Ciao amici! Sicuramente alcuni di voi hanno già letto o incontrato personalmente l'acceleratore elettromagnetico gaussiano, meglio noto come "Gauss Gun".

La tradizionale pistola Gauss è costruita utilizzando condensatori ad alta capacità difficili da trovare o piuttosto costosi e sono necessari anche alcuni cablaggi (diodi, tiristori, ecc.) Per caricare e sparare correttamente. Questo può essere abbastanza difficile per le persone che non capiscono nulla di elettronica radio, ma il desiderio di sperimentare non consente loro di stare fermi. In questo articolo cercherò di parlare in dettaglio del principio di funzionamento della pistola e di come assemblare un acceleratore gaussiano semplificato al minimo.

La parte principale della pistola è la bobina. Di norma, viene avvolto indipendentemente su un'asta dielettrica non magnetica, che di diametro supera leggermente il diametro del proiettile. Nel progetto proposto, la bobina può essere avvolta anche "ad occhio", perché il principio di funzionamento semplicemente non consente di effettuare calcoli. È sufficiente ottenere un filo di rame o alluminio con un diametro di 0,2-1 mm in lacca o isolamento in silicone e avvolgere 150-250 giri sulla canna in modo che la lunghezza dell'avvolgimento di una fila sia di circa 2-3 cm. utilizzare un solenoide già pronto.

Quando una corrente elettrica passa attraverso una bobina, in essa viene generato un campo magnetico. In poche parole, la bobina si trasforma in un elettromagnete che aspira un proiettile di ferro e, in modo che non rimanga nella bobina, è sufficiente interrompere la corrente quando entra nel solenoide.

Nelle pistole classiche, ciò si ottiene attraverso calcoli precisi, l'uso di tiristori e altri componenti che "taglieranno" l'impulso al momento giusto. Spezzeremo semplicemente la catena "quando possiamo". Per l'interruzione di emergenza del circuito elettrico nella vita di tutti i giorni, vengono utilizzati fusibili, possono essere utilizzati nel nostro progetto, ma è più consigliabile sostituirli con lampadine di una ghirlanda di alberi di Natale. Sono progettati per essere alimentati a bassa tensione, quindi, se alimentati da una rete a 220 V, si bruciano istantaneamente e interrompono il circuito.

Il dispositivo finito è composto da sole tre parti: una bobina, un cavo di rete e una lampadina collegata in serie alla bobina.

Molti saranno d'accordo sul fatto che l'uso di una pistola in questa forma è estremamente scomodo e antiestetico e talvolta anche molto pericoloso. Quindi ho montato il dispositivo su un piccolo pezzo di compensato. Ho installato terminali separati per la bobina. Ciò consente di cambiare rapidamente il solenoide e sperimentare diverse opzioni. Per la lampadina, ho installato due chiodi sottili. Le estremità dei cavi della lampadina si avvolgono semplicemente intorno a loro, quindi la lampadina cambia molto rapidamente. Si prega di notare che il pallone stesso si trova in un foro appositamente realizzato.

Il fatto è che quando viene sparato, c'è un grande lampo e scintille, quindi ho ritenuto necessario abbassare un po' questo "flusso". Schema di un semplice acceleratore di massa elettromagnetico desktop monostadio o semplicemente - pistola Gauss. Prende il nome dallo scienziato tedesco Carl Gauss. Nel mio caso, l'acceleratore è costituito da un caricabatterie, un carico limitatore di corrente, due condensatori elettrolitici, un voltmetro e un solenoide.

Quindi, mettiamo tutto in ordine. La ricarica della pistola è alimentata da 220 volt. La carica consiste in un condensatore da 1,5 uF 400 V. Diodi 1N4006. Tensione di uscita 350 V.

Poi arriva il carico di limitazione della corrente - H1, nel mio caso una lampada a incandescenza, ma puoi usare un potente resistore di 500 - 1000 ohm. Il tasto S1 limita la carica dei condensatori. Il tasto S2 fornisce una potente scarica di corrente al solenoide, quindi S2 deve sopportare una grande corrente, nel mio caso ho usato un pulsante dal quadro elettrico.

Condensatori C1 e C2, ciascuno da 470 uF 400 V. In totale si ottengono 940 uF 400 V. Collegare i condensatori osservando la polarità e la tensione su di essi durante la carica. Puoi controllare la tensione su di loro con un voltmetro.

E ora la cosa più difficile nel design della nostra pistola gauss è il solenoide. È avvolto su un'asta dielettrica. Il diametro interno del tronco è di 5-6 mm. Il filo utilizzato PEL 0,5. Lo spessore della bobina è di 1,5 cm La lunghezza è di 2 cm Quando si avvolge il solenoide, è necessario isolare ogni strato con una super colla.

Per accelerare con la nostra pistola gauss elettromagnetica, taglieremo chiodi o proiettili fatti in casa di 4-5 mm di spessore, lunghi quanto una bobina. I proiettili più leggeri volano più a lungo. Quelli più pesanti volano a meno distanza, ma hanno più energia. La mia pistola gauss perfora lattine di birra e spara 10-12 metri a seconda del proiettile.

Eppure, per l'acceleratore è meglio selezionare fili più spessi in modo che ci sia meno resistenza nel circuito. Stai estremamente attento! Durante l'invenzione dell'acceleratore, sono stato scioccato più volte, seguo le regole di sicurezza elettrica e presta attenzione all'affidabilità dell'isolamento. Buona fortuna nella creatività.

Discuti l'articolo GAUSS GUN

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In questo articolo, Konstantin di How-todo ti mostrerà come realizzare un cannone Gauss portatile.

Il progetto è stato realizzato solo per divertimento, quindi non c'era l'obiettivo di stabilire alcun record nell'edilizia gaussiana.

In effetti, Konstantin è diventato persino troppo pigro per contare la bobina.

Cominciamo col rispolverare la teoria. Come funziona la pistola Gauss.

Carichiamo il condensatore con un'alta tensione e lo scarichiamo su una bobina di filo di rame sulla canna.

Quando la corrente lo attraversa, si crea un potente campo elettromagnetico. Un proiettile ferromagnetico viene attirato nella canna. La carica sul condensatore si esaurisce molto rapidamente e, idealmente, la corrente attraverso la bobina smette di fluire quando il proiettile è nel mezzo.

Dopodiché, continua a volare per inerzia.

Prima di procedere al montaggio, si avverte che è necessario lavorare con molta attenzione con l'alta tensione.

Soprattutto quando si utilizzano condensatori così grandi, può essere piuttosto pericoloso.

Faremo una pistola a stadio singolo.

Primo, per la semplicità. L'elettronica è quasi elementare.

Nella produzione di un sistema multistadio, è necessario in qualche modo cambiare le bobine, calcolarle e installare i sensori.

In secondo luogo, un dispositivo multistadio semplicemente non si adatterebbe al fattore di forma della pistola previsto.

Anche adesso il corpo è pieno. Simili pistole a punto di svolta furono prese come base.

Il corpo verrà stampato su una stampante 3D. Per fare ciò, iniziamo con un modello.

Lo facciamo in Fusion360, tutti i file saranno nella descrizione, se improvvisamente qualcuno vuole ripetere.

Cercheremo di mettere tutti i dettagli nel modo più compatto possibile. A proposito, ce ne sono pochissimi.
4 batterie 18650, per un totale di circa 15V.
Nella loro sede nel modello, sono previste rientranze per l'installazione dei ponticelli.

Che faremo da un foglio spesso.
Un modulo che aumenta la tensione della batteria a circa 400 volt per caricare un condensatore.

Il condensatore stesso, e questo è un banco di 1000 microfarad 450 V.

E l'ultimo. La bobina vera e propria.

Il resto delle piccole cose come un tiristore, le batterie per aprirlo, i pulsanti di avvio possono essere posizionati con un baldacchino o incollati al muro.

Quindi non ci sono posti separati per loro.
Per la canna è necessario un tubo non magnetico.

Useremo la custodia da una penna a sfera. Questo è molto più semplice di stamparlo su una stampante e poi macinarlo.

Avvolgiamo un filo di rame verniciato con un diametro di 0,8 mm sul telaio della bobina, posando l'isolamento tra ogni strato. Ogni strato deve essere fissato rigidamente.

Avvolgiamo ogni strato il più strettamente possibile, giriamo per girare, creiamo tutti gli strati che si adattano alla custodia.

Il manico è in legno.

Il modello è pronto, puoi avviare la stampante.

Quasi tutte le parti sono realizzate con un ugello da 0,8 mm e solo il pulsante che tiene la canna è realizzato con un ugello da 0,4 mm.

La stampa ha richiesto circa sette ore, quindi si è scoperto che era rimasta solo plastica rosa.
Dopo la stampa, pulire accuratamente il modello dai supporti. Acquistiamo primer e vernice dal negozio.

