Wir präsentieren eine Schaltung einer elektromagnetischen Pistole auf einem NE555-Timer und einem 4017B-Chip.

Das Funktionsprinzip einer elektromagnetischen (Gauß-)Pistole basiert auf der schnellen sequentiellen Betätigung der Elektromagnete L1–L4, die jeweils eine zusätzliche Kraft erzeugen, die die Metallladung beschleunigt. Der NE555-Timer sendet Impulse mit einer Periode von ca. 10 ms an den 4017-Chip, die Impulsfrequenz wird durch LED D1 signalisiert.

Wenn Sie die Taste PB1 drücken, öffnet die Mikroschaltung IC2 im gleichen Intervall nacheinander die Transistoren TR1 bis TR4, in deren Kollektorkreis die Elektromagnete L1-L4 enthalten sind.

Um diese Elektromagnete herzustellen, benötigen wir ein Kupferrohr mit einer Länge von 25 cm und einem Durchmesser von 3 mm. Jede Spule enthält 500 Windungen aus 0,315 mm dickem Lackdraht. Die Spulen müssen so gefertigt sein, dass sie sich frei bewegen können. Das Projektil ist ein 3 cm langes Nagelstück mit einem Durchmesser von 2 mm.

Die Pistole kann entweder über eine 25-V-Batterie oder über ein Wechselstromnetz betrieben werden.

Durch Ändern der Position der Elektromagnete erzielen wir den besten Effekt. Aus der Abbildung oben ist ersichtlich, dass der Abstand zwischen den einzelnen Spulen zunimmt – dies ist auf die Erhöhung der Geschwindigkeit des Projektils zurückzuführen.

Dabei handelt es sich natürlich nicht um eine echte Gauß-Kanone, sondern um einen funktionierenden Prototyp, auf dessen Grundlage durch Verstärkung der Schaltung eine leistungsstärkere Gauß-Kanone zusammengebaut werden kann.

Andere Arten elektromagnetischer Waffen.

Neben magnetischen Massenbeschleunigern gibt es viele andere Arten von Waffen, die elektromagnetische Energie für ihren Betrieb nutzen. Schauen wir uns die bekanntesten und gebräuchlichsten Typen an.

Elektromagnetische Massenbeschleuniger.

Neben „Gauss-Kanonen“ gibt es mindestens zwei weitere Arten von Massenbeschleunigern – Induktions-Massenbeschleuniger (Thompson-Spule) und Schienen-Massenbeschleuniger, auch „Rail-Kanonen“ genannt.

Der Betrieb eines Induktionsmassenbeschleunigers basiert auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. In einer flachen Wicklung entsteht ein schnell ansteigender elektrischer Strom, der im Raum um ihn herum ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. In die Wicklung wird ein Ferritkern eingesetzt, auf dessen freies Ende ein Ring aus leitfähigem Material aufgesetzt wird. Unter dem Einfluss eines magnetischen Wechselflusses, der den Ring durchdringt, entsteht darin ein elektrischer Strom, der ein Magnetfeld in entgegengesetzter Richtung zum Feld der Wicklung erzeugt. Mit seinem Feld beginnt der Ring, sich vom Feld der Wicklung wegzudrücken, beschleunigt und fliegt vom freien Ende des Ferritstabs ab. Je kürzer und stärker der Stromimpuls in der Wicklung ist, desto kraftvoller fliegt der Ring heraus.

Der Schienenmassenbeschleuniger funktioniert anders. Darin bewegt sich ein leitendes Projektil zwischen zwei Schienen – Elektroden (daher der Name – Railgun), durch die Strom zugeführt wird.

Die Stromquelle ist an ihrer Basis mit den Schienen verbunden, sodass der Strom so fließt, als würde er das Projektil verfolgen, und das um die stromführenden Leiter herum erzeugte Magnetfeld wird vollständig hinter dem leitenden Projektil konzentriert. In diesem Fall ist das Projektil ein stromdurchflossener Leiter, der in einem senkrechten Magnetfeld platziert ist, das von den Schienen erzeugt wird. Nach allen Gesetzen der Physik unterliegt das Projektil der Lorentzkraft, die entgegengesetzt zur Verbindungsstelle der Schienen gerichtet ist und das Projektil beschleunigt. Mit der Herstellung einer Railgun sind einige Dinge verbunden ernsthafte Probleme- Der Stromimpuls sollte so stark und scharf sein, dass das Projektil keine Zeit zum Verdampfen hätte (schließlich fließt ein riesiger Strom durch es!), sondern eine Beschleunigungskraft entstehen würde, die es vorwärts beschleunigt. Daher muss das Material des Projektils und der Schiene eine möglichst hohe Leitfähigkeit aufweisen, das Projektil eine möglichst geringe Masse aufweisen und die Stromquelle möglichst viel Leistung und möglichst wenig Induktivität aufweisen. Die Besonderheit des Schienenbeschleunigers besteht jedoch darin, dass er in der Lage ist, kleinste Massen auf extrem hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen. In der Praxis bestehen die Schienen aus sauerstofffreiem, mit Silber beschichtetem Kupfer, als Projektile werden Aluminiumstäbe verwendet, als Stromquelle wird eine Batterie aus Hochspannungskondensatoren verwendet und vor dem Eintritt in die Schienen wird versucht, dem Projektil selbst das zu geben Höchstmögliche Anfangsgeschwindigkeit mit Druckluft- oder Feuerpistolen.

Elektromagnetische Waffen umfassen neben Massenbeschleunigern auch Quellen starker elektromagnetischer Strahlung wie Laser und Magnetrons.

Jeder kennt den Laser. Es besteht aus einem Arbeitsmedium, in dem beim Abfeuern eine inverse Besetzung von Quantenniveaus mit Elektronen erzeugt wird, einem Resonator zur Vergrößerung der Photonenreichweite im Arbeitsmedium und einem Generator, der genau diese inverse Besetzung erzeugt. Im Prinzip kann eine Populationsinversion in jeder Substanz erzeugt werden, und heutzutage ist es einfacher zu sagen, woraus Laser NICHT bestehen.

Laser können nach dem Arbeitsmedium klassifiziert werden: Rubin, CO2, Argon, Helium-Neon, Festkörperlaser (GaAs), Alkohol usw., je nach Betriebsart: gepulst, cw, pseudokontinuierlich, können klassifiziert werden entsprechend der Anzahl der verwendeten Quantenniveaus: 3-Niveau, 4-Niveau, 5-Niveau. Laser werden auch nach der Frequenz der erzeugten Strahlung klassifiziert – Mikrowelle, Infrarot, Grün, Ultraviolett, Röntgen usw. Üblicherweise liegt der Laserwirkungsgrad nicht über 0,5 %, doch mittlerweile hat sich die Situation geändert – Halbleiterlaser (Festkörperlaser auf GaAs-Basis) haben einen Wirkungsgrad von über 30 % und können heute eine Ausgangsleistung von bis zu 100 (!) W haben , d.h. vergleichbar mit leistungsstarken „klassischen“ Rubin- oder CO2-Lasern. Darüber hinaus gibt es gasdynamische Laser, die anderen Lasertypen am wenigsten ähneln. Ihr Unterschied besteht darin, dass sie in der Lage sind, einen kontinuierlichen Strahl von enormer Leistung zu erzeugen, der ihren Einsatz für militärische Zwecke ermöglicht. Im Wesentlichen ist ein gasdynamischer Laser ein Strahltriebwerk, in dem sich ein Resonator senkrecht zur Gasströmung befindet. Das aus der Düse austretende Glühgas befindet sich in einem Zustand der Besetzungsinversion.

Es lohnt sich, einen Resonator hinzuzufügen – und ein Photonenfluss von mehreren Megawatt wird in den Weltraum fliegen.

Mikrowellenkanonen – die Hauptfunktionseinheit ist das Magnetron – eine leistungsstarke Mikrowellenstrahlungsquelle. Der Nachteil von Mikrowellenpistolen besteht darin, dass ihre Verwendung selbst im Vergleich zu Lasern äußerst gefährlich ist – Mikrowellenstrahlung wird stark von Hindernissen reflektiert und wenn sie in Innenräumen abgefeuert wird, wird buchstäblich alles darin bestrahlt! Darüber hinaus ist starke Mikrowellenstrahlung für jede Elektronik tödlich, was ebenfalls berücksichtigt werden muss.

Und warum eigentlich genau die „Gauss-Kanone“ und nicht Thompson-Scheibenwerfer, Railguns oder Strahlwaffen?

Tatsache ist, dass von allen Arten elektromagnetischer Waffen die Gauss-Waffe am einfachsten herzustellen ist. Darüber hinaus weist es im Vergleich zu anderen elektromagnetischen Schützen einen recht hohen Wirkungsgrad auf und kann mit niedrigen Spannungen betrieben werden.

Auf der nächst komplexeren Stufe stehen Induktionsbeschleuniger – Thompson-Scheibenwerfer (oder Transformatoren). Ihr Betrieb erfordert etwas höhere Spannungen als bei einem herkömmlichen Gaußschen, dann kommen in puncto Komplexität vielleicht Laser und Mikrowellen hinzu, und an letzter Stelle steht die Railgun, die teure Konstruktionsmaterialien, einwandfreie Berechnungs- und Fertigungsgenauigkeit, eine teure und teure Maschine erfordert leistungsstarke Energiequelle (eine Batterie aus Hochspannungskondensatoren) und viele andere teure Dinge.

Darüber hinaus bietet die Gauß-Kanone trotz ihrer Einfachheit einen unglaublich großen Spielraum für Designlösungen und technische Forschung – diese Richtung ist also sehr interessant und vielversprechend.

