Gauss elektromágneses pisztoly. Lövés a jövőbe: DIY Gauss pisztoly

A tájékoztatás kizárólag oktatási célokat szolgál!
Az oldal adminisztrátora nem vállal felelősséget a megadott információk felhasználásának esetleges következményeiért.

TÖLTETT KONDENZÁTOROK HALÁLOS VESZÉLYES!

Elektromágneses pisztoly (Gauss pisztoly, angol. tekercsfegyver) klasszikus változatában egy olyan eszköz, amely a ferromágnesek azon tulajdonságát használja fel, hogy egy erősebb mágneses tér tartományába behúzódjanak a ferromágneses „lövedék” felgyorsítására.

Gauss fegyverem:
felülről nézve:


oldalnézet:


1 - csatlakozó távkioldó csatlakoztatásához
2 - „akkumulátor töltés/munka” kapcsoló
3 - csatlakozó számítógép hangkártyájához való csatlakoztatáshoz
4 - kondenzátor töltés/lövés kapcsoló
5 - vészkondenzátor kisütő gomb
6 - "Akkumulátor töltés" jelző
7 - "Munka" jelző
8 - "A kondenzátor töltése" jelző
9 - "Lövés" jelző

A Gauss fegyver erőrészének diagramja:

1 - törzs
2 - védődióda
3 - tekercs
4 - IR LED-ek
5 - IR fototranzisztorok

Az elektromágneses fegyverem főbb dizájnelemei:
akkumulátor -
Két lítium-ion akkumulátort használok SANYO UR18650A 18650 formátum 2150 mAh kapacitású laptopról, sorba kapcsolva:
...
Ezen akkumulátorok maximális kisütési feszültsége 3,0 V.

feszültségátalakító a vezérlőáramkörök táplálására -
Az akkumulátorok feszültségét a 34063 chipen lévő emelőfeszültség-átalakító táplálja, amely a feszültséget 14 V-ra növeli. Ezután a feszültséget a konverterre táplálják a kondenzátor feltöltéséhez, és a 7805 chip stabilizálja 5 V-ra. táplálja a vezérlő áramkört.

feszültség átalakító a kondenzátor töltéséhez -
7555 időzítőn alapuló boost converter és MOSFET-tranzisztor ;
- Ezt N-csatorna MOSFET- tranzisztor a házban TO-247 a megengedett legnagyobb lefolyóforrás feszültséggel VDS= 500 volt, maximális impulzusos leeresztő áram I D= 56 amper és tipikus lefolyó-forrás ellenállás nyitott állapotban RDS (be)= 0,33 ohm.

A konverter fojtótekercsének induktivitása befolyásolja a működését:
a túl alacsony induktivitás meghatározza a kondenzátor alacsony töltési sebességét;
a túl nagy induktivitás magtelítettséghez vezethet.

Impulzusgenerátorként ( oszcillátor áramkör) átalakítóhoz ( boost konverter) használhat mikrokontrollert (például a népszerű Arduino), amely lehetővé teszi az impulzusszélesség-moduláció (PWM, PWM) az impulzusok munkaciklusának szabályozásához.

kondenzátor (tekercs sapka (acitor)) -
elektrolit kondenzátor több száz voltos feszültséghez.
Korábban egy K50-17 kondenzátort használtam egy szovjet külső vakuból, 800 μF kapacitással 300 V feszültséghez:

Ennek a kondenzátornak a hátránya véleményem szerint az alacsony üzemi feszültség, a megnövekedett szivárgó áram (hosszabb töltéshez vezet) és az esetlegesen megnövekedett kapacitás.
Ezért áttértem az importált modern kondenzátorok használatára:

SAMWHA 450 V feszültséghez, 220 μF kapacitású sorozathoz HC. HC- ez a kondenzátorok szabványos sorozata SAMWHA, vannak más sorozatok is: Ő- szélesebb hőmérsékleti tartományban működik, H.J.- megnövelt élettartammal;

PEC 400 V feszültséghez 150 μF kapacitással.
Kipróbáltam egy harmadik kondenzátort is 400 V feszültségre, 680 μF kapacitással, amelyet egy online áruházból vásároltam dx.com -

Végül a kondenzátor mellett döntöttem PEC 400 V feszültséghez 150 μF kapacitással.

Kondenzátor esetén annak megfelelő soros ellenállása ( ESR).

kapcsoló -
hálózati kapcsoló S.A. feltöltött kondenzátor kapcsolására tervezték C tekercsenként L:

akár tirisztorok, akár IGBT- tranzisztorok:

tirisztor -
ТЧ125-9-364 teljesítmény tirisztort használok katódvezérléssel
kinézet

méretek

- nagy sebességű tűs tirisztor: „125”: a megengedett legnagyobb effektív áram (125 A); A "9" a tirisztor osztályát jelenti, azaz. ismétlődő impulzusfeszültség több száz voltban (900 V).

A tirisztor kulcsként való használata megköveteli a kondenzátortelep kapacitásának kiválasztását, mivel egy elhúzódó áramimpulzus a tekercs közepén visszahaladó lövedék visszahúzásához vezet - " visszaszívás hatás".

IGBT tranzisztor -
kulcsként használni IGBT-tranzisztor nem csak a tekercs áramkör zárását, hanem nyitását is lehetővé teszi. Ez lehetővé teszi az áram (és a tekercs mágneses tere) megszakítását, miután a lövedék áthalad a tekercs közepén, különben a lövedék visszahúzódna a tekercsbe, és ezért lelassulna. De a tekercs áramkörének megnyitása (a tekercs áramának éles csökkenése) nagyfeszültségű impulzus megjelenéséhez vezet a tekercsen az elektromágneses indukció törvényének megfelelően $u_L = (L ((di_L) \over (dt)) ))$. A kulcs védelmére -IGBT-tranzisztor, további elemeket kell használni:

VD tévék- dióda ( TVS dióda), utat hozva létre a tekercsben lévő áram számára, amikor a kulcsot kinyitják, és csillapítja a tekercs éles feszültséglökését
Rdis- kisülési ellenállás ( kisülési ellenállás) - biztosítja a tekercs áramának csillapítását (elnyeli a tekercs mágneses mezőjének energiáját)
C rscsengés-elnyomó kondenzátor), megakadályozza a túlfeszültség impulzusok előfordulását a kulcson (kiegészíthető ellenállással, kialakítva RC-snubber)

használtam IGBT-tranzisztor IRG48BC40F a népszerű sorozatból IRG4.

