Как да направите оръдие на Гаус напълно със собствените си ръце. Игра "Сталкер", пистолет Гаус: къде да намеря? Пистолет Гаус. Най-простата схема

.
В тази статия Константин, уъркшоп "Как да правим", ще ви покаже как да направите преносимо оръдие на Гаус.

Проектът беше направен просто за забавление, така че нямаше цел да се поставят рекорди в строителството на Гаусо.

Зареждаме кондензатора с високо напрежение и го разреждаме в намотка от медна тел, разположена на цевта.

Когато през него протича ток, се създава мощно електромагнитно поле. Феромагнитният куршум се изтегля в цевта. Зарядът на кондензатора се изразходва много бързо и в идеалния случай токът през бобината спира да тече в момента, в който куршумът е в средата.

Преди да преминем към монтажа, трябва да ви предупредим, че трябва да работите с високо напрежение много внимателно.

Особено при използване на толкова големи кондензатори, това може да бъде доста опасно.

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

Когато произвеждате многостепенна система, трябва по някакъв начин да превключите бобините, да ги изчислите и да инсталирате сензори.

Трябваше да рисувам наполовина през прозореца.

Затова вземаме AA батерия.

Сигурно от 50 години всички казват, че ерата на барута е свършила и огнестрелните оръжия вече не могат да се развиват. Въпреки факта, че абсолютно не съм съгласен с това твърдение и смятам, че съвременните огнестрелни оръжия, или по-скоро патрони, все още имат какво да се развиват и подобряват, не мога да пренебрегна опитите за замяна на барута и като цяло обичайния принцип на действие на оръжията. Ясно е, че досега голяма част от изобретеното е просто невъзможно, главно поради липсата на компактен източник електрически токили поради сложността на производството и поддръжката, но в същото време те лежат на прашен рафт и много интересни проекти чакат своето време.

Пистолет Гаус

Бих искал да започна с тази конкретна проба поради причината, че е доста проста, а също и защото имам собствен малък опит в опитите си да създам такова оръжие и, трябва да кажа, не от най-неуспешните.

Лично аз за първи път научих за този тип оръжие не от играта „Сталкер“, въпреки че благодарение на нея милиони знаят за това оръжие и дори не от Fallout игри, но от литературата, а именно от сп. УТ. Оръдието на Гаус, представено в списанието, беше най-примитивното и беше позиционирано като детска играчка. И така, самото „оръжие“ се състоеше от пластмасова тръба с намотка, навита върху нея Меден проводник, който играеше ролята на електромагнит, когато към него беше подаден електрически ток. В тръбата беше поставена метална топка, която при подаването на ток се стремеше да привлече електромагнит. За да се предотврати „увисването“ на топката в електромагнита, захранването с ток беше краткотрайно от електролитен кондензатор. Така топката се ускори до електромагнита и след това, когато електромагнитът беше изключен, тя полетя сама. За всичко това беше предложена електронна мишена, но нека не навлизаме в темата какво е била интересна, полезна и най-важното популярна литература.

Всъщност описаното по-горе устройство е най-простото оръдие на Гаус, но е естествено, че такова устройство очевидно не може да бъде оръжие, освен ако няма много голям и мощен единичен електромагнит. За да се постигнат приемливи скорости на снаряда, е необходимо да се използва, така да се каже, стъпаловидна система за ускоряване, тоест няколко електромагнита трябва да бъдат монтирани на цевта един след друг. Основният проблем при създаването на такова устройство у дома е синхронизирането на работата на електромагнитите, тъй като скоростта на хвърляния снаряд директно зависи от това. Въпреки че прави ръце, поялник и таван или вила със стари телевизори, магнетофони, грамофонни плейъри и никакви трудности не са ужасни. На този моментСлед като разгледах сайтовете, където хората демонстрират своята креативност, забелязах, че почти всички поставят намотките на електромагнитите върху самия варел, грубо казано, те просто навиват намотките около него. Съдейки по резултатите от тестовете на такива образци, такива оръжия не са далеч от сегашната публично достъпна пневматика по отношение на ефективността, но са доста подходящи за развлекателна стрелба.