DIY Mikrowellenpistole

Zunächst warne ich Sie: diese Waffe ist sehr gefährlich, seien Sie bei Herstellung und Betrieb äußerst vorsichtig!

Kurz gesagt, ich habe Sie gewarnt. Beginnen wir nun mit der Herstellung.

Wir nehmen jeden Mikrowellenherd, am besten den leistungsschwächsten und günstigsten.

Wenn es durchgebrannt ist, macht es nichts – solange das Magnetron funktioniert. Hier ist das vereinfachte Diagramm und die Innenansicht.

1. Beleuchtungslampe.
2. Belüftungslöcher.
3. Magnetron.
4. Antenne.
5. Wellenleiter.
6. Kondensator.
7. Transformator.
8. Bedienfeld.
9. Fahren.
10. Drehbares Tablett.
11. Separator mit Rollen.
12. Türverriegelung.

Als nächstes extrahieren wir dasselbe Magnetron von dort. Das Magnetron wurde als leistungsstarker Generator elektromagnetischer Schwingungen im Mikrowellenbereich für den Einsatz in Radarsystemen entwickelt. Mikrowellenöfen enthalten Magnetrons mit einer Mikrowellenfrequenz von 2450 MHz. Der Betrieb eines Magnetrons nutzt den Prozess der Elektronenbewegung in Gegenwart von zwei Feldern – einem magnetischen und einem elektrischen, die senkrecht zueinander stehen. Ein Magnetron ist eine Zwei-Elektroden-Röhre oder Diode, die eine heiße Kathode, die Elektronen emittiert, und eine kalte Anode enthält. Das Magnetron wird in ein externes Magnetfeld gebracht.

DIY Gauss-Pistole

Die Anode des Magnetrons hat eine komplexe monolithische Struktur mit einem Resonatorsystem, das die Struktur des elektrischen Feldes im Inneren des Magnetrons verkompliziert. Das Magnetfeld wird durch Spulen mit Strom (Elektromagnet) erzeugt, zwischen deren Polen ein Magnetron platziert ist. Gäbe es kein Magnetfeld, würden sich die praktisch ohne Anfangsgeschwindigkeit aus der Kathode fliegenden Elektronen im elektrischen Feld entlang gerader Linien senkrecht zur Kathode bewegen und alle würden auf der Anode landen. In Gegenwart eines senkrechten Magnetfelds werden Elektronenbahnen durch die Lorentzkraft gebogen.

Auf unserem Radiomarkt verkaufen wir gebrauchte Magnetrons für 15e.

Dies ist im Querschnitt ein Magnetron und ohne Strahler.

Jetzt müssen Sie herausfinden, wie Sie es mit Strom versorgen. Das Diagramm zeigt, dass das erforderliche Filament 3 V 5 A und die Anode 3 kV 0,1 A beträgt. Die angegebenen Leistungswerte gelten für Magnetrons aus schwachen Mikrowellen, bei leistungsstarken können sie etwas höher liegen. Moderne Magnetronleistung Mikrowellen beträgt ca. 700 W.

Für die Kompaktheit und Beweglichkeit der Mikrowellenpistole können diese Werte etwas reduziert werden – solange die Erzeugung erfolgt. Wir versorgen das Magnetron über einen Konverter mit einer Batterie aus einer unterbrechungsfreien Stromversorgung des Computers.

Der Nennwert beträgt 12 Volt 7,5 Ampere. Ein paar Minuten Kampf sollten ausreichen. Die Magnetronwärme beträgt 3 V und wird mit dem LM150-Stabilisatorchip erzielt.

Es empfiehlt sich, die Heizung einige Sekunden vor dem Einschalten der Anodenspannung einzuschalten. Und wir bringen Kilovolt vom Konverter zur Anode (siehe Diagramm unten).

Die Stromversorgung des Filaments und des P210 erfolgt durch Einschalten des Hauptkippschalters einige Sekunden vor dem Schuss. Der Schuss selbst wird mit einem Knopf abgefeuert, der den Hauptoszillator des P217 mit Strom versorgt. Die Transformatordaten stammen aus demselben Artikel, nur dass wir die Tr2-Sekundärwicklung mit 2000 - 3000 Windungen von PEL0,2 bewickeln. Von der resultierenden Wicklung wird der Wechselstrom einem einfachen Einweggleichrichter zugeführt.

Ein Hochspannungskondensator und eine Diode können aus der Mikrowelle übernommen oder, falls nicht verfügbar, durch eine 0,5 µF – 2 kV-Diode – KTs201E – ersetzt werden.

Um die Strahlung zu lenken und die Umkehrkeulen abzuschneiden (damit sie nicht hängen bleibt), platzieren wir das Magnetron im Horn. Dazu verwenden wir ein Metallhorn von Schulglocken oder Stadionlautsprechern. Als letzten Ausweg können Sie eine zylindrische Liter-Farbdose nehmen.

Die gesamte Mikrowellenpistole befindet sich in einem Gehäuse aus einem dicken Rohr mit einem Durchmesser von 150–200 mm.

Nun, die Waffe ist fertig. Es kann verwendet werden, um den Bordcomputer und die Autoalarmanlagen auszubrennen, die Gehirne und Fernseher böser Nachbarn auszubrennen und rennende und fliegende Kreaturen zu jagen. Ich hoffe, dass Sie diese Mikrowellenwaffe niemals abfeuern – zu Ihrer eigenen Sicherheit.

Zusammengestellt von: Patlakh V.V.
http://patlah.ru

AUFMERKSAMKEIT!

Gauß-Kanone (Gauß-Gewehr)

Andere Namen: Gauss-Kanone, Gauss-Kanone, Gauss-Gewehr, Gauss-Gewehr, Beschleunigungsgewehr.

Das Gauß-Gewehr (oder seine größere Variante, die Gauß-Kanone) ist wie die Railgun eine elektromagnetische Waffe.

Gauß-Kanone

Derzeit gibt es keine militärisch-industriellen Proben, obwohl eine Reihe von Labors (hauptsächlich Amateur- und Universitätslabore) weiterhin beharrlich an der Entwicklung dieser Waffen arbeiten. Das System ist nach dem deutschen Wissenschaftler Carl Gauß (1777–1855) benannt. Ich persönlich kann nicht verstehen, warum der Mathematiker solche Angst hatte (ich kann es immer noch nicht, oder besser gesagt, ich habe nicht die entsprechenden Informationen). Gauß hatte viel weniger mit der Theorie des Elektromagnetismus zu tun als beispielsweise Oersted, Ampere, Faraday oder Maxwell, dennoch wurde die Waffe nach ihm benannt. Der Name ist geblieben, und deshalb werden wir ihn auch verwenden.

Funktionsprinzip:
Ein Gaußgewehr besteht aus Spulen (starken Elektromagneten), die auf einem Lauf aus Dielektrikum montiert sind. Beim Anlegen von Strom werden die Elektromagnete nacheinander für einen kurzen Moment in Richtung vom Gehäuse zum Lauf eingeschaltet. Sie ziehen abwechselnd eine Stahlkugel (eine Nadel, einen Pfeil oder ein Projektil, wenn wir von einer Kanone sprechen) an und beschleunigen sie dadurch auf erhebliche Geschwindigkeiten.

Vorteile der Waffe:
1. Fehlende Patrone. Dadurch können Sie die Magazinkapazität deutlich erhöhen. Beispielsweise kann ein Magazin, das 30 Schuss fasst, 100–150 Kugeln laden.
2. Hohe Feuerrate. Theoretisch ermöglicht das System, mit der Beschleunigung des nächsten Geschosses zu beginnen, noch bevor das vorherige den Lauf verlassen hat.
3. Stilles Schießen. Durch das Design der Waffe selbst können Sie die meisten akustischen Komponenten des Schusses entfernen (siehe Testberichte), sodass das Schießen mit einem Gaussgewehr wie eine Reihe kaum hörbarer Knallgeräusche aussieht.
4. Kein Demaskierungsblitz. Diese Eigenschaft ist besonders nachts nützlich.
5. Geringer Rückstoß. Aus diesem Grund hebt sich der Lauf der Waffe beim Schießen praktisch nicht an und somit erhöht sich die Schussgenauigkeit.
6. Zuverlässigkeit. Das Gauß-Gewehr verwendet keine Patronen und daher verschwindet die Frage nach minderwertiger Munition sofort. Wenn wir uns darüber hinaus an das Fehlen eines Auslösemechanismus erinnern, kann das Konzept der „Fehlzündung“ genauso vergessen werden schrecklicher Traum.
7. Erhöhte Verschleißfestigkeit. Diese Eigenschaft ist auf die geringe Anzahl beweglicher Teile, die geringe Belastung der Komponenten und Teile beim Schießen und das Fehlen von Verbrennungsprodukten des Schießpulvers zurückzuführen.
8. Nutzungsmöglichkeit wie in Weltraum und in Atmosphären, die die Verbrennung von Schießpulver unterdrücken.
9. Einstellbare Geschossgeschwindigkeit. Mit dieser Funktion können Sie bei Bedarf die Geschwindigkeit des Geschosses unter den Schallpegel reduzieren. Dadurch verschwinden die charakteristischen Knackgeräusche und das Gauß-Gewehr wird völlig geräuschlos und somit für geheime Spezialeinsätze geeignet.