tekercs -
a tekercs műanyag keretre van feltekerve rézhuzallal. A tekercs ohmos ellenállása 6,7 ​​ohm. A többrétegű tekercselés szélessége (ömlesztve) $b$ 14 mm, egy rétegben kb. 30 menet van, a maximális sugár kb. 12 mm, a minimális sugár $D$ kb. 8 mm (átlagos sugár $ a $ körülbelül 10 mm, magassága $ c $ - körülbelül 4 mm), huzal átmérője - körülbelül 0,25 mm.
A tekercshez párhuzamosan egy dióda van csatlakoztatva UF5408 (elnyomó dióda) (csúcsáram 150 A, csúcs fordított feszültség 1000 V), csillapítja az önindukciós feszültségimpulzust, ha a tekercsben lévő áram megszakad.

hordó -
Golyóstoll testből készült.

lövedék -
A próbalövedék paraméterei egy 4 mm átmérőjű (csőátmérő ~ 6 mm) és 2 cm hosszúságú szögdarab (a lövedék térfogata 0,256 cm 3, tömege pedig $m$ = 2 gramm, ha az acélsűrűséget 7,8 g/cm 3 -nek vesszük). A tömeget úgy számoltam ki, hogy a lövedéket kúp és henger kombinációjaként képzeltem el.

A lövedék anyagának olyannak kell lennie ferromágnes.
Ezenkívül a lövedékanyagnak annyinak kell lennie magas mágneses telítési küszöb - telítési indukció értéke $B_s$. Az egyik legjobb lehetőség a közönséges lágy mágnesvas (például közönséges nem edzett acél, St. 3 - St. 10), amelynek telítési indukciója 1,6 - 1,7 Tesla. A szögek alacsony széntartalmú, termikusan kezeletlen acélhuzalból készülnek (St. 1 KP, St. 2 KP, St. 3 PS, St. 3 KP acélminőségek).
Acél megnevezése:
Művészet.- normál minőségű szénacél;
0 - 10 - a szén százalékos aránya 10-szeresére nőtt. A széntartalom növekedésével a telítési indukció $B_s$ csökken.

És a leghatékonyabb az ötvözet " permendur", de túl egzotikus és drága. Ez az ötvözet 30-50% kobaltból, 1,5-2% vanádiumból és a többi vasból áll. A Permendur rendelkezik a legmagasabb telítési indukcióval $B_s$ az összes ismert ferromágnes közül 2,43 Tesláig.

Az is kívánatos, hogy a lövedékanyagban annyi legyen alacsony vezetőképesség. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a vezető rúdban váltakozó mágneses térben fellépő örvényáramok energiaveszteséghez vezetnek.

Ezért a körömvágó lövedékek alternatívájaként egy ferritrudat teszteltem ( ferrit rúd), az alaplap induktorából átvéve:

Hasonló tekercsek találhatók a számítógép tápegységeiben is:

A ferritmagos tekercs megjelenése:

A rúd anyaga (valószínűleg nikkel-cink Ni-Zn) (a NN/VN ferrit hazai márkáinak analógja) ferritpor dielektromos, amely kiküszöböli az örvényáramok előfordulását. De a ferrit hátránya az alacsony telítési indukció $B_s$ ~ 0,3 Tesla.
A rúd hossza 2 cm volt:

A nikkel-cink ferritek sűrűsége $\rho$ = 4,0 ... 4,9 g/cm 3 .

A lövedék gravitációja
A lövedékre ható erő kiszámítása Gauss ágyúban az összetett feladat.

Az elektromágneses erők kiszámítására számos példa hozható.

A ferromágnes egy darabjának egy ferromágneses maggal rendelkező mágnestekercshez (például egy relé armatúrája a tekercshez) való vonzóerejét a $F = ((((w I))^2) \mu_0 kifejezés határozza meg S) \over (2 ((\delta)^ 2)))$, ahol $w$ a tekercs meneteinek száma, $I$ a tekercsben lévő áram, $S$ a keresztmetszete A tekercsmag területe, a $\delta$ a tekercsmag és a vonzott darab távolsága. Ebben az esetben figyelmen kívül hagyjuk a ferromágnesek mágneses ellenállását a mágneses áramkörben.

A mag nélküli tekercs mágneses terébe ferromágnest húzó erőt a $F = ((w I) \over 2) ((d\Phi) \over (dx))$ adja.
Ebben a képletben a $((d\Phi) \over (dx))$ a $\Phi$ tekercs mágneses fluxusának változási sebessége, amikor egy darab ferromágnest a tekercs tengelye mentén mozgat (a koordináta megváltoztatása) $x$), ezt az értéket meglehetősen nehéz kiszámítani. A fenti képlet átírható így: $F = (((I)^2) \over 2) ((dL) \over (dx))$, ahol $((dL) \over (dx))$ az árfolyam a változás tekercs induktivitása $L$.

A Gauss-fegyverből történő lövés leadásának eljárása
Begyújtás előtt a kondenzátort fel kell tölteni 400 V-os feszültségre. Ehhez kapcsolja be a kapcsolót (2) és állítsa a kapcsolót (4) „CHARGE” állásba. A feszültség jelzésére egy szovjet magnó szintjelzője feszültségosztón keresztül csatlakozik a kondenzátorhoz. A kondenzátor vészkisüléséhez a tekercs csatlakoztatása nélkül 6,8 kOhm-os 2 W teljesítményű ellenállást használnak, amelyet egy kapcsolóval (5) csatlakoztatnak a kondenzátorhoz. Lövés előtt a kapcsolót (4) a „SHOT” állásba kell állítani. Annak elkerülése érdekében, hogy az érintkező visszapattanása befolyásolja a vezérlőimpulzus kialakulását, a „Shot” gombot a kapcsolórelé és a mikroáramkör visszapattanásgátló áramköréhez kell csatlakoztatni. 74HC00N. Ennek az áramkörnek a kimenetéről a jel egy egyszeri eszközt indít, amely egyetlen állítható időtartamú impulzust állít elő. Ez az impulzus optocsatolón keresztül érkezik PC817 az impulzustranszformátor primer tekercséhez, amely biztosítja a vezérlőáramkör galvanikus leválasztását az áramkörtől. A szekunder tekercsen generált impulzus kinyitja a tirisztort és a kondenzátor azon keresztül kisül a tekercsbe.