Всъщност това, което най-много ме измъчва, е защо се опитват да поставят бобините върху цевта, много по-ефективно би било да се използват електромагнити със сърцевини, които да се насочват от същите тези сърцевини към цевта. По този начин е възможно да се поставят, да речем, 6 електромагнита в зоната, заета преди това от един електромагнит; съответно това ще даде по-голямо увеличение на скоростта на хвърляния снаряд. Няколко секции от такива електромагнити по цялата дължина на цевта ще могат да ускорят малко парче стомана до прилични скорости, въпреки че инсталацията ще тежи много дори без източник на ток. По някаква причина всички се опитват да изчислят времето за разреждане на кондензатора, който захранва намотката, за да координират намотките една с друга, така че да ускоряват снаряда, а не да го забавят. Съгласен съм, това е много интересна дейност, за да седнете и да помислите; като цяло физиката и математиката са прекрасни науки, но защо не координирате бобините с помощта на снимки и светодиоди и проста схема, изглежда, че няма особен дефицит и можете вземете необходимите части за разумна такса, въпреки че, разбира се, можете да разчитате на по-евтини. Е, какво ще кажете за източника на енергия? електрическа мрежа, трансформатор, диоден мост и др електролитни кондензаторисвързани паралелно. Но дори и с такова чудовище с тегло около 20 килограма без автономен източник на електрически ток едва ли ще се постигнат впечатляващи резултати, макар че зависи колко впечатлителен е човек. И не, не, не съм направил нищо подобно (навеждам глава, движа крака си в чехъл по пода), просто направих тази играчка от UT с една намотка.

Като цяло, дори когато се използва като някакъв вид стационарно оръжие, да речем същата картечница за защита на обект, който не променя местоположението си, такова оръжие ще бъде доста скъпо и най-важното тежко и не е най-ефективното, освен ако разбира се говорим за разумни размери, а не за чудовище с петметров ствол. От друга страна, много висока теоретична скорост на огън и боеприпаси на цена от стотинка на половин тон изглеждат много привлекателни.

По този начин за пистолета на Гаус основният проблем е, че електромагнитите имат голяма тежест и, както винаги, е необходим източник на електрически ток. Като цяло никой не разработва оръжия на базата на пистолета на Гаус, има проект за изстрелване на малки сателити, но той е по-скоро теоретичен и не е разработван отдавна. Интересът към пистолета на Гаус се поддържа само благодарение на киното и компютърни игри, а също и за ентусиасти, които обичат да работят с главите и ръцете си, от които, за съжаление, няма толкова много в наше време. За оръжията има по-практично устройство, което консумира електрически ток, въпреки че практичността тук може да се спори, но за разлика от пистолета на Гаус, има определени промени.

RailGun или по нашенски Railgun

Това оръжие е не по-малко известно от пистолета Гаус, за което трябва да благодарим на компютърните игри и киното, но ако всеки, който се интересува от този тип оръжие, е запознат с принципа на действие на пистолета Гаус, тогава не всичко с рейлгана е ясно.Нека се опитаме да разберем какъв вид звяр е, как работи и какви са перспективите му?

Всичко започна през 1920 г., през тази година беше получен патент за този тип оръжие и първоначално никой не планираше да използва изобретението за мирни цели. Авторът на рейлгана или по-известния рейлгън е французинът - Андре Луи-Октав Фошон Випле. Въпреки факта, че дизайнерът успя да постигне известен успех в побеждаването на вражеския персонал, никой не се интересуваше от неговото изобретение, дизайнът беше много тромав и резултатът беше така и доста сравним с огнестрелните оръжия. Така за почти двадесет години изобретението беше изоставено, докато не се намери страна, която може да си позволи да харчи огромни суми пари за развитието на науката и особено тази част от науката, която може да убива. Говорим за нацистка Германия. Именно там Йоахим Ханслер се интересува от френското изобретение. Под ръководството на учения е създадено много повече ефективна инсталация, който имаше дължина само два метра, но ускори снаряда до скорост над 1200 метра в секунда, въпреки че самият снаряд беше направен от алуминиева сплави тежал 10 грама. Това обаче беше повече от достатъчно, за да стреля както по вражески персонал, така и по небронирани превозни средства. По-специално, дизайнерът позиционира своето развитие като средство за борба с въздушни цели. | Повече ▼ висока скоростполетът на снаряд, в сравнение с огнестрелно оръжие, направи работата на дизайнера много обещаваща, тъй като беше много по-лесно да се стреля по движещи се и постоянно движещи се цели. Дизайнът обаче изисква подобрение и дизайнерът свърши много работа, за да подобри този образец, леко променяйки първоначалния принцип на неговата работа.