Non era possibile utilizzare colori acrilici, ma si rifiutava di stendersi normalmente anche a terra.
Per la verniciatura della plastica PLA, ci sono spray e vernici speciali che manterranno perfettamente anche senza preparazione.
Ma tali vernici non sono state trovate, ovviamente si è rivelato goffo.

Ho dovuto dipingere per metà sporgendomi dalla finestra.

Diciamo che una superficie irregolare è un tale stile, e in generale è stato progettato così.
Mentre la stampa è in corso e la vernice si asciuga, prendiamoci cura del manico.
Non c'era legno di spessore adeguato, quindi incolleremo due pezzi di parquet insieme.

Quando è asciutto, gli diamo una forma ruvida con un seghetto alternativo.

Siamo un po' sorpresi che un seghetto alternativo a batteria tagli 4 cm di legno senza troppe difficoltà.

Successivamente, con l'aiuto di un dremel e di un ugello, arrotondiamo gli angoli.

A causa della piccola larghezza del pezzo, l'inclinazione dell'impugnatura non è esattamente la stessa desiderata.

Risolviamo questi inconvenienti con l'ergonomia.

Sovrascriviamo le irregolarità con un ugello con carta vetrata, passiamo manualmente al 400esimo.

Dopo la spellatura, coprire con olio in più strati.

Fissiamo la maniglia alla vite autofilettante, dopo aver precedentemente perforato il canale.

Con la finitura della carta vetrata e delle lime ad ago, regoliamo tutti i dettagli l'uno con l'altro in modo che tutto si chiuda, tenga e aderisca come dovrebbe.

Puoi passare all'elettronica.
Il primo passo è installare il pulsante. Approssimativamente stima in modo che in futuro non interferisca molto.

Quindi, assemblare il vano batteria.
Per fare ciò, taglia la pellicola a strisce e incollala sotto i contatti della batteria. Le batterie sono collegate in serie.

Controlliamo sempre che ci sia un contatto affidabile.
Al termine, è possibile collegare il modulo ad alta tensione tramite il pulsante e un condensatore ad esso.

Puoi anche provare a caricarlo.
Impostiamo la tensione a circa 410 V, per scaricarla sulla bobina senza forti scoppi di chiusura dei contatti, è necessario utilizzare un tiristore che funzioni come un interruttore.

E perché si chiuda, è sufficiente una piccola tensione di un volt e mezzo sull'elettrodo di controllo.

Sfortunatamente, si è scoperto che il modulo step-up ha un punto intermedio e questo non ti consente di prendere la tensione di controllo dalle batterie già installate senza trucchi speciali.

Pertanto, prendiamo una batteria da dito.

Un piccolo pulsante dell'orologio funge da trigger, commutando grandi correnti attraverso il tiristore.

Sarebbe stata la fine, ma due tiristori non potevano sopportare un simile abuso.
Quindi ho dovuto selezionare un tiristore più potente, 70TPS12, in grado di sopportare 1200-1600 V e 1100 A per impulso.

Poiché il progetto è ancora congelato per una settimana, acquisteremo anche più parti per creare un indicatore di carica. Può funzionare in due modalità, accendendo un solo diodo, spostandolo o accendendolo tutto a turno.

La seconda opzione sembra più bella.

Lo schema è abbastanza semplice, ma su Ali puoi acquistare un modulo del genere già pronto.

Aggiungendo un paio di resistori megaohm all'ingresso dell'indicatore, è possibile collegarlo direttamente al condensatore.
Il nuovo tiristore, come previsto, supera facilmente potenti correnti.

L'unica cosa è che non si chiude, cioè prima di sparare è necessario spegnere la carica in modo che il condensatore possa essere completamente scaricato e il tiristore vada nel suo stato originale.

Ciò avrebbe potuto essere evitato se il convertitore avesse un raddrizzatore a semionda.
I tentativi di rifare il successo esistente non hanno portato.

Puoi iniziare a fare proiettili. Devono essere magnetici.

Puoi prendere dei chiodi per tasselli così meravigliosi, hanno un diametro di 5,9 mm.

E il baule si adatta perfettamente, resta solo da tagliare il cappello e affilarlo un po '.

Il peso del proiettile è risultato essere di 7,8 g.

Velocità, purtroppo, ora non c'è più nulla da misurare.

Finiamo il montaggio incollando il corpo e la bobina.

Puoi testarlo, questo giocattolo fa bene i buchi nelle lattine di alluminio, perfora le scatole di cartone e in generale puoi sentire la potenza.

Sebbene molti affermino che il cannone Gauss sia silenzioso, scoppia un po' quando viene sparato, anche senza un proiettile.

Quando grandi correnti passano attraverso il filo della bobina, sebbene ciò avvenga in una frazione di secondo, si riscalda e si espande leggermente.
Se impregni la bobina con resina epossidica, puoi eliminare parzialmente questo effetto.

Fatto in casa è stato presentato per te da Konstantin, workshop How-todo.

Ciao. In questo articolo considereremo come realizzare una pistola elettromagnetica gaussiana portatile assemblata utilizzando un microcontrollore. Bene, riguardo alla pistola Gauss, ovviamente, mi sono emozionato, ma non c'è dubbio che sia una pistola elettromagnetica. Questo dispositivo su microcontrollore è stato sviluppato per insegnare ai principianti come programmare microcontrollori usando l'esempio della costruzione di una pistola elettromagnetica con le proprie mani.Analizziamo alcuni punti di progettazione sia nella pistola elettromagnetica Gauss stessa che nel programma per il microcontrollore.

Fin dall'inizio, devi decidere il diametro e la lunghezza della canna della pistola stessa e il materiale con cui sarà realizzata. Ho usato una custodia di plastica con un diametro di 10 mm da sotto un termometro a mercurio, poiché l'ho tenuto inattivo. È possibile utilizzare qualsiasi materiale disponibile che abbia proprietà non ferromagnetiche. Questi sono tubi di vetro, plastica, rame, ecc. La lunghezza della canna può dipendere dal numero di bobine elettromagnetiche utilizzate. Nel mio caso vengono utilizzate quattro bobine elettromagnetiche, la lunghezza della canna è di venti centimetri.

Per quanto riguarda il diametro del tubo utilizzato, nel processo di funzionamento, la pistola elettromagnetica ha mostrato che è necessario tenere conto del diametro della canna rispetto al proiettile utilizzato. In poche parole, il diametro della canna non dovrebbe essere molto più grande del diametro del proiettile utilizzato. Idealmente, la canna di una pistola elettromagnetica dovrebbe adattarsi al proiettile stesso.

Il materiale per la creazione di conchiglie era l'asse della stampante con un diametro di cinque millimetri. Da questo materiale sono stati realizzati cinque pezzi grezzi lunghi 2,5 centimetri. Sebbene sia anche possibile utilizzare pezzi grezzi di acciaio, ad esempio da un filo o un elettrodo, cosa si può trovare.

Devi prestare attenzione al peso del proiettile stesso. Il peso dovrebbe essere mantenuto il più basso possibile. I miei gusci sono un po' pesanti.

Prima della creazione di questa pistola, sono stati condotti esperimenti. Una pasta vuota di una penna veniva usata come canna, un ago veniva usato come proiettile. L'ago ha perforato facilmente il coperchio di un caricatore posto vicino alla pistola elettromagnetica.

Poiché la pistola elettromagnetica Gauss originale è costruita sul principio di caricare un condensatore con un'alta tensione, circa trecento volt, per motivi di sicurezza, i radioamatori alle prime armi dovrebbero alimentarla con una bassa tensione, circa venti volt. La bassa tensione porta al fatto che la portata del proiettile non è molto lunga. Ma ancora una volta, tutto dipende dal numero di bobine elettromagnetiche utilizzate. Più bobine elettromagnetiche vengono utilizzate, maggiore è l'accelerazione del proiettile nella pistola elettromagnetica. Anche il diametro della canna è importante (minore è il diametro della canna, più lontano vola il proiettile) e la qualità dell'avvolgimento delle bobine elettromagnetiche stesse. Forse le bobine elettromagnetiche sono le più basilari nella progettazione di una pistola elettromagnetica, è necessario prestare seria attenzione a questo per ottenere il massimo volo del proiettile.

Darò i parametri delle mie bobine elettromagnetiche, potrebbero essere diversi per te. La bobina è avvolta con un filo con un diametro di 0,2 mm. La lunghezza dell'avvolgimento dello strato della bobina elettromagnetica è di due centimetri e contiene sei di queste righe. Non ho isolato ogni nuovo livello, ma ho iniziato ad avvolgere un nuovo livello su quello precedente. A causa del fatto che le bobine elettromagnetiche sono alimentate a bassa tensione, è necessario ottenere il fattore Q massimo della bobina. Pertanto, avvolgiamo tutti i giri strettamente l'uno all'altro, giro per giro.