A kisülés során a tekercsen átfolyó áram mágneses teret hoz létre, amely beszívja a ferromágneses lövedéket, és bizonyos kezdeti sebességet kölcsönöz a lövedéknek. A cső elhagyása után a lövedék tehetetlenséggel repül tovább. Figyelembe kell venni, hogy miután a lövedék áthalad a tekercs közepén, a mágneses tér lelassítja a lövedéket, így a tekercsben lévő áramimpulzus nem hosszabbodhat meg, különben ez a kezdeti sebesség csökkenéséhez vezet. a lövedéké.

A lövés távvezérléséhez egy gomb csatlakozik az (1) csatlakozóhoz:

Annak a sebességnek a meghatározása, amellyel a lövedék elhagyja a csövet
Lövéskor a torkolat sebessége és energia nagymértékben függ a lövedék kezdeti helyzetétől a csomagtartóban.
Az optimális helyzet beállításához meg kell mérni azt a sebességet, amellyel a lövedék elhagyja a csövet. Ehhez optikai sebességmérőt használtam - két optikai érzékelőt (IR LED-ek VD1, VD2+ IR fototranzisztorok VT1, VT2) egymástól $l$ = 1 cm távolságra helyezzük el a csomagtartóban. Repülés közben a lövedék lefedi a LED-ek sugárzásától a fototranzisztorokat, a chipen lévő komparátorokat LM358N digitális jelet generál:

Ha a 2. érzékelő fényárama (legközelebb a tekercshez) blokkolva van, piros (" PIROS") LED, és ha az 1. érzékelő blokkolt - zöld (" ZÖLD").

Ezt a jelet tized voltos szintre alakítják át (elosztók az ellenállásokból R1,R3És R2,R4), és a számítógép hangkártya lineáris (nem mikrofon!) bemenetének két csatornájára táplálják egy két csatlakozós kábel segítségével - egy dugót a Gauss-csatlakozóhoz, és egy dugót a számítógép hangkártya aljzatába:
feszültségosztó:


BAL- bal csatorna; JOBB- jobb csatorna; GND- "Föld"

a pisztolyhoz csatlakoztatott dugó:

5 - bal csatorna; 1 - jobb csatorna; 3 - "föld"
számítógéphez csatlakoztatott dugó:

1 - bal csatorna; 2 - jobb csatorna; 3 - "föld"

A jel feldolgozásához kényelmes egy ingyenes program használata Vakmerőség().
Mivel minden hangkártya bemeneti csatornán egy-egy kondenzátor sorba van kötve az áramkör többi részével, a hangkártya bemenete valójában R.C.-lánc, és a számítógép által rögzített jel simított formában van:


Jellemző pontok a grafikonokon:
1 - a lövedék elülső részének repülése az 1. érzékelő mellett
2 - a lövedék elülső részének repülése a 2. érzékelő mellett
3 - a lövedék hátsó részének elrepülése az 1. érzékelő mellett
4 - a lövedék hátsó részének elrepülése a 2. érzékelő mellett
A lövedék kezdeti sebességét a 3. és 4. pont közötti időkülönbség alapján határozom meg, figyelembe véve, hogy az érzékelők távolsága 1 cm.
Az adott példában $f$ = 192000 Hz digitalizálási frekvenciánál a $N$ = 160 mintaszámnál a lövedéksebesség $v = ((l f) \over (N)) = ((1920) \over 160 )$ 12 m/s volt.

A lövedék csövét elhagyó lövedék sebessége a csőben elfoglalt kezdeti helyzetétől függ, amelyet a lövedék hátsó részének a cső szélétől való elmozdulása határoz meg $\Delta$:

Minden egyes $C$ akkumulátorkapacitás esetén más az optimális lövedékhelyzet ($\Delta$ érték).

A fent leírt lövedékre és 370 uF akkumulátorkapacitásra a következő eredményeket kaptam:

150 µF akkumulátorkapacitás mellett az eredmények a következők voltak:

A lövedék maximális sebessége $v$ = 21,1 m/s volt ($\Delta$ = 10 mm-nél), ami ~ energiának felel meg 0,5 J -

Egy ferritrúd lövedék tesztelésekor kiderült, hogy sokkal mélyebbre van szükség a csőben (sokkal nagyobb $\Delta$ érték).

Fegyvertörvények
A Fehérorosz Köztársaságban az orr-energiával rendelkező termékek ( pofa energia) legfeljebb 3 J megfelelő engedély nélkül vásároltak, és nem regisztráltak.
Az Orosz Föderációban szájkosár energiával rendelkező termékek kevesebb, mint 3 J nem minősülnek fegyvernek.
Az Egyesült Királyságban a torkolati energiával rendelkező termékek nem minősülnek fegyvernek. legfeljebb 1,3 J.

A kondenzátor kisülési áramának meghatározása
A kondenzátor maximális kisülési áramának meghatározásához használhatja a kondenzátoron lévő feszültség grafikonját a kisülés során. Ehhez csatlakozhat egy csatlakozóhoz, amelyre a kondenzátor feszültségét, $n$ = 100-szor csökkentve, egy osztón keresztül táplálják. A kondenzátor kisülési árama $i = (n) \cdot (C \cdot ((du) \over (dt))) = (((m_u) \over (m_t)) C tg \alpha)$, ahol $\alpha$ - a kondenzátor feszültséggörbéjének érintőjének dőlésszöge egy adott pontban.
Íme egy példa egy ilyen kisülési feszültséggörbére egy kondenzátoron:

Ebben a példában $C$ = 800 µF, $m_u$ = 1 V/div, $m_t$ = 6,4 ms/div, $\alpha$ = -69,4°, $tg\alpha = -2 ,66 $, ami megfelel az áramerősségre a kisülés elején $i = (100) \cdot (800) \cdot (10^(-6)) \cdot (1 \over (6.4 \cdot (10^(-3)) ))) \cdot (-2,66) = -33,3 $ amper.

