Schody. Vstupní skupina. Materiály. Dveře. Hrady a zámky Design

DIY Gauss Gun

Jelikož se již začaly objevovat v jednom z článků s Gaussovými zbraněmi, nebo jinak Gaussova zbraň které jsou vyrobeny vlastníma rukama, v tomto článku zveřejňuji další design a video záběry Gaussovy zbraně.

Tento Gaussova zbraň napájen z baterie in 12 voltů. Můžete to vidět na obrázku.

Tento článek lze také použít jako návod, protože podrobně popisuje montáž zbraně.

Vlastnosti zbraně:

Hmotnost: 2,5 kg
Rychlost střely: přibližně 9 m/s
Hmotnost střely: 29 g
Kinetická energie střely: přibližně 1,17 J.
Doba nabíjení kondenzátorů z baterie přes převodník: 2 sec
Doba nabíjení kondenzátorů ze sítě přes převodník: cca 30 sekund
Rozměry: 200x70x170 mm

Tento elektromagnetický urychlovač je schopen vystřelit jakékoliv kovové projektily, které jsou magnetické. Gaussova pistole se skládá z cívky a kondenzátorů. Když cívkou protéká elektrický proud, vytváří se elektromagnetické pole, které zase urychluje kovový projektil. Účel je velmi odlišný – hlavně vyděsit spolužáky. V tomto článku vám řeknu, jak si takovou Gaussovu zbraň vyrobit.

Blokové schéma Gaussova děla

Rád bych upřesnil jeden bod na blokovém schématu, kondenzátor je 450 voltů kondenzátor na alespoň 500 voltů.

A nyní samotný násobič:

Ve schématu pole se používá tranzistor IRF 3205.S tímto tranzistorem rychlost nabíjení kondenzátor 1000 uF pro napětí 500 voltů bude přibližně 2 sekundy(s baterií 4 A/h). Můžete použít tranzistor IRL3705, ale rychlost nabíjení bude přibližně 10 sekund. Zde je video, jak převodník funguje:

Videonásobič obsahuje tranzistor IRL3705, takže se kondenzátory nabíjejí dlouho. Později jsem nahradil IRL3705 za IRF 3205, rychlost nabíjení se rovnala 2 sekundám.

Rezistor R7 regulované výstupní napětí od 50 do 900 voltů; LED 1 signalizuje nabití kondenzátorů na požadované napětí. Pokud je multiplikační transformátor hlučný, zkuste snížit kapacitu kondenzátoru C1, tlumivka L1 není nutná, kapacitu kondenzátoru C2 lze snížit na 1000 µF, diody D1 a D2 lze nahradit jinými diodami s podobnými charakteristikami. DŮLEŽITÉ! Spínač S1 se sepne až po přivedení napětí na silové svorky. V opačném případě, pokud je na svorky přivedeno napětí a spínač S1 je sepnutý, může tranzistor selhat v důsledku prudkého napěťového rázu!

Samotný obvod funguje jednoduše: mikroobvod UC3845 produkuje obdélníkové impulsy, které jsou přiváděny do hradla výkonného tranzistoru s efektem pole, kde jsou amplitudově zesíleny a přiváděny do primárního vinutí pulzního transformátoru. Dále jsou pulsy, napumpované pulsním transformátorem na amplitudu 500-600 voltů, usměrněny diodou D2 a usměrněné napětí nabíjí kondenzátory. Transformátor je odebírán z napájení počítače. Na obrázku jsou tečky poblíž transformátoru. Tyto body označují začátek vinutí. Způsob navíjení transformátoru je následující:

1 . Transformátor odebraný z nepotřebného počítačového zdroje (největší transformátor) vaříme ve vroucí vodě po dobu 5-10 minut, poté opatrně rozebereme feritové jádro ve tvaru W a celý transformátor odvineme.

2 . Nejprve navineme POLOVINU sekundárního vinutí drátem o průměru 0,5-0,7 mm. Musíte jej navinout z nohy v bodě uvedeném na obrázku.
Po navinutí 27 závitů drát odstraníme, aniž bychom jej odkousli, 27 závitů zaizolujeme papírem nebo kartonem a zapamatujeme si, kterým směrem byl drát navinut. TO JE DŮLEŽITÉ!!! Pokud je primární vinutí navinuto v opačném směru, pak nebude fungovat nic, protože proudy budou odečteny!!!

3 . Dále navíjíme primární vinutí. Navíjíme jej také od začátku naznačeného ve schématu. Navíjíme ho stejným směrem, ve kterém byla navinuta první část primárního vinutí. Primární vinutí se skládá ze 6 k sobě připájených vodičů navinutých se 4 závity. Všech 6 drátů namotáme paralelně k sobě a rovnoměrně je položíme ve 4 otáčkách ve dvou vrstvách. Mezi vrstvy položíme vrstvu izolačního papíru.

4 . Dále navineme sekundární vinutí (dalších 27 závitů). Jdeme stejným směrem jako předtím. A nyní je transformátor připraven! Zbývá už jen sestavit samotný obvod. Pokud je obvod proveden správně, obvod funguje okamžitě bez jakýchkoliv úprav.