Per quanto riguarda l'alimentatore, qui non sono necessarie spiegazioni speciali. Tutto è stato saldato dagli scarti di textolite in lamina lasciata dalla produzione di circuiti stampati. Le immagini mostrano tutto in dettaglio. Il cuore dell'alimentatore è il servo SG90 pilotato da un microcontrollore.

L'asta di alimentazione è costituita da una barra di acciaio con un diametro di 1,5 mm, all'estremità dell'asta è saldato un dado m3 per l'accoppiamento con il servoazionamento. Sul servo bilanciere è installato un filo di rame con un diametro di 1,5 mm piegato ad entrambe le estremità per aumentare il braccio.

Questo semplice dispositivo, assemblato con materiali improvvisati, è abbastanza per alimentare un proiettile nella canna di una pistola elettromagnetica. L'asta di alimentazione deve uscire completamente dal caricatore. Un palo di ottone incrinato con un diametro interno di 3 mm e una lunghezza di 7 mm fungeva da guida per l'asta di alimentazione. È stato un peccato buttarlo via, quindi è tornato utile, in effetti, come pezzi di textolite di alluminio.

Il programma per il microcontrollore atmega16 è stato creato in AtmelStudio ed è un progetto completamente open source per te. Considera alcune impostazioni nel programma del microcontrollore che dovranno essere effettuate. Per il funzionamento più efficiente della pistola elettromagnetica, sarà necessario impostare il tempo di funzionamento di ciascuna bobina elettromagnetica nel programma. L'impostazione viene eseguita in ordine. Innanzitutto, salda la prima bobina nel circuito, non collegare il resto. Impostare l'ora nel programma (in millisecondi).

Flash il microcontrollore ed eseguire il programma sul microcontrollore. Lo sforzo della bobina dovrebbe essere sufficiente per tirare il proiettile e dare l'accelerazione iniziale. Dopo aver raggiunto il volo massimo del proiettile, regolando il tempo della bobina nel programma del microcontrollore, collegare la seconda bobina e regolare anche il tempo, ottenendo una portata ancora maggiore del proiettile. Di conseguenza, la prima bobina rimane accesa.

PORTA |=(1 PORTA &=~(1

In questo modo si imposta il funzionamento di ciascuna bobina elettromagnetica, collegandole in ordine. All'aumentare del numero di bobine elettromagnetiche nel dispositivo della pistola elettromagnetica Gauss, anche la velocità e, di conseguenza, la portata del proiettile dovrebbero aumentare.

Questa meticolosa procedura di installazione di ciascuna bobina può essere evitata. Ma per questo sarà necessario modernizzare il dispositivo della pistola elettromagnetica stessa installando sensori tra le bobine elettromagnetiche per tracciare il movimento del proiettile da una bobina all'altra. I sensori in combinazione con un microcontrollore non solo semplificheranno il processo di ottimizzazione, ma aumenteranno anche la portata del proiettile. Non ho fatto questi campanelli e fischietti e non ho complicato il programma del microcontrollore. L'obiettivo era realizzare un progetto interessante e semplice utilizzando un microcontrollore. Com'è interessante giudicare, ovviamente, te. Ad essere sincero, da bambino ero felice, "trebbiando" da questo dispositivo, e avevo un'idea per un dispositivo più serio su un microcontrollore. Ma questo è un argomento per un altro articolo.

Programma e schema -

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Un potente modello della famosa pistola Gauss, che puoi realizzare con le tue mani con mezzi improvvisati, è soddisfatto. Questa pistola Gauss fatta in casa è realizzata in modo molto semplice, ha un design leggero, ogni amante della casa e radioamatore può trovare tutte le parti utilizzate. Con l'aiuto del programma di calcolo della bobina, puoi ottenere la massima potenza.

Quindi, per realizzare il Gauss Cannon, abbiamo bisogno di:

1. Pezzo di compensato.
2. Foglio di plastica.
3. Tubo in plastica per volata ∅5 mm.
4. Filo di rame per bobina ∅0,8 mm.
5. Grandi condensatori elettrolitici
6. pulsante Start
7. Tiristore 70TPS12
8. Batterie 4X1,5V
9. Lampada a incandescenza e attacco per esso 40W
10. Diodo 1N4007

Assemblaggio del corpo per lo schema della pistola Gauss

La forma della custodia può essere qualsiasi, non è necessario aderire allo schema presentato. Per dare alla custodia un aspetto estetico, puoi dipingerla con vernice spray.

Installazione di parti nell'alloggiamento per il cannone Gauss

Per cominciare, montiamo i condensatori, in questo caso sono stati fissati a fascette di plastica, ma puoi pensare a un altro supporto.

Quindi installiamo la cartuccia per la lampada a incandescenza all'esterno dell'alloggiamento. Non dimenticare di collegare due cavi di alimentazione ad esso.

Quindi posizioniamo il vano batteria all'interno della custodia e lo fissiamo, ad esempio, con viti per legno o in altro modo.

Avvolgimento a spirale per il cannone Gauss

Per calcolare la bobina gaussiana, puoi utilizzare il programma FEMM, puoi scaricare il programma FEMM da questo link https://code.google.com/archive/p/femm-coilgun

Usare il programma è molto semplice, bisogna inserire i parametri necessari nel template, caricarli nel programma, e in uscita otteniamo tutte le caratteristiche della bobina e della futura pistola nel suo insieme, fino alla velocità della proiettile.

Quindi, iniziamo a girare! Per prima cosa devi prendere il tubo preparato e avvolgerlo con la carta usando la colla PVA in modo che il diametro esterno del tubo sia di 6 mm.

Quindi eseguiamo dei fori al centro dei segmenti e li mettiamo sul tubo. Riparali con la colla a caldo. La distanza tra le pareti dovrebbe essere di 25 mm.

Mettiamo la bobina sulla canna e procediamo al passaggio successivo ...

Schema Cannone Gauss. Assemblea

Montiamo il circuito all'interno del case mediante montaggio superficiale.

Quindi installiamo il pulsante sulla custodia, pratichiamo due fori e infiliamo lì i fili per la bobina.

Per semplificare l'uso, puoi fare un supporto per la pistola. In questo caso è stato ricavato da un blocco di legno. In questa versione del carrello, sono stati lasciati degli spazi vuoti lungo i bordi della canna, questo è necessario per regolare la bobina, spostando la bobina, è possibile ottenere la massima potenza.

I proiettili dei cannoni sono costituiti da un chiodo di metallo. I segmenti sono lunghi 24 mm e hanno un diametro di 4 mm. Le munizioni a salve devono essere affilate.

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Ogni fan della fantascienza ha familiarità con le armi elettromagnetiche. Tali tecnologie sono rappresentate come una combinazione di componenti meccanici, elettronici ed elettrici. Ma che aspetto ha un'arma del genere nella vita reale, ha anche la minima possibilità di esistenza?

Caratteristiche tecnologiche

Il fucile Gauss è interessante per i ricercatori per diverse caratteristiche allo stesso tempo. L'implementazione di questa tecnologia eviterà il riscaldamento delle armi. Di conseguenza, le sue qualità di fuoco rapido aumenteranno fino a limiti precedentemente sconosciuti. Inoltre, l'incarnazione delle idee tecnologiche nella realtà renderà necessario abbandonare i bossoli, il che semplificherà notevolmente le riprese.

Per impostazione predefinita, il fucile Gauss può sparare proiettili sottili e stretti con la massima potenza di penetrazione. L'accelerazione della cartuccia in questo caso è assolutamente indipendente dal diametro.

Per il funzionamento dell'arma è sufficiente la ricarica con corrente elettrica. Per quanto riguarda gli schemi noti, nella loro struttura non sono praticamente presenti elementi mobili.

Principio di tiro

Attualmente, l'arma rimane in fase di sviluppo. Secondo l'idea, dovrebbe sparare con cartucce di ferro. Tuttavia, a differenza delle controparti di armi da fuoco, i proiettili sono messi in moto non dalla pressione dei gas in polvere, ma dall'influenza di un campo magnetico.

In effetti, il fucile Gauss funziona secondo un principio piuttosto primitivo. Lungo la canna c'è una serie di bobine elettromagnetiche. Le cartucce vengono caricate meccanicamente dal caricatore. Una delle bobine solleva la carica. Non appena la cartuccia raggiunge il centro della canna, viene attivata la bobina successiva, grazie alla quale viene accelerata.

Il posizionamento sequenziale lungo la canna di un numero arbitrario di bobine teoricamente consente di disperdere istantaneamente il proiettile a velocità inimmaginabili.

