Hej kompisar! Vissa av er har säkert redan läst eller personligen stött på den gaussiska elektromagnetiska acceleratorn, som är mer känd som "Gauss Gun".

Den traditionella Gauss-pistolen är byggd med svåra att hitta eller ganska dyra högkapacitetskondensatorer, och vissa ledningar (dioder, tyristorer, etc.) krävs för att ladda och elda ordentligt. Detta kan vara ganska svårt för människor som inte förstår någonting inom radioelektronik, men viljan att experimentera tillåter dem inte att sitta still. I den här artikeln kommer jag att försöka prata i detalj om principen för pistolens drift och hur du kan montera en Gaussisk accelerator förenklat till ett minimum.

Huvuddelen av pistolen är spolen. Som regel lindas den självständigt på någon dielektrisk icke-magnetisk stav, som i diameter något överstiger projektilens diameter. I den föreslagna designen kan spolen till och med lindas "med ögat", eftersom funktionsprincipen helt enkelt inte tillåter några beräkningar. Det räcker med att få en koppar- eller aluminiumtråd med en diameter på 0,2-1 mm i lack eller silikonisolering och linda 150-250 varv på pipan så att lindningslängden på en rad blir ca 2-3 cm Du kan också använd en färdig solenoid.

När en elektrisk ström passerar genom en spole genereras ett magnetfält i den. Enkelt uttryckt förvandlas spolen till en elektromagnet som drar in en järnprojektil och för att den inte ska sitta kvar i spolen behöver du bara stänga av strömmen när den kommer in i solenoiden.

I klassiska vapen uppnås detta genom exakta beräkningar, användning av tyristorer och andra komponenter som kommer att "klippa av" pulsen vid rätt tidpunkt. Vi kommer helt enkelt att bryta kedjan "när vi kan." För nödbrytning av den elektriska kretsen i vardagen används säkringar, de kan användas i vårt projekt, men det är mer tillrådligt att ersätta dem med lökar från en julgransgirland. De är designade för att drivas med låg spänning, därför, när de drivs från ett 220V-nätverk, brinner de omedelbart ut och bryter kretsen.

Den färdiga enheten består av endast tre delar: en spole, en nätverkskabel och en glödlampa kopplad i serie till spolen.

Många kommer att hålla med om att det är extremt obekvämt och oestetiskt att använda en pistol i denna form, och ibland till och med mycket farligt. Så jag monterade enheten på en liten bit plywood. Jag installerade separata terminaler för spolen. Detta gör det möjligt att snabbt byta solenoid och experimentera med olika alternativ. Till glödlampan installerade jag två tunt skurna spikar. Ändarna på glödlampsledningarna lindas helt enkelt runt dem, så glödlampan byter mycket snabbt. Observera att själva kolven är placerad i ett specialtillverkat hål.

Faktum är att när den avfyras finns det en stor blixt och gnistor, så jag ansåg att det var nödvändigt att ta ner den här "strömmen" lite. System av en enkel enstegs stationär elektromagnetisk massaccelerator eller helt enkelt - Gauss pistol. Uppkallad efter den tyske vetenskapsmannen Carl Gauss. I mitt fall består acceleratorn av en laddare, en strömbegränsande belastning, två elektrolytkondensatorer, en voltmeter och en solenoid.

Så låt oss ta allt i ordning. Att ladda pistolen drivs av 220 volt. Laddningen består av en 1,5uF 400V kondensator.Dioder 1N4006. Utspänning 350 V.

Därefter kommer den strömbegränsande belastningen - H1, i mitt fall en glödlampa, men du kan använda ett kraftfullt motstånd på 500 - 1000 ohm. Knapp S1 begränsar laddningen av kondensatorer. Key S2 levererar en kraftfull urladdning av ström till solenoiden, så S2 måste tåla en stor ström, i mitt fall använde jag en knapp från elpanelen.

Kondensatorerna C1 och C2, vardera 470 uF 400 V. Totalt erhålls 940 uF 400 V. Anslut kondensatorerna och observera polariteten och spänningen på dem under laddning. Du kan styra spänningen på dem med en voltmeter.

Och nu är det svåraste i vår gauss-pistoldesign solenoiden. Den är lindad på en dielektrisk stav. Den inre diametern på stammen är 5-6 mm. Tråden använde PEL 0,5. Spolens tjocklek är 1,5 cm. Längden är 2 cm. Vid lindning av solenoiden är det nödvändigt att isolera varje lager med superlim.

För att accelerera med vår elektromagnetiska gausspistol kommer vi att trimma spikar eller hemmagjorda kulor 4-5 mm tjocka, lika långa som en rulle. Lättare kulor flyger längre. Tyngre flyger mindre sträcka, men de har mer energi. Min gauss pistol genomborrar ölburkar och skjuter 10-12 meter beroende på kula.

Och ändå, för acceleratorn är det bättre att välja tjockare ledningar så att det blir mindre motstånd i kretsen. Var extremt försiktig! Under uppfinningen av acceleratorn blev jag chockad flera gånger, följ reglerna för elsäkerhet och var uppmärksam på isoleringens tillförlitlighet. Lycka till i kreativiteten.

Diskutera artikeln GAUSS GUN

.
I den här artikeln kommer Konstantin från How-todo att visa dig hur man gör en portabel Gauss Cannon.

Projektet gjordes bara för skojs skull, så det fanns inget mål att sätta några rekord i Gaussisk byggnad.

Konstantin blev faktiskt till och med för lat för att räkna spolen.

Låt oss börja med att fräscha upp teorin. Hur fungerar Gauss-pistolen.

Vi laddar kondensatorn med hög spänning och laddar ur den till en spole av koppartråd på pipan.

När ström flyter genom den skapas ett kraftfullt elektromagnetiskt fält. En ferromagnetisk kula dras in i pipan. Laddningen på kondensatorn förbrukas mycket snabbt, och helst slutar strömmen genom spolen att flyta när kulan är i mitten.

Efter det fortsätter hon att flyga med tröghet.

Innan du går vidare till monteringen bör det varnas att du måste arbeta mycket noggrant med högspänning.

Speciellt när man använder så stora kondensatorer kan det vara ganska farligt.

Vi kommer att göra en enstegs pistol.

För det första på grund av enkelheten. Elektronik i den är nästan elementär.

Vid tillverkning av ett flerstegssystem är det nödvändigt att på något sätt byta spolarna, beräkna dem och installera sensorer.

För det andra skulle en flerstegsanordning helt enkelt inte passa i den avsedda pistolformfaktorn.

För även nu är kroppen full. Liknande vändpunktspistoler togs som grund.

Kroppen kommer att skrivas ut på en 3D-skrivare. För att göra detta börjar vi med en modell.

Vi gör det i Fusion360, alla filer kommer att finnas i beskrivningen, om någon plötsligt vill upprepa.

Vi kommer att försöka sätta alla detaljer så kompakt som möjligt. Förresten, det är väldigt få av dem.
4 18650 batterier, totalt cirka 15V.
I sitt säte i modellen finns urtag för att installera byglar.

Som vi kommer att göra av tjock folie.
En modul som höjer batterispänningen till cirka 400 volt för att ladda en kondensator.

Kondensatorn själv, och detta är en bank på 1000 mikrofarader 450 V.

Och den sista. Själva spolen.

Resten av de små sakerna som en tyristor, batterier för att öppna den, startknappar kan placeras med en baldakin eller limmas på väggen.

Så det finns inga separata platser för dem.
För pipan behöver du ett icke-magnetiskt rör.

Vi kommer att använda fodralet från en kulspetspenna. Det här är mycket enklare än att vi ska skriva ut det på en skrivare och sedan mala det.

Vi lindar en kopparlackad tråd med en diameter på 0,8 mm på spolramen och lägger isolering mellan varje lager. Varje lager måste vara styvt fixerat.

Vi lindar varje lager så tätt som möjligt, vänder för att svänga, vi gör så många lager som får plats i fodralet.

Handtaget är av trä.

Modellen är klar, du kan starta skrivaren.

Nästan alla delar är gjorda med ett 0,8 mm munstycke och endast knappen som håller trumman är gjord med ett 0,4 mm munstycke.