Části převodníku:

Převodník vyžaduje výkonný zdroj energie jako 4 ampér/hodina baterie. Čím je baterie výkonnější, tím rychleji se nabíjejí kondenzátory.

Zde je samotný převodník:

Deska s plošnými spoji převodníku - pohled zdola:

Tato deska je poměrně velká a po troše práce jsem nakreslil menší desku ve Sprint-layout:

Pro ty, kteří nejsou schopni vyrobit konvertor, existuje verze Gaussovy pistole ze sítě ~220 voltů. Zde je obvod násobiče ze sítě:

Můžete si vzít jakékoli diody, které udržují napětí nad 600 voltů, kapacita kondenzátoru je experimentálně vybrána od 0,5 do 3,3 μF.

Pokud je obvod správně vytvořen, bude okamžitě fungovat bez jakéhokoli nastavování.
Moje cívka je 8 ohmů. Je navinuta lakovaným měděným drátem o průměru 0,7 mm. Celková délka dráty jsou asi 90 metrů.

Nyní, když je vše hotovo, zbývá už jen sestavit samotnou zbraň. Celková cena zbraně je asi 1000 rublů. Náklady byly vyčísleny následovně:

1. Baterie 500 rub.
2. Drát lze nalézt za 100 rublů.
3. Všechny druhy maličkostí a detailů 400 rublů.

Pro ty, kteří chtějí vyrobit stejnou zbraň jako já, jsou zde podrobné pokyny:

1) Vystřihněte kus překližky o rozměrech 200x70x5 mm.

2) Vyrábíme speciální držák na rukojeť. Můžete si vyrobit rukojeť z hračky pistoli, ale mám rukojeť pistole na inzulin. Uvnitř rukojeti je instalováno tlačítko se dvěma polohami (tři výstupy).

3) Nainstalujte rukojeť.

4) Pro převodník vyrábíme upevnění na překližku.

5) Nainstalujte převodník na překližku.

6) Na převodník zhotovíme ochranný štít, aby střela převodník nepoškodila.

7) Nainstalujte cívku a připájejte všechny vodiče podle blokového schématu.

8) Korpus vyrobíme ze sololitu

9) Nainstalujeme všechny spínače na místo, zajistíme baterii velkými sponami. To je vše! Pistole je připravena! Tato zbraň střílí následující projektily:

Průměr střely je 10 mm a délka 50 mm. Hmotnost 29 gramů.

Zbraň se zdviženým tělem:

A na závěr pár videí

Zde je video z Gaussovy zbraně v akci

Foceno na dlaždici o tloušťce 0,8 mm:

19. listopadu 2014

Za prvé, redaktoři Science Debate blahopřejí všem dělostřelcům a raketometům! Koneckonců, dnes je 19. listopad — Den raketových sil a dělostřelectva. Před 72 lety, 19. listopadu 1942, začala protiofenzíva Rudé armády během bitvy o Stalingrad silnou dělostřeleckou přípravou.

Proto jsme pro vás dnes připravili publikaci věnovanou kanónům, ale ne obyčejným, ale Gaussovým!

Muž, i když se stane dospělým, zůstává v srdci chlapcem, ale jeho hračky se mění. Počítačové hry se staly skutečnou spásou pro ctihodné muže, kteří v dětství nedohráli „válečné hry“ a nyní mají příležitost dohnat ztracený čas.

Počítačové akční filmy často obsahují futuristické zbraně, které v nich nenajdete skutečný život- slavné Gaussovo dělo, které může nastražit nějaký šílený profesor nebo se dá náhodně najít v tajné kronice.

Je možné získat Gaussovu zbraň v reálném životě?

Ukazuje se, že je to možné a není to tak obtížné, jak by se mohlo na první pohled zdát. Pojďme rychle zjistit, co je Gaussova zbraň v klasickém smyslu. Gaussova zbraň je zbraň, která využívá metodu elektromagnetického zrychlení hmoty.

Konstrukce této impozantní zbraně je založena na solenoidu - válcovém vinutí drátů, kde délka drátu je mnohonásobně větší než průměr vinutí. Kdy se bude podávat? elektrický proud V dutině cívky (solenoidu) vznikne silné magnetické pole. Vtáhne projektil dovnitř solenoidu.

Pokud v okamžiku, kdy střela dosáhne středu, se napětí odstraní, pak magnetické pole nezabrání tělesu v pohybu setrvačností a vyletí z cívky.

Sestavení Gaussovy zbraně doma

Abychom vytvořili Gaussovu pistoli vlastníma rukama, potřebujeme nejprve induktor. Opatrně navíjejte smaltovaný drát na cívku, bez ostrých ohybů, abyste nijak nepoškodili izolaci.

Po zabalení naplňte první vrstvu superlepidlem, počkejte, až zaschne, a pokračujte k další vrstvě. Stejným způsobem musíte navinout 10-12 vrstev. Hotovou cívku nasadíme na budoucí hlaveň zbraně. Na jeden z jeho okrajů by měla být umístěna zástrčka.