Vantaggi e svantaggi

Il fucile elettromagnetico in teoria ha vantaggi irraggiungibili per qualsiasi altra arma conosciuta:

• la possibilità di selezionare la velocità del proiettile;
• mancanza di maniche;
• esecuzione di colpi assolutamente silenziosi;
• poco ritorno;
• alta affidabilità;
• resistenza all'usura;
• funzionante in airless, in particolare nello spazio esterno.

Nonostante un principio di funzionamento abbastanza semplice e un design semplice, il fucile Gauss presenta alcuni inconvenienti che creano barriere al suo utilizzo come arma.

Il problema principale è la bassa efficienza delle bobine elettromagnetiche. Prove speciali mostrano che solo il 7% circa della carica viene convertito in energia cinetica, che non è sufficiente per mettere in moto la cartuccia.

La seconda difficoltà è il consumo significativo e l'accumulo di energia a lungo termine da parte dei condensatori. Insieme alla pistola, dovrai trasportare una fonte di alimentazione abbastanza pesante e voluminosa.

Sulla base di quanto sopra, possiamo concludere che nelle condizioni moderne non ci sono praticamente prospettive per l'attuazione dell'idea come armi leggere. Uno spostamento positivo nella giusta direzione è possibile solo nel caso dello sviluppo di fonti di corrente elettrica potenti, autonome e allo stesso tempo compatte.

Prototipi

Attualmente, non esiste un solo esempio di successo della creazione di armi elettromagnetiche altamente efficaci. Tuttavia, ciò non interferisce con lo sviluppo di prototipi. L'esempio di maggior successo è l'invenzione dell'ufficio di ingegneria Delta V Engineering.

Il dispositivo a 15 caricatori degli sviluppatori consente di sparare ad alta velocità, rilasciando 7 colpi al secondo. Sfortunatamente, il potere di penetrazione del fucile è sufficiente solo per rompere vetri e lattine. L'arma elettromagnetica pesa circa 4 kg e spara proiettili calibro 6,5 mm.

Ad oggi, lo sviluppatore non è ancora riuscito a superare il principale inconveniente del fucile: la velocità iniziale estremamente bassa dei proiettili. Qui, questa cifra è di soli 43 m / s. Se tracciamo parallelismi, la velocità iniziale di una cartuccia sparata da un fucile ad aria compressa è quasi 20 volte superiore.

Invenzione di Gauss nei giochi per computer

Nei giochi di fantascienza, la pistola elettromagnetica è forse l'arma più potente, a fuoco rapido e veramente letale. È divertente, ma la maggior parte degli effetti speciali non sono caratteristici di questa invenzione.

L'esempio più eclatante è la pistola e il fucile Gauss, che sono a disposizione dei personaggi della serie cult dei giochi Fallout. Come il prototipo reale, l'arma virtuale funziona sulla base di particelle elettromagnetiche cariche.

In S.T.A.L.K.E.R. la pistola Gauss ha una bassa cadenza di fuoco, che è vicina alle qualità dei prototipi della vita reale. Allo stesso tempo, l'arma ha la massima potenza. Secondo la descrizione, la pistola funziona sulla base dell'energia di fenomeni anomali.

I giochi Master of Orion consentono anche al giocatore di equipaggiare astronavi con cannoni Gauss. Qui, l'arma spara proiettili elettromagnetici, la cui forza del danno non dipende dalla distanza dal bersaglio.

Possedere armi che anche nei giochi per computer possono essere trovate solo nel laboratorio di uno scienziato pazzo o vicino a un portale temporale verso il futuro è fantastico. Guardare come le persone indifferenti alla tecnologia fissano involontariamente gli occhi sul dispositivo e i giocatori accaniti sollevano frettolosamente le mascelle dal pavimento: per questo vale la pena passare una giornata ad assemblare una pistola Gauss.

Come al solito, abbiamo deciso di iniziare con il design più semplice: una pistola a induzione a bobina singola. Gli esperimenti con l'accelerazione multistadio del proiettile sono stati lasciati a ingegneri elettronici esperti che sono stati in grado di costruire un complesso sistema di commutazione su potenti tiristori e mettere a punto i momenti di commutazione sequenziale delle bobine. Invece, ci siamo concentrati sulla possibilità di preparare un piatto con ingredienti ampiamente disponibili. Quindi, per costruire un cannone Gauss, prima di tutto devi fare la spesa. Nel negozio di radio è necessario acquistare diversi condensatori con una tensione di 350-400 V e una capacità totale di 1000-2000 microfarad, un filo di rame smaltato con un diametro di 0,8 mm, vani batteria per la Krona e due del tipo da 1,5 volt batterie C, un interruttore a levetta e un pulsante. Prendiamo cinque fotocamere Kodak usa e getta in articoli fotografici, un semplice relè a quattro pin di uno Zhiguli in ricambi auto, un pacchetto di cannucce per cocktail in "prodotti" e una pistola di plastica, una mitragliatrice, un fucile da caccia, un fucile o qualsiasi altra pistola che vuoi in “giocattoli” vuoi trasformarti in un'arma del futuro.

Ci avvolgiamo sui baffi

L'elemento di potenza principale della nostra pistola è un induttore. Con la sua fabbricazione, vale la pena iniziare l'assemblaggio della pistola. Prendi un pezzo di cannuccia lungo 30 mm e due rondelle grandi (di plastica o di cartone), montale in una bobina usando una vite e un dado. Inizia ad avvolgere il filo smaltato attorno ad esso con attenzione, bobina per bobina (con un filo di grande diametro, questo è abbastanza semplice). Fare attenzione a non piegare bruscamente il filo, non danneggiare l'isolamento. Dopo aver terminato il primo strato, riempilo con la supercolla e inizia ad avvolgere il successivo. Fallo con ogni strato. In totale, devi avvolgere 12 strati. Quindi puoi smontare la bobina, rimuovere le rondelle e mettere la bobina su una lunga cannuccia, che fungerà da botte. Un'estremità della cannuccia dovrebbe essere tappata. La bobina finita è facile da testare collegandola a una batteria da 9 volt: se contiene una graffetta, allora ci sei riuscito. Puoi inserire una cannuccia nella bobina e testarla nel ruolo di un solenoide: dovrebbe attirare attivamente un pezzo di graffetta su se stesso e persino lanciarlo fuori dalla canna di 20-30 cm quando viene pulsato.

Dopo aver imparato il semplice circuito a bobina singola, puoi cimentarti nella costruzione di una pistola multistadio: dopotutto, è così che dovrebbe essere una vera pistola Gauss. I tiristori (potenti diodi controllati) sono ideali come elemento di commutazione per circuiti a bassa tensione (centinaia di volt) e spinterometri controllati per circuiti ad alta tensione (migliaia di volt). Il segnale agli elettrodi di controllo dei tiristori o degli spinterometri verrà inviato dal proiettile stesso, volando oltre le fotocellule installate nella canna tra le bobine. Il momento dello spegnimento di ciascuna bobina dipenderà interamente dal condensatore che la alimenta. Attenzione: un aumento eccessivo della capacità per una data impedenza della bobina può portare ad un aumento della durata dell'impulso. A sua volta, questo può portare al fatto che dopo che il proiettile ha superato il centro del solenoide, la bobina rimarrà accesa e rallenterà il movimento del proiettile. Un oscilloscopio ti aiuterà a tracciare e ottimizzare i momenti di accensione e spegnimento di ciascuna bobina, oltre a misurare in dettaglio la velocità del proiettile.

Analizziamo i valori

Un banco di condensatori è il più adatto per generare un potente impulso elettrico (secondo questo parere siamo solidali con i creatori dei più potenti cannoni da laboratorio). I condensatori vanno bene non solo per la loro elevata capacità energetica, ma anche per la capacità di cedere tutta l'energia in brevissimo tempo prima che il proiettile raggiunga il centro della bobina. Tuttavia, i condensatori devono essere caricati in qualche modo. Fortunatamente, il caricabatterie di cui abbiamo bisogno è in qualsiasi fotocamera: il condensatore viene utilizzato lì per formare un impulso ad alta tensione per l'elettrodo di accensione del flash. Le fotocamere usa e getta funzionano meglio per noi, perché il condensatore e il "caricatore" sono gli unici componenti elettrici che hanno, il che significa che estrarre il circuito di ricarica è un gioco da ragazzi.

Il famoso cannone a rotaia della serie Quake occupa il primo posto nella nostra classifica con un ampio margine. Per molti anni, la padronanza della "rotaia" ha distinto i giocatori avanzati: l'arma richiede una precisione di tiro in filigrana, ma in caso di colpo, un proiettile ad alta velocità fa letteralmente a pezzi il nemico.