Utskriften tog ungefär sju timmar, så det visade sig att bara rosa plast blev kvar.
Efter utskrift, rengör modellen noggrant från stöden. Vi köper primer och färg från butiken.

Det gick inte att använda akrylfärg, men den vägrade lägga sig normalt även på marken.
För målning av PLA-plast finns speciella sprayer och färger som håller perfekt även utan förberedelse.
Men sådana färger hittades inte, klumpigt blev det förstås.

Jag var tvungen att måla hälften lutad ut genom fönstret.

Låt oss säga att en ojämn yta är en sådan stil, och i allmänhet var det planerat så.
Medan tryckning pågår och färgen torkar, låt oss ta hand om handtaget.
Det fanns inget träd av lämplig tjocklek, så vi limmar ihop två parkettbitar.

När det är torrt ger vi det en grov form med en sticksåg.

Vi är lite förvånade över att en sladdlös sticksåg sågar 4 cm trä utan större svårighet.

Därefter, med hjälp av en dremel och ett munstycke, rundar vi hörnen.

På grund av arbetsstyckets lilla bredd är lutningen på handtaget inte riktigt densamma som önskat.

Låt oss jämna ut dessa olägenheter med ergonomi.

Vi skriver över oegentligheterna med ett munstycke med sandpapper, går manuellt igenom 400:e.

Efter strippning, täck med olja i flera lager.

Vi fäster handtaget på den självgängande skruven, efter att ha borrat kanalen tidigare.

Med efterbehandling av sandpapper och nålfilar anpassar vi alla detaljer efter varandra så att allt stänger, håller och klänger som det ska.

Du kan gå vidare till elektronik.
Det första steget är att installera knappen. Uppskattar ungefär så att det i framtiden inte stör mycket.

Montera sedan batterifacket.
För att göra detta, skär folien i remsor och limma den under batterikontakterna. Batterierna är seriekopplade.

Vi kontrollerar alltid att det finns en pålitlig kontakt.
När detta är gjort kan du ansluta högspänningsmodulen genom knappen, och en kondensator till den.

Du kan till och med försöka ladda den.
Vi ställer in spänningen till cirka 410 V, för att ladda ur den till spolen utan höga pip av slutande kontakter, måste du använda en tyristor som fungerar som en strömbrytare.

Och för att den ska stänga räcker det med en liten spänning på en och en halv volt på styrelektroden.

Tyvärr visade det sig att uppstegsmodulen har en mittpunkt, och detta tillåter dig inte att ta kontrollspänning från redan installerade batterier utan några speciella knep.

Därför tar vi ett fingerbatteri.

En liten klockknapp fungerar som en utlösare och växlar stora strömmar genom tyristorn.

Det skulle ha varit slutet på det, men två tyristorer kunde inte stå ut med ett sådant övergrepp.
Så jag fick välja en kraftfullare tyristor, 70TPS12, den tål 1200-1600V och 1100A per impuls.

Eftersom projektet fortfarande är fruset i en vecka kommer vi också att köpa fler delar för att göra en laddningsindikator. Den kan fungera i två lägen, bara tända en diod, växla den eller tända allt i tur och ordning.

Det andra alternativet ser vackrare ut.

Systemet är ganska enkelt, men på Ali kan du köpa en färdig sådan modul.

Genom att lägga till ett par megaohm-motstånd till ingången på indikatorn kan du ansluta den direkt till kondensatorn.
Den nya tyristorn, som planerat, passerar lätt kraftfulla strömmar.

Det enda är att den inte stänger, det vill säga innan du avfyrar, måste du stänga av laddningen så att kondensatorn kan laddas ur helt och tyristorn går in i sitt ursprungliga tillstånd.

Detta hade kunnat undvikas om omvandlaren hade en halvvågslikriktare.
Försök att göra om den befintliga framgången ledde inte till.

Du kan börja göra kulor. De måste vara magnetiska.

Du kan ta sådana underbara plugg-naglar, de har en diameter på 5,9 mm.

Och stammen passar perfekt, det återstår bara att skära av hatten och skärpa den lite.

Kulans vikt visade sig vara 7,8 g.

Hastighet, tyvärr, nu finns det inget att mäta.

Vi avslutar monteringen genom att limma kroppen och spolen.

Du kan testa det, den här leksaken gör bra hål i aluminiumburkar, slår igenom kartonger och i allmänhet kan du känna kraften.

Även om många hävdar att Gausskanonen är tyst, poppar den lite när den avfyras, även utan en kula.

När stora strömmar passerar genom spolens tråd, även om detta händer på en bråkdel av en sekund, värms den upp och expanderar lite.
Om du impregnerar spolen med epoxiharts kan du delvis bli av med denna effekt.

Homemade presenterades för dig av Konstantin, How-todo workshop.

Hej alla. I den här artikeln kommer vi att överväga hur man gör en portabel gaussisk elektromagnetisk pistol monterad med en mikrokontroller. Nåväl, om Gauss-pistolen blev jag förstås upphetsad, men det råder ingen tvekan om att det är en elektromagnetisk pistol. Denna enhet på en mikrokontroller utvecklades för att lära nybörjare hur man programmerar mikrokontroller med hjälp av exemplet att konstruera en elektromagnetisk pistol med sina egna händer. Låt oss analysera några designpunkter både i själva Gauss elektromagnetiska pistol och i programmet för mikrokontrollern.

Redan från början måste du bestämma diametern och längden på själva pistolens pipa och materialet från vilket det kommer att göras. Jag använde en plastlåda med en diameter på 10 mm från under en kvicksilvertermometer, eftersom jag hade den liggandes på tomgång. Du kan använda vilket material som helst som har icke-ferromagnetiska egenskaper. Dessa är glas, plast, kopparrör etc. Pipans längd kan bero på antalet elektromagnetiska spolar som används. I mitt fall används fyra elektromagnetiska spolar, piplängden är tjugo centimeter.

När det gäller diametern på det använda röret visade den elektromagnetiska pistolen under driften att det är nödvändigt att ta hänsyn till diametern på pipan i förhållande till den använda projektilen. Enkelt uttryckt bör diametern på pipan inte vara mycket större än diametern på den använda projektilen. Helst bör pipan på en elektromagnetisk pistol passa under själva projektilen.

Materialet för att skapa skal var axeln från skrivaren med en diameter på fem millimeter. Av detta material gjordes fem ämnen 2,5 centimeter långa. Även om det också är möjligt att använda stålämnen, säg, från en tråd eller en elektrod - vad kan hittas.

Du måste vara uppmärksam på vikten av själva projektilen. Vikten ska hållas så låg som möjligt. Mina skal är lite tunga.

Innan skapandet av denna pistol utfördes experiment. En tom pasta från en penna användes som en tunna, en nål användes som en projektil. Nålen genomborrade lätt locket på ett magasin placerat nära den elektromagnetiska pistolen.

Eftersom den ursprungliga Gauss elektromagnetiska pistolen är byggd på principen att ladda en kondensator med en hög spänning, cirka trehundra volt, av säkerhetsskäl, bör nybörjare radioamatörer driva den med en låg spänning, cirka tjugo volt. Låg spänning leder till att projektilens räckvidd inte är särskilt lång. Men återigen, allt beror på antalet elektromagnetiska spolar som används. Ju fler elektromagnetiska spolar som används, desto större acceleration har projektilen i den elektromagnetiska pistolen. Pipans diameter spelar också roll (ju mindre diameter pipan är, desto längre flyger projektilen) och kvaliteten på själva lindningen av de elektromagnetiska spolarna. Kanske är elektromagnetiska spolar det mest grundläggande i designen av en elektromagnetisk pistol, allvarlig uppmärksamhet måste ägnas åt detta för att uppnå maximal projektilflygning.

Jag kommer att ge parametrarna för mina elektromagnetiska spolar, de kan vara olika för dig. Spolen är lindad med en tråd med en diameter på 0,2 mm. Lindningslängden på det elektromagnetiska spolskiktet är två centimeter och innehåller sex sådana rader. Jag isolerade inte varje nytt lager, utan började linda ett nytt lager på det föregående. På grund av det faktum att elektromagnetiska spolar drivs av låg spänning, måste du få den maximala Q-faktorn för spolen. Därför lindar vi alla varv tätt mot varandra, varv för varv.