Pro získání silného elektrického impulsu je dokonalá řada kondenzátorů. Jsou schopny krátkodobě uvolnit nahromaděnou energii, dokud střela nedosáhne středu cívky.

K nabití kondenzátorů budete potřebovat nabíječka. Vhodné zařízení se nachází ve fotografických fotoaparátech, používá se k výrobě blesku. Samozřejmě se nebavíme o drahém modelu, který budeme pitvat, ale jednorázové Kodaky to udělají.

Kromě nabíjení a kondenzátoru navíc neobsahují žádné další elektrické prvky. Při rozebírání fotoaparátu dejte pozor, abyste neutrpěli elektrický šok. Neváhejte sejmout svorky baterie z nabíjecího zařízení a odpájet kondenzátor.

Musíte tedy připravit přibližně 4-5 desek (více je možné, pokud to přání a možnosti dovolí). Otázka výběru kondenzátoru vás nutí k volbě mezi výkonem výstřelu a dobou nabíjení. Větší kapacita kondenzátoru také vyžaduje delší dobu, což snižuje rychlost střelby, takže budete muset najít kompromis.

LED prvky instalované na nabíjecích okruzích signalizují světlem, že bylo dosaženo požadované úrovně nabití. Samozřejmě můžete připojit další nabíjecí obvody, ale nepřehánějte to, abyste náhodou nespálili tranzistory na deskách. Pro vybití baterie je z bezpečnostních důvodů nejlepší nainstalovat relé.

Řídicí obvod připojíme k baterii přes uvolňovací tlačítko a řízený obvod k obvodu mezi cívkou a kondenzátory. Abyste mohli vystřelit, musíte do systému dodat energii a po světelném signálu nabít zbraň. Vypněte napájení, zamiřte a vystřelte!

Pokud vás proces uchvátí, ale výsledný výkon nestačí, můžete začít vytvářet vícestupňovou Gaussovu pistoli, protože přesně taková by měla být.

Moderní dělostřelecká děla jsou slitina nejnovější technologie, zvýraznit přesnost ničení a zvýšenou sílu munice. A přesto, navzdory kolosálnímu pokroku, zbraně 21. století střílejí stejným způsobem jako jejich prababičky – využívají energii práškových plynů.

Elektřina dokázala otřást monopolem střelného prachu. Myšlenka na vytvoření elektromagnetické zbraně vznikla téměř současně v Rusku a Francii na vrcholu první světové války. Vychází z prací německého badatele Johanna Carla Friedricha Gausse, který rozvinul teorii elektromagnetismu, vtělenou do neobvyklého zařízení – elektromagnetické pistole.

V předstihu

Myšlenka na vytvoření elektromagnetické zbraně daleko předběhla svou dobu. Na začátku minulého století se pak vše omezilo na prototypy, které také vykazovaly velmi skromné ​​výsledky. Francouzský model tak sotva dokázal urychlit 50gramový projektil na rychlost 200 m/s, což se nedalo srovnávat s tehdy platnými konvenčními dělostřeleckými systémy. Jeho ruská obdoba, magnetická fugalová zbraň, zůstává na výkresech úplně. A přesto bylo hlavním výsledkem vtělení myšlenky do skutečného hardwaru a skutečný úspěch byl otázkou času.

Gaussova zbraň

Gaussovo dělo, vyvinuté německým vědcem, je typem elektromagnetického urychlovače hmoty. Zbraň se skládá ze solenoidu (cívky) s hlavní z dielektrického materiálu umístěnou uvnitř. Nabíjí se feromagnetickým projektilem. Aby se střela pohnula, do cívky se přivede elektrický proud, který vytvoří magnetické pole, které střelu vtáhne do solenoidu. Čím rychlejší a kratší je generovaný impuls, tím vyšší je rychlost střely.

Princip činnosti Gaussovy pistole

Výhodou elektromagnetické pistole Gauss ve srovnání s jinými typy zbraní je možnost flexibilní variace počáteční rychlost a energii střely, stejně jako nehlučnost výstřelu. Nevýhodou je také nízká účinnost, která nepřesahuje 27 %, a s tím spojené velké náklady na energii. Proto má v naší době Gaussova zbraň vyhlídky spíše jako amatérská instalace. Nápad však může získat druhý život, pokud budou vynalezeny nové kompaktní a ultravýkonné zdroje proudu.

Kolejnicová elektromagnetická pistole

Railgun je dalším typem elektromagnetické zbraně. Railgun obsahuje zdroj energie, spínací zařízení a dvě elektricky vodivé kolejnice od 1 do 5 metrů, což jsou také elektrody umístěné ve vzdálenosti 1 cm od sebe Obsahuje energii elektro magnetické pole interaguje s energií plazmatu, která vzniká v důsledku spalování speciální vložky v okamžiku přivedení vysokého napětí.

Princip činnosti railgunu

Víc toho střelný prach neumí

Samozřejmě je předčasné říci, že doba tradiční munice je nenávratně minulostí. Podle odborníků však dosáhli svého limitu. Rychlost nálože uvolněného s jejich pomocí je omezena na 2,5 km/sec. To zjevně pro budoucí války nestačí.

