Мощная Пушка Гаусса своими руками. Гаусс пушка


Пушка Гаусса — Меандр — занимательная электроника

Читать все новости ➔

Ружьё Гаусса или Gauss Gun. Здесь я познакомлю вас с одним перспективным оружием которое можно сделать в домашних условиях за 20 минут. Принцип работы гаусс гана (далее ГГ) состоит в следующем: если подать на соленоид постоянное напряжение, то любое находящееся у одного из его концов тело из магнитного вещества втянется внутрь него. Это происходит потому что катушка намагничивает тело, и сама катушка с током является магнитом. Чтобы тело вылетело из соленоида, надо убрать напряжение в тот момент, когда оно достигнет его середины, тогда магнитное поле не будет мешать двигаться телу дальше по инерции.

И как же дать кратковременный и мощный импульс тока? Ответ очевиден: Конденсатор!

Заряжаем конденсатор и разряжаем его на катушку. Главное расчитать, чтобы ёмкости хватило до того момента когда снаряд достигнет середины, тогда достигнется наибольший КПД. Вот вобщем то и вся теория.

Простейшая одноступенчатый ГГ

Простейшая одноступенчатый ГГ (схема на рисунке) состоит из батареи накопительных конденсаторов, коммутатора тока (полупроводниковый - тиристор или транзистор, или электромеханический - реле), блока питания и соленоида.

На практике КПД одноступенчатого ускорителя не превышает 1% (7% при применении обмоток определенной формы).

Выпрямитель

Выпрямитель используется для зарядки электролитических конденсаторов от сети 220V 50Hz. Резистор желательно использовать большой мощности и установить на радиатор. Диоды любые, на напряжение 350V.

Накопительная батарея состоит из 3 электролитических конденсаторов соединенных параллельно - суммарная емкость 3000 мкф и напряжение 300V. Соленоид выполнен проводом диаметром 0,8мм на стержне от гелевой ручки . Длина обмотки 5см. Катушка многослойная (5 слоев, изолированных друг от друга изоляционной лентой). Сопротивление 0,3Ом.

Соединение соленоида и батареи конденсаторов осуществляется механическим ключом. В качестве снаряда хорошо подходит сверло диаметром 3мм или гвозди.

Запуска ускорителя

Для запуска ускорителя поместите снаряд в ствол, как на рисунке. Подключите параллельно конденсаторам вольтметр. Включите выпрямитель в сеть. Подключите конденсаторы к выпрямителю. Дождитесь, пока вольтметр покажет напряжение 300V (или другое, на которое рассчитаны конденсаторы). Отключите выпрямитель от конденсаторов и сети. Замкните конденсаторы на катушку.

Приобретенной снарядом энергии достаточно для пробивания насквозь лист картона толщиной 1мм или кусок пенопласта толщиной 4мм.

А вот и моя ГГ.

СЛЕДУЮЩИЙ ОБРАЗЕЦ

Обладать оружием, которое даже в компьютерных играх можно найти только в лаборатории сумасшедшего ученого или возле временного портала в будущее, – это круто. Наблюдать, как равнодушные к технике люди невольно фиксируют на устройстве взгляд, а заядлые геймеры спешно подбирают с пола челюсть, – ради этого стоит потратить денек на сборку пушки Гаусса.

Как водится, начать мы решили с простейшей конструкции – однокатушечной индукционной пушки. Эксперименты с многоступенчатым разгоном снаряда оставили опытным электронщикам, способным построить сложную систему коммутации на мощных тиристорах и точно настроить моменты последовательного включения катушек. Вместо этого мы сконцентрировались на возможности приготовления блюда из повсеместно доступных ингредиентов. Итак, чтобы построить пушку Гаусса, прежде всего придется пробежаться по магазинам. В радиомагазине нужно купить несколько конденсаторов с напряжением 350–400 В и общей емкостью 1000–2000 микрофарад, эмалированный медный провод диаметром 0,8 мм, батарейные отсеки для «Кроны» и двух 1,5-вольтовых батареек типа С, тумблер и кнопку. В фототоварах возьмем пять одноразовых фотоаппаратов Kodak, в автозапчастях – простейшее четырехконтактное реле от «Жигулей», в «продуктах» – пачку соломинок для коктейлей, а в «игрушках» – пластмассовый пистолет, автомат, дробовик, ружье или любую другую пушку, которую вы захотите превратить в оружие будущего.

Мотаем на ус

Главный силовой элемент нашей пушки – катушка индуктивности. С ее изготовления стоит начать сборку орудия. Возьмите отрезок соломинки длиной 30 мм и две большие шайбы (пластмассовые или картонные), соберите из них бобину с помощью винта и гайки. Начните наматывать на нее эмалированный провод аккуратно, виток к витку (при большом диаметре провода это довольно просто). Будьте внимательны, не допускайте резких перегибов провода, не повредите изоляцию. Закончив первый слой, залейте его суперклеем и начинайте наматывать следующий. Поступайте так с каждым слоем. Всего нужно намотать 12 слоев. Затем можно разобрать бобину, снять шайбы и надеть катушку на длинную соломинку, которая послужит стволом. Один конец соломинки следует заглушить. Готовую катушку легко проверить, подключив ее к 9-вольтовой батарейке: если она удержит на весу канцелярскую скрепку, значит, вы добились успеха. Можно вставить в катушку соломинку и испытать ее в роли соленоида: она должна активно втягивать в себя отрезок скрепки, а при импульсном подключении даже выбрасывать ее из ствола на 20–30 см.

Препарируем ценности

Для формирования мощного электрического импульса как нельзя лучше подходит батарея конденсаторов (в этом мнении мы солидарны с создателями самых мощных лабораторных рельсотронов). Конденсаторы хороши не только большой энергоемкостью, но и способностью отдать всю энергию в течение очень короткого времени, до того как снаряд достигнет центра катушки. Однако конденсаторы необходимо как-то заряжать. К счастью, нужное нам зарядное устройство есть в любом фотоаппарате: конденсатор используется там для формирования высоковольтного импульса для поджигающего электрода вспышки. Лучше всего нам подходят одноразовые фотоаппараты, потому что конденсатор и «зарядка» – это единственные электрические компоненты, которые в них есть, а значит, достать зарядный контур из них проще простого.