Lo smontaggio di una fotocamera usa e getta è la fase in cui dovresti iniziare a stare attento. Quando si apre la custodia, cercare di non toccare gli elementi del circuito elettrico: il condensatore può mantenere la carica a lungo. Dopo aver ottenuto l'accesso al condensatore, prima di tutto chiudere i suoi terminali con un cacciavite con impugnatura dielettrica. Solo così potrai toccare la tavola senza temere di ricevere una scossa elettrica. Rimuovere le clip della batteria dal circuito di ricarica, dissaldare il condensatore, saldare il ponticello ai contatti del pulsante di ricarica: non ne avremo più bisogno. Preparare almeno cinque schede di ricarica in questo modo. Presta attenzione alla posizione delle tracce conduttive sulla scheda: puoi connetterti agli stessi elementi del circuito in luoghi diversi.

Il fucile da cecchino della zona di esclusione ottiene il secondo premio per realismo: basato sul fucile LR-300, l'acceleratore elettromagnetico brilla di numerose bobine, emette un ronzio caratteristico quando i condensatori vengono caricati e colpisce a morte il nemico a distanze colossali. L'artefatto del flash funge da fonte di alimentazione.

Stabilire le priorità

La selezione della capacità del condensatore è una questione di compromesso tra l'energia del colpo e il tempo di caricamento della pistola. Abbiamo optato per quattro condensatori da 470 microfarad (400 V) collegati in parallelo. Prima di ogni scatto, attendiamo circa un minuto affinché i LED sui circuiti di carica segnalino che la tensione nei condensatori ha raggiunto i 330 V prescritti. È possibile accelerare il processo di carica collegando diversi vani batteria da 3 volt alla carica circuiti in parallelo. Tuttavia, va tenuto presente che le potenti batterie di tipo "C" hanno una corrente in eccesso per i circuiti della fotocamera deboli. Per evitare che i transistor sulle schede si brucino, dovrebbero esserci 3-5 circuiti di carica collegati in parallelo per ogni gruppo da 3 volt. Sulla nostra pistola, alle "cariche" è collegato un solo vano batteria. Tutti gli altri servono come riviste di riserva.

La posizione dei contatti sul circuito di ricarica di una fotocamera Kodak usa e getta. Prestare attenzione alla posizione delle piste conduttive: ogni filo del circuito può essere saldato alla scheda in diversi punti convenienti.

Definizione delle zone di sicurezza

Non consigliamo a nessuno di tenere sotto il dito un pulsante che scarica una batteria di condensatori da 400 volt. Per controllare la discesa, è meglio installare un relè. Il suo circuito di controllo è collegato a una batteria da 9 volt tramite il pulsante di rilascio e il circuito controllato è collegato al circuito tra la bobina e i condensatori. Il diagramma schematico aiuterà a montare correttamente la pistola. Quando si assembla un circuito ad alta tensione, utilizzare un filo con una sezione di almeno un millimetro; eventuali fili sottili sono adatti per i circuiti di carica e di controllo. Quando si sperimenta il circuito, ricordare che i condensatori possono avere una carica residua. Scaricarli con un cortocircuito prima di toccarli.

In uno dei giochi di strategia più popolari, i fanti del Global Security Council (GDI) sono equipaggiati con potenti cannoni anticarro. Inoltre, i cannoni a rotaia sono installati anche sui carri armati GDI come aggiornamento. In termini di pericolo, un tale carro armato è più o meno lo stesso di uno Star Destroyer in Star Wars.

Riassumendo

Il processo di ripresa si presenta così: accendere l'interruttore di alimentazione; aspettando il bagliore luminoso dei LED; abbassiamo il proiettile nella canna in modo che sia leggermente dietro la bobina; spegnere l'alimentazione in modo che una volta accese, le batterie non prendano energia da sole; mira e premi il pulsante di rilascio. Il risultato dipende in gran parte dalla massa del proiettile. Con l'aiuto di un chiodo corto con il cappello morsicato, siamo riusciti a sparare attraverso una lattina di bevanda energetica, che è esplosa e ha invaso mezza redazione con una fontanella. Quindi il cannone, ripulito dalla soda appiccicosa, lanciò un chiodo nel muro da una distanza di cinquanta metri. E il cuore degli appassionati di fantascienza e giochi per computer, la nostra arma colpisce senza proiettili.

Ogame è una strategia spaziale multiplayer in cui il giocatore si sentirà come l'imperatore dei sistemi planetari e intraprenderà guerre intergalattiche con gli stessi avversari viventi. Ogame è stato tradotto in 16 lingue, incluso il russo. Il cannone Gauss è una delle armi difensive più potenti del gioco.

Pistola Gauss (fucile Gauss)

Altri nomi: pistola gauss, pistola gauss, fucile gauss, pistola gauss, fucile booster.

Il fucile gauss (o la sua variante più grande gauss gun), come il railgun, è un'arma elettromagnetica. Al momento non esistono progetti industriali da combattimento, anche se numerosi laboratori (per lo più amatoriali e universitari) continuano a lavorare alacremente alla creazione di queste armi. Il sistema prende il nome dallo scienziato tedesco Carl Gauss (1777-1855). Con quale spavento il matematico sia stato insignito di un tale onore, personalmente non riesco a capire (non posso ancora, o meglio non ho le informazioni pertinenti). Gauss aveva molto meno a che fare con la teoria dell'elettromagnetismo rispetto, ad esempio, a Oersted, Ampère, Faraday o Maxwell, ma, tuttavia, la pistola portava il suo nome. Il nome è rimasto, e quindi lo useremo.

Principio operativo:
Un fucile Gauss è costituito da bobine (potenti elettromagneti) montate su una canna di dielettrico. Quando viene applicata corrente, gli elettromagneti per un breve momento vengono accesi uno dopo l'altro nella direzione dal ricevitore alla volata. A turno attirano un proiettile d'acciaio (un ago, un dardo o un proiettile, se parliamo di un cannone) verso di loro e quindi lo accelerano a velocità significative.

Vantaggi dell'arma:
1. Nessuna cartuccia. Ciò consente di aumentare notevolmente la capacità del negozio. Ad esempio, un caricatore che contiene 30 colpi può caricare 100-150 proiettili.
2. Alta cadenza di fuoco. In teoria, il sistema consente all'accelerazione del proiettile successivo di iniziare anche prima che il precedente abbia lasciato la canna.
3. Scatto silenzioso. Il design stesso dell'arma ti consente di sbarazzarti della maggior parte dei componenti acustici dello sparo (vedi recensioni), quindi sparare da un fucile gauss sembra una serie di scoppi sottili.
4. Mancanza di smascheramento flash. Questa funzione è particolarmente utile di notte.
5. Basso rendimento. Per questo motivo, quando viene sparato, la canna dell'arma praticamente non si solleva, e quindi aumenta la precisione del fuoco.
6. Affidabilità. Il fucile gauss non utilizza cartucce e quindi la questione delle munizioni di scarsa qualità scompare immediatamente. Se, oltre a questo, ricordiamo l'assenza di un meccanismo di innesco, allora il concetto stesso di "mancata accensione" può essere dimenticato come un incubo.
7. Maggiore resistenza all'usura. Questa proprietà è dovuta al numero ridotto di parti mobili, ai bassi carichi sui componenti e alle parti durante lo sparo e all'assenza di prodotti di combustione della polvere da sparo.
8. La possibilità di utilizzo sia in spazi aperti che in atmosfere che sopprimono la combustione della polvere da sparo.
9. Velocità del proiettile regolabile. Questa funzione consente, se necessario, di ridurre la velocità del proiettile al di sotto del suono. Di conseguenza, scompaiono i caratteristici pop e il fucile gauss diventa completamente silenzioso, e quindi adatto per operazioni speciali segrete.

Svantaggi delle armi:
Tra i difetti dei fucili Gauss vengono spesso citati: bassa efficienza, alto consumo energetico, peso e dimensioni elevati, tempo di ricarica dei condensatori lungo, ecc. Voglio dire che tutti questi problemi sono dovuti solo al livello di sviluppo della moderna tecnologia . In futuro, quando si creano fonti di alimentazione compatte e potenti, utilizzando nuovi materiali strutturali e superconduttori, la pistola Gauss può davvero diventare un'arma potente ed efficace.

In letteratura, ovviamente fantastica, William Keith armò i legionari con un fucile gauss nel suo ciclo della Quinta Legione Straniera. (Uno dei miei libri preferiti!) È stato utilizzato anche dai militaristi del pianeta Klisand, che hanno portato Jim de Grise nel romanzo di Garrison "La vendetta del topo d'acciaio inossidabile". Dicono che il gaussianismo si trovi anche nei libri della serie STALKER, ma ne ho letti solo cinque. Non ho trovato niente del genere, ma non parlerò per altri.