Railguns již nejsou fantazií

V USA jsou v plném proudu laboratorní testy 475mm railgun vyvinutý General Atomics a BAE Systems. První salvy zázračné zbraně ukázaly povzbudivé výsledky. Střela o váze 23 kg vylétla z hlavně rychlostí přesahující 2200 m/s, což v budoucnu umožní zasahovat cíle na vzdálenost až 160 km. Neuvěřitelná kinetická energie úderných prvků elektromagnetických zbraní činí náplně pohonných hmot zbytečnými, což znamená, že přežití posádek se zvyšuje. Po dokončení prototypu bude railgun instalován na vysokorychlostní lodi JHSV Millinocket. Zhruba za 5-8 let se US NAVY začne systematicky vybavovat železničními děly.

Naše odpověď

V naší zemi se elektromagnetické zbraně vzpomínaly v 50. letech, kdy začal šílený závod o vytvoření další superzbraně. Dosud jsou tyto práce přísně utajovány. Sovětský projekt vedl vynikající fyzik akademik L. A. Artsimovič, který se problémy s plazmou zabýval řadu let. Byl to on, kdo nahradil těžkopádný název „elektrodynamický urychlovač hmoty“ tím, který všichni známe dnes – „railgun“.

Podobný vývoj stále probíhá v Rusku. Tým z jedné z poboček United Institute nedávno předvedl svou vizi railgunu vysoké teploty RAS. Pro urychlení náboje byl vyvinut elektromagnetický urychlovač. Zde byla kulka o hmotnosti několika gramů urychlena na rychlost asi 6,3 km/s.

Informace jsou poskytovány pouze pro vzdělávací účely!
Správce stránek nenese odpovědnost možné následky použití poskytnutých informací.

NABITÉ KONDENZÁTORY SMRTÍCÍ NEBEZPEČNÝ!

Elektromagnetická pistole (Gaussova pistole, angl. cívková pistole) v ní klasická verze je zařízení, které využívá vlastnosti feromagnetických materiálů vtáhnout se do oblasti silnějšího magnetického pole k urychlení feromagnetického „projektilu“.

Moje gaussová zbraň:
pohled shora:


boční pohled:


1 - konektor pro připojení dálkové spouště
2 - Přepínač „nabíjení baterie/práce“.
3 - konektor pro připojení ke zvukové kartě počítače
4 - přepínač nabíjení/výstřel kondenzátoru
5 - tlačítko nouzového vybití kondenzátoru
6 - Indikátor "nabití baterie".
7 - Indikátor "Práce".
8 - Indikátor "Nabití kondenzátoru".
9 - Indikátor "Výstřel".

Schéma výkonové části Gaussovy zbraně:

1 - kufr
2 - ochranná dioda
3 - cívka
4 - IR LED
5 - IR fototranzistory

Hlavní konstrukční prvky mé elektromagnetické zbraně:
baterie -
Používám dvě lithium-iontové baterie SANYO UR18650A Formát 18650 z notebooku s kapacitou 2150 mAh, zapojený do série:
...
Maximální vybíjecí napětí těchto baterií je 3,0 V.

měnič napětí pro napájení řídicích obvodů -
Napětí z baterií je přiváděno do zvyšovacího měniče napětí na čipu 34063, který zvyšuje napětí na 14 V. Poté je napětí přiváděno do měniče pro nabíjení kondenzátoru a stabilizováno na 5 V čipem 7805 na napájení řídicího obvodu.

měnič napětí pro nabíjení kondenzátoru -
boost převodník založený na časovači 7555 a MOSFET-tranzistor ;
- Tohle N-kanál MOSFET- tranzistor v pouzdře TO-247 s maximálním přípustným napětím drain-source VDS= 500 voltů, maximální pulzní odběrový proud já D= 56 ampér a typický odpor mezi odtokem ke zdroji v otevřeném stavu RDS (zapnuto)= 0,33 ohmu.

Indukčnost tlumivky měniče ovlivňuje její činnost:
určuje příliš nízká indukčnost nízká rychlost nabíjení kondenzátoru;
příliš vysoká indukčnost může vést k nasycení jádra.

Jako pulzní generátor ( oscilátorový obvod) pro převodník ( boost konvertor) můžete použít mikrokontrolér (například populární Arduino), která umožní implementaci pulzně šířkové modulace (PWM, PWM) pro řízení pracovního cyklu impulsů.

kondenzátor (zámek cívky (acitor)) -
elektrolytický kondenzátor pro napětí několik stovek voltů.
Dříve jsem používal kondenzátor K50-17 ze sovětského externího blesku s kapacitou 800 μF pro napětí 300 V:

Nevýhody tohoto kondenzátoru jsou dle mého názoru nízké provozní napětí, zvýšený unikající proud (vede k více dlouhé nabíjení) a možná nadhodnocená kapacita.
Proto jsem přešel na použití importovaných moderních kondenzátorů:

SAMWHA pro napětí 450 V s kapacitou řady 220 μF HC. HC- Tohle standardní série kondenzátory SAMWHA, existují další série: ON- provoz v širším teplotním rozsahu, H.J.- se zvýšenou životností;

PEC pro napětí 400 V s kapacitou 150 μF.
Také jsem testoval třetí kondenzátor pro napětí 400 V s kapacitou 680 μF, zakoupený v internetovém obchodě dx.com -

Nakonec jsem se rozhodl pro použití kondenzátoru PEC pro napětí 400 V s kapacitou 150 µF.