När det gäller mataren behövs inga speciella förklaringar här. Allt löddes från avfallet av folietextolit som blev över från tillverkningen av kretskort. Bilderna visar allt i detalj. Hjärtat i mataren är servo SG90 som drivs av en mikrokontroller.

Matarstången är gjord av en stålstång med en diameter på 1,5 mm, en m3 mutter är lödd i änden av stången för koppling med servodrivningen. En koppartråd med en diameter på 1,5 mm böjd i båda ändar är installerad på servovippan för att öka armen.

Denna enkla enhet, sammansatt av improviserade material, är tillräckligt för att mata in en projektil i pipan på en elektromagnetisk pistol. Matarstången måste helt lämna laddningsmagasinet. En sprucken mässingstolpe med en innerdiameter på 3 mm och en längd på 7 mm fungerade som styrning för matningsstången. Det var synd att slänga den, så den kom faktiskt till nytta, som bitar av folietextolit.

Programmet för atmega16 mikrokontroller skapades i AtmelStudio och är ett helt öppen källkodsprojekt för dig. Tänk på några inställningar i mikrokontrollerprogrammet som måste göras. För den mest effektiva driften av den elektromagnetiska pistolen måste du ställa in driftstiden för varje elektromagnetisk spole i programmet. Inställningen görs i ordning. Löd först in den första spolen i kretsen, anslut inte resten. Ställ in tiden i programmet (i millisekunder).

Flasha mikrokontrollern och kör programmet på mikrokontrollern. Rullens ansträngning bör vara tillräckligt för att dra projektilen och ge den initiala accelerationen. Efter att ha uppnått den maximala flygningen av projektilen, justera tiden för spolen i mikrokontrollerprogrammet, anslut den andra spolen och justera också tiden, vilket uppnår ett ännu större räckvidd för projektilen. Följaktligen förblir den första spolen på.

PORTA |=(1 PORTA &=~(1

På detta sätt ställer du in funktionen för varje elektromagnetisk spole, kopplar ihop dem i ordning. När antalet elektromagnetiska spolar i Gauss elektromagnetiska pistolanordning ökar, bör hastigheten och följaktligen även projektilens räckvidd öka.

Denna noggranna procedur för att sätta upp varje spole kan undvikas. Men för detta kommer det att vara nödvändigt att modernisera själva enheten för den elektromagnetiska pistolen genom att installera sensorer mellan elektromagnetiska spolar för att spåra projektilens rörelse från en spole till en annan. Sensorer i kombination med en mikrokontroller kommer inte bara att förenkla inställningsprocessen, utan också öka projektilens räckvidd. Jag gjorde inte dessa ringklockor och komplicerade mikrokontrollerprogrammet. Målet var att genomföra ett intressant och enkelt projekt med hjälp av en mikrokontroller. Hur intressant det är, att döma, förstås, dig. För att vara ärlig, jag var glad som barn, "tröska" från den här enheten, och jag hade en idé om en mer seriös enhet på en mikrokontroller. Men det är ett ämne för en annan artikel.

Program och upplägg -

9 830 visningar

En kraftfull modell av den berömda Gauss-pistolen, som du kan göra med dina egna händer från improviserade medel, är nöjd. Denna hemmagjorda Gauss-pistol är gjord mycket enkelt, har en lätt design, varje hemmagjord älskare och radioamatör kan hitta alla delar som används. Med hjälp av spolberäkningsprogrammet kan du få maximal effekt.

Så för att göra Gauss Cannon behöver vi:

1. Bit av plywood.
2. Plåtplast.
3. Plaströr för nosparti ∅5 mm.
4. Koppartråd för spole ∅0,8 mm.
5. Stora elektrolytkondensatorer
6. startknapp
7. Thyristor 70TPS12
8. Batterier 4X1,5V
9. Glödlampa och uttag för den 40W
10. Diod 1N4007

Montering av kroppen för schemat för Gauss-pistolen

Formen på fallet kan vara vilken som helst, det är inte nödvändigt att följa det presenterade schemat. För att ge fallet ett estetiskt utseende kan du måla det med sprayfärg.

Installation av delar i huset för Gauss Cannon

Till att börja med monterar vi kondensatorerna, i det här fallet fixerades de till plastband, men du kan tänka dig ett annat fäste.

Sedan installerar vi patronen för glödlampan på utsidan av huset. Glöm inte att ansluta två strömkablar till den.

Sedan placerar vi batterifacket inuti fodralet och fixar det till exempel med träskruv eller på annat sätt.

Spolelindning för Gauss Cannon

För att beräkna Gaussspolen kan du använda FEMM-programmet, du kan ladda ner FEMM-programmet från denna länk https://code.google.com/archive/p/femm-coilgun

Att använda programmet är väldigt enkelt, du måste ange nödvändiga parametrar i mallen, ladda dem i programmet, och vid utgången får vi alla egenskaper hos spolen och den framtida pistolen som helhet, upp till hastigheten på projektil.

Så, låt oss börja varva! Först måste du ta det förberedda röret och linda papper på det med PVA-lim så att rörets yttre diameter är 6 mm.

Sedan borrar vi hål i mitten av segmenten och lägger dem på röret. Fixa dem med varmt lim. Avståndet mellan väggarna bör vara 25 mm.

Vi lägger spolen på pipan och fortsätter till nästa steg ...

Schema Gauss Cannon. hopsättning

Vi monterar kretsen inuti höljet genom ytmontering.

Sedan installerar vi knappen på höljet, borrar två hål och trär trådarna för spolen där.

För att förenkla användningen kan du göra ett stativ för pistolen. I det här fallet var den gjord av ett träblock. I den här versionen av vagnen lämnades luckor längs kanterna på pipan, detta är nödvändigt för att justera spolen, flytta spolen, du kan uppnå den största kraften.

Kanonskal är gjorda av en metallspik. Segmenten är gjorda 24 mm långa och 4 mm i diameter. Ammunitionsämnen behöver slipas.

Prenumerera på nyheter

Alla fans av science fiction är bekanta med elektromagnetiska vapen. Sådan teknik avbildas som en kombination av mekaniska, elektroniska och elektriska komponenter. Men hur ser ett sådant vapen ut i verkligheten, har det ens den minsta chans att existera?

Tekniska egenskaper

Gaussgeväret är intressant för forskare för flera funktioner samtidigt. Genomförandet av denna teknik kommer att undvika uppvärmning av vapen. Följaktligen kommer dess snabba brandegenskaper att öka till tidigare okända gränser. Dessutom kommer förkroppsligandet av tekniska idéer till verklighet att göra det nödvändigt att överge patronhylsor, vilket avsevärt kommer att förenkla fotograferingen.

Som standard kan Gauss-geväret skjuta tunna smala projektiler med den högsta penetrerande kraften. Accelerationen av patronen i detta fall är absolut oberoende av diametern.

För att vapnet ska fungera är det tillräckligt att ladda med en elektrisk ström. När det gäller de kända schemana finns det praktiskt taget inga rörliga element i deras struktur.

Skytteprincip

För närvarande är vapnet fortfarande på utvecklingsstadiet. Enligt tanken ska det skjutas med järnpatroner. Men till skillnad från motsvarigheter till skjutvapen sätts granaten i rörelse inte av trycket från pulvergaser, utan av påverkan av ett magnetfält.

Faktum är att Gauss-geväret fungerar enligt en ganska primitiv princip. Längs med pipan finns en serie elektromagnetiska spolar. Patroner laddas från magasinet mekaniskt. En av spolarna drar upp laddningen. Så snart patronen når mitten av pipan, aktiveras nästa spole, på grund av vilken den accelereras.

Sekventiell placering längs pipan av ett godtyckligt antal spolar tillåter dig teoretiskt sett att omedelbart sprida projektilen till ofattbara hastigheter.

Fördelar och nackdelar

Det elektromagnetiska geväret har i teorin fördelar som är ouppnåeliga för något annat känt vapen:

• förmågan att välja projektilens hastighet;
• brist på ärmar;
• utförande av absolut tysta skott;
• liten avkastning;
• hög tillförlitlighet;
• slitstyrka;
• fungerar i luftlösa, särskilt yttre rymden.