Folytatjuk

2014. november 19

Először is a Science Debate szerkesztői gratulálnak minden tüzérnek és rakétásnak! Hiszen ma november 19-e van – a rakétaerők és a tüzérség napja. 72 éve, 1942. november 19-én a Vörös Hadsereg ellentámadása a sztálingrádi csata során erőteljes tüzérségi felkészítéssel kezdődött.

Éppen ezért ma egy, az ágyúknak szentelt kiadványt készítettünk számotokra, de nem a hétköznapiakat, hanem a Gauss-ágyúkat!

Az ember, még ha felnőtt is, szívében fiú marad, de a játékai megváltoznak. A számítógépes játékok igazi üdvösséggé váltak a tekintélyes srácok számára, akik gyermekkorukban nem fejezték be a „háborús játékokat”, és most lehetőségük van felzárkózni.

A számítógépes akciófilmek gyakran olyan futurisztikus fegyvereket tartalmaznak, amelyeket a való életben nem találsz meg – a híres Gauss-ágyút, amelyet egy őrült professzor elhelyezhet, vagy véletlenül megtalálhatsz egy titkos krónikában.

Lehetséges-e Gauss fegyvert kapni a valóságban?

Kiderült, hogy ez lehetséges, és nem is olyan nehéz megtenni, mint amilyennek első pillantásra tűnik. Gyorsan megtudjuk, mi a Gauss fegyver a klasszikus értelemben. A Gauss fegyver egy olyan fegyver, amely elektromágneses tömeggyorsítási módszert használ.

Ennek a félelmetes fegyvernek a kialakítása mágnesszelepen alapul - a huzalok hengeres tekercsén, ahol a huzal hossza sokszorosa a tekercs átmérőjének. Elektromos áram alkalmazásakor erős mágneses tér keletkezik a tekercs üregében (szolenoid). Ez behúzza a lövedéket a mágnesszelep belsejébe.

Ha abban a pillanatban, amikor a lövedék eléri a középpontot, a feszültség megszűnik, akkor a mágneses tér nem akadályozza meg a test tehetetlenségi mozgását, és kirepül a tekercsből.

Gauss pisztoly összeszerelése otthon

Ahhoz, hogy saját kezűleg készítsünk Gauss fegyvert, először induktorra van szükségünk. Óvatosan tekerje rá a zománcozott huzalt az orsóra, éles hajlítások nélkül, hogy a szigetelést semmiképpen ne sértse meg.

A becsomagolás után töltse fel az első réteget szuperragasztóval, várja meg, amíg megszárad, és folytassa a következő réteggel. Ugyanígy 10-12 réteget kell feltekerni. A kész tekercset feltesszük a fegyver leendő csövére. Az egyik szélére dugót kell helyezni.

Az erős elektromos impulzus eléréséhez egy kondenzátorkészlet tökéletes. Képesek a felgyülemlett energiát rövid időre felszabadítani, amíg a golyó el nem éri a tekercs közepét.

A kondenzátorok töltéséhez töltőre lesz szükség. Megfelelő eszköz található a fényképező kamerákban, és vaku előállítására használják. Természetesen nem egy drága modellről beszélünk, amit majd boncolgatunk, hanem az eldobható Kodakról.

Ezen kívül a töltőn és a kondenzátoron kívül semmilyen más elektromos elemet nem tartalmaznak. A fényképezőgép szétszerelésekor ügyeljen arra, hogy ne érje áramütés. Nyugodtan távolítsa el az akkumulátorkapcsokat a töltőkészülékről, és forrassza ki a kondenzátort.

Így körülbelül 4-5 táblát kell készítenie (több is lehetséges, ha a vágy és a képességek engedik). A kondenzátor kiválasztásának kérdése arra kényszeríti Önt, hogy válasszon a lövés teljesítménye és a feltöltéshez szükséges idő között. A nagyobb kondenzátorkapacitás is hosszabb időt igényel, ami csökkenti a tűzsebességet, így kompromisszumot kell találnia.

A töltőáramkörökre szerelt LED-elemek fénnyel jelzik a kívánt töltési szint elérését. Természetesen csatlakoztathat további töltőáramköröket, de ne vigye túlzásba, nehogy véletlenül égesse el a tranzisztorokat a kártyákon. Az akkumulátor lemerítéséhez biztonsági okokból célszerű relét telepíteni.

A vezérlő áramkört az exponáló gombon keresztül csatlakoztatjuk az akkumulátorhoz, a vezérelt áramkört pedig a tekercs és a kondenzátorok közötti áramkörhöz. A lövés leadásához árammal kell ellátni a rendszert, és a fényjelzés után fel kell tölteni a fegyvert. Kapcsolja ki az áramot, célozzon és lőjön!

Ha a folyamat magával ragad, de a kapott teljesítmény nem elég, akkor elkezdheti a többlépcsős Gauss pisztoly létrehozását, mert pontosan ilyennek kell lennie.

Vannak szabványos növekedési szakaszok, amelyeken minden igazi rádióamatőr átmegy: villogó, magassugárzó, tápegység, erősítő stb. Valahol az elején volt mindenféle sokkoló, Teslák és Gauss-ok. De az én esetemben a Gauss pisztoly összeszerelése mellett döntöttem már akkor, amikor más normális emberek már régóta forrasztottak oszcilloszkópokat és Arduinókat. Azt hiszem, gyerekkoromban nem játszottam eleget :-)

Röviden: 3 napot töltöttem a fórumokon, felvettem az elektromágneses lövedékfegyverek elméletét, összegyűjtöttem a feszültségátalakító áramköröket a kondenzátorok töltéséhez, és nekiláttam az üzletnek.

Különböző inverter áramkörök a Gauss számára

Íme néhány tipikus áramkör, amelyek lehetővé teszik a szükséges 400 5-12 voltos akkumulátorok beszerzését egy kondenzátor feltöltéséhez, amely egy tekercsre kisütve erős mágneses mezőt hoz létre, amely kinyomja a lövedéket. Így a Gauss hordozható lesz - 220 V-os konnektortól függetlenül, mivel csak 4,2 voltos akkumulátorok voltak kéznél, ezért a legalacsonyabb feszültségű DC-DC inverter áramkört választottam.

Itt 5 PEL-0.8 primer tekercs és 300 PEL-0.2 szekunder tekercs van a menetekben. Az összeszereléshez ATX tápegységből készítettem egy gyönyörű transzformátort, ami sajnos nem működött...