U kondenzátoru jeho ekvivalentní sériový odpor ( ESR).

vypínač -
vypínač S.A. určený pro spínání nabitého kondenzátoru C na kotouč L:

buď tyristory nebo IGBT-tranzistory:

tyristor -
Používám výkonový tyristor ТЧ125-9-364 s katodovým řízením
vzhled

rozměry

- vysokorychlostní kolíkový tyristor: „125“ znamená maximální přípustný efektivní proud (125 A); "9" znamená třídu tyristoru, tj. opakované pulzní napětí ve stovkách voltů (900 V).

Použití tyristoru jako klíče vyžaduje výběr kapacity kondenzátorové banky, protože prodloužený proudový impuls povede k zatažení projektilu, který prošel středem cívky zpět –“ sání-zpět účinek".

IGBT tranzistor -
použít jako klíč IGBT-tranzistor umožňuje nejen zavřít, ale i rozepnout obvod cívky. To umožňuje přerušení proudu (a magnetického pole cívky) poté, co střela projde středem cívky, jinak by byla střela vtažena zpět do cívky a tudíž zpomalena. Ale otevření obvodu cívky (prudký pokles proudu v cívce) vede k výskytu vysokonapěťového impulzu na cívce v souladu se zákonem elektromagnetická indukce$u_L = (L ((di_L) \over (dt)) )$. K ochraně klíče -IGBT-tranzistor, musí být použity další prvky:

VD televizory- dioda ( TVS dioda), vytváří cestu pro proud v cívce při otevření klíče a tlumí prudký napěťový ráz na cívce
Rdis- vybíjecí odpor ( vybíjecí odpor) - zajišťuje útlum proudu v cívce (absorbuje energii magnetického pole cívky)
C rskondenzátor pro potlačení zvonění), zabraňující vzniku přepěťových impulsů na klíči (lze doplnit odporem, tvar RC-tlumič)

použil jsem IGBT-tranzistor IRG48BC40F z populárního seriálu IRG4.

cívka -
cívka je navinuta plastový rám měděný drát. Ohmický odpor cívky je 6,7 ohmů. Šířka vícevrstvého vinutí (pilotu) $b$ je 14 mm, v jedné vrstvě je asi 30 závitů, maximální poloměr je asi 12 mm, minimální poloměr $D$ je asi 8 mm (průměrný poloměr $a$ je asi 10 mm, výška $c $ - asi 4 mm), průměr drátu - asi 0,25 mm.
K cívce je paralelně připojena dioda UF5408 (potlačovací dioda) (špičkový proud 150 A, špičkové zpětné napětí 1000 V), tlumení samoindukčního napěťového impulsu při přerušení proudu v cívce.

hlaveň -
vyrobeno z pouzdra kuličkové pero.

projektil -
Parametry zkušební střely jsou kus hřebíku o průměru 4 mm (průměr hlavně ~ 6 mm) a délce 2 cm (objem střely je 0,256 cm 3 a hmotnost $m$ = 2 gramy, pokud vezmeme hustotu oceli na 7,8 g/cm 3 ). Hmotnost jsem vypočítal tak, že jsem si projektil představil jako kombinaci kužele a válce.

Materiál střely musí být feromagnetické.
Také materiál střely by měl mít tolik vysoký práh magnetické saturace - hodnota indukce saturace $B_s$. Jeden z nejlepší možnosti je obyčejné měkké magnetické železo (například obyčejná nekalená ocel St. 3 - St. 10) s indukcí nasycení 1,6 - 1,7 Tesla. Hřebíky jsou vyrobeny z nízkouhlíkového tepelně neupraveného ocelového drátu (třídy oceli St. 1 KP, St. 2 KP, St. 3 PS, St. 3 KP).
Označení oceli:
Umění.- uhlíková ocel běžné kvality;
0 - 10 - procento uhlíku se zvýšilo 10krát. S rostoucím obsahem uhlíku klesá indukce nasycení $B_s$.

A nejúčinnější je slitina" permendur", ale je příliš exotická a drahá. Tato slitina se skládá z 30-50% kobaltu, 1,5-2% vanadu a zbytek je železo. Permendur má největší indukci saturace $B_s$ ze všech známých feromagnetik do 2,43 Tesla.

Je také žádoucí, aby materiál projektilu měl tolik nízká vodivost. To je způsobeno tím, že vířivé proudy vznikající ve střídavém magnetickém poli ve vodivé tyči vedou ke ztrátám energie.

