заглушител все още се наричат ​​безшумни. Следователно гаусовият може да се нарече и безшумен. Между другото, много ти благодаря, че ми напомни. Забравих да спомена сред предимствата на пистолета Гаус възможността за регулиране на скоростта на куршума. В крайна сметка е възможно да се зададе дозвуков режим (който ще направи оръжието напълно безшумно и предназначено за тайни действия в близък бой) и свръхзвуков (това е за истинска война).

Артикул номер 5. — На практика няма откат.
Разбира се, има и възвръщаемост на gassovka. Къде без нея?! Законът за запазване на импулса все още не е отменен. Само принципът на действие на пушката Гаус ще я направи не експлозивна, както при огнестрелно оръжие, а като че ли опъната и гладка и следователно много по-малко забележима за стрелеца. Въпреки че, честно казано, това са само моите подозрения. Досега не съм стрелял от такъв пистолет :))

Артикул номер 8. „Възможността за използване и на двете в открития космос...“.
Е, изобщо не казах нищо за невъзможността за използване на огнестрелни оръжия в космоса. Само че ще трябва да се преработи по такъв начин, толкова много технически проблеми за решаване, че е по-лесно да се създаде пистолет на Гаус :)) Що се отнася до планетите със специфични атмосфери, използването на огнестрелно оръжие върху тях наистина може да бъде не само трудно , но и опасно. Но това вече е от раздела на фантазията, в който се занимава вашият послушен слуга.

Вячеслав 05.04.14
Благодаря за интересната история за оръжията. Всичко е много достъпно и разпределено по рафтовете. Друг би бил shemku за по-голяма яснота.

Олег Шовкуненко
Вячеслав, сложих схемата, както поискахте).

заинтересовани 22.02.15
— Защо пушка Гаус? - Уикипедия казва това, защото той положи основите на теорията на електромагнетизма.

Олег Шовкуненко
Първо, въз основа на тази логика, въздушната бомба трябваше да бъде наречена "бомбата на Нютон", защото пада на земята, подчинявайки се на Закона за всемирното притегляне. Второ, в същата Уикипедия Гаус изобщо не се споменава в статията „Електромагнитно взаимодействие“. Хубаво е, че всички сме образовани хора и помним, че Гаус е извел едноименната теорема. Вярно е, че тази теорема е включена в по-общите уравнения на Максуел, така че тук Гаус изглежда отново е в обхвата с „полагането на основите на теорията на електромагнетизма“.

Евгений 05.11.15
Пушката Гаус е измислено име за оръжието. За първи път се появи в легендарната постапокалиптична игра Fallout 2.

Римски 26.11.16г
1) за това какво общо има Гаус с името) прочетете в Уикипедия, но не електромагнетизма, а теоремата на Гаус, тази теорема е в основата на електромагнетизма и е в основата на уравненията на Максуел.
2) ревът от изстрела се дължи основно на рязко разширяващите се прахови газове. защото куршумът е свръхзвуков и след 500м от цевта реже, но от него няма тътен! само свирка от въздуха, отрязан от ударната вълна от куршума и това е!)
3) за това, че казват, че има образци на стрелково оръжие и се мълчи, защото казват, че куршумът там е дозвуков - това е глупост! когато са дадени някакви аргументи, трябва да стигнете до дъното на въпроса! изстрелът е безшумен, не защото куршумът е дозвуков, а защото барутните газове не излизат от цевта там! прочетете за пистолета PSS във Vic.

Олег Шовкуненко
Роман, ти случайно роднина на Гаус ли си? Болезнено ревностно защитавате правото му на това име. На мен лично не ми пука, ако на хората им харесва, нека има гаус. Що се отнася до всичко останало, прочетете рецензиите за статията, където въпросът за безшумността вече е обсъден подробно. Не мога да добавя нищо ново към това.

Даша 12.03.17г
Пиша научна фантастика. Мнение: УСКОРЕНИЕТО е оръжието на бъдещето. Не бих приписал на чужденец правото да има първенство в това оръжие. Руското УСКОРЕНИЕ СИГУРНО ЩЕ ЩЕ НАД ГНИЛИЯ ЗАПАД. По-добре да не се дава ПРАВОТО на един скапан чужденец ДА НАЗВА ОРЪЖИЕ С ОСРАНЕТО СИ ИМЕ! Руснаците са пълни с мъдреците си! (незаслужено забравено). Между другото, картечницата (оръдието) Gatling се появи ПО-късно от руската SOROKA (въртяща се цевна система). Гатлинг просто патентова идея, открадната от Русия. (Отсега нататък ще го наричаме Goat Gutl за това!). Следователно Гаус също не е свързан с ускоряващи оръжия!