Az áramkör mindössze 20 mm-es ferritgyűrűvel indult egy kínai elektronikus transzformátorból. Most tekertem fel a visszacsatoló tekercseket és még 1 voltról is működött minden! Olvass tovább. Igaz, a további kísérletek nem voltak biztatóak: hiába próbáltam különböző tekercseket tekerni a csövekre, semmi értelme. Valaki 2 mm-es rétegelt lemezről beszélt, de ez nem az én esetem...

Sajnos ez nem az enyém))

És miután megláttam az erőseket, teljesen megváltoztattam a terveimet, és nehogy elveszítsem a műanyag kábelcsatornából kivágott, nikkelezett bútorlábas fogantyús tokot, úgy döntöttem, hogy beleteszek egy sokkoló fegyvert a egy kínai zseblámpa, maga a zseblámpa és egy lézeres irányzék egy piros mutatóból. Ez a vinaigrette.

A sokkoló LED-es zseblámpában volt, és sokáig nem működött - a nikkel-kadmium akkumulátorok leálltak az áramfelvételről. Ezért ezt a tölteléket egy közös házba tömtem, kihozva a gombokat és a vezérlő váltókapcsolókat.

Az eredmény egy sokkoló-zseblámpa lett lézeres irányzékkal, futurisztikus sugárzó formájában. Odaadtam a fiamnak – fut és lő.

Később a szabad helyre teszek egy hangrögzítő táblát, amelyet Alitól rendelt 1,5 dollárért, amely képes rögzíteni egy zenei töredéket, például lézerlövést, csata hangjait stb. De ez már

Hello barátok! Bizonyára néhányan már olvasták vagy személyesen találkoztak a Gauss elektromágneses gyorsítóval, amely ismertebb nevén „Gauss Gun”.

A hagyományos Gauss pisztoly nehezen beszerezhető vagy meglehetősen drága, nagy kapacitású kondenzátorok felhasználásával készül, és a megfelelő töltéshez és tüzeléshez némi vezetékezés (diódák, tirisztorok stb.) is szükséges. Ez meglehetősen nehéz lehet azoknak, akik semmit sem értenek a rádióelektronikához, de a kísérletezés vágya nem engedi, hogy nyugodtan üljenek. Ebben a cikkben megpróbálok részletesen beszélni a pisztoly működési elvéről és arról, hogyan állíthat össze Gauss-gyorsítót a minimumra egyszerűsítve.

A fegyver fő része a tekercs. Általában önállóan van feltekerve valamilyen dielektromos, nem mágneses rúdra, amelynek átmérője valamivel nagyobb, mint a lövedék átmérője. A javasolt kialakításban a tekercs akár „szemmel” is tekerhető, mert a működési elv egyszerűen nem teszi lehetővé a számítások elvégzését. Elegendő 0,2-1 mm átmérőjű réz- vagy alumíniumhuzalt beszerezni lakk- vagy szilikonszigetelésben, és 150-250 fordulatot tekerni a hengerre, hogy egy sor tekercselési hossza kb. 2-3 cm legyen használjon kész mágnesszelepet.

A klasszikus fegyvereknél ezt pontos számításokkal, tirisztorok és egyéb alkatrészek használatával érik el, amelyek a megfelelő pillanatban „levágják” az impulzust. Egyszerűen megszakítjuk a láncot, „amikor sikerül”. A mindennapi életben az elektromos áramkör vészleszakításához biztosítékokat használnak, ezek használhatók a projektünkben, de célszerűbb a karácsonyfa-füzér izzóira cserélni. Alacsony feszültségű tápellátásra tervezték, így 220 V-os hálózatról táplálva azonnal kiégnek és megszakítják az áramkört.

Tehát nézzünk mindent sorban. A pisztoly töltése 220 voltos hálózaton működik. A töltés 1,5 uF 400 V-os 1N4006 diódákból áll. Kimeneti feszültség 350 V.

Ezután jön az áramkorlátozó terhelés - H1, az én esetemben egy izzólámpa, de használhat egy erős, 500-1000 ohmos ellenállást. Az S1 gomb korlátozza a kondenzátorok töltését. Az S2 gomb erőteljes áramkisülést ad a mágnesszelepnek, így az S2-nek nagy áramerősséget kell bírnia, az én esetemben az elektromos panel gombját használtam.

C1 és C2 kondenzátorok, egyenként 470 µF 400 V. Összesen 940 µF 400 V. A kondenzátorokat a töltés során a polaritás és feszültség figyelembevételével kell csatlakoztatni. Voltmérővel tudod szabályozni a feszültséget rajtuk.

És most a legnehezebb dolog Gauss fegyverünk kialakításában a mágnesszelep. Dielektromos rúdra van feltekerve. A törzs belső átmérője 5-6 mm. A huzal PEL 0,5-öt használt. A tekercs vastagsága 1,5 cm A mágnesszelep feltekerésekor minden réteget szuperragasztóval kell szigetelni.

Az elektromágneses Gauss fegyverünket 4-5 mm vastagságú és orsó hosszúságú szögkivágásokkal vagy házi készítésű golyókkal gyorsítjuk. A könnyebb golyók nagyobb távolságokat tesznek meg. A nehezebbek rövidebb távolságot repülnek, de több energiájuk van. A gauss fegyverem áthatol a sörösdobozokon és golyótól függően 10-12 méterrel lő.

Ezenkívül a gyorsítóhoz jobb vastagabb vezetékeket választani, hogy kisebb legyen az ellenállás az áramkörben. Legyen rendkívül óvatos! A gyorsító feltalálása során többször is sokkot kaptam, tartsam be az elektromos biztonsági szabályokat és figyeljek a szigetelés megbízhatóságára. Sok sikert a kreativitásodhoz.

Vitassák meg a GAUSS GUNS cikket

.
Ebben a cikkben Konstantin, a How-todo workshop bemutatja, hogyan készítsünk egy hordozható Gauss ágyút.

A projekt csak szórakozásból készült, így nem volt cél, hogy rekordokat döntsenek a Gausso-építésben.

Feltöltjük a kondenzátort nagyfeszültséggel, és kisütjük a hengeren található rézhuzal tekercsbe.