Proto jsem jako alternativu ke střelám na řezání hřebíků testoval feritovou tyč ( feritová tyč), převzato z induktoru ze základní desky:

Podobné cívky se také nacházejí v počítačových napájecích zdrojích:

Vzhled cívky s feritovým jádrem:

Materiál tyče (pravděpodobně nikl-zinek ( Ni-Zn) (analog domácích značek feritu NN/VN) feritový prášek) je dielektrikum, která eliminuje vznik vířivých proudů. Nevýhodou feritu je ale nízká indukce saturace $B_s$ ~ 0,3 Tesla.
Délka tyče byla 2 cm:

Hustota nikl-zinkových feritů je $\rho$ = 4,0 ... 4,9 g/cm 3 .

Gravitace projektilu
Výpočet síly působící na projektil v Gaussově zbrani je komplexúkol.

Existuje několik příkladů výpočtu elektromagnetických sil.

Síla přitahování kousku feromagnetika k cívce elektromagnetu s feromagnetickým jádrem (například kotva relé k cívce) je určena výrazem $F = (((((w I))^2) \mu_0 S) \over (2 (\delta)^ 2)))$, kde $w$ je počet závitů cívky, $I$ je proud ve vinutí cívky, $S$ je průřez plocha jádra cívky, $\delta$ je vzdálenost od jádra cívky k přitahovanému kusu. V tomto případě zanedbáváme magnetický odpor feromagnetik v magnetickém obvodu.

Síla vtahující feromagnetikum do magnetického pole bezjádrové cívky je dána vztahem $F = ((w I) \over 2) ((d\Phi) \over (dx))$.
V tomto vzorci je $((d\Phi) \over (dx))$ rychlost změny magnetického toku cívky $\Phi$ při pohybu kousku feromagnetika podél osy cívky (změna souřadnic $x$), tuto hodnotu je poměrně obtížné vypočítat. Výše uvedený vzorec lze přepsat jako $F = (((I)^2) \over 2) ((dL) \over (dx))$, kde $((dL) \over (dx))$ je sazba indukčnosti výměnné cívky $L$.

Postup při výstřelu z gaussovy zbraně
Před odpálením je třeba kondenzátor nabít na napětí 400 V. K tomu zapněte spínač (2) a přesuňte spínač (4) do polohy „CHARGE“. Pro indikaci napětí je ke kondenzátoru připojen indikátor úrovně ze sovětského magnetofonu přes dělič napětí. Pro nouzové vybití kondenzátoru bez připojení cívky je použit rezistor 6,8 kOhm o výkonu 2 W, připojený pomocí spínače (5) ke kondenzátoru. Před výstřelem musíte přepnout spínač (4) do polohy „SHOT“. Aby se zabránilo vlivu odskoku kontaktu na vytvoření řídicího impulsu, je tlačítko „Shot“ připojeno k obvodu proti odskoku na spínacím relé a mikroobvodu 74HC00N. Z výstupu tohoto obvodu signál spouští jednorázové zařízení, které vytváří jeden pulz s nastavitelnou dobou trvání. Tento impuls přichází přes optočlen PC817 k primárnímu vinutí pulzního transformátoru, který zajišťuje galvanické oddělení řídicího obvodu od silového obvodu. Impuls generovaný na sekundárním vinutí otevře tyristor a kondenzátor je přes něj vybit do cívky.

Proud procházející cívkou při vybíjení vytváří magnetické pole, které vtahuje feromagnetický projektil a uděluje mu určitou počáteční rychlost. Po opuštění hlavně pokračuje střela v letu setrvačností. Je třeba vzít v úvahu, že poté, co střela projde středem cívky, magnetické pole střelu zpomalí, takže proudový impuls v cívce by se neměl prodlužovat, jinak to povede ke snížení počáteční rychlosti projektilu.

Pro dálkové ovládání ke konektoru (1) je připojeno tlačítko:

Určení rychlosti, kterou střela opustí hlaveň
Při výstřelu jsou úsťová rychlost a energie vysoce závislé z výchozí polohy střely v kufru.
Pro nastavení optimální polohy je nutné změřit rychlost, jakou střela opouští hlaveň. K tomu jsem použil optický měřič rychlosti - dva optické senzory (IR LED VD1, VD2+ IR fototranzistory VT1, VT2) jsou umístěny v kmeni ve vzdálenosti $l$ = 1 cm od sebe. Při letu projektil zakrývá fototranzistory před zářením LED a komparátory na čipu LM358N generovat digitální signál:

Když je světelný tok senzoru 2 (nejblíže cívce) zablokován, rozsvítí se červená (" ČERVENÝ") LED, a když je senzor 1 zablokován - zelená (" ZELENÝ").