Per quanto riguarda il mio lavoro personale, nel mio nuovo romanzo "Marauders" ho presentato la carabina Gauss "Metel-16" di Tula al mio personaggio principale Sergei Korn. È vero, lo possedeva solo all'inizio del libro. Dopotutto, il personaggio principale è lo stesso, il che significa che ha diritto a una pistola più impressionante.

Oleg Shovkunenko

Recensioni e commenti:

Alessandro 29/12/13
Secondo la rivendicazione 3 - un colpo con una velocità di proiettile supersonica sarà comunque forte. Per questo motivo per armi silenziose vengono utilizzate speciali cartucce subsoniche.
Secondo la rivendicazione 5, il rinculo sarà inerente a qualsiasi arma che spara "oggetti materiali" e dipende dal rapporto tra le masse del proiettile e dell'arma e dalla quantità di moto della forza che accelera il proiettile.
Secondo la rivendicazione 8 - nessuna atmosfera può influenzare la combustione della polvere da sparo in una cartuccia sigillata. Nello spazio verranno sparate anche armi da fuoco.
Il problema può essere solo nella stabilità meccanica delle parti dell'arma e nelle proprietà del lubrificante a temperature ultra basse. Ma questo problema è risolvibile e, nel 1972, è stato effettuato un test di sparo nello spazio aperto da un cannone orbitale dalla stazione orbitale militare OPS-2 (Salyut-3).

Oleg Shovkunenko
Alessandro è bravo che hai scritto. Ad essere onesto, ho fatto una descrizione dell'arma basata sulla mia comprensione dell'argomento. Ma forse qualcosa non andava. Esaminiamo insieme i punti.

Articolo numero 3. "Silenzio di fuoco."
Per quanto ne so, il suono di uno sparo di qualsiasi arma da fuoco è costituito da diversi componenti:
1) Il suono o per meglio dire i suoni del funzionamento del meccanismo dell'arma. Questi includono l'impatto dell'attaccante sulla capsula, il clangore dell'otturatore, ecc.
2) Il suono che crea l'aria che riempiva la canna prima dello sparo. Viene spostato sia dal proiettile che dai gas in polvere che filtrano attraverso i canali di taglio.
3) Il suono che gli stessi gas in polvere creano durante una forte espansione e raffreddamento.
4) Suono generato da un'onda d'urto acustica.
I primi tre punti non si applicano affatto al gaussianismo. Prevedo una domanda sull'aria nella canna, ma in un fucile gaussiano la canna non deve essere solida e tubolare, il che significa che il problema scompare da solo. Quindi resta il punto numero 4, proprio quello di cui parli tu, Alexander. Voglio dire che l'onda d'urto acustica è lontana dalla parte più rumorosa dello scatto. I silenziatori delle armi moderne praticamente non lo combattono affatto. Eppure, le armi da fuoco con silenziatore sono ancora chiamate silenziose. Pertanto, il gaussiano può anche essere chiamato silenzioso. A proposito, grazie mille per avermelo ricordato. Ho dimenticato di menzionare tra i vantaggi della pistola gauss la possibilità di regolare la velocità del proiettile. Dopotutto, è possibile impostare una modalità subsonica (che renderà l'arma completamente silenziosa e destinata ad azioni segrete in combattimento ravvicinato) e supersonica (questo è per la vera guerra).

Numero articolo 5. "Praticamente nessun contraccolpo."
Naturalmente, c'è anche un ritorno su gassovka. Dove senza di lei?! La legge di conservazione della quantità di moto non è stata ancora annullata. Solo il principio di funzionamento di un fucile gauss lo renderà non esplosivo, come in un'arma da fuoco, ma come se fosse allungato e liscio, e quindi molto meno evidente per il tiratore. Anche se, ad essere onesti, questi sono solo i miei sospetti. Finora, non ho sparato con una pistola del genere :))

Articolo numero 8. "La possibilità di utilizzare entrambi nello spazio esterno...".
Bene, non ho detto nulla sull'impossibilità di usare armi da fuoco nello spazio. Solo che dovrà essere rifatto in modo tale, tanti problemi tecnici da risolvere, che è più facile creare una pistola gauss :)) Per quanto riguarda i pianeti con atmosfere specifiche, l'uso di un'arma da fuoco su di essi può essere davvero non solo difficile , ma anche pericoloso. Ma questo è già dalla sezione della fantasia, in effetti, in cui è impegnato il tuo obbediente servitore.

Vyacheslav 05.04.14
Grazie per una storia interessante sulle armi. Tutto è molto accessibile e disposto sugli scaffali. Un altro sarebbe uno shemku per maggiore chiarezza.

Oleg Shovkunenko
Vyacheslav, ho inserito lo schema, come hai chiesto).

interessato 22.02.15
"Perché un fucile Gaus?" - Wikipedia lo dice perché ha gettato le basi della teoria dell'elettromagnetismo.

Oleg Shovkunenko
In primo luogo, in base a questa logica, la bomba aerea avrebbe dovuto essere chiamata "bomba di Newton", perché cade a terra, obbedendo alla legge di gravitazione universale. In secondo luogo, nella stessa Wikipedia, Gauss non è affatto menzionato nell'articolo "Interazione elettromagnetica". È bene che siamo tutti persone colte e ricordiamo che Gauss ha dedotto il teorema omonimo. È vero, questo teorema è incluso nelle equazioni più generali di Maxwell, quindi qui Gauss sembra essere di nuovo nel mezzo con "porre le basi della teoria dell'elettromagnetismo".

Eugenio 05.11.15
Il Gaus Rifle è un nome coniato per l'arma. È apparso per la prima volta nel leggendario gioco post-apocalittico Fallout 2.

Romano 26/11/16
1) su cosa c'entra Gauss con il nome) leggi su Wikipedia, ma non sull'elettromagnetismo, ma sul teorema di Gauss, questo teorema è la base dell'elettromagnetismo ed è la base delle equazioni di Maxwell.
2) il ruggito dello sparo è dovuto principalmente ai gas in polvere in forte espansione. perché il proiettile è supersonico e dopo 500 m dalla canna taglia, ma non c'è rimbombo! solo un fischio dall'aria tagliato dall'onda d'urto del proiettile e basta!)
3) sul fatto che dicono che ci sono campioni di armi leggere ed è silenzioso perché dicono che il proiettile è subsonico - questa è una sciocchezza! quando vengono forniti argomenti, è necessario andare a fondo della questione! lo sparo è silenzioso, non perché il proiettile sia subsonico, ma perché i gas in polvere non fuoriescono dalla canna lì! leggi della pistola PSS in Vic.

Oleg Shovkunenko
Roman, sei per caso parente di Gauss? Dolorosamente zelantemente difendi il suo diritto a questo nome. Personalmente, non mi interessa, se alla gente piace, lascia che ci sia una pistola gauss. Per quanto riguarda tutto il resto, leggi le recensioni dell'articolo, dove la questione della silenziosità è già stata discussa in dettaglio. Non posso aggiungere nulla di nuovo a questo.

Dasha 12.03.17
Scrivo fantascienza. Opinione: L'ACCELERAZIONE è l'arma del futuro. Non attribuirei a uno straniero il diritto di avere il primato in quest'arma. L'ACCELERAZIONE RUSSA CERTAMENTE SOPRA il marcio Occidente. È meglio non dare a uno straniero marcio il DIRITTO DI CHIAMARE UN'ARMA CON IL SUO NOME DI MERDA! I russi sono pieni dei loro saggi! (immeritatamente dimenticato). A proposito, la mitragliatrice Gatling (cannone) è apparsa PIÙ TARDI del russo SOROKA (sistema a canna rotante). Gatling ha semplicemente brevettato un'idea rubata alla Russia. (D'ora in poi lo chiameremo Goat Gutl per questo!). Pertanto, anche Gauss non è correlato alle armi accelerate!

Oleg Shovkunenko
Dasha, il patriottismo è certamente buono, ma solo sano e ragionevole. Ma con la pistola gauss, come si suol dire, il treno è partito. Il termine ha già messo radici, come tanti altri. Non cambieremo i concetti: Internet, il carburatore, il calcio, ecc. Tuttavia, non è così importante il nome di questa o quella invenzione, l'importante è chi può portarlo alla perfezione o, come nel caso di un fucile gauss, almeno in uno stato di combattimento. Sfortunatamente, non ho ancora sentito parlare di seri sviluppi dei sistemi di combattimento gauss, sia in Russia che all'estero.

Bozkov Alexander 26.09.17
Tutto chiaro. Ma puoi aggiungere articoli su altri tipi di armi?: Sulla pistola termite, pistola elettrica, BFG-9000, balestra Gauss, mitragliatrice ectoplasmatica.