В първата проба всичко беше повече или по-малко ясно и нямаше нищо фантастично. Имаше две релси, които бяха "цевта" на оръжието. Самият снаряд беше поставен между тях, който беше направен от материал, пропускащ електрически ток; в резултат на това, когато ток беше подаден към релсите, под въздействието на силата на Лоренц, снарядът се втурна напред и в идеални условия, което естествено никога няма да бъде постигнато, скоростта му може да се доближи до скоростта на светлината. Тъй като имаше много фактори, които попречиха на снаряда да се ускори до такива скорости, дизайнерът реши да се отърве от някои от тях. Основното постижение беше, че в най-новите разработки вече неизхвърляният снаряд затваря веригата, това беше направено от електрическа дъга зад хвърления снаряд; всъщност това решение се използва и днес, само че се подобрява. Така дизайнерът успя да се доближи до скоростта на полета на хвърлен снаряд, равна на 3 километра в секунда, това беше 1944 г. на миналия век. За щастие, дизайнерът нямаше достатъчно време, за да завърши работата си и да реши проблемите, които имаше оръжието, а имаше доста от тях. И то дотолкова, че тази разработка беше пробутана на американците и в Съветския съюз не се работи в тази посока. Едва през седемдесетте години започнахме да разработваме тези оръжия и в момента, за съжаление, изоставаме, добре, поне според публично достъпните данни. В Съединените щати те отдавна са достигнали скорост от 7,5 километра в секунда и няма да спрат. В момента се работи за разработването на релсовото оръжие като средство за противовъздушна отбрана, така че като ръчно огнестрелно оръжие, релсовото оръжие е все още фантазия или много далечно бъдеще.

Основният проблем с релсовото оръжие е, че за да постигне максимална ефективност, той трябва да използва релси с много ниско съпротивление. В момента са покрити със сребро, което изглежда не е толкова скъпо финансово, но предвид факта, че „цевта” на оръжието е дълга не един-два метра, това вече е значителен разход. Освен това, след няколко изстрела, релсите трябва да бъдат сменени и възстановени, което струва пари, а скоростта на огън на такива оръжия остава много ниска. Освен това не трябва да забравяме, че самите релси се опитват да се отблъснат една от друга под въздействието на същите сили, които ускоряват снаряда. Поради тази причина конструкцията трябва да има достатъчна здравина, но в същото време самите релси трябва да могат бързо да се сменят. Но това не е основният проблем. Изстрелът изисква огромно количество енергия, така че с един автомобилен акумулаторНе можете да се измъкнете зад гърба си, тук вече имате нужда от по-мощни източници на електрически ток, което поставя под въпрос мобилността на такава система. Така че в САЩ планират да инсталират подобни инсталации на разрушители и вече говорят за автоматизиране на доставката на снаряди, охлаждане и други удоволствия на цивилизацията. В момента декларираният обсег на стрелба по наземни цели е 180 километра, но за въздушните все още мълчат. Нашите дизайнери все още не са решили къде ще прилагат своите разработки. Въпреки това, от парчета информация можем да заключим, че релсовото оръжие засега няма да се използва като самостоятелно оръжие, а като средство, което допълва вече съществуващите оръжия с голям обсег, което ви позволява значително да добавите желаните няколкостотин метра в секунда към скоростта на изхвърляния снаряд има релсовото оръдие добри перспективи, а цената на подобно развитие ще бъде много по-ниска от някои мегаоръдия на нашите собствени кораби.

Единственият въпрос, който остава, е дали трябва да се считаме за изостанали в този въпрос, тъй като обикновено това, което работи зле, се опитва да бъде рекламирано от всички възможни начини„Всички се страхуваха от това“, но това, което наистина е ефективно, но не му е дошло времето, е затворено зад седем ключалки. Е, поне в това искам да вярвам.

Електромагнитна релсова пушка, известна като пистолет на Гаус, не може да се намери в оръжеен магазин. Не оставя патрони и не пали, безшумна е, не се нуждае от почистване, обикновен пирон може да служи като патрон за този електромагнитен релсов пистолет, а пушката на Гаус работи на принципа на редуване магнитно поле, ускорявайки обекти до умопомрачителни скорости.

Тъй като, за разлика от други оръжия, можете да намерите и купите електромагнитен пистолетГаус не е разрешен, тук ще говорим подробно за неговата верига, принципа на работа и как да направите тази гаусова релсова пушка у дома със собствените си ръце.

внимание! След като сглобите електромагнитна пушка или пистолет със собствените си ръце, не забравяйте да регистрирате релсовия си пистолет в полицията и да получите разрешение да го носите или съхранявате у дома за самозащита, защото подобно на други оръжия, пистолетът на Гаус представлява смъртен опасност за вас и хората около вас, а незаконното му притежание се наказва от наказателния кодекс!