Amikor áram folyik rajta, erős elektromágneses mező jön létre. A ferromágneses golyó behúzódik a csőbe. A kondenzátor töltése nagyon gyorsan elfogy, és ideális esetben a tekercsen keresztüli áram abbahagyja a folyást abban a pillanatban, amikor a golyó a közepén van.

Mielőtt rátérnénk az összeszerelésre, figyelmeztetnünk kell, hogy nagyon óvatosan kell nagyfeszültséggel dolgozni.

Ez különösen nagy kondenzátorok használatakor veszélyes lehet.

Először is az egyszerűség miatt. Az elektronika benne szinte elemi.

Többlépcsős rendszer gyártása során valahogy át kell kapcsolni a tekercseket, ki kell számítani őket, és be kell szerelni az érzékelőket.

Félig ki kellett festenem az ablakon.

Ezért AA elemet veszünk.

Ez elkerülhető lett volna, ha az átalakító félhullámú egyenirányítóval rendelkezik.
A meglévő újjáépítésére tett kísérletek nem jártak sikerrel.

Elkezdheti készíteni a golyót. Mágnesesnek kell lenniük.

Az összeszerelést a test és a tekercs ragasztásával fejezzük be.

A házi készítésű terméket Konstantin, How-todo workshop mutatta be nektek.

Sziasztok. Ebben a cikkben megvizsgáljuk, hogyan készítsünk hordozható elektromágneses Gauss pisztolyt mikrokontrollerrel összeszerelve. Nos, a Gauss fegyverrel kapcsolatban persze izgultam, de kétségtelen, hogy elektromágneses fegyverről van szó. Ezt a mikrokontrolleren lévő eszközt arra tervezték, hogy megtanítsa a kezdőknek a mikrokontrollerek programozását egy elektromágneses pisztoly saját kezű megszerkesztésének példájával. Nézzünk meg néhány tervezési pontot magában az elektromágneses Gauss pisztolyban és a mikrokontroller programjában.

A kezdetektől fogva el kell döntenie magának a pisztoly csövének átmérőjét és hosszát, valamint azt az anyagot, amelyből készül. 10 mm-es műanyag tokot használtam higanyhőmérőből, mert egy feküdt nálam. Használhat bármilyen rendelkezésre álló anyagot, amely nem ferromágneses tulajdonságokkal rendelkezik. Ezek üveg, műanyag, rézcső stb. A henger hossza a használt elektromágneses tekercsek számától függhet. Az én esetemben négy elektromágneses tekercset használnak, a hordó hossza húsz centiméter volt.

Ami a használt cső átmérőjét illeti, működés közben az elektromágneses pisztoly azt mutatta, hogy figyelembe kell venni a hordó átmérőjét a használt lövedékhez képest. Egyszerűen fogalmazva, a hordó átmérője nem lehet sokkal nagyobb, mint a használt lövedék átmérője. Ideális esetben az elektromágneses fegyver csövének magához a lövedékhez kell illeszkednie.

A lövedékek elkészítésének anyaga egy öt milliméter átmérőjű nyomtató tengelye volt. Ebből az anyagból öt darab 2,5 centiméter hosszú nyersdarab készült. Bár használhat acél nyersdarabokat is, mondjuk drótot vagy elektródát – amit csak talál.

Figyelni kell magának a lövedéknek a súlyára. A súlynak a lehető legkönnyebbnek kell lennie. Kicsit nehéznek bizonyult a kagylóm.

A fegyver létrehozása előtt kísérleteket végeztek. Egy toll üres pasztáját hordónak, tűt lövedéknek használtak. A tű könnyen átszúrta az elektromágneses pisztoly közelében elhelyezett tár fedelét.

Mivel az eredeti Gauss elektromágneses pisztoly a kondenzátor nagyfeszültségű, körülbelül háromszáz voltos töltésének elvén alapul, biztonsági okokból a kezdő rádióamatőröknek alacsony, körülbelül húsz voltos feszültséggel kell táplálniuk. Az alacsony feszültség azt jelenti, hogy a lövedék repülési hatótávja nem túl hosszú. De ismét minden a használt elektromágneses tekercsek számától függ. Minél több elektromágneses tekercset használnak, annál nagyobb a lövedék gyorsulása az elektromágneses fegyverben. A cső átmérője is számít (minél kisebb a cső átmérője, annál távolabb repül a lövedék) és maguknak az elektromágneses tekercseknek a tekercselési minősége is. Talán az elektromágneses tekercsek a legalapvetőbbek az elektromágneses fegyverek tervezésénél, erre komoly figyelmet kell fordítani a maximális lövedékrepülés elérése érdekében.

Megadom az elektromágneses tekercsem paramétereit, a tiéd eltérő lehet. A tekercs 0,2 mm átmérőjű huzallal van feltekercselve. Az elektromágneses tekercsréteg tekercselési hossza két centiméter, és hat ilyen sort tartalmaz. Nem szigeteltem le minden új réteget, hanem elkezdtem egy új réteget feltekerni az előzőre. Tekintettel arra, hogy az elektromágneses tekercseket alacsony feszültség táplálja, meg kell szereznie a tekercs maximális minőségi tényezőjét. Ezért az összes fordulatot szorosan egymáshoz tekerjük, fordulattal fordulni.

Ami az etetőeszközt illeti, nincs szükség különösebb magyarázatra. Mindent a nyomtatott áramköri lapok gyártásából visszamaradt fóliahulladékból forrasztottak. A képeken minden részletesen látható. A feeder szíve az SG90 szervohajtás, amelyet egy mikrokontroller vezérel.

Az adagolórúd 1,5 mm átmérőjű acélrúdból készül, a rúd végén egy M3-as anya van lezárva a szervohajtáshoz való csatlakoztatáshoz. A kar növelése érdekében mindkét végén 1,5 mm átmérőjű rézhuzal van felszerelve a szervo hajtókarra.

Ez az egyszerű, ócskavas anyagokból összeállított eszköz elég ahhoz, hogy lövedéket lőjön egy elektromágneses fegyver csövébe. Az adagolórúdnak teljesen ki kell nyúlnia a töltőtárból. Egy 3 mm belső átmérőjű és 7 mm hosszú, repedezett sárgaréz állvány szolgált az adagolórúd vezetőjéül. Kár volt kidobni, így jól jött, akárcsak a fóliás PCB darabkák.