Tento signál je převeden na úroveň desetin voltu (děliče od rezistorů R1,R3 A R2,R4) a je přiváděn do dvou kanálů lineárního (nikoli mikrofonního!) vstupu zvukové karty počítače pomocí kabelu se dvěma zástrčkami - zástrčkou připojenou ke Gaussovu konektoru a zástrčkou zapojenou do zásuvky zvukové karty počítače:
dělič napětí:


VLEVO- levý kanál; PRÁVO- pravý kanál; GND- "Země"

zástrčka připojená ke zbrani:

5 - levý kanál; 1 - pravý kanál; 3 - "země"
zástrčka připojená k počítači:

1 - levý kanál; 2 - pravý kanál; 3 - "země"

Je vhodné jej použít pro zpracování signálu volný program Drzost().
Protože na každém vstupním kanálu zvukové karty je kondenzátor zapojen do série se zbytkem obvodu, je vstup zvukové karty ve skutečnosti R.C.-řetěz a signál zaznamenaný počítačem má vyhlazenou formu:


Charakteristické body na grafech:
1 - průlet přední části střely kolem senzoru 1
2 - průlet přední části střely kolem senzoru 2
3 - průlet zadní části střely kolem senzoru 1
4 - průlet zadní části střely kolem senzoru 2
Počáteční rychlost střely určím časovým rozdílem mezi body 3 a 4 s přihlédnutím k tomu, že vzdálenost mezi snímači je 1 cm.
V uvedeném příkladu s digitalizační frekvencí $f$ = 192000 Hz pro počet vzorků $N$ = 160, rychlost střely $v = ((l f) \over (N)) = ((1920) \over 160 )$ byla 12 m/s.

Rychlost střely opouštějící hlaveň závisí na její výchozí poloze v hlavni, dané posunutím zadní části střely od okraje hlavně $\Delta$:

Pro každou kapacitu baterie $C$ je optimální poloha střely (hodnota $\Delta$) jiná.

Pro výše popsaný projektil a kapacitu baterie 370 uF jsem získal následující výsledky:

S kapacitou baterie 150 µF byly výsledky následující:

Maximální rychlost střely byla $v$ = 21,1 m/s (při $\Delta$ = 10 mm), což odpovídá energii ~ 0,5 J -

Při testování střely z feritové tyče se ukázalo, že vyžaduje mnohem hlubší umístění v hlavni (mnohem větší hodnota $\Delta$).

Zákony o zbraních
V Běloruské republice výrobky s úsťovou energií ( energie tlamy) ne více než 3 J zakoupené bez příslušného povolení a nejsou registrovány.
V Ruská federace výrobky s úsťovou energií méně než 3 J nejsou považovány za zbraně.
Ve Spojeném království nejsou výrobky s úsťovou energií považovány za zbraně. ne více než 1,3 J.

Stanovení vybíjecího proudu kondenzátoru
Chcete-li určit maximální vybíjecí proud kondenzátoru, můžete použít graf napětí na kondenzátoru během vybíjení. K tomu se můžete připojit ke konektoru, do kterého je přes dělič přiváděno napětí na kondenzátoru, snížené o $n$ = 100krát. Vybíjecí proud kondenzátoru $i = (n) \cdot (C \cdot ((du) \over (dt))) = (((m_u) \over (m_t)) C tg \alpha)$, kde $\alpha$ - úhel sklonu tečny ke křivce napětí kondenzátoru v daném bodě.
Zde je příklad takové křivky vybíjecího napětí na kondenzátoru:

V tomto příkladu $C$ = 800 µF, $m_u$ = 1 V/div, $m_t$ = 6,4 ms/div, $\alpha$ = -69,4°, $tg\alpha = -2,66 $, což odpovídá na proud na začátku vybíjení $i = (100) \cdot (800) \cdot (10^(-6)) \cdot (1 \over (6,4 \cdot (10^(-3) ))) \cdot (-2,66) = -33,3 $ ampér.

Pokračování

.
V tomto článku vám Konstantin, dílna How-todo, ukáže, jak vyrobit přenosné Gaussovo dělo.

Projekt byl dělán jen pro zábavu, takže nebylo cílem vytvořit nějaké rekordy v konstrukci Gausso.

Ve skutečnosti byl Konstantin dokonce příliš líný vypočítat cívku.

Nejprve si oprášíme teorii. Jak funguje Gaussova zbraň?

Nabijeme kondenzátor vysokého napětí a vybijte jej na cívku měděný drát umístěný na kufru.

Když jím protéká proud, vytváří se silné elektromagnetické pole. Feromagnetická střela je vtažena do hlavně. Náboj kondenzátoru se velmi rychle spotřebovává a v ideálním případě přestane protékat proud cívkou v okamžiku, kdy je střela uprostřed.

Poté pokračuje v letu setrvačností.

Než přejdeme k montáži, měli bychom vás upozornit, že s vysokým napětím je třeba pracovat velmi opatrně.

Zejména při použití takto velkých kondenzátorů to může být docela nebezpečné.

Vyrobíme si jednostupňovou pistoli.

Za prvé kvůli jednoduchosti. Elektronika v něm je téměř elementární.

Při výrobě vícestupňového systému je potřeba nějak přepnout cívky, vypočítat je a nainstalovat senzory.

Za druhé, vícestupňové zařízení by se jednoduše nehodilo do zamýšleného tvaru pistole.