Как да си направим домашен пистолет Гаус

За да анализираме подробно принципа на работа на домашна гаусова пушка, нека първо се опитаме да направим прототип на електромагнитна релсова пушка от обикновена линийка (логаритмичната е най-добра, така че като премахнем средата от нея, получаваме жлеб за топки), 4 еднакви мощни магнити, нож, тиксо и 9 метални топчета с диаметър не по-голям от височината на магнитите. Сглобяването на прототип на пушка (да го наречем пистолет на Гаус) е лесно като черупка на круши, дори у дома и със собствените си ръце.

Залепете магнитите към линийката на равни разстояния един от друг в средата на жлеба, като се уверите, че външните магнити не са твърде близо до краищата на линийката и заредете 2 топки от едната страна на всеки магнит. За да стреляте, заредете топката в жлеба на ръба на линийката от страната, където няма топки близо до магнита, и пуснете. Магнитното поле ще го привлече към магнита, топката ще предаде своята енергия на друга топка през него и поради влиянието на тази енергия върху нея и в допълнение на друго магнитно поле, създадено от следващия магнит във веригата, тя ще го ускори още по-бързо, около 2 пъти.

Добре, всичко свърши! Прототипът на домашен пистолет Гаус е направен у дома със собствените си ръце и според принципа на действие на пистолета не се различава от оригинала, пушката Гаус, сега ще ви кажем как да сглобите диаграмата на която себе си у дома.

Как да си направим пистолет на Гаус

Не можете да сглобите пушка Гаус само с магнити и линийка. Къде да намеря изходни материалибезплатно? Най-вероятно ще трябва поне да похарчите пари за няколко кондензатора 400-450 волта, чийто общ капацитет ще бъде в диапазона 1000-2000 mF, медна жица с изолация с диаметър 1 mm, отделение за Батерии тип Krona и чифт батерии от един и половина волта, задействащ механизъм за вашата домашна пушка Гаус у дома под формата на бутон и превключвател, около 5 фотоапарата за еднократна употреба със светкавица, няколко сламки от някои McDuck, в който също можете да ядете безплатно, редовно реле от кола Жигули на 4 контакта и някакъв корпус за пистолет Гаус под формата на играчка пистолет, картечница и т.н., от които ще зависи външен видвашият домашен електромагнитен релсов пистолет на Гаус, който може да бъде направен по следната схема:

Принципът на оръжията на Гаус също се основава на електромагнитните свойства на пистолета; диелектрична цев заедно с железен заряд се намира вътре в индуктивна намотка и когато електричеството се подава към соленоида, полученото магнитно поле дава на снаряда значително ускорение.

Ако все още не сте се досетили, ние се нуждаем от камери за еднократна употреба в името на устройство за зареждане на кондензатор, защото не искаме да правим пушка Gauss за еднократна употреба? Въпреки това, когато разглобявате камера за еднократна употреба, бъдете изключително внимателни, никога не докосвайте части от електрическата верига и затворете изхода на кондензатора възможно най-бързо с помощта на отвертка с диелектрична дръжка. Почистете зарядното устройство от щипките на батерията, кондензатора и запоете мост към него към контактите на бутона, за да заредите бъдещия електромагнитен релсов пистолет на Гаус. Следвайте горния метод с останалите камери за еднократна употреба.

За да бъде ускорението на релсовото оръдие максимално, докато снарядът достигне соленоида (индуктивна намотка, която няма сърцевина), магнитното поле също трябва да бъде максимално, като спада рязко, когато снарядът е близо до соленоид, за това е необходимо да се координират характеристиките на кондензаторите, снаряда и бобините на бъдещата домашна пушка на Гаус.

За да направите соленоид за пистолет на Гаус, сглобете заедно 4 см сламка, две шайби голям размерот пластмаса или картон, сглобяване на калерче с помощта на гайка и винт. Навийте медния проводник, като внимателно се уверите, че проводникът не е огънат никъде и че изолацията не е повредена по невнимание; преди да навиете следващия слой, а те трябва да бъдат общо десет, напълнете предишния със суперлепило. Разглобете конструкцията и поставете дълга сламка в соленоида, който ще се превърне в цевта на електромагнитна релсова пушка на Гаус със собствените си ръце у дома. Можете да проверите функционалността на получената част с помощта на обикновена 9V батерия и кламер.