Nachteile der Waffe:
Als Nachteile von Gaußgewehren werden häufig genannt: geringer Wirkungsgrad, hoher Energieverbrauch, schweres Gewicht und Abmessungen, lange Zeit Aufladen von Kondensatoren usw. Ich möchte sagen, dass all diese Probleme nur durch den Füllstand verursacht werden moderne Entwicklung Technologie. Durch die Schaffung kompakter und leistungsstarker Energiequellen unter Verwendung neuer Strukturmaterialien und Supraleiter kann die Gauß-Kanone in Zukunft wirklich zu einer leistungsstarken und effektiven Waffe werden.

In der Literatur, natürlich, in der fantastischen Literatur, bewaffnete William Keith in seiner Serie „Fünfte Fremdenlegion“ die Legionäre mit einem Gaußgewehr. (Eines meiner Lieblingsbücher!) Es diente auch den Militaristen vom Planeten Klisand, auf dem Jim di Gris in Harrisons Roman „Die Rache der rostfreien Stahlratte“ landete. Man sagt, dass Gausovka auch in Büchern aus der S.T.A.L.K.E.R.-Reihe vorkommt, aber ich habe nur fünf davon gelesen. Ich habe dort nichts dergleichen gefunden und ich werde nicht für andere sprechen.

Was meine persönliche Arbeit betrifft, habe ich in meinem neuen Roman „Marauders“ meiner Hauptfigur Sergei Korn einen in Tula hergestellten Metel-16-Gauß-Karabiner geschenkt. Allerdings besaß er es erst zu Beginn des Buches. Schließlich Protagonist Das bedeutet schließlich, dass er eine beeindruckendere Waffe verdient.

Oleg Shovkunenko

Rezensionen und Kommentare:

Alexander 29.12.13
Laut Punkt 3 wird ein Schuss mit Überschallgeschwindigkeit auf jeden Fall laut sein. Aus diesem Grund für lautlose Waffen Es werden spezielle Unterschallpatronen verwendet.
Gemäß Punkt 5 ist der Rückstoß bei jeder Waffe, die auf „materielle Gegenstände“ schießt, inhärent und hängt vom Verhältnis der Massen von Geschoss und Waffe sowie vom Impuls der Kraft ab, die das Geschoss beschleunigt.
Gemäß Absatz 8 darf keine Atmosphäre die Verbrennung von Schießpulver in einer versiegelten Patrone beeinflussen. Im Weltraum werden auch Schusswaffen abgefeuert.
Das Problem kann nur in der mechanischen Stabilität von Waffenteilen und den Schmierstoffeigenschaften bei extrem niedrigen Temperaturen liegen. Dieses Problem kann jedoch gelöst werden, und bereits 1972 wurde im Weltraum ein Testschuss mit einer Orbitalkanone der militärischen Orbitalstation OPS-2 (Saljut-3) durchgeführt.

Oleg Shovkunenko
Alexander, es ist gut, dass du es geschrieben hast.

Ehrlich gesagt habe ich die Beschreibung der Waffe basierend auf meinem eigenen Verständnis des Themas erstellt. Aber vielleicht habe ich mich in irgendetwas geirrt. Lassen Sie es uns gemeinsam Punkt für Punkt herausfinden.

Punkt Nr. 3. „Stilles Schießen.“
Soweit ich weiß, ist das Geräusch eines Schusses von keinem zu hören Feuerarme besteht aus mehreren Komponenten:
1) Das Geräusch, oder besser noch, die Geräusche des funktionierenden Waffenmechanismus. Dazu gehören der Aufprall des Schlagbolzens auf die Kapsel, das Klappern des Verschlusses usw.
2) Das Geräusch, das durch die Luft entsteht, die den Lauf vor dem Schuss füllt. Es wird sowohl durch das Geschoss als auch durch die durch die Gewehrkanäle eindringenden Pulvergase verdrängt.
3) Das Geräusch, das die Pulvergase selbst bei plötzlicher Expansion und Abkühlung erzeugen.
4) Schall, der durch eine akustische Stoßwelle erzeugt wird.
Die ersten drei Punkte gelten überhaupt nicht für Gauß.

Ich erwarte eine Frage bezüglich der Luft im Lauf, aber bei einem Gauss-Vintage-Lauf ist es überhaupt nicht notwendig, massiv und röhrenförmig zu sein, was bedeutet, dass das Problem von selbst verschwindet. Damit bleibt Punkt Nummer 4, und das ist genau das, worüber Sie, Alexander, sprechen. Ich möchte sagen, dass die akustische Stoßwelle bei weitem nicht der lauteste Teil des Schusses ist. Schalldämpfer moderne Waffen Sie wehren sich praktisch überhaupt nicht dagegen. Und doch wird eine Schusswaffe mit Schalldämpfer immer noch als geräuschlos bezeichnet. Folglich kann die Gaußsche Funktion auch als rauschlos bezeichnet werden. Übrigens, vielen Dank, dass Sie mich daran erinnert haben. Ich habe vergessen, unter den Vorteilen der Gauß-Kanone die Möglichkeit zu erwähnen, die Geschwindigkeit des Geschosses anzupassen. Schließlich ist es möglich, einen Unterschallmodus (der die Waffe völlig geräuschlos macht und für verdeckte Aktionen im Nahkampf gedacht ist) und einen Überschallmodus (dies ist für den echten Krieg) einzustellen.

Punkt Nr. 5. „Fast keine Rückkehr.“
Selbstverständlich verfügt die Gaspistole auch über einen Rückstoß. Wo wären wir ohne sie?! Das Gesetz der Impulserhaltung wurde noch nicht aufgehoben. Nur das Funktionsprinzip eines Gaußgewehrs macht es nicht explosiv wie bei einer Schusswaffe, sondern eher gestreckt und geschmeidig und daher für den Schützen viel weniger wahrnehmbar. Obwohl dies ehrlich gesagt nur meine Vermutungen sind. So eine Waffe habe ich noch nie abgefeuert :))

Punkt Nr. 8. „Einsatzmöglichkeit wie im Weltall...“.
Nun, ich habe überhaupt nichts über die Unmöglichkeit des Einsatzes von Schusswaffen im Weltraum gesagt. Nur muss es so umgebaut werden, dass so viele technische Probleme gelöst werden müssen, dass es einfacher wird, eine Gauß-Kanone herzustellen :)) Was Planeten mit bestimmten Atmosphären betrifft, kann der Einsatz von Schusswaffen auf ihnen tatsächlich möglich sein nicht nur schwierig, sondern auch unsicher. Aber das ist eigentlich schon aus der Fantasy-Sektion, und das ist es, was Ihr bescheidener Diener tut.

Wjatscheslaw 04.05.14
Vielen Dank für interessante Geschichteüber Waffen. Alles ist sehr gut zugänglich und in den Regalen angeordnet. Zur besseren Übersicht hätte ich auch gerne ein Diagramm.

Oleg Shovkunenko
Vyacheslav, ich habe den Schaltplan eingefügt, wie Sie gefragt haben).

interessiert 22.02.15
„Warum ein Gaus-Gewehr?“ - Wikipedia sagt das, weil er den Grundstein für die Theorie des Elektromagnetismus gelegt hat.

Oleg Shovkunenko
Erstens hätte man die Fliegerbombe nach dieser Logik „Newton-Bombe“ nennen müssen, weil sie zu Boden fällt und dem Gesetz der universellen Gravitation gehorcht. Zweitens wird Gauß in derselben Wikipedia im Artikel „Elektromagnetische Wechselwirkung“ überhaupt nicht erwähnt. Es ist gut, dass wir alle gebildete Menschen sind und uns daran erinnern, dass Gauß den gleichnamigen Satz abgeleitet hat. Dieser Satz ist zwar in Maxwells allgemeineren Gleichungen enthalten, so dass Gauß hier wieder auf dem richtigen Weg zu sein scheint, indem er „die Grundlagen der Theorie des Elektromagnetismus legt“.

Evgeniy 05.11.15
Gaus-Gewehr ist ein erfundener Name für die Waffe. Es erschien erstmals im legendären postapokalyptischen Spiel Fallout 2.

Römisch 26.11.16
1) darüber, was Gauss mit dem Namen zu tun hat) lesen Sie auf Wikipedia, aber nicht Elektromagnetismus, sondern den Satz von Gauß; dieser Satz ist die Grundlage des Elektromagnetismus und die Grundlage für die Maxwell-Gleichungen.
2) Das Dröhnen eines Schusses ist hauptsächlich auf stark expandierende Pulvergase zurückzuführen. weil die Kugel Überschallgeschwindigkeit hat und 500 m vom Lauf entfernt ist, aber kein Brüllen zu hören ist! nur ein Pfeifen aus der Luft, das von der Druckwelle einer Kugel zerschnitten wird, und das ist alles!)
3) über die Tatsache, dass es Proben gibt kleine Arme und es ist still, weil sie sagen, die Kugel dort sei Unterschall – das ist Unsinn! Wenn Argumente vorgebracht werden, müssen Sie den Kern des Problems verstehen! Der Schuss ist lautlos, nicht weil die Kugel Unterschall hat, sondern weil die Pulvergase nicht aus dem Lauf entweichen! Lesen Sie mehr über die PSS-Pistole in Wik.

Oleg Shovkunenko
Roman, bist du zufällig ein Verwandter von Gauß? Sie verteidigen zu eifrig sein Recht auf diesen Namen. Persönlich ist es mir egal, wenn es den Leuten gefällt, soll es eine Gauss-Waffe sein. Was alles andere betrifft, lesen Sie die Rezensionen zum Artikel, das Thema Geräuschlosigkeit wurde dort bereits ausführlich besprochen. Ich kann dem nichts Neues hinzufügen.