Разборка одноразового фотоаппарата – это этап, на котором стоит начать проявлять осторожность. Вскрывая корпус, старайтесь не касаться элементов электрической цепи: конденсатор может сохранять заряд в течение долгого времени. Получив доступ к конденсатору, первым делом замкните его выводы отверткой с ручкой из диэлектрика. Только после этого можно касаться платы, не опасаясь получить удар током. Удалите с зарядного контура скобы для батарейки, отпаяйте конденсатор, припаяйте перемычку к контактам кнопки зарядки – она нам больше не понадобится. Подготовьте таким образом минимум пять зарядных плат. Обратите внимание на расположение проводящих дорожек на плате: к одним и тем же элементам схемы можно подключиться в разных местах.

Расставляем приоритеты

Подбор емкости конденсаторов – это вопрос компромисса между энергией выстрела и временем зарядки орудия. Мы остановились на четырех конденсаторах по 470 микрофарад (400 В), соединенных параллельно. Перед каждым выстрелом мы в течение примерно минуты ждем сигнала светодиодов на зарядных контурах, сообщающих, что напряжение в конденсаторах достигло положенных 330 В. Ускорить процесс заряда можно, подключая к зарядным контурам по несколько 3-вольтовых батарейных отсеков параллельно. Однако стоит иметь в виду, что мощные батареи типа «С» обладают избыточной силой тока для слабеньких фотоаппаратных схем. Чтобы транзисторы на платах не сгорели, на каждую 3-вольтовую сборку должно приходиться 3–5 зарядных контуров, подключенных параллельно. На нашем орудии к «зарядкам» подключен только один батарейный отсек. Все остальные служат в качестве запасных магазинов.

Определяем зоны безопасности

Мы никому не посоветуем держать под пальцем кнопку, разряжающую батарею 400-вольтовых конденсаторов. Для управления спуском лучше установить реле. Его управляющий контур подключается к 9-вольтовой батарейке через кнопку спуска, а управляемый включается в цепь между катушкой и конденсаторами. Правильно собрать пушку поможет принципиальная схема. При сборке высоковольтного контура пользуйтесь проводом сечением не менее миллиметра, для зарядного и управляющего контуров подойдут любые тонкие провода. Проводя эксперименты со схемой, помните: конденсаторы могут иметь остаточный заряд. Прежде чем прикасаться к ним, разряжайте их коротким замыканием.

Подводим итог

Процесс стрельбы выглядит так: включаем тумблер питания; дожидаемся яркого свечения светодиодов; опускаем в ствол снаряд так, чтобы он оказался слегка позади катушки; выключаем питание, чтобы при выстреле батарейки не отбирали энергию на себя; прицеливаемся и нажимаем на кнопку спуска. Результат во многом зависит от массы снаряда. Нам с помощью короткого гвоздя с откусанной шляпкой удалось прострелить банку с э нергетическим напитком, которая взорвалась и залила фонтаном полредакции. Затем очищенная от липкой газировки пушка запустила гвоздь в стену с расстояния в полсотни метров. А сердца поклонников фантастики и компьютерных игр наше орудие поражает без всяких снарядов.

Ускорители масс – от скоростного метро до космического полета

Рассмотренная недавно рельсовая пушка являлась одним из видов так называемых ускорителей масс (англ. Mass driver). Ускорение в магнитном поле за счет силы Лоренца используется не только в экспериментальных пушках, но и в широком спектре промышленных и научных устройств. Сегодня рассмотрим ближайшего родственника рельсовой пушки – пушку Гаусса и ее более мирные производные.

Наверняка многие помнят серию игр Fallout, где оружие под названием Gauss rifle стреляло небольшими пульками, имея самый большой из всех видов легкого оружия показатель урона и пробивную силу. Винтовка была прорисована с несколькими последовательно расположенными катушками на стволе. Эти катушки – электромагниты -- и разгоняли пули в стволе.

Принцип работы пушки гаусса (англ. Coil gun) наиболее наглядно объясняется следующим рисунком

Ферромагнитный снаряд «засасывается» внутрь катушки (соленоида) с определенным ускорением. По достижении середины пуля продолжает двигаться по инерции. Однако теперь сила магнитного поля тянет ее обратно к центру. Таким образом, мы подходим к первой проблеме – при достижении разгоняемым телом середины магнитного поля катушки это поле начинает препятствовать дальнейшему движению и должно отключаться.

Понятно, что чем выше будет напряжение и сила тока, прикладываемого к катушкам, тем сильнее будет воздействие магнитного поля на снаряд. И здесь кроется вторая проблема – быстрое переключение заряда между катушками. Не смотря на сотни любительских сайтов и десятки тысяч возможных конструкций пушек гаусса, эффективного и технологически простого механизма переключения до сих пор не создано. Главная проблема – при высоких значениях силы и напряжения тока перегорают кремниевые элементы. Механическое же переключение либо очень неточно, либо крайне сложно в изготовлении.

Источником питания во всех имеющихся на сегодня моделях ускорителей подобной конструкции служат блоки конденсаторов. При этом, КПД преобразования энергии магнитного поля катушки в кинетическую энергию снаряда не превышает 2%. Лучшие образцы самодельных спиральных пушек (coilgun) имеют энергию пули при выстреле в 5-6 Дж. Это в несколько раз меньше, чем у спортивного пневматического пистолета.

Ничего лучше, из того, что можно носить руками, не смогли создать и научные учреждения. По все тем же причинам – невозможность своевременного переключения зарядов между катушками, отсутствие небольших источников питания, невозможность точного отключения поля при прохождении его середины. Несмотря на кажущуюся простоту конструкции, на существующей технологической базе мировой науке создать ничего толкового не удалось.

Устройства, которые разрабатывались как военные, не смогли даже приблизиться по эффективности к огнестрельному оружию. Так что о винтовках из Fallout можно забыть. Ближайший вариант электромагнитной пушки – упоминавшийся Railgun.