След като сте сглобили пистолет на Гаус според схемата, преди да стреляте, наблюдавайте светодиодите, за да определите момента, в който напрежението на кондензаторите се е увеличило до необходимите ни 330V, обикновено това отнема до минута, но ако свържете няколко 3V батерии в успоредно със зареждането на кондензаторите, така че всяко 3V отделение да е свързано паралелно на всички заряди, така че платките за зареждане да не изгорят, тогава времето за презареждане на домашна пушка Gauss, сглобена у дома, може да бъде значително намалено.

За да се гарантира безопасността на готовия електромагнитен релсов пистолет на Гаус, направен със собствените си ръце у дома като задействащ механизъмизползвайте реле, за да не контактувате директно с бутона, който разрежда кондензаторите. Верига за високо напрежение може да се сглоби само с проводник с диаметър най-малко 1 mm, а кондензаторите трябва да бъдат допълнително разредени, подреждайки късо съединение, за да може гаусовото оръдие да се съхранява безопасно у дома след изстрел.

За да стреляте от домашно направена пушка Гаус, включете захранването, изчакайте сигнал от светодиодите, заредете снаряда така, че да е малко зад соленоида, изключете захранването и стреляйте. Електромагнитно релсово оръжие, направено по този метод, е невероятно по силата си и при никакви обстоятелства не трябва да се насочва към живи хора.

Ако не разбирате нищо от това, тогава би било по-добре да започнете с изучаване

Информацията се предоставя само за образователни цели!
Администраторът на сайта не носи отговорност за възможни последствияизползване на предоставената информация.

ЗАРЕДЕНИ КОНДЕНЗАТОРИ СМЪРТОНОСЕНОПАСНО!

Електромагнитен пистолет (Gauss gun, английски. бобина) в нея класическа версияе устройство, което използва свойството на феромагнитните материали да бъдат привлечени в област на по-силно магнитно поле, за да ускори феромагнитен „снаряд“.

Моят гаус пистолет:
поглед отгоре:


страничен изглед:


1 - конектор за свързване на дистанционно освобождаване
2 - превключвател "зареждане на батерията / работа".
3 - конектор за свързване към компютърна звукова карта
4 - превключвател за зареждане/изстрел на кондензатора
5 - бутон за аварийно разреждане на кондензатор
6 - Индикатор "Зареждане на батерията".
7 - индикатор "Работа".
8 - Индикатор "Заряд на кондензатора".
9 - индикатор "Изстрел".

Диаграма на силовата част на пистолета на Гаус:

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

Основните конструктивни елементи на моя електромагнитен пистолет:
батерия -
Аз използвам две литиево-йонна батерия SANYO UR18650A 18650 формат от лаптоп с капацитет 2150 mAh, свързан последователно:
...
Максималното напрежение на разреждане на тези батерии е 3,0 V.

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

преобразувател на напрежение за зареждане на кондензатора -
усилващ преобразувател, базиран на таймер 7555 и MOSFET- транзистор ;
- Това н-канал MOSFET- транзистор в корпуса ТО-247с максимално допустимото напрежение дрейн-източник VDS= 500 волта, максимален импулсен ток на изтичане ДОКУМЕНТ ЗА САМОЛИЧНОСТ= 56 ампера и типично съпротивление дрейн към източник в отворено състояние RDS (включен)= 0,33 ома.

Индуктивността на дросела на преобразувателя влияе върху неговата работа:
твърде ниската индуктивност определя ниска скоростзаряд на кондензатора;
твърде високата индуктивност може да доведе до насищане на сърцевината.

Като импулсен генератор ( осцилаторна верига) за конвертор ( усилващ преобразувател) можете да използвате микроконтролер (например популярния Ардуино), което ще позволи прилагането на модулация на ширината на импулса (PWM, ШИМ) за управление на работния цикъл на импулсите.

кондензатор (капачка на бобина (acitor)) -
електролитен кондензатор за напрежение от няколкостотин волта.
Преди това използвах кондензатор K50-17 от съветска външна светкавица с капацитет 800 μF за напрежение 300 V:

Недостатъците на този кондензатор според мен са ниското работно напрежение, повишен ток на утечка (води до по-дълго зареждане) и евентуално увеличен капацитет.
Затова преминах към използване на внесени модерни кондензатори:

САМВАза напрежение 450 V с капацитет 220 μF серия HC. HC- това е стандартна серия кондензатори САМВА, има и други серии: ТОЙ- работа в по-широк температурен диапазон, H.J.- с увеличен живот;

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

В крайна сметка се спрях на кондензатор PEC за напрежение 400 V с капацитет 150 μF.

За кондензатор, неговото еквивалентно серийно съпротивление ( СУЕ).