Dascha 12.03.17
Schreiben Science-Fiction. Meinung: BESCHLEUNIGUNG ist die Waffe der Zukunft. Ich würde einem Ausländer nicht das Recht zusprechen, den Vorrang in dieser Waffe zu haben. Die Beschleunigung Russlands wird den verrotteten Westen SICHER voranbringen. Es ist besser, einem miesen Ausländer nicht das RECHT zu geben, eine Waffe bei seinem beschissenen Namen zu nennen! Die Russen haben viele eigene kluge Köpfe! (unverdient vergessen). Übrigens erschien das Gatling-Maschinengewehr (Gewehr) SPÄTER als das russische SOROKA (Rotationslaufsystem). Gatling patentierte einfach eine aus Russland gestohlene Idee. (Wir werden ihn von nun an Goat Gatl nennen!). Daher hat Gauß auch nichts mit der Beschleunigung von Waffen zu tun!

Oleg Shovkunenko
Dascha, Patriotismus ist natürlich gut, aber nur gesund und vernünftig. Aber mit der Gauss-Kanone, wie man so schön sagt, ist der Zug abgefahren. Der Begriff hat sich, wie viele andere auch, bereits durchgesetzt. Wir werden die Konzepte nicht ändern: Internet, Vergaser, Fußball usw. Allerdings ist es nicht so wichtig, nach wem diese oder jene Erfindung benannt wird, sondern wer sie perfektionieren oder, wie im Fall des Gauß-Gewehrs, zumindest in den Kampfzustand bringen kann. Leider habe ich noch nichts von der ernsthaften Entwicklung von Kampf-Gauß-Systemen sowohl in Russland als auch im Ausland gehört.

Bozhkov Alexander 26.09.17
Alles klar. Aber ist es möglich, Artikel über andere Waffentypen hinzuzufügen?: Über Thermitpistole, Elektrowerfer, BFG-9000, Gauss-Armbrust, ektoplasmisches Maschinengewehr.

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DIY Gauss-Pistole

Trotz ihrer relativ bescheidenen Größe ist die Gauß-Pistole die schwerste Waffe, die wir je gebaut haben. Bereits im frühesten Herstellungsstadium kann die geringste Unachtsamkeit im Umgang mit dem Gerät oder seinen einzelnen Komponenten zu einem Stromschlag führen.

Gauß-Kanone. Das einfachste Schema

Seien Sie aufmerksam!

Das Hauptantriebselement unserer Waffe ist der Induktor

Gauss-Pistole-Röntgenaufnahme

Lage der Kontakte im Ladestromkreis einer Kodak-Einwegkamera

Besitzen Sie eine Waffe, die auch in Computerspiele Ah kann man nur im Labor eines verrückten Wissenschaftlers oder in der Nähe eines Zeitportals in die Zukunft finden – das ist cool. Zu beobachten, wie technikinteressierte Menschen unwillkürlich ihren Blick auf das Gerät richten und begeisterte Gamer hastig ihren Kiefer vom Boden aufheben – dafür lohnt es sich, einen Tag damit zu verbringen, eine Gauß-Kanone zusammenzubauen.

Wie üblich haben wir uns entschieden, mit dem einfachsten Design zu beginnen – einer Induktionspistole mit einer Spule. Experimente mit mehrstufiger Projektilbeschleunigung wurden erfahrenen, baufähigen Elektronikingenieuren überlassen Komplexes System Einschalten leistungsstarker Thyristoren und Feinabstimmung der Momente des sequentiellen Schaltens der Spulen. Stattdessen haben wir uns auf die Möglichkeit konzentriert, ein Gericht aus weit verbreiteten Zutaten zuzubereiten. Um eine Gauß-Kanone zu bauen, muss man also zunächst einkaufen gehen. Im Radiogeschäft müssen Sie mehrere Kondensatoren mit einer Spannung von 350–400 V und einer Gesamtkapazität von 1000–2000 Mikrofarad, emaillierten Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,8 mm, Batteriefächer für die Krona und zwei 1,5-Volt-C- kaufen. Typ Batterien, ein Kippschalter und ein Knopf. Nehmen wir bei Fotoartikeln fünf Kodak-Einwegkameras, bei Autoteilen ein einfaches vierpoliges Relais von einem Zhiguli, bei „Produkten“ eine Packung Cocktailstrohhalme und bei „Spielzeug“ eine Plastikpistole, ein Maschinengewehr, eine Schrotflinte , Schrotflinte oder jede andere Waffe, die Sie in eine Waffe der Zukunft verwandeln möchten.

Lass uns verrücktes tun

Das Hauptantriebselement unserer Waffe ist ein Induktor. Bei der Herstellung lohnt es sich, mit der Montage der Waffe zu beginnen. Nehmen Sie ein 30 mm langes Stück Stroh und zwei große Unterlegscheiben (Kunststoff oder Pappe) und montieren Sie diese mit einer Schraube und einer Mutter zu einer Spule. Fangen Sie an, den Lackdraht vorsichtig und Windung für Windung aufzuwickeln (bei einem großen Drahtdurchmesser geht das ganz einfach). Achten Sie darauf, dass der Draht nicht scharf gebogen wird und die Isolierung nicht beschädigt wird. Nachdem Sie die erste Schicht fertiggestellt haben, füllen Sie sie mit Sekundenkleber und beginnen Sie mit dem Aufwickeln der nächsten Schicht. Tun Sie dies mit jeder Schicht. Insgesamt müssen Sie 12 Lagen aufwickeln. Dann können Sie die Rolle zerlegen, die Unterlegscheiben entfernen und die Rolle auf einen langen Strohhalm legen, der als Fass dient. Ein Ende des Strohhalms sollte verschlossen sein. Die fertige Spule lässt sich ganz einfach testen, indem man sie an eine 9-Volt-Batterie anschließt: Wenn sie eine Büroklammer hält, ist es gelungen. Sie können einen Strohhalm in die Spule einführen und ihn als Magnet testen: Er sollte aktiv ein Stück Büroklammer in sich hineinziehen und bei gepulstem Anschließen sogar 20–30 cm aus dem Lauf werfen.

Werte analysieren

Um einen starken elektrischen Impuls zu erzeugen, ist eine Kondensatorbank am besten geeignet (in dieser Meinung sind wir mit den Erfindern der leistungsstärksten Labor-Railguns solidarisch). Kondensatoren zeichnen sich nicht nur durch ihre hohe Energiekapazität aus, sondern auch durch die Fähigkeit, die gesamte Energie in sehr kurzer Zeit abzugeben, bevor das Projektil die Mitte der Spule erreicht. Allerdings müssen die Kondensatoren irgendwie aufgeladen werden. Zum Glück brauchen wir Ladegerät steckt in jeder Kamera: Dort wird über einen Kondensator ein Hochspannungsimpuls für die Zündelektrode des Blitzes erzeugt. Einwegkameras eignen sich am besten für uns, da der Kondensator und das „Ladegerät“ die einzigen elektrischen Komponenten sind, die sie haben, was bedeutet, dass es ein Kinderspiel ist, den Ladekreis aus ihnen herauszunehmen.

Beim Zerlegen einer Einwegkamera sollten Sie vorsichtig sein. Achten Sie beim Öffnen des Gehäuses darauf, die Elemente des Stromkreises nicht zu berühren: Der Kondensator kann die Ladung lange Zeit behalten. Nachdem Sie Zugang zum Kondensator erhalten haben, schließen Sie zunächst dessen Anschlüsse mit einem Schraubendreher mit dielektrischem Griff. Nur dann können Sie die Platine berühren, ohne einen Stromschlag befürchten zu müssen. Entfernen Sie die Batteriehalterungen vom Ladekreis, löten Sie den Kondensator ab, löten Sie eine Brücke an die Kontakte des Ladeknopfs – wir werden sie nicht mehr brauchen. Bereiten Sie auf diese Weise mindestens fünf Ladeboards vor. Achten Sie auf die Lage der Leiterbahnen auf der Platine: Sie können an verschiedenen Stellen dieselben Schaltungselemente anschließen.

Prioritäten setzen

Die Auswahl der Kondensatorkapazität ist eine Frage des Kompromisses zwischen Schussenergie und Ladezeit der Waffe. Wir haben uns für vier parallel geschaltete 470-Mikrofarad-Kondensatoren (400 V) entschieden. Vor jedem Schuss warten wir etwa eine Minute auf ein Signal der LEDs an den Ladekreisen, das anzeigt, dass die Spannung in den Kondensatoren die erforderlichen 330 V erreicht hat. Der Ladevorgang kann durch den Anschluss mehrerer 3-Volt-Batteriefächer beschleunigt werden parallel zu den Ladekreisen. Es ist jedoch zu beachten, dass leistungsstarke „C“-Batterien einen zu hohen Strom für schwache Kameraschaltkreise liefern. Um ein Durchbrennen der Transistoren auf den Platinen zu verhindern, sollte jede 3-Volt-Baugruppe über 3–5 parallel geschaltete Ladekreise verfügen. Bei unserer Waffe ist nur ein Batteriefach mit den „Ladungen“ verbunden. Alle anderen dienen als Ersatzmagazine.

Sicherheitszonen definieren

Wir würden niemandem raten, einen Knopf unter den Finger zu halten, der eine Batterie aus 400-Volt-Kondensatoren entlädt. Um den Abstieg zu steuern, ist es besser, ein Relais zu installieren. Sein Steuerkreis ist über den Auslöser mit einer 9-Volt-Batterie verbunden, und der Steuerkreis ist mit dem Stromkreis zwischen der Spule und den Kondensatoren verbunden. Ein schematisches Diagramm hilft Ihnen, die Waffe richtig zusammenzubauen. Verwenden Sie beim Aufbau eines Hochspannungskreises einen Draht mit einem Querschnitt von mindestens einem Millimeter; für die Lade- und Steuerkreise sind alle dünnen Drähte geeignet.