Зато у подобных ускорителей огромный потенциал гражданского применения. Более того, он давно реализован в промышленности и транспортной сфере. В более узком понимании это устройство известно как соленоид и линейный двигатель. Такие двигатели широко применяются в высокоскоростных поездах. Конструктивно линейный двигатель представляет из себя все те же ротор и статор обычного электромотора. Но обмотки ротора неподвижны на пути следования транспортного средства, а обмотки статора вмонтированы в него. В результате при приложении электрического тока ротор, будучи прикреплен, например, к поезду, движет его вдоль рельс – статоров. Живой пример – поезд на магнитной подушке Maglev.

Еще более распространенная сфера применения линейных двигателей – высокоточные манипуляторы в станках, современных автоматических дверях и других схожих устройствах. В целом – везде, где есть необходимость преобразования электроэнергии в прямолинейное движение определенных объектов. Автолюбители могут вспомнить часто выходящие из строя соленоиды би-ксеноновых фар. Да-да, там тоже есть миниатюрные электромагнитные катушки, а шторка линзы\лампа двигается втягиванием в них ферромагнитного цилиндра. Возвращение в исходный «ближний» свет обеспечивает механическая пружина.

Из экзотических способов применения ускорителей на основе соленоидов стоит отметить концепцию запуска объектов в космос без помощи ракет. Предполагается, что, построив многокилометровый тоннель из одного или нескольких соленоидов, можно обеспечить достаточную для преодоления земного притяжения скорость разгона тела. При этом, в отличие от рельсовой пушки или обычного выстрела на основе теплового расширения газов, запускаемому объекту обеспечивается сравнительно плавное ускорение. Это делает возможной отправку не только сложного и хрупкого научного оборудования, боящегося перегрузок, но так же и человека. Причем, живого! 🙂

Ускорение в подобных установках можно контролировать увеличением напряжения и силы тока. Ну и фрагментарно отключать поле на многокилометровой установке значительно легче, чем в небольших установках с высокими стартовыми скоростями снаряда. Например, когда разгоняемая капсула достигнет заданной скорости, она не обязательно сделает это в середине тоннеля. Отключение можно произвести на определенном участке, до входа в противоположный магнитный полюс соленоида. Также не исключается возможность применения нескольких катушек и переключения тока между ними.

В обычных условиях располагать подобные комплексы планируется либо глубоко под землей, с направлением шахты строго вверх, либо вдоль склонов высоких гор. В обоих случаях решается проблема опоры гигантских металлических конструкций. Сколько весит многокилометровая катушка медного кабеля и ее опоры, даже не хочется считать. Желающие могут подержать в руках трансформатор, сравнив соотношение веса к размеру 🙂

Стоит заметить, что более перспективным считается строительство подобных космических ускорителей на нашем естественном спутнике – Луне. Практическое отсутствие атмосферы и низкая гравитация + низкая окружающая температура открывают фантастические перспективы для сверхпроводящих магнитов. Монорельсовый ускоритель на основе линейного мотора либо тоннель из соленоидов планируется размещать горизонтально на поверхности Луны под небольшим углом. Питаться установка может либо от солнечных батарей, либо от привезенных на Луну ядерных реакторов. Таким образом, космическому аппарату сообщалась бы высокая начальная скорость, а дальше в дело вступают ионные двигатели.

Луна в таком виде превратилась бы в перевалочную базу для дальнейшего освоения Солнечной системы. Или даже в первый земной космопорт. Это, кстати, является одной из причин приоритетного освоения нашего спутника. Если вспомнить, что на Луне практически доказано существование в реголите (лунном грунте) большого количества гелия-3, то все это даже обретает смысл. Поясню для тех, кто не в курсе: Гелий-3 интересен в качестве топлива для управляемого термоядерного синтеза. В земных условиях гелий-3 распространен очень слабо, в атмосфере его содержится 0,000137 %. На Земле гелий-3 добывают только путем искусственного синтеза. Годовой объем производства составляет всего несколько десятков граммов. В то же время в реголите содержание этого изотопа составляет 0,04% или 0,01 грамма на тонну. Чтобы понять энергетическую ценность, достаточно сказать, что при реакции 1 тонны гелия-3 с 0,67 тоннами дейтрия, высвобождается энергия, эквивалентная сгоранию 15 млн. тонн нефти. Принципиальная возможность управляемого термоядерного синтеза на основе гелия-3 подтверждена, однако строительство коммерческого реактора не имеет смысла, поскольку понадобятся сотни килограмм этого топлива, которые при текущих объемах синтеза взять ближайшие 100-200 лет будет негде.

Несложно представить, что гигантские ускорители, питаемые термоядерными реакторами, будут способны разгонять космические аппараты до скоростей, при которых путешествие к отдаленным планетам будет занимать месяцы, а не годы. А если вспомнить, что ускорителю не обязательно быть прямым и тоннель можно построить спиральным, с окончанием в произвольную сторону, то возможности получаются действительно революционными.

В общем, подобное преобразование электроэнергии в кинетическую имеет массу применений, помимо военного. И, возможно, к концу 2020-х годов мы даже это увидим.

Возможно, Вам это будет интересно:

meandr.org

Мощная Пушка Гаусса своими руками

Довольна мощная модель знаменитой Гаусс пушки, которую можно сделать своими руками из подручных средств. Данная самодельная Гаусс пушки изготавливается очень просто, имеет лёгкую конструкцию, всё используемые детали найдутся у каждого любителя самоделок и радиолюбителя. С помощью программы расчёта катушки, можно получить максимальную мощность.

Итак, для изготовления Пушка Гаусса нам потребуется:

  1. Кусок фанеры.
  2. Листовой пластик.
  3. Пластиковая трубка для дула ∅5 мм.
  4. Медный провод для катушки ∅0,8 мм.
  5. Электролитические конденсаторы большой ёмкости
  6. Пусковая кнопка
  7. Тиристор 70TPS12
  8. Батарейки 4X1.5V
  9. Лампа накала и патрон для неё 40W
  10. Диод 1N4007

Сборка корпуса для схемы Гаусс пушки

Форма корпуса может быть любой, не обязательно придерживаться представленной схеме. Что бы придать корпусу эстетический вид, можно его покрасить краской из баллончика.