Az atmega16 mikrokontroller programját az AtmelStudio-ban hozták létre, és ez egy teljesen nyitott projekt az Ön számára. Nézzünk meg néhány beállítást a mikrokontroller programban, amelyeket el kell végezni. Az elektromágneses pisztoly leghatékonyabb működéséhez be kell állítania a programban minden egyes elektromágneses tekercs működési idejét. A beállítások sorrendben történnek. Először forrassza az első tekercset az áramkörbe, ne csatlakoztassa az összes többit. Állítsa be a működési időt a programban (ezredmásodpercben).

Villogassa a mikrokontrollert, és futtassa a programot a mikrokontrolleren. A tekercs erejének elegendőnek kell lennie a lövedék visszahúzásához és a kezdeti gyorsuláshoz. A maximális lövedéktáv elérése után a tekercs működési idejének beállítása a mikrokontroller programban, csatlakoztassa a második tekercset, és állítsa be az időt is, így még nagyobb lövedékrepülési tartományt ér el. Ennek megfelelően az első tekercs bekapcsolva marad.

PORTA |=(1 PORTA &=~(1

Ily módon konfigurálhatja az egyes elektromágneses tekercsek működését, sorrendben csatlakoztatva őket. Ahogy az elektromágneses Gauss pisztoly eszközében lévő elektromágneses tekercsek száma növekszik, a lövedék sebességének és ennek megfelelően hatótávolságának is növekednie kell.

Az egyes tekercsek beállításának ez a gondos eljárása elkerülhető. Ehhez azonban modernizálnia kell magát az elektromágneses fegyvert, érzékelőket telepítve az elektromágneses tekercsek közé, hogy figyelemmel kísérje a lövedék mozgását az egyik tekercsről a másikra. A mikrokontrollerrel kombinált érzékelők nemcsak a beállítási folyamatot egyszerűsítik, hanem növelik a lövedék repülési hatótávját is. Nem adtam hozzá ezeket a csengőket és sípokat, és nem bonyolítottam a mikrokontroller programot. A cél egy érdekes és egyszerű projekt megvalósítása volt mikrokontroller segítségével. Hogy ez mennyire érdekes, azt természetesen Önöknek kell eldönteniük. Hogy őszinte legyek, úgy örültem, mint egy gyerek, „csiszolódtam” ettől az eszköztől, és megérett a gondolat, hogy egy mikrokontrolleren egy komolyabb készüléket készítsenek. De ez egy másik cikk témája.

Program és séma -

A híres Gauss ágyú meglehetősen erős modellje, amelyet saját kezűleg készíthet a rendelkezésre álló anyagokból. Ez a házi készítésű Gauss fegyver nagyon egyszerűen elkészíthető, könnyű kialakítású, minden használt alkatrész megtalálható minden házi készítésű hobbiban és rádióamatőrben. A tekercsszámító program segítségével maximális teljesítményt érhet el.

Tehát egy Gauss ágyú elkészítéséhez szükségünk van:

1. Egy darab rétegelt lemez.
2. Műanyag lap.
3. Műanyag cső a szájkosárhoz ∅5 mm.
4. Rézhuzal tekercshez ∅0,8 mm.
5. Nagy kapacitású elektrolit kondenzátorok
6. Start gomb
7. Tirisztor 70TPS12
8. Elemek 4x1,5V
9. Izzólámpa és foglalat hozzá 40W
10. 1N4007 dióda

A Gauss pisztolyáramkör házának összeszerelése

A test alakja bármilyen lehet, nem szükséges betartani a bemutatott sémát. A test esztétikus megjelenése érdekében festékszóróval festheti.

Alkatrészek beszerelése a Gauss Cannon házába

Először rögzítjük a kondenzátorokat, ebben az esetben műanyag kötőelemekre voltak rögzítve, de jöhet egy másik rögzítés is.

Ezután a ház külső oldalára szereljük be az izzólámpa foglalatát. Ne felejtsen el két vezetéket csatlakoztatni a tápellátáshoz.

Ezután helyezzük az elemtartót a tokba, és rögzítsük például facsavarokkal vagy más módon.

Tekercs tekercselése Gauss fegyverhez

A Gauss-tekercs kiszámításához használhatja a FEMM programot, letöltheti a következő linkről: https://code.google.com/archive/p/femm-coilgun;

A program használata nagyon egyszerű, be kell írni a szükséges paramétereket a sablonba, be kell tölteni a programba és a kimeneten megkapjuk a tekercs és a leendő fegyver összes jellemzőjét, egészen a lövedék sebességéig.

Tehát kezdjük a tekercselést! Először ki kell venni az előkészített csövet, és papírt kell rá csomagolni PVA ragasztóval úgy, hogy a cső külső átmérője 6 mm legyen.

Ezután lyukakat fúrunk a szegmensek közepébe, és ráhelyezzük őket a csőre. Forró ragasztóval rögzítjük őket. A falak közötti távolságnak 25 mm-nek kell lennie.

A tekercset a hordóra helyezzük, és továbblépünk a következő szakaszba...

Gauss ágyú séma. Szerelés

A tokban lévő áramkört csuklós rögzítéssel szereljük össze.

Ezután felszereljük a gombot a testre, fúrunk két lyukat, és odafűzzük a tekercs vezetékeit.

A használat egyszerűsítése érdekében állványt készíthet a fegyverhez. Ebben az esetben fatömbből készült. A kocsi ezen változatában a hordó szélei mentén rések maradtak, ez szükséges a tekercs beállításához, a tekercs mozgatásával a legnagyobb teljesítmény érhető el.

Az ágyúhéjak fémszögből készülnek. A szegmensek 24 mm hosszúak és 4 mm átmérőjűek. A héjdarabokat élesíteni kell.

Feliratkozás a hírekre

Enciklopédiai YouTube

1 / 3

✪ Töltött részecskegyorsítók

✪ A torziós inga 1 forgása (V. N. Samokhvalov)

✪ Oleg Sokolov az egyiptomi hadjáratról: az aboukir-i csata, kairó és a desaixi hadjárat

Feliratok

Működési elve

A gyorsítótekercsek, lövedékek és kondenzátorok paramétereit úgy kell összehangolni, hogy lövés leadásakor, mire a lövedék a mágnesszelephez közeledik, a mágneses tér indukciója a szolenoidban maximális legyen, de a lövedék további közeledésével élesen leesik. Érdemes megjegyezni, hogy a gyorsítótekercsek működéséhez különböző algoritmusok lehetségesek.