Denken Sie beim Experimentieren mit der Schaltung daran: Kondensatoren können Restladung haben. Entladen Sie sich durch Kurzschluss, bevor Sie sie berühren.

Fassen wir es zusammen

Der Aufnahmevorgang sieht folgendermaßen aus: Schalten Sie den Netzschalter ein. warten Sie, bis die LEDs hell leuchten; Senken Sie das Projektil so in den Lauf, dass es sich leicht hinter der Spule befindet. Schalten Sie den Strom aus, damit sich die Batterien beim Brennen keine Energie entziehen. Zielen Sie und drücken Sie den Auslöser. Das Ergebnis hängt maßgeblich von der Masse des Projektils ab. Mit einem kurzen Nagel und einem abgebissenen Kopf gelang es uns, eine Dose Energy-Drink zu durchschießen, die explodierte und die halbe Redaktion überschwemmte. Dann schoss die von klebriger Limonade befreite Waffe aus einer Entfernung von fünfzig Metern einen Nagel in die Wand. Und unsere Waffe trifft die Herzen von Fans von Science-Fiction- und Computerspielen ohne Granaten.

Zusammengestellt von: Patlakh V.V.
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© „Enzyklopädie der Technologien und Methoden“ Patlakh V.V. 1993-2007

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Das Projekt wurde im Jahr 2011 gestartet. Dabei handelte es sich um ein völlig autonomes automatisches System für Unterhaltungszwecke mit einer Projektilenergie von etwa 6–7 J, was mit der Pneumatik vergleichbar ist. Geplant waren drei automatische Stufen mit Abschuss durch optische Sensoren sowie ein leistungsstarker Injektor-Impaktor, der ein Projektil aus dem Magazin in den Lauf abfeuert.

Das Layout war wie folgt geplant:

Also ein klassischer Bullpup, der es ermöglichte, schwere Akkus in den Schaft zu verlegen und dadurch den Schwerpunkt näher an den Griff zu verlagern.

Das Diagramm sieht so aus:

Die Steuereinheit wurde anschließend in eine Leistungsteilsteuereinheit und eine allgemeine Steuereinheit unterteilt. Der Kondensatorblock und der Schaltblock wurden zu einem zusammengefasst. Es wurden auch Backup-Systeme entwickelt. Daraus wurden eine Steuereinheit für das Leistungsteil, ein Leistungsteil, ein Wandler, ein Spannungsverteiler und ein Teil der Anzeigeeinheit zusammengebaut.

Es besteht aus 3 Komparatoren mit optischen Sensoren.

Jeder Sensor verfügt über einen eigenen Komparator. Dies wurde durchgeführt, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Wenn also ein Mikroschaltkreis ausfällt, fällt nur eine Stufe aus und nicht zwei. Wenn das Projektil den Sensorstrahl blockiert, ändert sich der Widerstand des Fototransistors und der Komparator wird ausgelöst. Bei der klassischen Thyristorschaltung können die Steueranschlüsse der Thyristoren direkt mit den Ausgängen der Komparatoren verbunden werden.

Die Sensoren müssen wie folgt installiert werden:

Und so sieht das Gerät aus:

Der Powerblock verfügt über die folgende einfache Schaltung:

Die Kondensatoren C1-C4 haben eine Spannung von 450 V und eine Kapazität von 560 uF. Zum Schalten werden Dioden VD1-VD5 vom Typ HER307/Leistungsthyristoren VT1-VT4 vom Typ 70TPS12 verwendet.

Die zusammengebaute Einheit, die auf dem Foto unten mit der Steuereinheit verbunden ist:

Der Konverter war Niederspannung, mehr darüber können Sie erfahren

Die Spannungsverteilungseinheit besteht aus einem einfachen Kondensatorfilter mit einem Netzschalter und einer Anzeige, die den Ladevorgang der Batterien anzeigt. Der Block verfügt über 2 Ausgänge – der erste ist für die Stromversorgung zuständig, der zweite für alles andere. Es verfügt außerdem über Anschlüsse zum Anschluss eines Ladegeräts.

Auf dem Foto ist der Verteilerblock ganz rechts oben:

In der unteren linken Ecke befindet sich ein Backup-Konverter; er wurde nach der einfachsten Schaltung mit NE555 und IRL3705 aufgebaut und hat eine Leistung von ca. 40W. Es sollte mit einer separaten kleinen Batterie betrieben werden, einschließlich eines Backup-Systems für den Fall eines Ausfalls der Hauptbatterie oder einer Entladung der Hauptbatterie.

Mithilfe eines Backup-Konverters wurden Vorprüfungen der Spulen durchgeführt und die Möglichkeit des Einsatzes von Bleibatterien geprüft. Das Video zeigt ein einstufiges Modellschießen auf ein Kiefernbrett. Ein Geschoss mit einer speziellen Spitze mit erhöhter Durchschlagskraft dringt 5 mm in den Baum ein.

Im Rahmen des Projekts wurde auch eine Universalbühne als Hauptblock für Folgeprojekte entwickelt.

Bei dieser Schaltung handelt es sich um einen Baustein für einen elektromagnetischen Beschleuniger, auf dessen Basis sich ein mehrstufiger Beschleuniger mit bis zu 20 Stufen aufbauen lässt. Die Stufe verfügt über eine klassische Thyristorschaltung und einen optischen Sensor. Die in die Kondensatoren gepumpte Energie beträgt 100 J. Der Wirkungsgrad liegt bei etwa 2 Prozent.

Zum Einsatz kam ein 70-W-Wandler mit einem Master-Oszillator auf Basis des NE555-Chips und einem IRL3705-Leistungsfeldeffekttransistor. Zwischen dem Transistor und dem Ausgang der Mikroschaltung ist ein Verstärker für ein komplementäres Transistorpaar vorgesehen, der erforderlich ist, um die Belastung der Mikroschaltung zu verringern. Der Komparator des optischen Sensors ist auf dem LM358-Chip montiert; er steuert den Thyristor, indem er Kondensatoren an die Wicklung anschließt, wenn das Projektil den Sensor passiert. Parallel zum Transformator und der Beschleunigungsspule werden gute Überspannungsschutzschaltungen verwendet.

Methoden zur Effizienzsteigerung

Auch Methoden zur Effizienzsteigerung wurden berücksichtigt, etwa magnetische Kreise, Spulenkühlung und Energierückgewinnung. Ich werde Ihnen mehr über Letzteres erzählen.

GaussGan hat eine sehr geringe Effizienz; Menschen, die in diesem Bereich arbeiten, suchen seit langem nach Möglichkeiten, die Effizienz zu steigern. Eine dieser Methoden ist die Wiederherstellung. Sein Wesen besteht darin, ungenutzte Energie in der Spule an die Kondensatoren zurückzugeben. Somit geht die Energie des induzierten Rückwärtsimpulses nirgendwo hin und fängt das Projektil nicht mit einem Restmagnetfeld ein, sondern wird in die Kondensatoren zurückgepumpt. Diese Methode kann bis zu 30 Prozent der Energie zurückgeben, was wiederum die Effizienz um 3 bis 4 Prozent erhöht, die Nachladezeit verkürzt und die Feuerrate in automatischen Systemen erhöht. Und so - das Diagramm am Beispiel eines dreistufigen Beschleunigers.

Zur galvanischen Trennung im Thyristor-Steuerkreis werden Transformatoren T1-T3 verwendet. Betrachten wir den Betrieb einer Stufe. Wir legen die Ladespannung an die Kondensatoren an, über VD1 wird der Kondensator C1 auf die Nennspannung aufgeladen, die Waffe ist schussbereit. Wenn am Eingang IN1 ein Impuls angelegt wird, wird dieser vom Transformator T1 umgewandelt und gelangt zu den Steuerklemmen VT1 und VT2. VT1 und VT2 öffnen und verbinden Spule L1 mit Kondensator C1. Die folgende Grafik zeigt die Vorgänge während der Aufnahme.

Am meisten interessiert uns der Teil ab 0,40 ms, wenn die Spannung negativ wird. Diese Spannung kann durch Rekuperation aufgefangen und in die Kondensatoren zurückgeführt werden. Wenn die Spannung negativ wird, durchläuft sie VD4 und VD7 und wird in den Akkumulator der nächsten Stufe gepumpt. Durch diesen Vorgang wird auch ein Teil des Magnetimpulses abgeschnitten, wodurch Sie die hemmende Restwirkung beseitigen können. Die restlichen Stufen funktionieren ähnlich wie die erste.

Projekt-Status

Das Projekt und meine Entwicklungen in dieser Richtung wurden grundsätzlich ausgesetzt. Wahrscheinlich werde ich in naher Zukunft meine Arbeit in diesem Bereich fortsetzen, aber ich verspreche nichts.