Установка деталей в корпус для Пушки Гаусса

Для начала крепим конденсаторы, в данном случае они были закреплены на пластиковые стяжки, но можно придумать и другое крепление.

Затем устанавливаем патрон для лампы накала на внешней стороне корпуса. Не забываем подсоединить к нему два провода для питания.

Затем внутри корпуса размещаем батарейный отсек и фиксируем его, к примеру саморезами по дереву или другим способом.

Намотка катушки для Пушки Гаусса

Для расчета катушки Гаусса можно использовать программу FEMM, скачать программу FEMM можно по этой ссылке https://code.google.com/archive/p/femm-coilgun

Пользоваться программой очень легко, в шаблоне нужно ввести необходимые параметры, загрузить их в программу и на выходе получаем все характеристики катушки и будущей пушки в целом, вплоть до скорости снаряда.

Итак приступим к намотке! Для начала нужно взять приготовленную трубку и намотать на неё бумагу, используя клей ПВА так, что бы внешний диаметр трубки был равен 6 мм.

Далее нежно взять листовой пластик и отрезать две стенки для катушки диаметром 20 мм.

Затем просверливаем отверстия по центру отрезков и насаживаем из на трубку. С помощью горячего клея фиксируем их. Расстояние между стенками должно быть 25 мм.

Далее берём провод и наматываем на катушку 138 витков. После намотки, провод надёжно закрепить при помощи горячего клея или другим способом.

Насаживаем катушку на ствол и приступаем к следующему этапу…

 

Схема Гаусс Пушки. Сборка

Собираем схему внутри корпуса навесным монтажом.

Затем устанавливаем кнопку на корпус, сверлим два отверстия и продеваем туда провода для катушки.

Для упрощения использования, можно сделать для пушки подставку. В данном случае она была изготовлена из деревянного бруска. В данном варианте лафета были оставлены зазоры по краям ствола, это нужно для того что бы регулировать катушку, перемещая катушку, можно добиться наибольшей мощности.

Снаряды для пушки изготавливаются из металлического гвоздя. Отрезки делаются длиной 24 мм и диаметром 4 мм. Заготовки снарядов нужно заточить.

Гаусс Пушка готова! Такая пушка легко пробивает четыре стенки жестяной банки из под напитков. Если стрелять в дерево, то пуля заходит на глубину до 2 см в зависимости от растояния и настройки катушки. На этом всё, не забывайте поделиться записью в соц сетях и вступайте в нашу группу OK и VK. До скорых встреч!

Похожие записи

kavmaster.ru

Пушка Гаусса и Рельсотрон

Копипаста с Википедии и Википедии
GaussGun
Пушка Гаусса (англ. Gauss gun, Gauss cannon) — одна из разновидностей электромагнитного ускорителя масс. Названа по имени учёного Гаусса, исследовавшего физические принципы электромагнетизма, на которых основано данное устройство.
Принцип действия
Пушка Гаусса состоит из соленоида, внутри которого находится ствол (как правило, из диэлектрика). В один из концов ствола вставляется снаряд (сделанный из ферромагнетика). При протекании электрического тока в соленоиде возникает магнитное поле, которое разгоняет снаряд, «втягивая» его внутрь соленоида. Снаряд при этом получает на концах полюса симметрично полюсам катушки, из-за чего после прохода центра соленоида снаряд притягивается в обратном направлении, т.е. тормозится. Но если в момент прохождения снаряда через середину соленоида отключить в нём ток, то магнитное поле исчезнет, и снаряд вылетит из другого конца ствола. Но при выключении источника питания в катушке образуется ток самоиндукции, который имеет обратное направление тока, и поэтому меняет полярность катушки. А это значит, что при резком выключении источника питания снаряд, пролетевший центр катушки, будет отталкиваться и получать ускорение дальше. В ином случае, если снаряд не достиг центра, он будет тормозиться.

Для наибольшего эффекта импульс тока в соленоиде должен быть кратковременным и мощным. Как правило, для получения такого импульса используются электрические конденсаторы. Если используется полярный конденсатор (напр. на электролите), то в цепи обязательно должны быть диоды, которые защитят конденсатор от тока самоиндукции и взрыва.

Параметры обмотки, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлета снаряда к середине обмотки ток в последней уже успевал бы уменьшится до минимального значения, то есть заряд конденсаторов был бы уже полностью израсходован. В таком случае КПД одноступенчатой пушки Гаусса будет максимальным.

Расчёты
Энергия запасаемая в конденсатореV - напряжение конденсатора (в Вольтах)C - ёмкость конденсатора (в Фарадах)

Энергия запасаемая при последовательном и параллельном соединении конденсаторов равна.

Кинетическая энергия снарядаm - масса снаряда (в килограммах)u - его скорость (в м/с )Время разряда конденсаторовЭто время за которое конденсатор полностью разряжается. Оно равно четверти периода:L - индуктивность (в Генри)C - ёмкость (в Фарадах)Время работы катушки индуктивностиЭто время за которое ЭДС катушки индуктивности возрастает до максимального значения (полный разряд конденсатора) и полностью падает до 0. Оно равно верхнему полупериоду синусоиды.L - индуктивность (в Генри)C - ёмкость (в Фарадах)
Преимущества и недостатки
Пушка Гаусса в качестве оружия обладает преимуществами, которыми не обладают другие виды стрелкового оружия. Это отсутствие гильз и неограниченность в выборе начальной скорости и энергии боеприпаса, а так же скорострельности орудия, возможность бесшумного выстрела (если скорость снаряда не превышает скорости звука) в том числе без смены ствола и боеприпаса, относительно малая отдача (равная импульсу вылетевшего снаряда, нет дополнительного импульса от пороховых газов или движущихся частей), теоретически, больша́я надежность и износостойкость, а так же возможность работы в любых условиях, в том числе космического пространства.

Однако, несмотря на кажущуюся простоту пушки Гаусса и её преимущества, использование её в качестве оружия сопряжено с серьёзными трудностями.

Первая трудность — низкий КПД установки. Лишь 1-7 % заряда конденсаторов переходят в кинетическую энергию снаряда. Отчасти этот недостаток можно компенсировать использованием многоступенчатой системы разгона снаряда, но в любом случае КПД редко достигает даже 27 %. Поэтому пушка Гаусса по силе выстрела проигрывает даже пневматическому оружию.