Олег Шовкуненко
Даша, патриотизмът със сигурност е добър, но само здравословен и разумен. Но с пистолета Гаус, както се казва, влакът тръгна. Терминът вече се е вкоренил, както много други. Няма да променяме понятията: интернет, карбуратор, футбол и т.н. Не е толкова важно обаче чие име е кръстено това или онова изобретение, основното е кой може да го доведе до съвършенство или, както в случая с пушка Гаус, поне до бойно състояние. За съжаление все още не съм чувал за сериозни разработки на бойни системи Гаус, както в Русия, така и в чужбина.

Божков Александър 26.09.17
Всичко е ясно. Но можете ли да добавите статии за други видове оръжия?: За термитния пистолет, електрически пистолет, BFG-9000, арбалет на Гаус, ектоплазмена картечница.

Информацията е предоставена само за образователни цели!
Администраторът на сайта не носи отговорност за възможните последици от използването на предоставената информация.

ЗАРЕДЕНИ КОНДЕНСАТОРИ СМЪРТОВЕНОПАСНО!

Електромагнитна пушка (Gauss-gun, инж. спирален пистолет) в класическата си версия е устройство, което използва свойството на феромагнитите да се изтеглят в област с по-силно магнитно поле, за да ускори феромагнитен "снаряд".

Моят пистолет Гаус:
поглед отгоре:


страничен изглед:


1 - конектор за свързване на отдалечен спусък
2 - превключвател "зареждане на батерията / работа"
3 - конектор за свързване към звукова карта на компютъра
4 - превключвател "зареждане на кондензатор / изстрел"
5 - бутон за аварийно разреждане на кондензатора
6 - индикатор "Зареждане на батерията"
7 - индикатор "Работа"
8 - индикатор "Зареждане на кондензатор"
9 - индикатор "Изстрел"

Схема на силовата част на пистолета Гаус:

1 - багажник
2 - защитен диод
3 - намотка
4 - IR светодиоди
5 - IR фототранзистори

Основните конструктивни елементи на моя електромагнитен пистолет:
батерия -
Използвам две литиево-йонни батерии SANYO UR18650A 18650 формат от 2150 mAh лаптоп, свързан последователно:
...
Границата на разрядното напрежение на тези батерии е 3,0 V.

преобразувател на напрежение за захранване на управляващи вериги -
Напрежението от батериите се подава към преобразувател на усилващо напрежение на чипа 34063, който увеличава напрежението до 14 V. След това напрежението се подава към преобразувателя за зареждане на кондензатора и се стабилизира до 5 V от чипа 7805, за да захранва управляващата верига.

преобразувател на напрежение за зареждане на кондензатор -
усилващ преобразувател, базиран на таймер 7555 и MOSFET-транзистор ;
- Това н- канал MOSFET- транзистор в кутия ТО-247с максимално допустимото напрежение "източник-източник" VDS= 500 волта, максимален импулсен ток на източване ДОКУМЕНТ ЗА САМОЛИЧНОСТ= 56 ампера и типична стойност на съпротивлението дренаж-източник в отворено състояние RDS(включен)= 0,33 ома.

Индуктивността на индуктора на преобразувателя влияе върху неговата работа:
твърде малката индуктивност определя ниската скорост на зареждане на кондензатора;
твърде високата индуктивност може да насити ядрото.

Като генератор на импулси ( осцилаторна верига) за конвертора ( усилващ преобразувател) можете да използвате микроконтролер (например популярния Arduino), което ще ви позволи да приложите широчинно-импулсна модулация (PWM, PWM) за управление на работния цикъл на импулсите.

кондензатор -
електролитен кондензатор за напрежение от няколкостотин волта.
Преди това използвах кондензатор K50-17 от съветска външна светкавица с капацитет 800 uF за напрежение 300 V:

Недостатъците на този кондензатор според мен са ниско работно напрежение, повишен ток на утечка (което води до по-дълго зареждане) и евентуално надценен капацитет.
Затова преминах към използването на вносни съвременни кондензатори:

SAMWHAза напрежение 450 V с капацитет 220 uF серия HC. HC- това е стандартна серия от кондензатори SAMWHA, има и други серии: ТОЙ- работа в по-широк температурен диапазон, HJ- с удължен живот;

СИКза напрежение 400 V с капацитет 150 микрофарада.
Тествах и трети кондензатор за 400 V с капацитет 680 uF, закупен от онлайн магазин dx.com -

В крайна сметка се спрях на използването на кондензатор СИК за напрежение 400 V с капацитет 150 микрофарада.