Liste der Radioelemente

Bezeichnung	Typ	Konfession	Menge	Notiz	Geschäft	Mein Notizblock
	Leistungsteil-Steuergerät
	Operationsverstärker	LM358	3			Zum Notizblock
	Linearregler		1			Zum Notizblock
	Fototransistor	SFH309	3			Zum Notizblock
	Leuchtdiode	SFH409	3			Zum Notizblock
	Kondensator	100 µF	2			Zum Notizblock
	Widerstand	470 Ohm	3			Zum Notizblock
	Widerstand	2,2 kOhm	3			Zum Notizblock
	Widerstand	3,5 kOhm	3			Zum Notizblock
	Widerstand	10 kOhm	3			Zum Notizblock
	Kraftblock
VT1-VT4	Thyristor	70TPS12	4			Zum Notizblock
VD1-VD5	Gleichrichterdiode	HER307	5			Zum Notizblock
C1-C4	Kondensator	560 µF 450 V	4			Zum Notizblock
L1-L4	Induktor		4			Zum Notizblock
		LM555	1			Zum Notizblock
	Linearregler	L78S15CV	1			Zum Notizblock
	Komparator	LM393	2			Zum Notizblock
	Bipolartransistor	MPSA42	1			Zum Notizblock
	Bipolartransistor	MPSA92	1			Zum Notizblock
	MOSFET-Transistor	IRL2505	1			Zum Notizblock
	Zenerdiode	BZX55C5V1	1			Zum Notizblock
	Gleichrichterdiode	HER207	2			Zum Notizblock
	Gleichrichterdiode	HER307	3			Zum Notizblock
	Schottky Diode	1N5817	1			Zum Notizblock
	Leuchtdiode		2			Zum Notizblock
		470 µF	2			Zum Notizblock
	Elektrolytkondensator	2200 µF	1			Zum Notizblock
	Elektrolytkondensator	220 µF	2			Zum Notizblock
	Kondensator	10 µF 450 V	2			Zum Notizblock
	Kondensator	1 µF 630 V	1			Zum Notizblock
	Kondensator	10 nF	2			Zum Notizblock
	Kondensator	100 nF	1			Zum Notizblock
	Widerstand	10 MOhm	1			Zum Notizblock
	Widerstand	300 kOhm	1			Zum Notizblock
	Widerstand	15 kOhm	1			Zum Notizblock
	Widerstand	6,8 kOhm	1			Zum Notizblock
	Widerstand	2,4 kOhm	1			Zum Notizblock
	Widerstand	1 kOhm	3			Zum Notizblock
	Widerstand	100 Ohm	1			Zum Notizblock
	Widerstand	30 Ohm	2			Zum Notizblock
	Widerstand	20 Ohm	1			Zum Notizblock
	Widerstand	5 Ohm	2			Zum Notizblock
T1	Transformator		1			Zum Notizblock
	Spannungsverteilungsblock
VD1, VD2	Diode		2			Zum Notizblock
	Leuchtdiode		1			Zum Notizblock
C1-C4	Kondensator		4			Zum Notizblock
R1	Widerstand	10 Ohm	1			Zum Notizblock
R2	Widerstand	1 kOhm	1			Zum Notizblock
	Schalten		1			Zum Notizblock
	Batterie		1			Zum Notizblock
	Programmierbarer Timer und Oszillator	LM555	1			Zum Notizblock
	Operationsverstärker	LM358	1			Zum Notizblock
	Linearregler	LM7812	1			Zum Notizblock
	Bipolartransistor	BC547	1			Zum Notizblock
	Bipolartransistor	BC307	1			Zum Notizblock
	MOSFET-Transistor	AUIRL3705N	1			Zum Notizblock
	Fototransistor	SFH309	1			Zum Notizblock
	Thyristor	25 A	1			Zum Notizblock
	Gleichrichterdiode	HER207	3			Zum Notizblock
	Diode	20 A	1			Zum Notizblock
	Diode	50 A	1			Zum Notizblock
	Leuchtdiode	SFH409	1

Bevor Sie mit der Herstellung eines magnetischen Massenbeschleunigers beginnen, wäre es sehr schön, zumindest grob seine wichtigsten Parameter und Eigenschaften zu berechnen, auf die Sie beim Zusammenbau zählen können.

Grundlage für den Bau einer Gaußkanone sind in der Regel die verfügbaren Kondensatoren, deren Parameter im Wesentlichen die Parameter der zukünftigen Magnetkanone bestimmen.

Beginnen wir damit. Jeder elektrische Kondensator wird durch seine elektrische Kapazität und die maximale Spannung, auf die er aufgeladen werden kann, charakterisiert. Darüber hinaus sind Kondensatoren polar und unpolar – fast alle Kondensatoren grosse Kapazität, die in Magnetbeschleunigern verwendet werden, sind elektrolytisch und polar. Diese. Es ist sehr wichtig, es richtig anzuschließen – wir legen eine positive Ladung an den „+“-Anschluss und eine negative Ladung an den „-“ an. Das Aluminiumgehäuse des Elektrolytkondensators ist übrigens auch der „-“-Anschluss.

Wenn Sie die Kapazität des Kondensators und seine maximale Spannung kennen, können Sie die Energie ermitteln, die dieser Kondensator speichern kann. Wir multiplizieren die Kapazität (nicht vergessen, in Farad umzurechnen! 1F = 1000000mKf) mit dem Quadrat der Spannung und dividieren alles durch zwei. E=(C*U^2)/2 [J]

Die empfangene Energie wird in Joule angegeben, d. h. Wie viele Joule elektrische Energie sind im Kondensator enthalten, wenn er auf eine Spannung U aufgeladen wird?

Wenn Sie die Energie des Kondensators kennen (wenn mehrere Kondensatoren vorhanden sind, können ihre Energien addiert werden), können Sie die ungefähre kinetische Energie des Projektils ermitteln – oder einfach die Leistung des zukünftigen Magnetbeschleunigers. In der Regel beträgt der Wirkungsgrad des MU etwa 1 % – d.h. Teilen Sie die Energie der Kondensatoren durch 100 und Sie erhalten die kinetische Energie des Nagels, mit der er aus Ihrem Gauss abgefeuert wird. Bei der Optimierung der Gaußschen Funktion kann der Wirkungsgrad jedoch auf bis zu 4–7 % gesteigert werden, was bereits beachtlich ist.

Die kinetische Energie des Projektils ergibt sich aus der Formel E=(m*V^2)/2 [J]. Wenn Sie die kinetische Energie des Nagels und seine Masse (m) kennen, können Sie seine Fluggeschwindigkeit leicht ermitteln. Multiplizieren Sie die Energie mit 2, dividieren Sie sie durch die Masse (in kg) und extrahieren Sie Quadratwurzel, erhalten Sie die Geschwindigkeit des Nagels in m/s. Um es in Kilometer pro Stunde umzurechnen (wenn Sie es plötzlich möchten), multiplizieren Sie es mit der Zahl 3,6.

Sie kennen bereits die ungefähre Fluggeschwindigkeit eines bestimmten Nagels. Da wahrscheinlich auch die Länge des Nagels bekannt ist, können Sie die ungefähre Länge der Magnetspule ermitteln. Sie entspricht der Länge des Nagelprojektils.

Versuchen wir nun, die Wickelparameter zu berechnen. Die Wicklung sollte so beschaffen sein, dass beim Abfeuern des Schusses, wenn sich der Nagel seiner Mitte nähert, der Strom darin bereits minimal ist und das Magnetfeld den Nagel nicht daran hindert, aus dem anderen Ende der Wicklung herauszufliegen.

Das Kondensatorwicklungssystem ist ein Schwingkreis. Finden wir seine Schwingungsperiode. Die Zeit der ersten Halbschwingungsperiode ist gleich der Zeit, die der Nagel vom Beginn der Wicklung bis zur Mitte und danach fliegt War der Nagel zunächst in Ruhe, entspricht diese Zeit ungefähr der Länge der Wicklung geteilt durch die Fluggeschwindigkeit des Nagels, die Sie bereits aus den vorherigen Absätzen berechnet haben. Andererseits ist bekanntlich die Periode der freien Schwingungen gleich 2 Pi mal der Quadratwurzel von L*C. In unserem System sind die Schwingungen überhaupt nicht frei, daher ist die Schwingungsdauer etwas größer als dieser Wert. Wir werden dies jedoch später berücksichtigen, wenn wir die Wicklung selbst direkt berechnen.

Sie kennen die Zeit der Halbschwingungsperiode, auch die Kapazität der Kondensatoren – es bleibt nur noch, die Induktivität der Spule aus der Formel auszudrücken.

In der Praxis gehen wir von einer etwas geringeren Induktivität der Spule aus, da die Schwingungsdauer aufgrund des aktiven Widerstands im Stromkreis länger ist. Teilen Sie die Induktivität durch 1,5 – ich denke, für eine Schätzberechnung ist das ungefähr richtig.

Lassen Sie uns nun die Parameter der Spule durch Induktivität und Länge ermitteln – die Anzahl der Windungen usw.

Die Induktivität des Magneten ergibt sich aus der Formel L=m*m0*(N^2*S)/l [H].

Dabei ist m die relative magnetische Permeabilität des Kerns, m0 die magnetische Permeabilität des Vakuums = 4*Pi*10^-7, S die Querschnittsfläche des Elektromagneten, l die Länge des Elektromagneten und N ist die Anzahl der Windungen.

Die Ermittlung der Querschnittsfläche des Magneten ist ganz einfach – wenn Sie die Parameter des zukünftigen Projektils kennen, die wir bereits bei der Berechnung verwendet haben, haben Sie wahrscheinlich bereits das Rohr im Auge, auf das Sie den Magneten wickeln werden . Der Durchmesser des Rohrs lässt sich leicht messen; schätzen Sie grob die Dicke der zukünftigen Wicklung ab und berechnen Sie die Querschnittsfläche. Und vergessen Sie nicht, es zu übersetzen Quadratmeter! Unsere Induktivität berücksichtigt das Vorhandensein eines Nagels in der Spule. Nehmen Sie daher an, dass die relative magnetische Permeabilität etwa 100–500 beträgt (mehr ist möglich, weniger ist nicht möglich!), obwohl Sie im Nachschlagewerk nachsehen und diesen Wert durch zwei dividieren können (der Nagel befindet sich nicht immer im Magnetventil). Beachten Sie außerdem, dass der Durchmesser der Wicklung größer ist als der Durchmesser des Nagels, sodass der aus dem Nachschlagewerk entnommene Wert m noch einmal durch 2 geteilt werden kann...