Trots en ganska enkel funktionsprincip och en enkel design har Gauss-geväret några nackdelar som skapar hinder för dess användning som vapen.

Huvudproblemet är den låga effektiviteten hos elektromagnetiska spolar. Särskilda tester visar att endast cirka 7 % av laddningen omvandlas till kinetisk energi, vilket inte räcker för att sätta igång patronen.

Den andra svårigheten är den betydande förbrukningen och den långsiktiga ackumuleringen av energi av kondensatorer. Tillsammans med pistolen måste du bära en ganska tung och voluminös kraftkälla.

Baserat på det föregående kan vi dra slutsatsen att det under moderna förhållanden praktiskt taget inte finns några möjligheter att implementera idén som ett handeldvapen. En positiv förändring i rätt riktning är endast möjlig i fallet med utvecklingen av kraftfulla, autonoma och samtidigt kompakta källor för elektrisk ström.

Prototyper

För närvarande finns det inte ett enda framgångsrikt exempel på skapandet av högeffektiva elektromagnetiska vapen. Detta stör dock inte utvecklingen av prototyper. Det mest framgångsrika exemplet är uppfinningen av ingenjörsbyrån Delta V Engineering.

Utvecklarens enhet med femton laddningar möjliggör en ganska snabb eld, som släpper 7 skott per sekund. Tyvärr räcker gevärets genomträngande kraft bara för att krossa glas och burkar. Det elektromagnetiska vapnet väger cirka 4 kg och skjuter 6,5 mm kaliberkulor.

Hittills har utvecklaren ännu inte lyckats uppnå framgång med att övervinna den största nackdelen med geväret - projektilernas extremt låga starthastighet. Här är denna siffra bara 43 m/s. Om vi ​​drar paralleller är mynningshastigheten för en patron som avfyras från ett luftgevär nästan 20 gånger högre.

Uppfinningen av Gauss i datorspel

I sci-fi-spel är den elektromagnetiska pistolen kanske det kraftfullaste, snabbaste och verkligen dödliga vapnet. Det är roligt, men huvuddelen av specialeffekterna är okaraktäristiska för denna uppfinning.

Det mest slående exemplet är pistolen och Gauss-geväret, som är tillgängliga för karaktärerna i kultserien Fallout-spel. Liksom den verkliga prototypen fungerar det virtuella vapnet på basis av laddade elektromagnetiska partiklar.

I S.T.A.L.K.E.R. Gauss-pistolen har en låg eldhastighet, vilket är nära egenskaperna hos verkliga prototyper. Samtidigt har vapnet den högsta kraften. Enligt beskrivningen arbetar pistolen på grundval av energin från anomala fenomen.

Master of Orion-spelen tillåter också spelaren att utrusta rymdskepp med Gauss-kanoner. Här avfyrar vapnet elektromagnetiska projektiler, vars skadestyrka inte beror på avståndet till målet.

Att ha ett vapen som till och med i datorspel bara kan hittas i en galen forskares laboratorium eller nära en tidsportal till framtiden är coolt. Att se hur människor som är likgiltiga för teknik ofrivilligt fäster blicken på enheten och ivrig spelare hastigt plockar upp sina käkar från golvet - för detta är det värt att spendera en dag med att montera en Gauss-pistol.

Som vanligt bestämde vi oss för att börja med den enklaste designen - en enspolad induktionspistol. Experiment med flerstegsacceleration av projektilen lämnades till erfarna elektronikingenjörer som kunde bygga ett komplext omkopplingssystem på kraftfulla tyristorer och finjustera momenten för sekventiell omkoppling av spolar. Istället fokuserade vi på möjligheten att tillaga en rätt med ingredienser som är allmänt tillgängliga. Så för att bygga en Gauss-kanon måste du först och främst shoppa. I radiobutiken behöver du köpa flera kondensatorer med en spänning på 350-400 V och en total kapacitet på 1000-2000 mikrofarad, en emaljerad koppartråd med en diameter på 0,8 mm, batterifack för Krona och två 1,5-voltstyper C-batterier, en vippströmbrytare och en knapp. Låt oss ta fem engångskameror från Kodak i fotografiska produkter, ett enkelt fyrstiftsrelä från Zhiguli i bildelar, ett paket sugrör för cocktails i "produkter" och en plastpistol, maskingevär, hagelgevär, hagelgevär eller något annat gevär som du vill ha i "leksaker", vill förvandlas till ett framtidsvapen.

Vi vindar på en mustasch

Det huvudsakliga kraftelementet i vår pistol är en induktor. Med dess tillverkning är det värt att börja monteringen av pistolen. Ta en bit halm 30 mm lång och två stora brickor (plast eller kartong), sätt ihop dem till en undertråd med en skruv och mutter. Börja linda den emaljerade tråden runt den försiktigt, spole för spole (med en stor tråddiameter är detta ganska enkelt). Var noga med att inte böja tråden skarpt, skada inte isoleringen. Efter att ha avslutat det första lagret, fyll det med superlim och börja linda nästa. Gör detta med varje lager. Totalt behöver du linda 12 lager. Sedan kan du ta isär rullen, ta bort brickorna och sätta spolen på ett långt sugrör, som kommer att fungera som en tunna. Ena änden av sugröret ska vara igensatt. Den färdiga spolen är lätt att testa genom att koppla den till ett 9-volts batteri: rymmer den ett gem så har du lyckats. Du kan sätta in ett sugrör i spolen och testa det i rollen som en solenoid: den ska aktivt dra in en bit gem i sig själv och till och med kasta ut den ur tunnan med 20–30 cm när den pulseras.

Efter att ha bemästrat den enkla enkelspolekretsen kan du prova att bygga en flerstegspistol - trots allt är det så här en riktig Gauss-pistol ska vara. Tyristorer (kraftfulla styrda dioder) är idealiska som kopplingselement för lågspänningskretsar (hundratals volt), och kontrollerade gnistgap för högspänningskretsar (tusentals volt). Signalen till styrelektroderna på tyristorer eller gnistgap kommer att skickas av själva projektilen och flyger förbi fotocellerna som är installerade i pipan mellan spolarna. Tidpunkten för att stänga av varje spole beror helt på kondensatorn som matar den. Var försiktig: en överdriven ökning av kapacitansen för en given spoleimpedans kan leda till en ökning av pulslängden. I sin tur kan detta leda till det faktum att efter att projektilen passerar solenoidens mitt, kommer spolen att förbli på och sakta ner projektilens rörelse. Ett oscilloskop hjälper dig att spåra och optimera ögonblicken för att slå på och av varje spole i detalj, samt att mäta projektilens hastighet.

Vi dissekerar värderingar

En kondensatorbank är bäst lämpad för att generera en kraftfull elektrisk impuls (enligt denna åsikt är vi solidariska med skaparna av de mest kraftfulla laboratoriejärnvapen). Kondensatorer är bra inte bara för sin höga energikapacitet, utan också för förmågan att ge upp all energi på mycket kort tid innan projektilen når mitten av spolen. Dock måste kondensatorerna laddas på något sätt. Lyckligtvis finns laddaren vi behöver i vilken kamera som helst: kondensatorn används där för att bilda en högspänningspuls för blixtens tändelektrod. Engångskameror fungerar bäst för oss, eftersom kondensatorn och "laddaren" är de enda elektriska komponenter de har, vilket innebär att få ut laddningskretsen ur dem är en bris.

Den berömda railgun från Quake-spelen tar förstaplatsen i vår ranking med stor marginal. Under många år har behärskning av "räls" utmärkt avancerade spelare: vapnet kräver filigranskjutningsnoggrannhet, men i händelse av en träff sliter en höghastighetsprojektil bokstavligen fienden i bitar.

Att demontera en engångskamera är det stadium där du bör börja vara försiktig. När du öppnar höljet, försök att inte röra elementen i den elektriska kretsen: kondensatorn kan behålla en laddning under lång tid. Efter att ha fått tillgång till kondensatorn, stäng först dess terminaler med en skruvmejsel med ett dielektriskt handtag. Först då kan du röra brädan utan rädsla för att få en elektrisk stöt. Ta bort batteriklämmorna från laddningskretsen, löd av kondensatorn, löd bygeln till kontakterna på laddningsknappen - vi behöver den inte längre. Förbered minst fem laddplattor på detta sätt. Var uppmärksam på platsen för de ledande spåren på kortet: du kan ansluta till samma kretselement på olika platser.