За кондензатор е важно и еквивалентното му последователно съпротивление ( ESR).

превключвател -
превключвател на захранването SAпредназначени за превключване на зареден кондензатор ° Сна бобината Л:

като превключвател можете да използвате или тиристори, или IGBT-транзистори:

тиристор -
Използвам мощен тиристор TC125-9-364 с катодно управление
външен вид

размери

- високоскоростен щифтов тиристор: "125" означава максимално допустимия работен ток (125 A); "9" означава тиристорен клас, т.е. повтарящо се импулсно напрежение в стотици волта (900 V).

Използването на тиристор като ключ изисква избор на капацитета на кондензаторната банка, тъй като продължителен импулс на тока ще доведе до изтегляне на снаряда, който е прелетял през центъра на бобината - " засмуквайте обратно ефект".

IGBT транзистор -
използвайте като ключ IGBT-транзистор позволява не само да се затвори, но и да се отвори веригата на бобината. Това позволява токът (и магнитното поле на бобината) да бъдат прекъснати, след като снарядът премине през центъра на намотката, в противен случай снарядът ще бъде изтеглен обратно в намотката и следователно ще се забави. Но отварянето на веригата на бобината (рязко намаляване на тока в намотката) води до появата на импулс с високо напрежение върху намотката в съответствие със закона за електромагнитната индукция $u_L = (L ((di_L) \over (dt)) ) )$. За защита на ключа -IGBT-транзистор, трябва да използвате допълнителни елементи:

vd телевизори- диод ( TVS диод), създаване на път за тока в бобината при отваряне на ключа и потискане на рязък скок на напрежението върху бобината
Rdis- разряден резистор ( разряден резистор) - осигурява затихване на тока в намотката (поглъща енергията на магнитното поле на бобината)
Crsкондензатор за потискане на звънене), което предотвратява появата на импулси от пренапрежение на ключа (може да бъде допълнено с резистор, образуващ RC демпфер)

използвах IGBT-транзистор IRG48BC40Fот популярния сериал IRG4.

намотка (намотка) -
бобината е навита върху пластмасова рамка с медна тел. Омичното съпротивление на бобината е 6,7 ома. Ширината на многослойната намотка (в насипно състояние) $b$ е 14 mm, в един слой има около 30 завъртания, максималният радиус е около 12 mm, минималният радиус $D$ е около 8 mm (средният радиус $a $ е около 10 мм, височината е $c $ - около 4 мм), диаметър на проводника - около 0,25 мм.
Диод е свързан успоредно с бобината UF5408 (потискащ диод) (върхов ток 150 A, пиково обратно напрежение 1000 V), който гаси импулса на напрежението на самоиндукция, когато токът в бобината е прекъснат.

барел -
Изработена от тялото на химикалка.

снаряд -
Параметрите на тестовия снаряд са парче пирон с диаметър 4 mm (диаметър на цевта ~ 6 mm) и дължина 2 cm (обемът на снаряда е 0,256 cm 3 и маса $m$ = 2 грама , ако приемем, че плътността на стоманата е 7,8 g/cm 3). Изчислих масата, като представих снаряда като комбинация от конус и цилиндър.

Материалът на снаряда трябва да бъде феромагнит.
Също така, материалът на снаряда трябва да има колкото е възможно повече висок праг на магнитно насищане - стойност на индукция на насищане $B_s$. Един от най-добрите варианти е обикновеното меко магнитно желязо (например обикновена незакалена стомана St. 3 - St. 10) с индукция на насищане 1,6 - 1,7 T. Пироните се изработват от нисковъглеродна, термично необработена стоманена тел (ст. 1 КП, Св. 2 КП, Св. 3 ПС, Св. 3 КП).
Обозначение на стомана:
Изкуство.- въглеродна стомана с обикновено качество;
0 - 10 - процентът на въглерода, увеличен с 10 пъти. С увеличаване на съдържанието на въглерод, индукцията на насищане $B_s$ намалява.