Le informazioni sono fornite solo a scopo didattico!
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CONDENSATORI CARICATI MORTALE PERICOLOSO!

Pistola elettromagnetica (Gauss-gun, ing. pistola a bobina) nella sua versione classica è un dispositivo che sfrutta la proprietà dei ferromagneti di essere attirati in una regione di un campo magnetico più forte per accelerare un "proiettile" ferromagnetico.

La mia pistola gauss:
vista dall'alto:


vista laterale:


1 - connettore per il collegamento di un trigger remoto
2 - interruttore "carica batteria/lavoro"
3 - connettore per il collegamento a una scheda audio del computer
4 - interruttore "carica condensatore / sparo"
5 - pulsante per la scarica di emergenza del condensatore
6 - indicatore "Carica batteria"
7 - indicatore "Lavoro"
8 - indicatore "Carica condensatore"
9 - indicatore "Tiro"

Schema della parte di potenza della pistola Gauss:

1 - tronco
2 - diodo protettivo
3 - bobina
4 - LED IR
5 - Fototransistor IR

I principali elementi strutturali della mia pistola elettromagnetica:
batteria -
Uso due batterie agli ioni di litio SANYO UR18650A Formato 18650 da un laptop da 2150 mAh collegato in serie:
...
Il limite di tensione di scarica di queste batterie è 3,0 V.

convertitore di tensione per l'alimentazione dei circuiti di controllo -
La tensione delle batterie viene fornita a un convertitore di tensione boost sul chip 34063, che aumenta la tensione a 14 V. Quindi la tensione viene fornita al convertitore per caricare il condensatore e stabilizzata a 5 V dal chip 7805, per alimentare il circuito di controllo.

convertitore di tensione per caricare un condensatore -
convertitore boost basato su timer 7555 e MOSFET-transistor ;
- Questo N-canale MOSFET- transistor nel caso TO-247 con la tensione massima consentita "drain-source" VDS= 500 volt, corrente di impulso di drenaggio massima ID= 56 ampere e un valore tipico della resistenza drain-source nello stato aperto RDS(attivo)= 0,33 ohm.

L'induttanza dell'induttore del convertitore influisce sul suo funzionamento:
un'induttanza troppo piccola determina la bassa velocità di carica del condensatore;
un'induttanza troppo alta può saturare il nucleo.

Come generatore di impulsi ( circuito oscillatore) per il convertitore ( convertitore boost) è possibile utilizzare un microcontrollore (ad esempio il popolare Arduino), che ti consentirà di implementare la modulazione di larghezza di impulso (PWM, PWM) per controllare il duty cycle degli impulsi.

condensatore -
condensatore elettrolitico per una tensione di diverse centinaia di volt.
In precedenza, ho utilizzato un condensatore K50-17 da un flash esterno sovietico con una capacità di 800 uF per una tensione di 300 V:

Gli svantaggi di questo condensatore sono, a mio avviso, una bassa tensione operativa, una maggiore corrente di dispersione (con conseguente una carica più lunga) e possibilmente una capacità sopravvalutata.
Pertanto, sono passato all'utilizzo di condensatori moderni importati:

SAMWHA per una tensione di 450 V con una capacità di 220 uF serie HC. HC- questa è una serie standard di condensatori SAMWHA, ci sono altre serie: LUI- lavorare in un intervallo di temperatura più ampio, HJ- con durata estesa;

PEC per una tensione di 400 V con una capacità di 150 microfarad.
Ho anche testato un terzo condensatore per 400 V con una capacità di 680 uF, acquistato da un negozio online dx.com -

Alla fine, ho deciso di usare un condensatore PEC per una tensione di 400 V con una capacità di 150 microfarad.

Per un condensatore, è importante anche la sua resistenza in serie equivalente ( VES).

interruttore -
interruttore di alimentazione SA progettato per commutare un condensatore carico C sulla bobina l:

come interruttore, puoi utilizzare i tiristori o IGBT-transistori:

tiristore -
Uso un tiristore di potenza TC125-9-364 con controllo del catodo
aspetto

dimensioni

- tiristore a pin ad alta velocità: "125" indica la massima corrente di esercizio consentita (125 A); "9" significa classe tiristore, cioè tensione impulsiva ripetitiva in centinaia di volt (900 V).

L'uso di un tiristore come chiave richiede la selezione della capacità del banco di condensatori, poiché un impulso di corrente prolungato farà sì che il proiettile che è volato al centro della bobina venga tirato indietro - " risucchiare effetto".

Transistor IGBT -
usa come chiave IGBT-il transistor consente non solo di chiudere, ma anche di aprire il circuito della bobina. Ciò consente di interrompere la corrente (e il campo magnetico della bobina) dopo che il proiettile è passato attraverso il centro della bobina, altrimenti il ​​proiettile verrebbe respinto nella bobina e quindi rallentato. Ma l'apertura del circuito della bobina (una forte diminuzione della corrente nella bobina) porta alla comparsa di un impulso di alta tensione sulla bobina secondo la legge dell'induzione elettromagnetica $u_L = (L ((di_L) \over (dt) ) )$. Per proteggere la chiave -IGBT-transistor, è necessario utilizzare elementi aggiuntivi:

televisori video- diodo ( Diodo TVS), creando un percorso per la corrente nella bobina quando si apre la chiave e smorzando un forte aumento di tensione sulla bobina
Rdis- resistenza di scarica ( resistenza di scarica) - fornisce l'attenuazione della corrente nella bobina (assorbe l'energia del campo magnetico della bobina)
Crscondensatore di soppressione della suoneria), che impedisce il verificarsi di impulsi di sovratensione sulla chiave (può essere integrato con un resistore, formando Smorzatore RC)

ero solito IGBT-transistor IRG48BC40F dalla popolare serie IRG4.

bobina (bobina) -
la bobina è avvolta su un telaio in plastica con filo di rame. La resistenza ohmica della bobina è di 6,7 ohm. La larghezza dell'avvolgimento multistrato (alla rinfusa) $b$ è di 14 mm, in uno strato ci sono circa 30 spire, il raggio massimo è di circa 12 mm, il raggio minimo $D$ è di circa 8 mm (il raggio medio $a $ è di circa 10 mm, l'altezza è di $c $ - circa 4 mm), diametro del filo - circa 0,25 mm.
Un diodo è collegato in parallelo alla bobina UF5408 (diodo di soppressione) (corrente di picco 150 A, tensione inversa di picco 1000 V), che smorza l'impulso di tensione di autoinduzione quando la corrente nella bobina viene interrotta.

botte -
Realizzato dal corpo di una penna a sfera.

proiettile -
I parametri del proiettile di prova sono un pezzo di unghia con un diametro di 4 mm (diametro della canna ~ 6 mm) e una lunghezza di 2 cm (il volume del proiettile è 0,256 cm 3 e la massa $m$ = 2 grammi , se assumiamo che la densità dell'acciaio sia 7,8 g/cm 3). Ho calcolato la massa rappresentando il proiettile come una combinazione di un cono e un cilindro.

Il materiale del proiettile deve essere ferromagnete.
Inoltre, il materiale del proiettile dovrebbe avere il più possibile soglia di saturazione magnetica alta - valore di induzione della saturazione $B_s$. Una delle migliori opzioni è il normale ferro magnetico morbido (ad esempio, il normale acciaio non temprato St. 3 - St. 10) con un'induzione di saturazione di 1,6 - 1,7 T. I chiodi sono realizzati con filo di acciaio a basso tenore di carbonio e non trattato termicamente (acciai di qualità St. 1 KP, St. 2 KP, St. 3 PS, St. 3 KP).
Designazione acciaio:
Arte.- acciaio al carbonio di qualità ordinaria;
0 - 10 - la percentuale di carbonio, aumentata di 10 volte. All'aumentare del contenuto di carbonio, l'induzione di saturazione $B_s$ diminuisce.

E la più efficace è la lega" permanente", ma è troppo esotico e costoso. Questa lega è composta da 30-50% di cobalto, 1,5-2% di vanadio e il resto è ferro. Permendur ha la più alta induzione di saturazione $B_s$ di tutti i ferromagneti conosciuti fino a 2,43 T.

È anche auspicabile che il materiale del proiettile ne abbia altrettanto bassa conducibilità. Ciò è dovuto al fatto che le correnti parassite si formano in un campo magnetico alternato in un'asta conduttiva, che portano a perdite di energia.