Вторая трудность — большой расход энергии (из-за низкого КПД) и достаточно длительное время перезарядки конденсаторов, что заставляет вместе с пушкой Гаусса носить и источник питания (как правило, мощную аккумуляторную батарею). Можно значительно увеличить эффективность, если использовать сверхпроводящие соленоиды, однако это потребует мощной системы охлаждения, что значительно уменьшит мобильность пушки Гаусса.

Третья трудность (следует из первых двух) — большой вес и габариты установки, при её низкой эффективности.

Таким образом, на сегодняшний день пушка Гаусса не имеет особых перспектив в качестве оружия, так как значительно уступает другим видам стрелкового оружия. Перспективы возможны лишь в будущем, если будут созданы компактные, но мощные источники электрического тока и высокотемпературные сверхпроводники (200—300К).

RailGun
Рельсовая пушка (англ. Railgun) — форма оружия, основанная на превращении электрической энергии в кинетическую энергию снаряда. Другие названия: рельсовый ускоритель масс, рельсотрон, рейлган (Railgun). Не путать с пушкой Гаусса.
Принцип действия
Рельсовая пушка использует электромагнитную силу, называемую силой Ампера, чтобы разогнать электропроводный снаряд, который изначально является частью цепи. Иногда используется подвижная арматура, соединяющая рельсы. Ток I, идущий через рельсы, возбуждает магнитное поле B между ними, перпендикулярно току, проходящему через снаряд и смежный рельс. В результате происходит взаимное отталкивание рельсов и ускорение снаряда под действием силы F.
Преимущества и недостатки
С изготовлением рельсотрона связан ряд серьёзных проблем: импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел бы испариться и разлететься, но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперед. Поэтому материал снаряда и рельс должен обладать как можно более высокой проводимостью, снаряд как можно меньшей массой, а источник тока как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью. Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверхбольших скоростей. На практике рельсы изготавливают из бескислородной меди, покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки или проволоку, в качестве источника питания — батарею высоковольтных электрических конденсаторов, генераторы Маркса, ударные униполярные генераторы, компульсаторы, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость, используя для этого пневматические или огнестрельные пушки. В тех рельсотронах, где снарядом является проволока, после подачи напряжения на рельсы проволока разогревается и сгорает, превращаясь в токопроводную плазму, которая далее также разгоняется. Таким образом рельсотрон может стрелять плазмой, однако вследствие её неустойчивости она быстро дезинтегрируется.
Кое-какие ссылки:
electronix.ru/forum/index.php?showtopic=44793 www.popmech.ru/part/?articleid=4016&rubricid=9 www.gauss2k.narod.ru/ www.popmech.ru/part/?articleid=4016&rubricid=9 coilgun.narod.ru/ www.coilgun.eclipse.co.uk/ railgun.org.ua/ hackedgadgets.com/2009/02/07/vintage-electric-cannon/#comments hackedgadgets.com/2008/12/17/coil-gun/

corsaro.nnov.org

Гаусс пушка

Электромагнитный ускоритель масс. Как правило, состоит из ствола и нескольких соленоидов, служащих для разгона снаряда (из ферромагнетика). Импульсы для соленоидов дают конденсаторы.

24.01.2013

Проект трехступенчатого Гаусс Гана

Описание проекта трехступенчатого электромагнитного ускорителя (Гаусс пушка) с энергией снаряда порядка 6-7 Дж, что сравнимо с пневматикой.

Автор: MC_RRR

35 4.9 [6] 2012 г.

Электромагнитный ускоритель масс или Гаусс пушка

Данный электромагнитный ускоритель способен стрелять любыми металлическими снарядами, которые магнитятся. Пушка Гаусса состоит из катушки и конденсаторов. При протекании электрического тока через катушку, образуется электромагнитное поле, которое в свою очередь разгоняет металлический снаряд. Назначение самое разное - в основном попугать своих одноклассников

Автор: Каскевич Борис

33 0 [0] Похожие статьи: 2012 г.

Гаусс-пушка

Гаусс-пушка - устройство, которое обычно повторяют начинающие радиолюбители после освоения азов электроники. Простые схемы аналогичных устройств можно найти в просторах интернета, но как правило у них небольшая мощность, следовательно, долгая зарядка конденсаторов. Самая удачная схема на ШИМ UC3845 - однотактный преобразователь Вальдемара. Эта схема постепенно была упрощена, в результате удалось снизить количество комплектующих деталей вдвое.

Автор: АКА КАСЬЯН

4 0 [0] Похожие статьи: 2012 г.

Гаусс Ган (электромагнитная пушка) своими руками

Предлагаю схему и описание сборки простого одноступенчатого электромагнитного ускорителя (пушки Гаусса) питающегося от сети. В одноступенчатом ускорителе энергия снаряда зависит от многих параметров, таких как его масса и диаметр, энергия конденсаторов, наличие магнитопровода, материал снаряда и т. д. Наш ускоритель будет иметь энергию конденсаторов не более 40Дж, и энергию снаряда менее 1Дж.

Автор: RADIO_VLAD

16 0 [0] 2012 г.

Гаусс пушка своими руками

Гаусс ган или просто пушка Гаусса - мечта почти любого начинающего радиолюбителя. Сегодня будет рассмотрен вариант мощного Гаусс гана на основе очень простого, но к тому же времени очень мощного для своего размера преобразователя.

Автор: АКА

10 0 [0] Похожие статьи: 06.08.2014

Гаусс-пушка. Простейшая схема

В данной статье представлена базовая схема стационарной гаусс-пушки с питанием от сети 220В 50Гц. Эту схему можно всячески модернизировать (например, установить преобразователь с большим КПД и мощностью или установить батарею из большего количества конденсаторов с большей емкостью и номинальным напряжением.) для повышения мощности ускорителя, что является ценным для начинающих радиолюбителей.