превключвател -
превключвател на захранването S.A.предназначен за превключване на зареден кондензатор ° Сна макара Л:

или тиристори или IGBT-транзистори:

тиристор -
Използвам мощен тиристор ТЧ125-9-364 с катодно управление
външен вид

размери

- високоскоростен щифтов тиристор: “125” означава максимално допустимото ефективен ток(125 A); "9" означава класа на тиристора, т.е. повтарящо се импулсно напрежение в стотици волта (900 V).

Използването на тиристор като ключ изисква избор на капацитет на кондензаторната банка, тъй като продължителен токов импулс ще доведе до прибиране на снаряд, който е преминал през центъра на намотката обратно - " засмукване обратно ефект".

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

VD телевизори- диод ( TVS диод), създавайки път за тока в бобината, когато ключът е отворен и намалява рязкото напрежение на бобината
Rdis- разряден резистор ( разряден резистор) - осигурява отслабване на тока в намотката (поглъща енергията на магнитното поле на намотката)
C rsкондензатор за потискане на звънене), предотвратявайки появата на импулси на пренапрежение върху ключа (може да бъде допълнен с резистор, образуващ RC-демфер)

използвах IGBT- транзистор IRG48BC40Fот популярния сериал IRG4.

бобина -
бобината е навита пластмасова рамкаМеден проводник. Омичното съпротивление на бобината е 6,7 ома. Ширината на многослойната намотка (купчина) $b$ е 14 mm, има около 30 навивки в един слой, максималният радиус е около 12 mm, минималният радиус $D$ е около 8 mm (средният радиус $a$ е около 10 mm, височина $c $ - около 4 mm), диаметър на телта - около 0,25 mm.
Паралелно на бобината е свързан диод UF5408 (диод за потискане) (пиков ток 150 A, пиково обратно напрежение 1000 V), гасене на импулса на самоиндукционното напрежение, когато токът в бобината е прекъснат.

барел -
Изработен от тялото на химикал.

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

Материалът на снаряда трябва да бъде феромагнитен.
Освен това материалът за снаряда трябва да има толкова висок праг на магнитно насищане - стойност на индукция на насищане $B_s$. Един от най-добрите опциие обикновено меко магнитно желязо (например обикновена незакалена стомана St. 3 - St. 10) с индукция на насищане 1,6 - 1,7 Tesla. Ноктите са изработени от нисковъглеродни, термично необработени метална жица(класове стомана St. 1 KP, St. 2 KP, St. 3 PS, St. 3 KP).
Обозначение на стомана:
Изкуство.- въглеродна стомана с обикновено качество;
0 - 10 - процентът на въглерод се увеличава 10 пъти. С увеличаването на въглеродното съдържание индукцията на насищане $B_s$ намалява.

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

Също така е желателно материалът за снаряда да има толкова ниска проводимост. Това се дължи на факта, че вихровите токове, възникващи в променливо магнитно поле в проводящия прът, водят до загуби на енергия.

Ето защо, като алтернатива на снарядите за рязане на нокти, тествах феритен прът ( феритна пръчка), взети от индуктора от дънната платка:

Подобни бобини се намират и в компютърни захранвания:

Външен вид на намотка с феритна сърцевина:

Материал на пръта (вероятно никел-цинк ( Ni-Zn) (аналог на местни марки ферити NN/VN) феритен прах) е диелектрик, което елиминира появата на вихрови токове. Но недостатъкът на ферита е ниската индукция на насищане $B_s$ ~ 0,3 Tesla.
Дължината на пръчката беше 2 см:

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

Гравитация на снаряда
Изчисляването на силата, действаща върху снаряд в оръдие на Гаус, е комплексзадача.

Могат да се дадат няколко примера за изчисляване на електромагнитните сили.

Силата на привличане на част от феромагнит към соленоидна намотка с феромагнитна сърцевина (например арматура на реле към намотка) се определя от израза $F = (((((w I))^2) \mu_0 S) \над (2 ((\delta)^ 2)))$, където $w$ е броят на намотките в бобината, $I$ е токът в намотката на бобината, $S$ е напречното сечение площ на сърцевината на бобината, $\delta$ е разстоянието от сърцевината на бобината до привлеченото парче. В този случай пренебрегваме магнитното съпротивление на феромагнетиците в магнитната верига.