И най-ефективната е сплавта " permendur", но е твърде екзотична и скъпа. Тази сплав се състои от 30-50% кобалт, 1,5-2% ванадий, а останалото е желязо. Пермендур има най-високата индукция на насищане $B_s$ от всички известни феромагнетици до 2,43 T.

Също така е желателно материалът на снаряда да има толкова ниска проводимост. Това се дължи на факта, че в променливо магнитно поле в проводим прът възникват вихрови токове, които водят до загуби на енергия.

Ето защо, като алтернатива на черупките - изрезките за нокти, тествах феритна пръчка ( феритна пръчка) взето от дросела от дънната платка:

Подобни намотки се срещат и в компютърните захранвания:

Външният вид на бобината с феритна сърцевина:

Материал на стеблото (вероятно никел-цинк ( Ni-Zn) (аналогично на домашните марки ферит NN/VN) ферит на прах) е диелектриккоето елиминира появата на вихрови токове. Но недостатъкът на ферита е ниската индукция на насищане $B_s$ ~ 0,3 T.
Дължината на пръчката беше 2 см:

Плътността на никел-цинковите ферити е $\rho$ = 4,0 ... 4,9 g/cm 3 .

Сила на привличане на снаряда
Изчисляването на силата, действаща върху снаряд в оръдие на Гаус е трудензадача.

Могат да бъдат дадени няколко примера за изчисляване на електромагнитните сили.

Силата на привличане на парче от феромагнит към соленоидна намотка с феромагнитна сърцевина (например релейна котва към намотка) се определя от израза $F = (((((w I))^2) \ mu_0 S) \over (2 ((\delta)^ 2)))$ , където $w$ е броят на завоите в намотката, $I$ е токът в намотката, $S$ е площта на сечението от сърцевината на бобината, $\delta$ е разстоянието от сърцевината на бобината до привлеченото парче. В този случай пренебрегваме магнитното съпротивление на феромагнитите в магнитната верига.

Силата, привличаща феромагнетик в магнитното поле на намотка без ядро, се дава от $F = ((w I) \over 2) ((d\Phi) \over (dx))$.
В тази формула $((d\Phi) \over (dx))$ е скоростта на промяна в магнитния поток на бобината $\Phi$, когато парче феромагнит се движи по оста на бобината (промяна в $x $ координата), тази стойност е доста трудна за изчисляване. Горната формула може да бъде пренаписана като $F = (((I)^2) \over 2) ((dL) \over (dx))$, където $((dL) \over (dx))$ е нормата на индуктивността на бобината $L$.

Как да стреля с пистолет Гаус
Преди запалване, кондензаторът трябва да бъде зареден до напрежение 400 V. За да направите това, включете ключа (2) и завъртете превключвателя (4) в положение "CHARGE". За да покаже напрежението, индикатор за ниво от съветски магнетофон е свързан към кондензатора чрез делител на напрежение. За аварийно разреждане на кондензатора без свързване на бобината се използва резистор със съпротивление 6,8 kOhm с мощност 2 W, свързан с превключвател (5) към кондензатора. Преди стрелба е необходимо да завъртите превключвателя (4) в положение "ИЗСТРЕЛ". За да се избегне влиянието на отскачането на контакта върху образуването на контролен импулс, бутонът "Shot" е свързан към веригата против отскачане на превключващото реле и микросхемата 74HC00N. От изхода на тази верига сигналът задейства еднократен изстрел, който произвежда единичен импулс с регулируема продължителност. Този импулс идва през оптрон PC817към първичната намотка на импулсния трансформатор, която осигурява галванична изолация на управляващата верига от захранващата верига. Импулсът, генериран върху вторичната намотка, отваря тиристора и кондензаторът се разрежда през него към бобината.

Токът, протичащ през бобината по време на разреждане, създава магнитно поле, което привлича феромагнитния снаряд и дава на снаряда известна начална скорост. След като напусне цевта, снарядът лети по-нататък по инерция. В този случай трябва да се има предвид, че след като снарядът премине през центъра на намотката, магнитното поле ще забави снаряда, така че токовият импулс в намотката не трябва да се затяга, в противен случай това ще доведе до намаляване в началната скорост на снаряда.