Автор: SaneX

14 5 [1]

cxem.net

Пушка Гаусса — Википедия РУ

Иллюстрация принципа стрельбы

Пушка Гаусса (англ. Gauss gun, Coil gun, Gauss cannon) — одна из разновидностей электромагнитного ускорителя масс. Названа по имени немецкого учёного Карла Гаусса, заложившего основы математической теории электромагнетизма. Следует иметь в виду, что этот метод ускорения масс используется в основном в любительских установках, так как не является достаточно эффективным для практической реализации. По своему принципу работы (создание бегущего магнитного поля) сходна с устройством, известным как линейный двигатель.

Принцип действия

Пушка Гаусса состоит из соленоида, внутри которого находится ствол (как правило, из диэлектрика). В один из концов ствола вставляется снаряд, сделанный из ферромагнетика. При протекании электрического тока в соленоиде возникает электромагнитное поле, которое разгоняет снаряд, «втягивая» его внутрь соленоида. На концах снаряда при этом образуются полюса, ориентированные согласно полюсам катушки, из-за чего после прохода центра соленоида снаряд притягивается в обратном направлении, то есть тормозится. В любительских схемах иногда в качестве снаряда используют постоянный магнит, так как с возникающей при этом ЭДС индукции легче бороться. Такой же эффект возникает при использовании ферромагнетиков, но выражен он не так ярко благодаря тому, что снаряд легко перемагничивается (коэрцитивная сила).

Для наибольшего эффекта импульс тока в соленоиде должен быть кратковременным и мощным. Как правило, для получения такого импульса используются электролитические конденсаторы большой ёмкости и с высоким рабочим напряжением.

Параметры ускоряющих катушек, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлета снаряда к соленоиду индукция магнитного поля в соленоиде была максимальна, но при дальнейшем приближении снаряда резко падала. Стоит заметить, что возможны разные алгоритмы работы ускоряющих катушек.

Кинетическая энергия снаряда E=mv22{\displaystyle E={mv^{2} \over 2}}  m{\displaystyle m}  — масса снаряда v{\displaystyle v}  — его скоростьЭнергия, запасаемая в конденсаторе E=CU22{\displaystyle E={CU^{2} \over 2}}  U{\displaystyle U}  — напряжение конденсатораC{\displaystyle C}  — ёмкость конденсатораВремя разряда конденсаторов

Это время за которое конденсатор полностью разряжается:

T=πLC2{\displaystyle T={\pi {\sqrt {LC}} \over 2}}  L{\displaystyle L}  — индуктивность C{\displaystyle C}  — ёмкостьВремя работы катушки индуктивности

Это время за которое ЭДС катушки индуктивности возрастает до максимального значения (полный разряд конденсатора) и полностью падает до 0. Оно равно верхнему полупериоду синусоиды.

T=2πLC{\displaystyle T=2\pi {\sqrt {LC}}}  L{\displaystyle L}  — индуктивность C{\displaystyle C}  — ёмкость

Стоит заметить, что в представленном виде две последние формулы не могут применяться для расчетов пушки Гаусса, хотя бы по той причине, что по мере движения снаряда внутри катушки, её индуктивность все время изменяется.

Применение

Теоретически возможно применение пушек Гаусса для запуска лёгких спутников на орбиту так как при стационарном использовании есть возможность иметь большой источник энергии. Основное применение — любительские установки, демонстрация свойств ферромагнетиков. Также достаточно активно используется в качестве детской игрушки или развивающей техническое творчество самодельной установки (простота и относительная безопасность)

Создание

Простейшие конструкции могут быть собраны из подручных материалов даже при школьных знаниях физики[1]

Существует множество сайтов, в которых подробно описано, как собрать пушку Гаусса. Но стоит помнить, что создание оружия в некоторых странах может преследоваться по закону. Поэтому, перед тем, как создавать пушку Гаусса, стоит задуматься, как вы будете применять её.

Преимущества и недостатки

Пушка Гаусса в качестве оружия обладает преимуществами, которыми не обладают другие виды стрелкового оружия. Это отсутствие гильз и неограниченность в выборе начальной скорости и энергии боеприпаса, возможность бесшумного выстрела (если скорость достаточно обтекаемого снаряда не превышает скорости звука) в том числе без смены ствола и боеприпаса, относительно малая отдача (равная импульсу вылетевшего снаряда, нет дополнительного импульса от пороховых газов или движущихся частей), теоретически, больша́я надёжность и, в теории, износостойкость, а также возможность работы в любых условиях, в том числе в космическом пространстве.

Однако, несмотря на кажущуюся простоту пушки Гаусса, использование её в качестве оружия сопряжено с серьёзными трудностями, главное из которых: большие затраты энергии.

Первая и основная трудность — низкий КПД установки. Лишь 1-7 % заряда конденсаторов переходят в кинетическую энергию снаряда. Отчасти этот недостаток можно компенсировать использованием многоступенчатой системы разгона снаряда, но в любом случае КПД редко достигает 27 %. В основном в любительских установках энергия, запасённая в виде магнитного поля, никак не используется, а является причиной использования мощных ключей (часто применяют IGBT модули) для размыкания катушки (правило Ленца).

Вторая трудность — большой расход энергии (из-за низкого КПД).

Третья трудность (следует из первых двух) — большой вес и габариты установки при её низкой эффективности.

Четвёртая трудность — достаточно длительное время накопительной перезарядки конденсаторов, что заставляет вместе с пушкой Гаусса носить и источник питания (как правило, мощную аккумуляторную батарею), а также высокая их стоимость. Можно, теоретически, увеличить эффективность, если использовать сверхпроводящие соленоиды, однако это потребует мощной системы охлаждения, что приносит дополнительные проблемы, и серьёзно влияет на область применения установки. Или же использовать заменяемые батареи конденсаторы.

Пятая трудность — с увеличением скорости снаряда время действия магнитного поля, за время пролёта снарядом соленоида, существенно сокращается, что приводит к необходимости не только заблаговременно включать каждую следующую катушку многоступенчатой системы, но и увеличивать мощность её поля пропорционально сокращению этого времени. Обычно этот недостаток сразу обходится вниманием, так как большинство самодельных систем имеет или малое число катушек, или недостаточную скорость пули.

В условиях водной среды применение пушки без защитного кожуха также серьёзно ограничено — дистанционной индукции тока достаточно, чтобы раствор солей диссоциировал на кожухе с образованием агрессивных (растворяющих) сред, что требует дополнительного магнитного экранирования.