Uteslutningszonens prickskyttepistol tar andra pris för realism: baserat på LR-300-geväret gnistrar den elektromagnetiska acceleratorn med många spolar, brummar karakteristiskt när kondensatorer laddas och slår ihjäl fienden på kolossala avstånd. Blixtartefakten fungerar som en strömkälla.

Att prioritera

Val av kondensatorkapacitans är en fråga om kompromiss mellan skottenergi och pistolladdningstid. Vi bestämde oss för fyra 470 mikrofarad (400 V) kondensatorer kopplade parallellt. Inför varje skott väntar vi i ungefär en minut på att lysdioderna på laddningskretsarna ska signalera att spänningen i kondensatorerna har nått de föreskrivna 330 V. Du kan påskynda laddningsprocessen genom att koppla flera 3-volts batterifack till laddningen kretsar parallellt. Man bör dock komma ihåg att kraftfulla batterier av "C"-typ har överström för svaga kamerakretsar. För att förhindra att transistorerna på korten brinner ut bör det finnas 3-5 laddningskretsar parallellkopplade för varje 3-voltsenhet. På vår pistol är endast ett batterifack kopplat till "laddningarna". Alla andra fungerar som reservtidningar.

Placeringen av kontakterna på laddningskretsen för en Kodak-engångskamera. Var uppmärksam på platsen för de ledande spåren: varje ledning i kretsen kan lödas till kortet på flera bekväma ställen.

Definiera säkerhetszoner

Vi skulle inte råda någon att hålla en knapp under fingret som laddar ur ett batteri av 400-volts kondensatorer. För att kontrollera nedstigningen är det bättre att installera ett relä. Dess styrkrets är ansluten till ett 9-volts batteri genom frigöringsknappen, och den kontrollerade ansluts till kretsen mellan spolen och kondensatorerna. Det schematiska diagrammet hjälper till att montera pistolen korrekt. När du monterar en högspänningskrets, använd en ledning med ett tvärsnitt på minst en millimeter, alla tunna ledningar är lämpliga för laddnings- och styrkretsarna. När du experimenterar med kretsen, kom ihåg att kondensatorer kan ha en restladdning. Ladda ur dem med en kortslutning innan du vidrör dem.

I ett av de mest populära strategispelen är Global Security Council (GDI) fotsoldater utrustade med kraftfulla pansarvärnsvapen. Dessutom installeras även railguns på GDI-tankar som en uppgradering. När det gäller fara är en sådan tank ungefär densamma som Star Destroyer i Star Wars.

Summering

Fotograferingsprocessen ser ut så här: slå på strömbrytaren; väntar på den ljusa glöden från lysdioderna; vi sänker projektilen i pipan så att den är något bakom spolen; stäng av strömmen så att batterierna inte tar energi på sig när de avfyras; sikta och tryck på frigöringsknappen. Resultatet beror till stor del på projektilens massa. Med hjälp av en kort spik med avbiten hatt lyckades vi skjuta igenom en burk energidryck som exploderade och svämmade över halva redaktionen med en fontän. Sedan sköt kanonen, rensat från klibbig läsk, en spik i väggen från ett avstånd av femtio meter. Och hjärtan hos fans av science fiction och datorspel, vårt vapen slår till utan några granater.

Ogame är en rymdstrategi för flera spelare där spelaren kommer att känna sig som planetsystemens kejsare och föra intergalaktiska krig med samma levande motståndare. Ogame har översatts till 16 språk, inklusive ryska. Gauss Cannon är ett av de mest kraftfulla defensiva vapnen i spelet.

Gauss pistol (gauss gevär)

Andra namn: gauss gun, gauss gun, gauss rifle, gauss gun, booster rifle.

Gauss-geväret (eller dess större variant Gauss-pistol), liksom railgun, är ett elektromagnetiskt vapen. För närvarande existerar inte stridsindustriell design, även om ett antal laboratorier (främst amatörer och universitet) fortsätter att arbeta hårt med att skapa dessa vapen. Systemet är uppkallat efter den tyske vetenskapsmannen Carl Gauss (1777-1855). Med vilken skräck matematikern tilldelades en sådan ära kan jag personligen inte förstå (jag kan inte ännu, eller snarare jag har inte relevant information). Gauss hade mycket mindre att göra med teorin om elektromagnetism än till exempel Oersted, Ampère, Faraday eller Maxwell, men ändå var pistolen uppkallad efter honom. Namnet fastnade, och därför kommer vi att använda det.

Funktionsprincip:
Ett Gauss-gevär består av spolar (kraftfulla elektromagneter) monterade på en pipa gjord av dielektrikum. När ström appliceras slås elektromagneterna på en kort stund efter varandra i riktning från mottagaren till nospartiet. De turas om att locka en stålkula (en nål, en pil eller en projektil, om vi talar om en kanon) mot sig och accelererar den till betydande hastigheter.

Vapenfördelar:
1. Ingen patron. Detta gör att du kan öka butikens kapacitet avsevärt. Till exempel kan ett magasin som rymmer 30 skott ladda 100-150 kulor.
2. Hög brandhastighet. Teoretiskt tillåter systemet att accelerationen av nästa kula börjar redan innan den föregående har lämnat pipan.
3. Tyst fotografering. Själva designen av vapnet gör att du kan bli av med de flesta av de akustiska komponenterna i skottet (se recensioner), så att skjuta från ett Gauss-gevär ser ut som en serie subtila pop.
4. Brist på demaskerande blixt. Den här funktionen är särskilt användbar på natten.
5. Låg avkastning. Av denna anledning, när den avfyras, lyfts vapnets pipa praktiskt taget inte upp, och därför ökar eldens noggrannhet.
6. Tillförlitlighet. Gaussgeväret använder inte patroner, och därför försvinner frågan om ammunition av dålig kvalitet omedelbart. Om vi ​​utöver detta kommer ihåg frånvaron av en utlösningsmekanism, kan själva begreppet "misständning" glömmas bort som en mardröm.
7. Ökat slitstyrka. Denna egenskap beror på det lilla antalet rörliga delar, låg belastning på komponenter och delar under eldning och frånvaron av förbränningsprodukter av krut.
8. Möjligheten att använda både i öppna utrymmen och i atmosfärer som dämpar förbränning av krut.
9. Justerbar kulhastighet. Denna funktion gör det möjligt att vid behov minska kulans hastighet under ljudet. Som ett resultat försvinner karakteristiska poppar, och gaussgeväret blir helt tyst och därför lämpligt för hemliga specialoperationer.

Nackdelar med vapen:
Bland bristerna med Gauss gevär nämns ofta följande: låg effektivitet, hög energiförbrukning, hög vikt och dimensioner, lång kondensatorladdningstid etc. Jag vill säga att alla dessa problem bara beror på nivån på modern teknikutveckling . I framtiden, när man skapar kompakta och kraftfulla kraftkällor, med hjälp av nya strukturella material och supraledare, kan Gauss-pistolen verkligen bli ett kraftfullt och effektivt vapen.

I litteraturen, naturligtvis fantastiskt, beväpnade William Keith legionärerna med ett gaussgevär i sin femte främlingslegion-cykel. (En av mina favoritböcker!) Den användes också av militaristerna från planeten Klisand, vilket förde Jim di Grizzly i Garrisons roman "Revenge of the Stainless Steel Rat". De säger att Gaussianism också finns i böcker från S.T.A.L.K.E.R.-serien, men jag har bara läst fem av dem. Jag hittade inget sådant, men jag kommer inte att tala för andra.

När det gäller mitt personliga arbete presenterade jag i min nya roman "Marodörer" den Tula-tillverkade Gauss-karbinen "Metel-16" för min huvudperson Sergei Korn. Det är sant att han ägde den först i början av boken. Trots allt är huvudpersonen likadan, vilket betyder att han har rätt till en mer imponerande pistol.