Pertanto, in alternativa alle conchiglie - ritagli di unghie, ho testato un'asta di ferrite ( bacchetta di ferrite) preso dall'acceleratore dalla scheda madre:

Bobine simili si trovano anche negli alimentatori per computer:

L'aspetto della bobina con un nucleo di ferrite:

Materiale dello stelo (probabilmente nichel-zinco ( Ni-Zn) (analoga ai gradi domestici di ferrite NN/VN) polvere di ferrite) è dielettrico che elimina il verificarsi di correnti parassite. Ma lo svantaggio della ferrite è la bassa induzione di saturazione $B_s$ ~ 0,3 T.
La lunghezza dell'asta era di 2 cm:

La densità delle ferriti nichel-zinco è $\rho$ = 4,0 ... 4,9 g/cm 3 .

Forza di attrazione del proiettile
Il calcolo della forza che agisce su un proiettile in un cannone Gauss è complesso compito.

Si possono fornire diversi esempi del calcolo delle forze elettromagnetiche.

La forza di attrazione di un pezzo di ferromagnete su una bobina solenoide con un nucleo ferromagnetico (ad esempio, un'armatura di un relè su una bobina) è determinata dall'espressione $F = (((((w I)))^2) \ mu_0 S) \over (2 ((\delta)^ 2)))$ , dove $w$ è il numero di spire della bobina, $I$ è la corrente nell'avvolgimento della bobina, $S$ è l'area della sezione del nucleo della bobina, $\delta$ è la distanza dal nucleo della bobina al pezzo attratto. In questo caso, trascuriamo la resistenza magnetica dei ferromagneti in un circuito magnetico.

La forza che trascina un ferromagnete nel campo magnetico di una bobina senza nucleo è data da $F = ((w I) \over 2) ((d\Phi) \over (dx))$.
In questa formula, $((d\Phi) \over (dx))$ è la velocità di variazione del flusso magnetico della bobina $\Phi$ quando un pezzo di ferromagnete si muove lungo l'asse della bobina (variazione nella $x $ coordinate), questo valore è abbastanza difficile da calcolare. La formula sopra può essere riscritta come $F = (((I)^2) \over 2) ((dL) \over (dx))$, dove $((dL) \over (dx))$ è il tasso di variazione dell'induttanza della bobina $L$.

Come sparare con una pistola gauss
Prima di accendere, il condensatore deve essere caricato a una tensione di 400 V. Per fare ciò, accendere l'interruttore (2) e ruotare l'interruttore (4) in posizione "CHARGE". Per indicare la tensione, un indicatore di livello di un registratore sovietico è collegato al condensatore attraverso un divisore di tensione. Per la scarica di emergenza del condensatore senza collegare la bobina, viene utilizzata una resistenza con una resistenza di 6,8 kOhm con una potenza di 2 W, collegata con un interruttore (5) al condensatore. Prima di sparare è necessario portare l'interruttore (4) in posizione "SHOT". Per evitare l'influenza del rimbalzo dei contatti sulla formazione dell'impulso di controllo, il pulsante "Shot" è collegato al circuito di protezione antirimbalzo sul relè di commutazione e sul microcircuito 74HC00N. Dall'uscita di questo circuito, il segnale innesca un one-shot, che produce un unico impulso di durata regolabile. Questo impulso arriva attraverso un fotoaccoppiatore PC817 all'avvolgimento primario del trasformatore di impulsi, che fornisce l'isolamento galvanico del circuito di controllo dal circuito di potenza. L'impulso generato sull'avvolgimento secondario apre il tiristore e il condensatore viene scaricato attraverso di esso nella bobina.

La corrente che scorre attraverso la bobina durante la scarica crea un campo magnetico che attira il proiettile ferromagnetico e conferisce al proiettile una certa velocità iniziale. Dopo aver lasciato la canna, il proiettile vola ulteriormente per inerzia. In questo caso, va tenuto presente che dopo che il proiettile è passato attraverso il centro della bobina, il campo magnetico rallenterà il proiettile, quindi l'impulso di corrente nella bobina non deve essere stretto, altrimenti ciò comporterà una diminuzione nella velocità iniziale del proiettile.

Per il controllo a distanza dello scatto, al connettore (1) è collegato un pulsante:

Determinazione della velocità del proiettile dalla canna
Quando viene sparato, la velocità e l'energia della volata dipendono fortemente dalla posizione iniziale del proiettile nello stelo.
Per impostare la posizione ottimale, è necessario misurare la velocità del proiettile in uscita dalla canna. Per questo ho usato un misuratore di velocità ottico - due sensori ottici (LED IR VD1, VD2+ Fototransistor IR VT1, VT2) sono posti nel tronco ad una distanza di $l$ = 1 cm l'uno dall'altro. Durante il volo, il proiettile chiude i fototransistor dall'emissione di LED e i comparatori sul microcircuito LM358N formare un segnale digitale:

Quando il flusso luminoso del sensore 2 (più vicino alla bobina) è bloccato, si accende la luce rossa (" ROSSO") LED e quando il sensore 1 si sovrappone - verde (" VERDE").

Questo segnale viene convertito in un livello in decimi di volt (divisori da resistori R1,R3 e R2,R4) e viene alimentato a due canali dell'ingresso lineare (non microfono!) della scheda audio del computer utilizzando un cavo con due spine: una spina collegata al connettore gaussiano e una spina inserita nella presa della scheda audio del computer:
divisore di tensione:


SINISTRA- canale sinistro; GIUSTO- canale destro; GND- "Terra"

spina della pistola:

5 - canale sinistro; 1 - canale destro; 3 - "terreno"
spina collegata al computer:

1 - canale sinistro; 2 - canale destro; 3 - "terreno"

È conveniente utilizzare un programma gratuito per l'elaborazione del segnale Audacia().
Poiché un condensatore è collegato in serie con il resto del circuito su ciascun canale dell'ingresso della scheda audio, l'ingresso della scheda audio è effettivamente Rc-chain, e il segnale registrato dal computer ha una forma smussata:


Punti caratteristici sui grafici:
1 - volo della parte anteriore del proiettile oltre il sensore 1
2 - volo della parte anteriore del proiettile oltre il sensore 2
3 - volo della parte posteriore del proiettile oltre il sensore 1
4 - volo della parte posteriore del proiettile oltre il sensore 2
Determinare la velocità iniziale del proiettile dalla differenza di tempo tra i punti 3 e 4, tenendo conto che la distanza tra i sensori è di 1 cm.
Nell'esempio sopra, con una frequenza di campionamento di $f$ = 192000 Hz per il numero di campioni $N$ = 160, la velocità del proiettile $v = ((l f) \over (N)) = ((1920) \over 160)$ era 12 m/s.

La velocità del proiettile in uscita dalla canna dipende dalla sua posizione iniziale nella canna, che è determinata dallo spostamento della parte posteriore del proiettile dal bordo della canna $\Delta$:

Per ogni capacità della batteria $C$, la posizione ottimale del proiettile (valore $\Delta$) è diversa.

Per il proiettile sopra descritto e una capacità della batteria di 370 uF, ho ottenuto i seguenti risultati:

Con una capacità della batteria di 150 uF, i risultati sono stati i seguenti:

La velocità massima del proiettile era $v$ = 21,1 m/s (a $\Delta$ = 10 mm), che corrisponde a un'energia di ~ 0,5 J -

Quando si testa un proiettile, un'asta di ferrite, si è scoperto che richiede una posizione molto più profonda nella canna (un valore $\Delta$ molto più grande).

Leggi sulle armi
Nella Repubblica di Bielorussia, prodotti con energia di museruola ( energia del muso) non più di 3 J acquistato senza autorizzazione e non registrato.
Nella Federazione Russa, prodotti con energia di museruola meno di 3 J non sono considerate armi.
Nel Regno Unito, i prodotti energetici della volata non sono considerati armi. non più di 1,3 J.

Determinazione della corrente di scarica del condensatore
Per determinare la corrente di scarica massima di un condensatore, è possibile utilizzare il grafico della tensione ai capi del condensatore durante la scarica. Per fare ciò, puoi collegarti al connettore, che viene alimentato attraverso il divisore di tensione sul condensatore, ridotto di $n$ = 100 volte. Corrente di scarica del condensatore $i = (n) \cdot (C \cdot ((du) \over (dt))) = (((m_u) \over (m_t)) C tg \alpha)$, dove $\alpha$ - l'angolo di inclinazione della tangente alla curva di tensione del condensatore in un dato punto.
Ecco un esempio di tale curva di tensione di scarica attraverso un condensatore:

In questo esempio, $C$ = 800 µF, $m_u$ = 1 V/div, $m_t$ = 6,4 ms/div, $\alpha$ = -69,4°, $tg \alpha = -2,66 $, che corrisponde alla corrente all'inizio della scarica $i = (100) \cdot (800) \cdot (10^(-6)) \cdot (1 \over (6,4 \cdot (10^(-3) ))) \cdot (-2,66) = -33,3$ ampere.

Continua