Таким образом, на сегодняшний день у пушки Гаусса нет перспектив в качестве оружия, так как она значительно уступает другим видам стрелкового оружия, работающего на других принципах. Теоретически, перспективы, конечно, возможны, если будут созданы компактные и мощные источники электрического тока и высокотемпературные сверхпроводники (200—300К). Однако, установка, подобная пушке Гаусса, может использоваться в космическом пространстве, так как в условиях вакуума и невесомости многие недостатки подобных установок нивелируются. В частности, в военных программах СССР и США рассматривалась возможность использования установок, подобных пушке Гаусса, на орбитальных спутниках для поражения других космических аппаратов (снарядами с большим количеством мелких поражающих деталей), или объектов на земной поверхности.

В литературе

Довольно часто в литературе научно-фантастического жанра упоминается пушка Гаусса. Она выступает там в роли высокоточного смертоносного оружия.

Примером такого литературного произведения являются книги из серии «S.T.A.L.K.E.R.», написанные по серии игр S.T.A.L.K.E.R., где Гаусс-пушка была одним из мощнейших видов оружия, не считая РПГ-7.

Но первым в научной фантастике пушку Гаусса воплотил в реальность Гарри Гаррисон в своей книге «Месть Стальной Крысы». Цитата из книги: «Каждый имел при себе гауссовку — многоцелевое и особо смертоносное оружие. Его мощные батареи накапливали впечатляющий заряд. Когда нажимали на спуск, в стволе генерировалось сильное магнитное поле, разгоняющее снаряд до скорости, не уступающей скорости снаряда любого другого оружия с реактивными патронами. Но гауссовка имела то превосходство, что обладала более высокой скорострельностью, была абсолютно бесшумной и стреляла любыми снарядами, от отравленных иголок до разрывных пуль.»

В видеоиграх

  • В игре Halo 2 и всех последующих после неё частях на боевых внедорожниках - «Бородавочниках» в качестве оружия присутствуют боевые установки «Серебро V», которые по своему принципу действия похожи на пушку Гаусса.
  • В игре Crimsonland присутствует винтовка Гаусса (а также Gauss Shotgun, работающий как дробовик), которая бесшумно пронизывает врагов, нанося тяжёлые повреждения.
  • В Warzone 2100 при развитии до 70 % открывается доступ к пушке Гаусса.
  • В BattleTech, в сериях MechWarrior и MechCommander, MechCommander 2
  • В игре S.T.A.L.K.E.R. гаусс-пушка имеет огромную мощность и медленно перезаряжается. Она работает на батареях, которые используют энергию артефакта «Вспышка». В игре S.T.A.L.K.E.R.: Зов Припяти под аномалией «Железный лес» есть помещение, где проводились её испытание, там же стоит прототип огромной пушки Гаусса.
  • В StarCraft пехотинцы вооружены автоматической винтовкой Гаусса C-14 «Impaler». "Призраки" также имеют винтовки C-10, которые называются «Картечные винтовки».
  • В Crysis винтовка Гаусса представляет собой снайперское оружие, наносящее максимальный урон.
  • В Crysis 2 пушка Гаусса представляет собой модификацию для штурмовой винтовки, наряду с подствольным гранатомётом. Обладает большим уроном и медленной перезарядкой.
  • В Fallout 2 винтовка Гаусса является мощным оружием с высокой дальностью стрельбы, не уступающей снайперским винтовкам.
  • В Fallout 3 и в Fallout New Vegas винтовка Гаусса — энергетическая снайперская винтовка, оснащённая оптическим прицелом и отличающаяся высокой эффективностью на средних и больших дистанциях. Наносит очень большой урон.
  • В Fallout 4 Винтовка Гаусса - одно из самых мощных оружий в игре
  • В Fallout Tactics есть гаусс-пистолет, гаусс-винтовка и четырёхствольный гаусс-пулемёт.
  • В играх серии X-COM: Terror From The Deep орудие Гаусса является одной из первых разработок для уничтожения инопланетян под водой.
  • В играх X³: Reunion/X³: Terran Conflict Гаусс-пушка — мощное оружие для эсминцев, обладающее хорошей дальностью, но низкой скоростью полёта снарядов. Энергии практически не тратит, но требует специальных боеприпасов.
  • B Ogame пушка Гаусса — мощное оборонительное сооружение.
  • В Red Faction: Guerrilla гауссова винтовка является оружием высокой мощности, но обладает средней разрушающей силой по сравнению с другими видами оружия, несущими разрушающий характер.
  • В MMOTPS S4 League пушка Гаусса представляет из себя пулемет, у которого при беспрерывной стрельбе постепенно снижается точность.
  • В Planetside и Planetside 2 у империи New Conglomerate почти всё оружие от пистолета до тяжёлого дробовика (вернее многоствольной гаусс пушки) на руке у экзоскелета представляет из себя как раз таки разнообразные варианты пушки Гаусса.
  • В игре Half-Life гауссова пушка (также называемая тау-пушкой) является наиболее мощным оружием, стреляющим раскалёнными плутониевыми стержнями.
  • В игре Syndicate пушка Гауса является самым мощным оружием, схожим по силе с РПГ. Минус в маленькой обойме и случайных жертвах.
  • В игре Master of Orion II пушка Гаусса обладает уроном, не зависящим от расстояния стрельбы.
  • В игре Star Conflict пушка Гаусса является дальнобойным кинетическим орудием. Способно накапливать заряд.[2]
  • В игре Command & Conquer 3 Tiberium Wars гаусс-автомат спецназовца - ГСБ.
  • В игре Doom 4 также присутствует ускоритель Гаусса (на самом деле это больше похоже на рельсотрон)
  • В игре EVE Online гаусс-пушка является гибридным оружием наравне с бластером, которое отличается повышенной дальностью, но уменьшенным уроном, в отличие от бластера, который наносит больше урона на коротких дистанциях.