Oleg Shovkunenko

Recensioner och kommentarer:

Alexander 29/12/13
Enligt krav 3 - ett skott med en överljudskulhastighet kommer i alla fall att vara högt. Av denna anledning används speciella subsoniska patroner för tysta vapen.
Enligt krav 5 kommer rekylen att vara inneboende i vilket vapen som helst som skjuter "materiella föremål" och beror på förhållandet mellan kulans och vapnets massor och kraften som accelererar kulan.
Enligt krav 8 - ingen atmosfär kan påverka förbränningen av krut i en förseglad patron. I yttre rymden kommer skjutvapen också att skjuta.
Problemet kan bara ligga i vapendelars mekaniska stabilitet och smörjmedelsegenskaper vid ultralåga temperaturer. Men det här problemet går att lösa, och redan 1972 genomfördes provskjutning i öppet utrymme från en orbital pistol från den militära orbitalstationen OPS-2 (Salyut-3).

Oleg Shovkunenko
Alexander är bra att du skrev. För att vara ärlig så gjorde jag en beskrivning av vapnet utifrån min egen förståelse av ämnet. Men något var kanske fel. Låt oss gå igenom punkterna tillsammans.

Artikelnummer 3. "Tysthet av skjutning."
Så vitt jag vet består ljudet av ett skott från ett skjutvapen av flera komponenter:
1) Ljudet eller bättre att säga ljudet av vapenmekanismens funktion. Dessa inkluderar anslagets inverkan på kapseln, slutarens klang, etc.
2) Ljudet som skapar luften som fyllde pipan innan skottet. Den förskjuts av både kulan och pulvergaserna som sipprar genom skärkanalerna.
3) Ljudet som själva pulvergaserna skapar under en kraftig expansion och avkylning.
4) Ljud som genereras av en akustisk stötvåg.
De tre första punkterna gäller inte alls för gaussianismen. Jag förutser en fråga om luften i pipan, men i ett Gaussiskt gevär behöver pipan inte vara solid och rörformig, vilket gör att problemet försvinner av sig självt. Så punkt nummer 4 återstår, just den du Alexander pratar om. Jag vill säga att den akustiska stötvågen är långt ifrån den högsta delen av bilden. Ljuddämpare av moderna vapen bekämpar praktiskt taget inte det alls. Och ändå kallas skjutvapen med ljuddämpare fortfarande tysta. Därför kan Gaussian också kallas ljudlös. Förresten, tack så mycket för att du påminde mig. Jag glömde att nämna bland fördelarna med gauss-pistolen möjligheten att justera kulans hastighet. Det är trots allt möjligt att ställa in ett subljudsläge (som kommer att göra vapnet helt tyst och avsett för hemliga handlingar i närstrid) och överljud (detta är för riktigt krig).

Artikelnummer 5. "Så gott som ingen rekyl."
Naturligtvis finns det också en avkastning på gassovka. Var utan henne?! Lagen om bevarande av momentum har ännu inte upphävts. Endast principen för driften av ett Gauss-gevär kommer att göra det inte explosivt, som i ett skjutvapen, utan, som det var, sträckt och smidigt, och därför mycket mindre märkbart för skytten. Fast om jag ska vara ärlig så är detta bara mina misstankar. Hittills har jag inte skjutit från en sådan pistol :))

Artikelnummer 8. "Möjligheten att använda båda i yttre rymden ...".
Tja, jag sa ingenting alls om omöjligheten att använda skjutvapen i yttre rymden. Bara det kommer att behöva göras om på ett sådant sätt, så många tekniska problem att lösa, att det är lättare att skapa en gauss pistol :)) När det gäller planeter med specifika atmosfärer, kan användningen av ett skjutvapen på dem verkligen inte bara vara svårt , men också osäkra. Men det här är redan från avsnittet av fantasi, faktiskt, som din lydiga tjänare är engagerad i.

Vjatsjeslav 05.04.14
Tack för en intressant historia om vapen. Allt är väldigt tillgängligt och upplagt på hyllorna. En annan skulle vara en shemku för större tydlighet.

Oleg Shovkunenko
Vyacheslav, jag infogade schemat, som du frågade).

intresserad 22.02.15
"Varför ett Gausgevär?" – Wikipedia säger det för att han lade grunden till teorin om elektromagnetism.

Oleg Shovkunenko
För det första, baserat på denna logik, borde luftbomben ha kallats "Newtons bomb", eftersom den faller till marken och lyder lagen om universell gravitation. För det andra, i samma Wikipedia nämns Gauss inte alls i artikeln "Elektromagnetisk interaktion". Det är bra att vi alla är utbildade människor och kom ihåg att Gauss härledde satsen med samma namn. Det är sant att denna sats ingår i Maxwells mer allmänna ekvationer, så här verkar Gauss återigen vara i spännet med att "lägga grunden till teorin om elektromagnetism."

Eugene 05.11.15
Gausgeväret är ett myntat namn för vapnet. Det dök först upp i det legendariska postapokalyptiska spelet Fallout 2.

Romerska 11/26/16
1) om vad Gauss har med namnet att göra) läs på Wikipedia, men inte elektromagnetism, utan Gauss sats, denna sats är grunden för elektromagnetism och ligger till grund för Maxwells ekvationer.
2) dånet från skottet beror främst på de kraftigt expanderande pulvergaserna. eftersom kulan är överljud och efter 500m från pipan skär, men det är inget muller från det! bara en visselpipa från luften avskuren av stötvågen från kulan och det var allt!)
3) om det faktum att de säger att det finns prover på handeldvapen och det är tyst eftersom de säger att kulan där är subsonisk - det här är nonsens! när några argument ges måste du gå till botten med frågan! skottet är tyst, inte för att kulan är subsonisk, utan för att pulvergaserna inte kommer ut ur pipan där! läs om PSS-pistolen i Vic.

Oleg Shovkunenko
Roman, är du av en slump en släkting till Gauss? Smärtsamt nitiskt försvarar du hans rätt till detta namn. Personligen bryr jag mig inte, om folk gillar det, låt det finnas en gauss pistol. När det gäller allt annat, läs recensionerna för artikeln, där frågan om ljudlöshet redan har diskuterats i detalj. Jag kan inte lägga till något nytt till detta.

Dasha 12.03.17
Jag skriver science fiction. Åsikt: ACCELERATION är framtidens vapen. Jag skulle inte tillskriva en utlänning rätten att ha företräde i detta vapen. Rysk ACCELERATION KOMMER SÄKERT ÖVER det ruttna västern. Det är bättre att inte ge en rutten utlänning RÄTTEN ATT KALLA ETT VAPEN MED SITT SKITTA NAMN! Ryssarna är fulla av sina vise män! (oförtjänt glömt). Förresten, Gatling maskingevär (kanon) dök upp SENARE än det ryska SOROKA (roterande fatsystem). Gatling patenterade helt enkelt en idé som stulits från Ryssland. (Vi kommer hädanefter att kalla honom Goat Gutl för detta!). Därför är Gauss inte heller relaterad till accelererande vapen!

Oleg Shovkunenko
Dasha, patriotism är verkligen bra, men bara hälsosamt och rimligt. Men med gausspistolen, som man säger, gick tåget. Termen har redan slagit rot, precis som många andra. Vi kommer inte att ändra begreppen: Internet, förgasaren, fotboll etc. Det är dock inte så viktigt vems namn den eller den uppfinningen heter, huvudsaken är vem som kan föra den till perfektion eller, som i fallet med ett gaussgevär, åtminstone till ett stridstillstånd. Tyvärr har jag ännu inte hört talas om seriös utveckling av stridsgausssystem, både i Ryssland och utomlands.

Bozhkov Alexander 26.09.17
Allt klart. Men kan du lägga till artiklar om andra typer av vapen?: Om termitpistolen, elektrisk pistol, BFG-9000, Gauss armborst, ektoplasmatisk maskingevär.

Informationen tillhandahålls endast i utbildningssyfte!
Webbplatsadministratören ansvarar inte för eventuella konsekvenser av att använda den information som tillhandahålls.

LADDAD KONDENSTORER DÖDLIGT FARLIG!