Protože i teď je budova úplně zaplněná. Jako základ byly brány podobné zlamovací pistole.

Tělo vytiskneme na 3D tiskárně. Za tímto účelem začneme s modelem.

Děláme to ve Fusion360, všechny soubory budou v popisu, kdyby to chtěl někdo zopakovat.

Pokusíme se dát všechny detaily co nejkompaktněji. Mimochodem, je jich velmi málo.
4 baterie 18650, celkem přibližně 15V.
V jejich sedle v modelu jsou vybrání pro instalaci propojek.

Kterou vyrobíme ze silné fólie.
Modul, který zvyšuje napětí baterie na přibližně 400 voltů pro nabíjení kondenzátoru.

Samotný kondenzátor, a to je banka 1000 uF 450 V.

A ještě poslední věc. Vlastně cívka.

Další drobnosti jako tyristor, baterie na otevírání, startovací tlačítka lze umístit do vrchlíku nebo nalepit na zeď.

Takže odděleně sedadla jim nebylo poskytnuto.
Pro hlaveň budete potřebovat nemagnetickou trubici.

Použijeme tělo kuličkového pera. Je to mnohem snazší, než to vytisknout na tiskárně a následně brousit.

Na rám cívky navineme lakovaný měděný drát o průměru 0,8 mm a mezi každou vrstvu položíme izolaci. Každá vrstva musí být pevně fixována.

Každou vrstvu namotáváme co nejtěsněji, otočíme a otočíme, uděláme tolik vrstev, kolik se vejde do těla.

Rukojeť vyrobíme ze dřeva.

Model je připraven, můžete spustit tiskárnu.

Téměř všechny díly jsou vyrobeny s tryskou 0,8 mm a pouze tlačítko, které drží hlaveň, je vyrobeno s tryskou 0,4 mm.

Tisk trval asi sedm hodin, takže se ukázalo, že zůstal jen růžový plast.
Po vytištění pečlivě očistěte model od podpěr. Nakupujeme základní nátěr a barvu v obchodě.

Použití akrylová barva Nevyšlo to, ale odmítala si normálně lehnout ani na zem.
Pro lakování PLA plastu existují speciální spreje a barvy, které bez přípravy perfektně přilnou.
Ale takové barvy nebyly nalezeny, ukázalo se to samozřejmě neobratně.

Musel jsem malovat napůl z okna.

řekněme to nerovný povrch- to je takový styl a obecně to tak bylo plánováno.
Zatímco tisk probíhá a barva schne, pojďme pracovat na rukojeti.
Nebylo dřevo vhodné tloušťky, tak jsme slepili dva kusy parket.

Když je suchý, dáme mu hrubý tvar pomocí skládačky.

Trochu nás překvapí, že akumulátorová přímočará pila bez problémů nařeže 4 cm dřeva.

Dále použijte Dremel a nástavec k zaoblení rohů.

Vzhledem k malé šířce obrobku není sklon rukojeti zcela požadovaný.

Pojďme tyto nepříjemnosti vyhladit ergonomií.

Nerovnosti setřeme nástavcem smirkovým papírem a přejedeme ručně zrnitostí 400.

Po vyčištění natřete olejem v několika vrstvách.

Rukojeť připevníme k samořeznému šroubu po předchozím vyvrtání kanálu.

Pomocí dokončovacího smirkového papíru a jehlových pilníků všechny díly k sobě seřídíme, aby vše podle potřeby zavíralo, drželo a drželo.

Můžete přejít k elektronice.
Nejprve nainstalujeme tlačítko. Přibližně odhadem, aby to v budoucnu příliš nepřekáželo.

Dále sestavíme přihrádku na baterie.
Chcete-li to provést, nařežte fólii na proužky a přilepte ji pod kontakty baterie. Baterie zapojujeme do série.

Průběžně kontrolujeme, zda je kontakt spolehlivý.
Když je to hotovo, můžete připojit vysokonapěťový modul přes tlačítko a kondenzátor k němu.

Můžete to dokonce zkusit nabíjet.
Napětí nastavíme na cca 410 V, abychom jej vybili do cívky bez hlasitého praskání zapínacích kontaktů, je potřeba použít tyristor, který funguje jako spínač.

A aby se zavřel, stačí malé napětí jeden a půl voltu na řídící elektrodě.

Bohužel se ukázalo, že boost modul má střední bod, a to neumožňuje odebírat řídicí napětí z již nainstalovaných baterií bez speciálních triků.

Vezmeme proto AA baterii.

A malé tlačítko hodin slouží jako spoušť, spínající velké proudy přes tyristor.

Všechno by tím skončilo, ale dva tyristory takové zneužití nevydržely.
Musel jsem tedy vybrat výkonnější tyristor, 70TPS12, snese 1200-1600V a 1100A na pulz.

Vzhledem k tomu, že projekt byl tak jako tak na týden zmrazen, dokoupíme také další díly, abychom vytvořili indikátor nabití. Může pracovat ve dvou režimech, rozsvícení pouze jedné diody, její posunutí nebo rozsvícení všech postupně.