A lövedék kinetikus energiája E = m v 2 2 (\displaystyle E=(mv^(2) \2 felett)) m (\displaystyle m)- lövedék tömege v (\displaystyle v)- sebessége A kondenzátorban tárolt energia E = C U 2 2 (\displaystyle E=(CU^(2) \2 felett)) U (\displaystyle U)- kondenzátor feszültség C (\displaystyle C)- kondenzátor kapacitása Kondenzátor kisülési ideje

Ez az az idő, amely alatt a kondenzátor teljesen lemerül:

Ez az az idő, amely alatt az induktor EMF-je a maximális értékre nő (a kondenzátor teljes kisülése), és teljesen leesik 0-ra. Ez megegyezik a szinuszhullám felső félciklusával.

Érdemes megjegyezni, hogy bemutatott formában az utolsó két képlet nem használható Gauss-ágyú kiszámításához, már csak azért is, mert a lövedék tekercsben való mozgásával az induktivitása folyamatosan változik.

Alkalmazás

Elméletileg lehetséges a Gauss ágyúkkal könnyű műholdak pályára állítása, mivel helyhez kötött használatával nagy energiaforrás érhető el. A fő alkalmazási terület amatőr telepítések, a ferromágnesek tulajdonságainak bemutatása. Aktívan használják gyermekjátékként vagy házi készítésű installációként is, amely fejleszti a technikai kreativitást (egyszerűség és viszonylagos biztonság)

Teremtés

A legegyszerűbb szerkezetek ócskavas anyagokból iskolai fizikaismerettel is összeállíthatók

Sok olyan webhely van, amely részletesen leírja, hogyan kell összeszerelni egy Gauss-ágyút. De nem szabad elfelejteni, hogy egyes országokban a fegyverek létrehozását törvény büntetheti. Ezért a Gauss fegyver létrehozása előtt érdemes megfontolni, hogyan fogja használni.

Előnyök és hátrányok

A Gauss fegyvernek mint fegyvernek olyan előnyei vannak, amelyekkel más típusú kézi lőfegyverek nem rendelkeznek. Ez a töltények hiánya és a lőszer kezdeti sebességének és energiájának korlátlan megválasztása, a csendes lövés lehetősége (ha egy megfelelően áramvonalas lövedék sebessége nem haladja meg a hangsebességet), beleértve a cső és a lőszer megváltoztatása nélkül. , viszonylag alacsony visszarúgás (egyenlő a kilökött lövedék impulzusával, nincs további impulzus a porgázokból vagy mozgó alkatrészekből), elméletileg nagyobb megbízhatóság és elméletileg kopásállóság, valamint bármilyen körülmények között való munkavégzés , beleértve a világűrt is.

A Gauss ágyú látszólagos egyszerűsége ellenére azonban fegyverként való használata komoly nehézségekkel jár, amelyek közül a fő a magas energiafogyasztás.

Az első és fő nehézség a telepítés alacsony hatékonysága. A kondenzátor töltésének mindössze 1-7%-a alakul át a lövedék mozgási energiájává. Ez a hátrány részben kompenzálható többlépcsős lövedékgyorsító rendszerrel, de mindenesetre a hatásfok ritkán éri el a 27%-ot. Alapvetően az amatőr telepítéseknél a mágneses mező formájában tárolt energiát semmilyen módon nem használják fel, hanem ez az oka a nagy teljesítményű kapcsolók használatának (gyakran használnak IGBT modulokat) a tekercs kinyitásához (Lenz szabálya).

A második nehézség a magas energiafogyasztás (az alacsony hatásfok miatt).

A harmadik nehézség (az első kettőből következik) a telepítés nagy súlya és méretei, alacsony hatékonyságával.

A negyedik nehézség a kondenzátorok meglehetősen hosszú kumulatív újratöltési ideje, amely szükségessé teszi egy (általában nagy teljesítményű újratölthető akkumulátor) szállítását a Gauss fegyverrel, valamint a magas költségekkel. Elméletileg lehetséges a hatékonyság növelése szupravezető szolenoidok használatával, de ehhez erős hűtőrendszerre lesz szükség, ami további problémákkal jár, és súlyosan befolyásolja a telepítés alkalmazási körét. Vagy használjon akkumulátorral cserélhető kondenzátorokat.

Az ötödik nehézség az, hogy a lövedék sebességének növekedésével a mágneses tér hatásideje a mágneses tér lövedék általi áthaladása során jelentősen csökken, ami ahhoz vezet, hogy nem csak minden következő tekercset kell bekapcsolni. a többlépcsős rendszert előre, hanem ennek az időnek a csökkenésével arányosan növelni a mezőjének erejét. Általában ezt a hátrányt azonnal figyelmen kívül hagyják, mivel a legtöbb házi készítésű rendszerben vagy kevés a tekercs, vagy nem elegendő a golyósebesség.

Vízi környezetben a védőburkolat nélküli pisztoly használata is komolyan korlátozott - a táváram-indukció elegendő ahhoz, hogy a sóoldat a burkolaton agresszív (oldószeres) közegek képződésével disszociáljon, ami további mágneses árnyékolást igényel.

Így ma a Gauss ágyúnak nincs kilátása fegyverként, mivel lényegesen rosszabb, mint más típusú kézi lőfegyverek, amelyek eltérő elven működnek. Elméletileg természetesen lehetségesek a kilátások, ha kompakt és nagy teljesítményű elektromos áramforrásokat és magas hőmérsékletű szupravezetőket (200-300 K) hoznak létre. A Gauss pisztolyhoz hasonló berendezés azonban használható a világűrben, mivel vákuum és súlytalanság esetén az ilyen létesítmények hátrányai kiegyenlítődnek. A Szovjetunió és az USA katonai programjai különösen fontolóra vették a Gauss-fegyverhez hasonló berendezések alkalmazásának lehetőségét a keringő műholdakon más űrjárművek (nagyszámú kis károsító alkatrészt tartalmazó lövedékekkel) vagy a Föld felszínén lévő objektumok megsemmisítésére.