Силата, която привлича феромагнетик в магнитното поле на намотка без сърцевина, се дава от $F = ((w I) \over 2) ((d\Phi) \over (dx))$.
В тази формула $((d\Phi) \over (dx))$ е скоростта на промяна на магнитния поток на намотката $\Phi$ при преместване на парче феромагнетик по оста на намотката (промяна на координатата $x$), тази стойност е доста трудна за изчисляване. Горната формула може да бъде пренаписана като $F = (((I)^2) \over 2) ((dL) \over (dx))$, където $((dL) \over (dx))$ е скоростта промяна на индуктивността на бобината $L$.

Процедурата за изстрелване на изстрел от гаус пистолет
Преди запалване кондензаторът трябва да се зареди до напрежение 400 V. За да направите това, включете превключвателя (2) и преместете превключвателя (4) в положение "ЗАРЕЖДАНЕ". За да се посочи напрежението, индикатор за ниво от съветски магнетофон е свързан към кондензатора чрез делител на напрежение. За аварийно разреждане на кондензатора без свързване на намотката се използва резистор 6,8 kOhm с мощност 2 W, свързан с превключвател (5) към кондензатора. Преди да стреляте, трябва да преместите превключвателя (4) в положение "ИЗСТРЕЛ". За да се избегне влиянието на отскачането на контакта върху формирането на управляващ импулс, бутонът „Изстрел“ е свързан към веригата против отскачане на превключващото реле и микросхемата 74HC00N. От изхода на тази верига сигналът задейства еднократно устройство, което произвежда единичен импулс с регулируема продължителност. Този импулс пристига през оптрон PC817На първична намоткаимпулсен трансформатор, който осигурява галванична изолация на управляващата верига от силовата верига. Импулсът, генериран от вторична намотка, отваря тиристора и кондензатора се разрежда през него към бобината.

Токът, протичащ през намотката по време на разреждане, създава магнитно поле, което привлича феромагнитния снаряд и придава определена начална скорост на снаряда. След като напусне цевта, снарядът продължава да лети по инерция. Трябва да се има предвид, че след като снарядът премине през центъра на намотката, магнитното поле ще забави снаряда, така че импулсът на тока в намотката не трябва да се удължава, в противен случай това ще доведе до намаляване на началната скорост на снаряда.

За дистанционнобутон е свързан към конектора (1):

Определяне на скоростта, с която снарядът напуска цевта
При изстрел, дулната скорост и енергия са силно зависими от началната позиция на снарядав багажника.
За да зададете оптималната позиция, е необходимо да измерите скоростта, с която снарядът напуска цевта. За това използвах оптичен скоростомер - две оптичен сензор(IR светодиоди VD1, VD2+ IR фототранзистори VT1, VT2) се поставят в багажника на разстояние $l$ = 1 cm едно от друго. Когато лети, снарядът покрива фототранзисторите от излъчването на светодиодите и компараторите на чипа LM358Nгенерира цифров сигнал:

При застъпване светлинен потоксензор 2 (най-близо до бобината) свети червено (" ЧЕРВЕН") светодиод, а когато датчик 1 е блокиран - зелен (" ЗЕЛЕНО").

Този сигнал се преобразува до ниво от десети от волта (делители от резистори R1,R3И R2,R4) и се подава към два канала на линеен (не микрофонен!) вход звукова картакомпютър с помощта на кабел с два щепсела - щепсел, свързан към конектора на Гаус, и щепсел, включен в гнездото на звуковата карта на компютъра:
делител на напрежение:


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

щепсел, свързан към пистолета:

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

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

Удобно е да се използва за обработка на сигнали безплатна програма Дързост().
Тъй като на всеки входен канал на звуковата карта кондензаторът е свързан последователно с останалата част от веригата, входът на звуковата карта всъщност е R.C.-верига, а записаният от компютъра сигнал има изгладена форма:


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

Скоростта на снаряда, напускащ цевта, зависи от първоначалната му позиция в цевта, определена от изместването на задната част на снаряда от ръба на цевта $\Delta$:

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

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

С капацитет на батерията от 150 µF резултатите бяха както следва:

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

При тестване на снаряд с феритен прът се оказа, че той изисква много по-дълбоко разположение в цевта (много по-голяма $\Delta$ стойност).

Закони за оръжията
В Република Беларус продукти с дулна енергия ( дулна енергия) не повече от 3 J закупени без съответно разрешение и не са регистрирани.
IN Руска федерацияпродукти с дулна енергия по-малко от 3 J не се считат за оръжия.
В Обединеното кралство продуктите с дулна енергия не се считат за оръжия. не повече от 1,3 J.