См. также

Ссылки

Примечания

http-wikipediya.ru

Пушка Гаусса - оружие будущего? :: SYL.ru

Многие любители компьютерных «стрелялок» неоднократно сталкивались с таким оружием, как пушка Гаусса. Что же это за устройство, чем оно так примечательно и существует ли в реальности? На самом деле пушка Гаусса не является фантастическим оружием артиллерии будущего, это современная лабораторная установка, которая предназначена для электромагнитного ускорения масс. Хотя попытки сделать на ее основе оружие совершались ранее и продолжаются в наши дни. Еще во времена Советского Союза на флоте использовались пушки, построенные по принципу электромагнетизма. В этой статье мы рассмотрим, что же представляет собой элементарная пушка Гаусса, и расскажем, каким образом ее можно собрать в домашних условиях.

Принцип работы электромагнитной пушки

Основным элементом пушки Гаусса является соленоид, намотанный на диэлектрическую трубку (ствол). В один конец трубки вставляется ферромагнитный снаряд. В момент протекания в катушке электрического тока возникает магнитное поле в соленоиде, под действием которого разгоняется снаряд в направлении центра соленоида. При этом на концах заряда образуются полюса, которые ориентированы соответственно полюсам катушки, в результате после прохождения снаряда через центр соленоида он начинает притягиваться в противоположном направлении (тормозится). Часто в любительских схемах используют постоянные магниты, потому что с возникающей в таком случае ЭДС индукции легко бороться. Для максимального эффекта импульс электрического тока в катушке соленоида должен быть кратким и мощным. Для получения такого эффекта используют высоковольтные электролитические конденсаторы. Можно также отметить, что Карл Гаусс не является конструктором такой установки, но он внес большой вклад в изучение свойств электромагнетизма. И поэтому устройство было названо его именем - Гаусс.

Пушка: своими руками собрать несложно

Мы рассмотрим упрощенную схему устройства, которую несложно собрать в домашних условиях. Пушка Гаусса этого образца является упрощенным вариантом и работает от сети 220 В. В первую очередь, необходимо намотать соленоид. В качестве ствола можно использовать корпус шариковой ручки. Катушка должна содержать 55 витков, которые закрепляем с помощью суперклея. Катушка наматывается медным проводом диаметром 0,6 мм. Намотка осуществляется рядами (пять рядов), каждый из которых составляет 10-12 витков. Как мы уже говорили, схема заряжается от сети. Зарядка состоит из трех элементов: конденсатора с напряжением 400 В, емкостью 1,5 мкФ; и выпрямительных диодов, напряжение которых превышает 400 В. Можно использовать и импульсные диоды, но при частоте 50 Гц нормально справляются и выпрямительные. В качестве снарядов допустимо брать кусочки гвоздей, длина которых не превышает трех сантиметров, диаметр - 3-4 мм. Для замыкателя, через который ток конденсатора разряжается на катушку соленоида, подбираем кнопку – 15-30 А. Перед использованием необходимо настроить схему, а именно добиться правильной фазировки катушки. Так как на соленоид поступает постоянный электрический ток, то необходимо при подключении соблюдать полярность, иначе снаряд может полететь в противоположную сторону. Вот так элементарно собирается пушка Гаусса своими руками.

www.syl.ru

Простейшая гаусс-пушка без конденсаторов.

Привет, друзья! Наверняка кто-то из вас уже когда-то читал или лично сталкивался с электромагнитным ускорителем Гаусса, который более известен под «Пушкой Гаусса».

Традиционная Гаусс-пушка строится с применением труднодоступных или довольно дорогих конденсаторов большой емкости, также для осуществления правильной зарядки и выстрела требуется некоторая обвязка (диоды, тиристоры и так далее). Это может быть довольно сложно для людей, которые ничего не понимают в радиоэлектронике, но желание поэкспериментировать не дает сидеть на месте. В этой статье я попытаюсь подробно рассказать о принципе работы пушки и о том, как можно собрать упрощенный до минимума ускоритель Гаусса.

Главной частью пушки является катушка. Как правило ее мотают самостоятельно на каком-либо диэлектрическом немагнитном стержне, который в диаметре несильно превышает диаметр снаряда. В предложенной конструкции катушку можно намотать даже «на глазок», потому что принцип действия просто не позволяет произвести никаких расчетов. Достаточно добыть медный или алюминиевый провод диаметром 0.2-1 мм в лаковой или силиконовой изоляции и намотать на стволе 150-250 витков так, чтобы длинна намотки одного ряда была примерно 2-3 см. Можно использовать и готовый соленоид.

При прохождении электрического тока через катушку в ней возникает магнитное поле. Проще говоря, катушка превращается в электромагнит, который втягивает железный снаряд, а чтобы он не оставался в катушке, во время его вхождения в соленоид нужно просто отключить подачу тока.

В классических пушках это достигается за счет точных расчетов, применения тиристоров и других компонентов, которые «обрежут» импульс в нужный момент. Мы же просто будем разрывать цепь «когда получится». Для экстренного разрывания электрической цепи в быту используют плавкие предохранители, их можно использовать в нашем проекте, однако более целесообразно заменить их лампочками от елочной гирлянды. Они рассчитаны на питание низким напряжением, поэтому при питании от сети 220В мгновенно перегорают и разрывают цепь.

Готовое устройство состоит всего из трех деталей : катушки, сетевого кабеля и лампочки, подключенной последовательно катушке. Многие согласятся, что использование пушки в таком виде крайне неудобно и неэстетично, а порой даже очень опасно. Поэтому я смонтировал устройство на небольшом кусочке фанеры. Для катушки установил отдельные клеммы. Это дает возможность быстро менять соленоид и экспериментировать с разными вариантами. Для лампочки я установил два тонких обрезанных гвоздя. Концы проводов лампочки просто обкручиваются вокруг них, поэтому лампочка меняется очень быстро. Обратите внимание, что сама колба находится в специально проделанном отверстии. Дело в том , что при выстреле происходит большая вспышка и искры, поэтому я посчитал нужным немного отвести вниз эту «струю».

Скорость вылета снаряда здесь довольно большая , но даже бумагу он пробивает с трудом, иногда железные пули вбиваются в пенопласт.

При желании, можно посмотреть мое видео к этой самоделке. Возможно вы найдете там что-то новое, что я не упомянул в статье.

Удачного повторения! Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

usamodelkina.ru