Wenn wir die Länge des Elektromagneten, die Querschnittsfläche und die magnetische Permeabilität des Kerns kennen, können wir die Anzahl der Windungen leicht aus der Induktivitätsformel ausdrücken.

Lassen Sie uns nun die Parameter des Drahtes selbst bewerten. Wie Sie wissen, wird der Widerstand eines Drahtes als spezifischer Widerstand des Materials multipliziert mit der Länge des Leiters und dividiert durch die Querschnittsfläche des Leiters berechnet. Der spezifische Widerstand des Kupfers des Wickeldrahtes ist übrigens etwas höher als der tabellierte Wert für REINES Kupfer. Multiplizieren Sie es mit 2, ich denke, es wird ausreichen.

Es ist klar: Je weniger Widerstand, desto besser. Diese. Es scheint, dass ein Draht mit einem größeren Durchmesser vorzuziehen ist, aber dies führt zu einer Vergrößerung der geometrischen Abmessungen der Spule und einer Verringerung der Dichte des Magnetfelds in ihrer Mitte, sodass Sie hier nach Ihrer goldenen Mitte suchen müssen . Im allgemeinen Fall, der für „Heim“-Gauß-Operatoren typisch ist, ist für eine Energie in der Größenordnung von 100–500 J und eine Spannung von 150–400 V ein Kupferwicklungsdraht mit einem Durchmesser von 0,8–1,2 mm durchaus akzeptabel.

Die Leistung der aktiven Verluste wird übrigens durch die Formel P=I^2*R [W] ermittelt. Dabei ist: I der Strom in Ampere, R der aktive Widerstand der Drähte in Ohm.

In der Regel gehen bei Kondensatoren IMMER 50 % der Energie im Wirkwiderstand des Gaußschen Leiters verloren. Mit diesem Wissen kann es ganz einfach sein, den maximalen Spulenstrom zu ermitteln. Die Energie der Spule ist gleich dem Quadrat des Stroms multipliziert mit der Induktivität und geteilt durch 2, analog zu einem Kondensator.

Sie kennen die Induktivität, die Energie auch – maximal 50 % der Energie der Kondensatoren. Sie können einen Wert von weniger als 50 % annehmen – die Berechnung wird realistischer. Nun, Sie finden den Strom. Ich glaube, Sie haben die Regeln zum Umwandeln von Gleichungen aus der Schule noch nicht vergessen.

Das ist in der Tat die gesamte Bewertungsberechnung. In jedem Fall müssen Sie den Magnetbeschleuniger nach der Herstellung manuell mit guter Effizienz zu einer fertigen Probe bringen.

Irgendwie habe ich im Internet einen Artikel über eine Gauß-Waffe gefunden und dachte, es wäre schön, eine (oder sogar zwei) zu haben. Bei der Suche bin ich auf die Website gauss2k gestoßen und das einfachste Schema Ich habe eine supercoole Mega-Gauss-Waffe zusammengebaut.

Da ist sie:

Und ich habe ein wenig geschossen:

Und dann überkam mich Traurigkeit, tiefe Traurigkeit darüber, dass ich keine supercoole Waffe hatte, sondern nur einen Furz, von dem es viele gibt. Ich setzte mich hin und begann darüber nachzudenken, wie ich die Effizienz steigern könnte. Ich habe lange nachgedacht. Jahr. Ich habe das gesamte Gauss2k und die Hälfte des Kriegsforums gelesen. Erfunden.

Es stellt sich heraus, dass es ein Programm gibt, das von ausländischen Wissenschaftlern geschrieben und von unseren Handwerkern unter einer Gauß-Kanone fertiggestellt wurde, und es heißt nichts Geringeres als FEMM.

Ich habe ein Skript aus dem .lua-Forum und ein ausländisches Programm, Version 4.2, heruntergeladen und mich darauf vorbereitet, mich mit wissenschaftlichen Berechnungen zu befassen. Dies war jedoch nicht der Fall, das ausländische Programm wollte das russische Skript nicht ausführen, da das Skript für Version 4.0 erstellt wurde. Und ich öffnete die Anleitung (sie nennen es ein Handbuch) in der bürgerlichen Sprache und rauchte sie komplett. Mir wurde die große Wahrheit offenbart, dass man in das verdammte Drehbuch zuerst eine knifflige Zeile einfügen muss.

Hier ist es: setcompatibilitymode(1) – Kompatibilitätsmodus mit Version femm 4.2 aktivieren
Und ich setzte mich zu langen Berechnungen hin, meine Rechenmaschine begann zu summen und ich erhielt eine wissenschaftliche Beschreibung:

Beschreibung

Kondensatorkapazität, microFarad = 680
Kondensatorspannung, Volt = 200
Gesamtwiderstand, Ohm = 1,800147899376892
Außenwiderstand, Ohm = 0,5558823529411765
Spulenwiderstand, Ohm = 1,244265546435716
Anzahl der Windungen in der Spule = 502,1193771626296
Durchmesser des Spulenwickeldrahtes, Millimeter = 0,64
Drahtlänge in der Spule, Meter = 22,87309092387464
Spulenlänge, Millimeter = 26
Spulenaußendurchmesser, Millimeter = 24
Induktivität der Spule mit einer Kugel in der Ausgangsposition, MikroHenry = 1044,92294174225
Außendurchmesser des Laufs, Millimeter = 5
Geschossmasse, Gramm = 2,450442269800038
Geschosslänge, Millimeter = 25
Geschossdurchmesser, Millimeter = 4
Der Abstand, um den das Geschoss im Anfangsmoment in die Spule gedrückt wird, Millimeter = 0
Das Material, aus dem das Geschoss besteht = Nr. 154 Experimentell ausgewähltes Material (Glatteisen)
Prozesszeit (Mikrosekunden) = 4800
Zeitinkrement, Mikrosekunden=100
Geschossenergie J = 0,2765589667129519
Kondensatorenergie J = 13,6
Gaußscher Wirkungsgrad (%) = 2,033521814065823
Anfangsgeschwindigkeit des Geschosses, m/s = 0
Geschossgeschwindigkeit am Austritt aus der Spule, m/s = 15,02403657199634
Maximal erreichte Geschwindigkeit, m/s = 15,55034094445013

Und dann habe ich mich hingesetzt, um diese Zauberei in die Realität umzusetzen.

Ich habe ein Rohr von der Antenne genommen (einer der Abschnitte D = 5 mm) und einen Schnitt darin gemacht (mit einer Schleifmaschine), weil das Rohr eine geschlossene Schleife ist, in der verfluchte Ströme, sogenannte Wirbelströme, induziert werden, und das Dieselbe Röhre wird erhitzt, was den ohnehin schon geringen Wirkungsgrad verringert.

Folgendes ist passiert: Schlitz ~ 30 mm

Ich fing an, die Rolle aufzuwickeln. Dazu habe ich aus Folienfiberglas 2 Quadrate (30x30 mm) mit einem Loch in der Mitte (D = 5 mm) ausgeschnitten und knifflige Bahnen darauf geätzt, um es mit dem Rohr zu verlöten (auch wenn es wie Eisen glänzt, es ist eigentlich Messing).

Mit all dem Zeug habe ich mich hingesetzt, um die Rolle aufzuwickeln:

Ich habe es eingeholt. Und nach dem gleichen Schema habe ich dieses raffinierte Gerät zusammengebaut.

So sieht es aus:

Der Thyristor und das Mikrofon stammten aus altem Bestand, den Kondensator habe ich jedoch von einem Computer-Netzteil übernommen (es gibt zwei davon). Aus derselben Stromversorgung wurden anschließend eine Diodenbrücke und eine Drossel verwendet und in einen Aufwärtstransformator umgewandelt, da das Laden an einer Steckdose gefährlich ist und es im freien Feld keine gibt und daher ein Konverter erforderlich ist was ich angefangen habe zu bauen. Dazu habe ich einen zuvor zusammengebauten NE555-Generator genommen:

Und an den Gashebel angeschlossen:

die 2 Wicklungen mit 54 Windungen aus 0,8 Drähten hatte. Ich habe alles mit einer 6-Volt-Batterie betrieben. Und was für eine Hexerei – statt 6 Volt am Ausgang (die Wicklungen sind gleich) habe ich ganze 74 Volt bekommen. Nachdem ich einen weiteren Stapel Handbücher über Transformatoren geraucht hatte, erfuhr ich:

- Wie Sie wissen, ist der Strom in der Sekundärwicklung umso größer, je schneller sich der Strom in der Primärwicklung ändert, d. h. proportional zur Ableitung der Spannung in der Primärwicklung. Wenn die Ableitung einer Sinuskurve auch eine Sinuskurve mit derselben Amplitude ist (in einem Transformator wird der Spannungswert mit dem Transformationskoeffizienten N multipliziert), dann ist die Situation bei Rechteckimpulsen anders. An der Vorder- und Hinterflanke des Trapezimpulses ist die Spannungsänderungsrate sehr hoch und die Ableitung an diesem Punkt ist ebenfalls von großer Bedeutung, daher die hohe Spannung.

Gauss2k.narod.ru „Tragbares Gerät zum Laden von Kondensatoren.“ Gepostet von A.D.F.