Elektromagnetisk pistol (Gauss-gun, eng. spiralpistol) i sin klassiska version är en enhet som använder egenskaperna hos ferromagneter för att dras in i ett område med ett starkare magnetfält för att accelerera en ferromagnetisk "projektil".

Min gauss pistol:
vy från ovan:


sidovy:


1 - kontakt för anslutning av en fjärrutlösare
2 - omkopplare "batteriladdning / arbete"
3 - kontakt för anslutning till ett datorljudkort
4 - switch "kondensatorladdning / skott"
5 - knapp för nödladdning av kondensatorn
6 - indikator "Batteriladdning"
7 - indikator "Arbete"
8 - indikator "Kondensatorladdning"
9 - indikator "Skott"

Schema för kraftdelen av Gauss-pistolen:

1 - stammen
2 - skyddsdiod
3 - spole
4 - IR lysdioder
5 - IR fototransistorer

De viktigaste strukturella delarna av min elektromagnetiska pistol:
batteri -
Jag använder två litiumjonbatterier SANYO UR18650A 18650-format från en 2150 mAh bärbar dator ansluten i serie:
...
Urladdningsspänningsgränsen för dessa batterier är 3,0 V.

spänningsomvandlare för matning av styrkretsar -
Spänningen från batterierna tillförs en boost-spänningsomvandlare på 34063-chippet, vilket ökar spänningen till 14 V. Därefter tillförs spänningen till omvandlaren för att ladda kondensatorn, och stabiliseras till 5 V av 7805-chippet, för att driva styrkretsen.

spänningsomvandlare för laddning av en kondensator -
boost omvandlare baserad på 7555 timer och MOSFET-transistor ;
- detta är N-kanal MOSFET- transistor i fodral TO-247 med den högsta tillåtna spänningen "drain-source" VDS= 500 volt, maximal dräneringspulsström Jag D= 56 ampere och ett typiskt värde för drain-source-motståndet i öppet tillstånd RDS(på)= 0,33 ohm.

Induktansen hos omvandlarspolen påverkar dess funktion:
för liten induktans bestämmer kondensatorns låga laddningshastighet;
för hög induktans kan mätta kärnan.

Som en pulsgenerator ( oscillatorkrets) för omvandlaren ( boost-omvandlare) kan du använda en mikrokontroller (till exempel den populära Arduino), vilket gör att du kan implementera pulsbreddsmodulering (PWM, PWM) för att styra pulsernas arbetscykel.

kondensator -
elektrolytisk kondensator för en spänning på flera hundra volt.
Tidigare använde jag en K50-17-kondensator från en sovjetisk extern blixt med en kapacitet på 800 uF för en spänning på 300 V:

Nackdelarna med denna kondensator är enligt min mening en låg driftspänning, en ökad läckström (som resulterar i en längre laddning) och möjligen en överskattad kapacitans.
Därför bytte jag till att använda importerade moderna kondensatorer:

SAMWHA för en spänning på 450 V med en kapacitet på 220 uF-serien HC. HC- detta är en standardserie av kondensatorer SAMWHA, det finns andra serier: HAN- arbetar i ett bredare temperaturområde, HJ- med förlängd livslängd;

PEC för en spänning på 400 V med en kapacitet på 150 mikrofarad.
Jag testade också en tredje kondensator för 400 V med en kapacitet på 680 uF, köpt från en onlinebutik dx.com -

Till slut bestämde jag mig för att använda en kondensator PEC för en spänning på 400 V med en kapacitet på 150 mikrofarad.

För en kondensator är dess ekvivalenta serieresistans också viktig ( ESR).

byta -
strömbrytare SA designad för att byta en laddad kondensator C på spolen L:

som omkopplare kan du använda antingen tyristorer eller IGBT-transistorer:

tyristor -
Jag använder en effekttyristor TC125-9-364 med katodkontroll
utseende

mått

- tyristor av höghastighetsstifttyp: "125" betyder den högsta tillåtna driftsströmmen (125 A); "9" betyder tyristorklass, dvs. repetitiv impulsspänning i hundratals volt (900 V).

Användningen av en tyristor som nyckel kräver val av kapacitansen för kondensatorbanken, eftersom en förlängd strömpuls kommer att göra att projektilen som har flugit i mitten av spolen dras tillbaka - " suga tillbaka effekt".

IGBT transistor -
använda som nyckel IGBT-transistor tillåter inte bara att stänga, utan också att öppna spolkretsen. Detta gör att strömmen (och spolens magnetiska fält) kan avbrytas efter att projektilen passerat genom mitten av spolen, annars skulle projektilen dras tillbaka in i spolen och därför saktas ner. Men att öppna spolkretsen (en kraftig minskning av strömmen i spolen) leder till uppkomsten av en högspänningspuls på spolen i enlighet med lagen om elektromagnetisk induktion $u_L = (L ((di_L) \over (dt) ) )$. För att skydda nyckeln -IGBT-transistor, du måste använda ytterligare element:

vd tv-apparater- diod ( TVS diod), skapar en väg för strömmen i spolen när nyckeln öppnas och dämpar en kraftig spänningsstöt på spolen
Rdis- urladdningsmotstånd ( urladdningsmotstånd) - ger dämpning av strömmen i spolen (absorberar energin från spolens magnetfält)
Crsringningsdämpande kondensator), som förhindrar uppkomsten av överspänningspulser på nyckeln (kan kompletteras med ett motstånd, som bildar RC-dämpare)

jag använde IGBT-transistor IRG48BC40F från den populära serien IRG4.

spole (spole) -
spolen är lindad på en plastram med koppartråd. Spolens ohmska resistans är 6,7 ohm. Bredden på flerskiktslindningen (bulk) $b$ är 14 mm, i ett lager finns det cirka 30 varv, den maximala radien är cirka 12 mm, den minsta radien $D$ är cirka 8 mm (medelradien $a$ är cirka 10 mm, höjden är $c $ - cirka 4 mm), tråddiameter - cirka 0,25 mm.
En diod kopplas parallellt med spolen UF5408 (dämpningsdiod) (toppström 150 A, topp backspänning 1000 V), vilket dämpar självinduktionsspänningspulsen när strömmen i spolen avbryts.

tunna -
Tillverkad av kroppen av en kulspetspenna.

projektil -
Parametrarna för testprojektilen är en bit av en spik med en diameter på 4 mm (pipdiameter ~ 6 mm) och en längd på 2 cm (projektilens volym är 0,256 cm 3 och massan $m$ = 2 gram , om vi antar att stålets densitet är 7,8 g/cm 3). Jag beräknade massan genom att representera projektilen som en kombination av en kon och en cylinder.

Projektilmaterialet måste vara ferromagnet.
Dessutom bör materialet i projektilen ha så mycket som möjligt hög magnetisk mättnadströskel - mättnadsinduktionsvärde $B_s$. Ett av de bästa alternativen är vanligt mjukt magnetiskt järn (till exempel vanligt ohärdat stål St. 3 - St. 10) med en mättnadsinduktion på 1,6 - 1,7 T. Spikar är gjorda av lågkolhalt, termiskt obehandlad ståltråd (stålkvaliteter St. 1 KP, St. 2 KP, St. 3 PS, St. 3 KP).
Stålbeteckning:
Konst.- kolstål av vanlig kvalitet;
0 - 10 - procentandelen kol, ökat med 10 gånger. När kolhalten ökar, minskar mättnadsinduktionen $B_s$.

Och den mest effektiva är legeringen " permendur", men det är för exotiskt och dyrt. Denna legering består av 30-50% kobolt, 1,5-2% vanadin och resten är järn. Permendur har den högsta mättnadsinduktionen $B_s$ av alla kända ferromagneter upp till 2,43 T.

Det är också önskvärt att materialet i projektilen har lika mycket låg konduktivitet. Detta beror på det faktum att virvelströmmar som uppstår i ett växlande magnetfält i en ledande stav, vilket leder till energiförluster.

Därför, som ett alternativ till skal - nagelklipp, testade jag en ferritstav ( ferritstav) taget från gasreglaget från moderkortet:

Liknande spolar finns också i datorströmförsörjning:

Utseendet på spolen med en ferritkärna:

Stammaterial (troligen nickel-zink ( Ni-Zn) (analogt med inhemska kvaliteter av ferrit NN/VN) ferritpulver) är dielektrisk vilket eliminerar uppkomsten av virvelströmmar. Men nackdelen med ferrit är den låga mättnadsinduktionen $B_s$ ~ 0,3 T.
Stavens längd var 2 cm:

Densiteten för nickel-zinkferriter är $\rho$ = 4,0 ... 4,9 g/cm 3 .