За дистанционно управление на изстрела към конектора (1) е свързан бутон:

Определяне на скоростта на снаряда от цевта
При изстрел началната скорост и енергията са силно зависими от първоначалното положение на снарядав стъблото.
За да зададете оптималната позиция, е необходимо да се измери скоростта на снаряда, напускащ цевта. За това използвах оптичен скоростомер - два оптични сензора (IR LED VD1, VD2+ IR фототранзистори VT1, VT2) се поставят в багажника на разстояние $l$ = 1 cm един от друг. По време на полета снарядът затваря фототранзисторите от излъчването на светодиоди и компараторите на микросхемата LM358Nобразуват цифров сигнал:

Когато светлинният поток на сензор 2 (най-близо до бобината) е блокиран, светва червено (" ЧЕРВЕН") LED, а когато сензор 1 се припокрива - зелен (" ЗЕЛЕН").

Този сигнал се преобразува в ниво в десети от волта (делители от резистори R1,R3и R2,R4) и се подава към два канала на линейния (не микрофонен!) вход на звуковата карта на компютъра с помощта на кабел с два щепсела - щепсел, свързан към гаусовия конектор, и щепсел, включен в гнездото на звуковата карта на компютъра:
делител на напрежение:


НАЛЯВО- ляв канал; НАД- десен канал; GND- "Земя"

щепсел за пистолет:

5 - ляв канал; 1 - десен канал; 3 - "земя"
щепсел, свързан към компютъра:

1 - ляв канал; 2 - десен канал; 3 - "земя"

Удобно е да използвате безплатна програма за обработка на сигнали Дързост().
Тъй като кондензаторът е свързан последователно с останалата част от веригата на всеки канал на входа на звуковата карта, входът на звуковата карта всъщност е RC-верига, а сигналът, записан от компютъра, има изгладен вид:


Характерни точки на графиките:
1 - полет на предната част на снаряда покрай сензора 1
2 - полет на предната част на снаряда покрай сензора 2
3 - полет на задната част на снаряда покрай сензора 1
4 - полет на задната част на снаряда покрай сензора 2
Определям началната скорост на снаряда от времевата разлика между точки 3 и 4, като се има предвид, че разстоянието между сензорите е 1 cm.
В горния пример, с честота на дискретизация от $f$ = 192000 Hz за броя на пробите $N$ = 160, скоростта на снаряда $v = ((l f) \over (N)) = ((1920) \over 160)$ беше 12 m/s.

Скоростта на излизане на снаряда от цевта зависи от първоначалното му положение в цевта, което се задава от изместването на задната част на снаряда от ръба на цевта $\Delta$:

За всеки капацитет на батерията $C$ оптималната позиция на снаряда (стойност $\Delta$) е различна.

За описания по-горе снаряд и капацитет на батерията от 370 uF получих следните резултати:

При капацитет на батерията от 150 uF резултатите бяха както следва:

Максималната скорост на снаряда е $v$ = 21,1 m/s (при $\Delta$ = 10 mm), което съответства на енергия от ~ 0,5 Дж -

При тестване на снаряд – феритна пръчка се оказа, че изисква много по-дълбоко място в цевта (много по-голяма стойност на $\Delta$).

Закони за оръжията
В Република Беларус продукти с дулна енергия ( дулна енергия) не повече от 3 J закупено без разрешение и не е регистрирано.
В Руската федерация продукти с дулна енергия по-малко от 3 J не се считат за оръжие.
В Обединеното кралство дулните енергийни продукти не се считат за оръжия. не повече от 1,3 J.

Определяне на разрядния ток на кондензатора
За да определите максималния разряден ток на кондензатора, можете да използвате графиката на напрежението през кондензатора по време на разреждане. За да направите това, можете да се свържете към конектора, който се подава чрез напрежението на делителя на кондензатора, намалено с $n$ = 100 пъти. Ток на разреждане на кондензатор $i = (n) \cdot (C \cdot ((du) \over (dt))) = (((m_u) \over (m_t)) C tg \alpha)$, където $\alpha$ - ъгълът на наклона на допирателната към кривата на напрежението на кондензатора в дадена точка.
Ето пример за такава крива на напрежението при разреждане през кондензатор:

В този пример $C$ = 800 µF, $m_u$ = 1 V/div, $m_t$ = 6,4 ms/div, $\alpha$ = -69,4°, $tg \alpha = -2 ,66 $, което съответства на тока в началото на разряда $i = (100) \cdot (800) \cdot (10^(-6)) \cdot (1 \over (6,4 \cdot (10^(-3)) ))) \cdot (-2,66) = -33,3$ ампера.

Следва продължение