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

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

Следва продължение

Здравейте. Днес ще изградим оръдие на Гаус у дома, като използваме части, които лесно могат да бъдат намерени в местните магазини. Използвайки кондензатори, превключвател и няколко други части, ще създадем пускова установка, която може да използва електромагнетизъм, за да изстрелва малки гвоздеи на разстояние от около 3 метра. Да започваме!

Стъпка 1: Гледайте видеоклипа

Първо гледайте видеото. Ще проучите проекта и ще видите пистолета в действие. Прочетете, за да проучите повече подробни инструкциисглобяване на устройството Gauss Gun.

Стъпка 2: Събиране на необходимите материали

За проекта ще ви трябва:

1. 8 големи кондензатора. Използвах 3300uF 40V. Ключовият моментВъпросът тук е, че колкото по-ниско е напрежението, толкова по-малка е опасността, така че потърсете опции в района на 30 - 50 волта. Що се отнася до капацитета, колкото повече, толкова по-добре.
2. Един високотоков прекъсвач
3. Една намотка от 20 оборота (аз усуках моята от 18awg проводник)
4. Медна ламарина и/или дебела медна тел

Стъпка 3: Залепете кондензаторите заедно

Вземете кондензаторите и ги залепете заедно, така че положителните клеми да са по-близо до центъра на лепилото. Първо ги залепете в 4 групи по 2 части. След това залепете две групи заедно, което води до 2 групи от по 4 кондензатора. След това поставете една група върху друга.

Стъпка 4: Сглобяване на група кондензатори

Снимката показва как трябва да изглежда окончателният дизайн.

Сега вземете положителните клеми и ги свържете един към друг и след това ги запоете към медната подложка. Наслагването може да служи като дебел Меден проводникили листо.

Стъпка 5: Запоете медните подложки

Използвайте насочена топлина, ако е необходимо (леко индустриална сушилня), загрейте медните ленти и запоете клемите на кондензатора към тях.

Снимката показва моята група кондензатори след завършване на тази стъпка.

Стъпка 6: Запоете отрицателните клеми на кондензаторите

Вземете друг дебел проводник, използвах изолиран меден проводник с голямо напречно сечение, като го премахнах в на правилните местаизолация.

Огънете жицата така, че да покрие цялото разстояние на нашата група кондензатори възможно най-ефективно.

Запоете го на правилните места.

Стъпка 7: Подгответе снаряда

След това трябва да подготвите подходящ снаряд за макарата. Навих макарата си около калерчето. Използвах малка сламка като намордник. Следователно моят снаряд трябва да влезе в сламката. Взех нокътя и го отрязах на около 3 см дължина, като оставих острата част.

Стъпка 8: Намерете подходящ превключвател

След това трябваше да намеря начин да изхвърля заряда от кондензаторите върху бобината. Повечето хора използват токоизправители (SCR) за такива нужди. Реших да предприема по-опростен подход и намерих превключвател, който работи, когато висока якосттекущ

Има три номинални тока на превключвателя: 14,2 A, 15 A и 500 A. Моите изчисления показаха максимална сила от около 40А при пик с продължителност около милисекунда, така че трябваше да работи.

БЕЛЕЖКАТА. Не използвайте моя метод за превключване, ако вашите кондензатори са по-големи. Изпробвах късмета си и всичко се оправи, но не искате прекъсвач да избухне, защото сте прекарали 300 A през прекъсвач, оценен за 1 A.

Стъпка 9: Навиване на макарата

Почти приключихме със сглобяването на електромагнитния пистолет. Време е да навиете макарата.

Опитах три различни бобинии установи, че около 20 оборота изолиран проводникСтандартите 16 или 18 awg работят най-добре. Използвах стара калерка, увих малко тел около нея и прекадох пластмасова сламка през нея, като запечатах единия край на сламката с горещо лепило.

Стъпка 10: Сглобяване на устройството според схемата

Сега, след като сте готови всички части, сглобете ги. Ако имате някакви проблеми, следвайте диаграмата.

Стъпка 11: Пожарна безопасност

Честито! Направихме оръдието Грас със собствените си ръце. Използвайте зарядно устройство, за да заредите вашите кондензатори до почти максимално напрежение. Заредих моята 40V настройка до 38V.

Заредете снаряда в тръбата и натиснете бутона. Токът ще тече към бобината и ще изстреля пирон.

БЪДИ ВНИМАТЕЛЕН! Дори като се има предвид, че това е слаботоков проект и че няма да ви убие, такъв ток все още може да навреди на вашето здраве. Втората снимка показва какво се случва, ако случайно свържете плюс и минус.