Projektil attraktionskraft
Beräkningen av kraften som verkar på en projektil i en Gausskanon är svår uppgift.

Flera exempel på beräkning av elektromagnetiska krafter kan ges.

Attraktionskraften för en bit av en ferromagnet till en solenoidspole med en ferromagnetisk kärna (till exempel ett reläankare till en spole) bestäms av uttrycket $F = (((((w I))^2) \ mu_0 S) \over (2 ((\delta)^ 2)))$ , där $w$ är antalet varv i spolen, $I$ är strömmen i spolens lindning, $S$ är sektionsarean av spolkärnan är $\delta$ avståndet från spolens kärna till den attraherade biten. I det här fallet försummar vi det magnetiska motståndet hos ferromagneter i en magnetisk krets.

Kraften som drar en ferromagnet in i magnetfältet hos en spole utan kärna ges av $F = ((w I) \over 2) ((d\Phi) \over (dx))$.
I denna formel är $((d\Phi) \over (dx))$ förändringshastigheten i spolens magnetiska flöde $\Phi$ när en bit ferromagnet rör sig längs spolens axel (ändring i $x $ koordinat), är detta värde ganska svårt att beräkna. Ovanstående formel kan skrivas om som $F = (((I)^2) \över 2) ((dL) \over (dx))$, där $((dL) \over (dx))$ är kursen av ändringsspolens induktans $L$.

Hur man avfyrar en gauss pistol
Före avfyring måste kondensatorn laddas till en spänning på 400 V. För att göra detta, slå på strömbrytaren (2) och vrid strömbrytaren (4) till "CHARGE"-läget. För att indikera spänningen är en nivåindikator från en sovjetisk bandspelare ansluten till kondensatorn genom en spänningsdelare. För nödurladdning av kondensatorn utan att ansluta spolen används ett motstånd med ett motstånd på 6,8 kOhm med en effekt på 2 W, anslutet med en omkopplare (5) till kondensatorn. Innan du skjuter är det nödvändigt att vrida omkopplaren (4) till läget "SHOT". För att undvika påverkan av kontaktstuds på bildandet av styrpulsen är "Shot"-knappen ansluten till studsskyddskretsen på kopplingsreläet och mikrokretsen 74HC00N. Från utgången från denna krets utlöser signalen en engångspuls, som producerar en enda puls med justerbar varaktighet. Denna impuls kommer genom en optokopplare PC817 till pulstransformatorns primärlindning, vilket ger galvanisk isolering av styrkretsen från strömkretsen. Impulsen som genereras på sekundärlindningen öppnar tyristorn och kondensatorn urladdas genom den till spolen.

Strömmen som flyter genom spolen under urladdning skapar ett magnetfält som drar in den ferromagnetiska projektilen och ger projektilen en viss starthastighet. Efter att ha lämnat pipan flyger projektilen vidare genom tröghet. I det här fallet bör det tas hänsyn till att efter att projektilen passerar genom spolens mitt, kommer magnetfältet att sakta ner projektilen, så strömpulsen i spolen bör inte dras åt, annars kommer detta att leda till en minskning i projektilens initiala hastighet.

För fjärrkontroll av bilden är en knapp ansluten till kontakten (1):

Bestämning av projektilens hastighet från pipan
Vid avfyring är mynningshastighet och energi starkt beroende från projektilens utgångsläge i stammen.
För att ställa in den optimala positionen är det nödvändigt att mäta hastigheten på projektilen som lämnar pipan. För detta använde jag en optisk hastighetsmätare - två optiska sensorer (IR-LED VD1, VD2+ IR fototransistorer VT1, VT2) placeras i stammen på ett avstånd av $l$ = 1 cm från varandra. Under flygningen stänger projektilen fototransistorerna från emissionen av lysdioder och komparatorerna på mikrokretsen LM358N bilda en digital signal:

När ljusflödet för sensor 2 (närmast spolen) blockeras, lyser rött (" RÖD") LED, och när sensor 1 överlappar - grön (" GRÖN").

Denna signal omvandlas till en nivå i tiondels volt (avdelare från motstånd R1,R3 och R2,R4) och matas till två kanaler på den linjära (inte mikrofon!) ingången på datorns ljudkort med hjälp av en kabel med två pluggar - en plugg ansluten till Gauss-kontakten och en plugg ansluten till datorns ljudkortsuttag:
spänningsdelare:


VÄNSTER- vänster kanal; HÖGER- höger kanal; GND- "Jorden"

pistolplugg:

5 - vänster kanal; 1 - höger kanal; 3 - "mark"
plugg ansluten till datorn:

1 - vänster kanal; 2 - höger kanal; 3 - "mark"

Det är bekvämt att använda ett gratisprogram för signalbehandling Djärvhet().
Eftersom en kondensator är ansluten i serie med resten av kretsen på varje kanal på ljudkortsingången, är ljudkortsingången faktiskt RC-kedja, och signalen som registreras av datorn har en utjämnad form:


Karakteristiska punkter på graferna:
1 - flygning av projektilens front förbi sensorn 1
2 - flygning av den främre delen av projektilen förbi sensorn 2
3 - flygning av projektilens baksida förbi sensorn 1
4 - flygning av projektilens baksida förbi sensorn 2
Jag bestämmer projektilens mynningshastighet från tidsskillnaden mellan punkterna 3 och 4, med hänsyn till att avståndet mellan sensorerna är 1 cm.
I exemplet ovan, med en samplingshastighet på $f$ = 192000 Hz för antalet sampel $N$ = 160, projektilhastigheten $v = ((l f) \över (N)) = ((1920) \over 160)$ var 12 m/s .

Hastigheten för projektilen som lämnar pipan beror på dess initiala position i pipan, som ställs in av förskjutningen av den bakre delen av projektilen från pipans kant $\Delta$:

För varje batterikapacitet $C$ är den optimala projektilpositionen ($\Delta$-värde) olika.

För projektilen som beskrivs ovan och en batterikapacitet på 370 uF fick jag följande resultat:

Med en batterikapacitet på 150 uF blev resultaten som följer:

Den maximala projektilhastigheten var $v$ = 21,1 m/s (vid $\Delta$ = 10 mm), vilket motsvarar en energi på ~ 0,5 J -

När man testade en projektil – en ferritstav, visade det sig att den kräver en mycket djupare placering i pipan (ett mycket större $\Delta$-värde).

Vapenlagar
I Republiken Vitryssland, produkter med munkorgsenergi ( munkorgsenergi) inte mer än 3 J köpt utan tillstånd och ej registrerat.
I Ryska federationen, produkter med munkorgsenergi mindre än 3 J anses inte vara vapen.
I Storbritannien anses energiprodukter från munkorg inte vara vapen. inte mer än 1,3 J.

Bestämning av kondensatorurladdningsström
För att bestämma den maximala urladdningsströmmen för en kondensator kan du använda grafen över spänningen över kondensatorn under urladdning. För att göra detta kan du ansluta till kontakten, som matas genom delningsspänningen på kondensatorn, reducerad med $n$ = 100 gånger. Kondensatorurladdningsström $i = (n) \cdot (C \cdot ((du) \over (dt))) = (((m_u) \over (m_t)) C tg \alpha)$, där $\alpha$ - lutningsvinkeln för tangenten till kondensatorns spänningskurva vid en given punkt.
Här är ett exempel på en sådan urladdningskurva över en kondensator:

I det här exemplet är $C$ = 800 µF, $m_u$ = 1 V/div, $m_t$ = 6,4 ms/div, $\alpha$ = -69,4°, $tg \alpha = -2 ,66 $, vilket motsvarar strömmen i början av urladdningen $i = (100) \cdot (800) \cdot (10^(-6)) \cdot (1 \over (6,4 \cdot (10^(-3)) ))) \cdot (-2,66) = -33,3$ ampere.

Fortsättning följer