Nachdem ich ein wenig nachgedacht hatte, kam ich zu dem Schluss: Da meine Ausgangsspannung 74 Volt beträgt, ich aber 200 benötige, muss ich die Windungszahl um das 2,7-fache erhöhen. Insgesamt 54 * 2,7 = 146 Umdrehungen. Eine der Wicklungen habe ich mit einem dünneren Draht (0,45) umgespult. Die Anzahl der Windungen wurde auf 200 erhöht (in Reserve). Ich habe mit der Frequenz des Wandlers herumgespielt und bin auf die begehrten 200 Volt (eigentlich 215) gekommen.

So sieht es aus:

Es ist hässlich, aber das ist eine vorübergehende Option und wird später erneuert.

Nachdem ich all diese Sachen gesammelt hatte, machte ich ein kleines Shooting:

Nach dem Schießen beschloss ich, die Leistungsmerkmale meiner Waffe zu messen. Ich begann damit, die Geschwindigkeit zu messen.

Nachdem ich abends mit Papier und Stift gesessen hatte, kam ich auf eine Formel, mit der man aus der Flugbahn die Geschwindigkeit berechnen kann:

Mit dieser kniffligen Formel habe ich Folgendes erhalten:

Entfernung zum Ziel, x = 2,14 m
vertikale Abweichung, y (arithmetisches Mittel aus 10 Schüssen) = 0,072 m
Gesamt:

Ich habe es zunächst nicht geglaubt, aber im Nachhinein schlossen sich die zusammengebauten Pannensensoren an Soundkarte, zeigte eine Geschwindigkeit von 17,31 m/s

Ich war zu faul, die Masse der Gewürznelke zu messen (und ich hatte nichts zu verwenden), also nahm ich die Masse, die FEMM für mich berechnet hatte (2,45 Gramm). Ich fand die Effizienz.

Im Kondensator gespeicherte Energie = (680 * 10^-6 * 200^2)/2 = 13,6 J
Geschossenergie = (2,45 * 10^-3 * 17,3^2)/2 = 0,367 J
Effizienz = 0,367/13,6*100 % = 2,7 %

Das ist im Grunde alles, was mit einem einstufigen Beschleuniger zu tun hat. So sieht es aus:

STAATLICHE HAUSHALTSBILDUNGSEINRICHTUNG FÜR HOCHBERUFLICHE BILDUNG

„STAATLICHE REGIONALE AKADEMIE SAMARA (NAYANOVA)“

Allrussischer Forschungswettbewerb

„Erkenntnis-2015“

(Abteilung Physik)

Forschungsarbeit

Zu diesem Thema: " « ausVORBEREITUNG EINER GAUSS-PISTOLE ZU HAUSE UND UNTERSUCHUNG IHRER EIGENSCHAFTEN»

Richtung : Physik

Vollendet:

VOLLSTÄNDIGER NAME. Jegorschin Anton

Murzin Artem

SGOAN, 9. Klasse „A2“.

Bildungseinrichtung, Klasse

Wissenschaftlicher Leiter:

VOLLSTÄNDIGER NAME. Zavershinskaya I. A.

Ph.D., Physiklehrer

Kopf Fakultät für Physik SGOAN

(akademischer Grad, Position)

Samara 2015

1. Einleitung…………………………………………………….......…3

2. Kurzbiografie…………………………………………..……5

3. Formeln zur Berechnung der Eigenschaften des Gauss Gun-Modells...6

4. Praktischer Teil…………………………………….…..…….8

5. Bestimmung der Effizienz des Modells…………………………………..….10

6. Zusätzliche Forschung…………….…………….….…11

7. Fazit………………………………………………….……...13

8. Referenzliste……………………………………………………………...14

Einführung

In dieser Arbeit erforschen wir die Gauß-Kanone, die viele vielleicht in einigen Computerspielen gesehen haben. Elektromagnetische Waffe Gauss ist allen Fans von Computerspielen und Science-Fiction bekannt. Es wurde nach dem deutschen Physiker Carl Gauß benannt, der die Prinzipien des Elektromagnetismus untersuchte. Aber ist das Verhängnis wirklich so weit weg? fantastische Waffe von der Realität?

Im Physikkurs an der Schule haben wir gelernt, dass elektrischer Strom, der durch Leiter fließt, um sie herum ein Magnetfeld erzeugt. Je größer der Strom, desto stärker das Magnetfeld. Von größtem praktischem Interesse ist das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule, also einer Induktivität (Solenoid). Wenn eine Spule mit Strom an dünnen Leitern aufgehängt ist, wird sie an der gleichen Position wie die Kompassnadel installiert. Das bedeutet, dass der Induktor zwei Pole hat – Nord- und Südpole.

Die Gauß-Kanone besteht aus einem Magneten, in dessen Inneren sich ein dielektrischer Lauf befindet. In ein Ende des Laufs wird ein Projektil aus ferromagnetischem Material eingeführt. Beim Auslaufen elektrischer Strom In der Magnetspule entsteht ein Magnetfeld, das das Projektil beschleunigt und in die Magnetspule „zieht“. An den Enden des Projektils bilden sich Pole, die symmetrisch zu den Polen der Spule sind, wodurch das Projektil nach Passieren der Mitte des Magneten angezogen werden kann umgekehrte Richtung und langsamer werden.

Für die größte Wirkung muss der Stromimpuls im Magneten kurzzeitig und kraftvoll sein. Zur Erzeugung eines solchen Impulses werden in der Regel elektrische Kondensatoren eingesetzt. Die Parameter von Wicklung, Projektil und Kondensatoren müssen so aufeinander abgestimmt sein, dass bei der Schussabgabe bei Annäherung des Projektils an den Magneten die Induktivität des Magnetfeldes im Magneten maximal ist, bei weiterer Annäherung jedoch der Projektil fällt es stark ab.

Die Gauß-Kanone als Waffe hat Vorteile, die andere Arten von Kleinwaffen nicht haben. Dies ist das Fehlen von Patronen, die unbegrenzte Wahl der Anfangsgeschwindigkeit und Energie der Munition sowie die Möglichkeit eines geräuschlosen Schusses, auch ohne Lauf- und Munitionswechsel. Relativ geringer Rückstoß (entspricht dem Impuls des ausgeworfenen Projektils, es gibt keinen zusätzlichen Impuls durch Pulvergase oder bewegliche Teile). Theoretisch höhere Zuverlässigkeit und Verschleißfestigkeit sowie die Fähigkeit, unter allen Bedingungen, einschließlich des Weltraums, zu arbeiten. Es ist auch möglich, mit Gauss-Kanonen leichte Satelliten in die Umlaufbahn zu bringen.

Doch trotz seiner scheinbaren Einfachheit ist seine Verwendung als Waffe mit ernsthaften Schwierigkeiten behaftet:

Geringe Effizienz – etwa 10 %. Dieser Nachteil kann teilweise durch den Einsatz eines mehrstufigen Projektilbeschleunigungssystems ausgeglichen werden, der Wirkungsgrad erreicht jedoch selten 30 %. Daher verliert das Gauß-Geschütz hinsichtlich der Schusskraft sogar pneumatische Waffen. Die zweite Schwierigkeit ist der hohe Energieverbrauch und die ziemlich lange Gesamtaufladezeit der Kondensatoren, was es erforderlich macht, neben der Gauss-Kanone eine Stromquelle mitzuführen. Durch den Einsatz supraleitender Magnetspulen lässt sich die Effizienz erheblich steigern, allerdings ist hierfür ein leistungsstarkes Kühlsystem erforderlich, was die Beweglichkeit der Gauss-Kanone erheblich einschränkt.

Hohe Nachladezeit zwischen den Schüssen, also niedrige Feuerrate. Angst vor Feuchtigkeit, denn wenn sie nass wird, wird der Schütze selbst einen Schock verspüren.

Das Hauptproblem sind jedoch die leistungsstarken Energiequellen der Waffe dieser Moment sind sperrig, was die Mobilität beeinträchtigt.

Daher ist die Gauß-Kanone für Waffen mit geringer Tödlichkeit (Maschinengewehre, Maschinengewehre usw.) heute als Waffe nicht mehr vielversprechend, da sie anderen Typen deutlich unterlegen ist kleine Arme. Perspektiven ergeben sich für den Einsatz als großkalibrige Marinewaffe. Beispielsweise wird die US-Marine 2016 damit beginnen, eine Railgun auf dem Wasser zu testen. Eine Railgun oder Railgun ist eine Waffe, bei der ein Projektil nicht mit Hilfe eines Sprengstoffs, sondern mit Hilfe eines sehr starken Stromimpulses geschleudert wird. Das Projektil befindet sich zwischen zwei parallelen Elektroden – Schienen. Durch die Lorentzkraft, die beim Schließen des Stromkreises auftritt, erhält das Projektil eine Beschleunigung. Mit einer Railgun können Sie ein Projektil auf viel höhere Geschwindigkeiten beschleunigen als mit einer Pulverladung.

Das Prinzip der elektromagnetischen Beschleunigung von Massen lässt sich jedoch in der Praxis erfolgreich einsetzen, beispielsweise bei der Herstellung von Bauwerkzeugen – aktuell und modern Richtung der angewandten Physik. Elektromagnetische Geräte, die Feldenergie in Energie der Körperbewegung umwandeln, haben aus verschiedenen Gründen noch keine breite Anwendung in der Praxis gefunden, daher ist es sinnvoll, darüber zu sprechen Neuheit unsere Arbeit.

Relevanz des Projekts : Dieses Projekt ist interdisziplinär und umfasst große Menge Material.

Ziel der Arbeit : Studieren Sie die Struktur eines elektromagnetischen Massenbeschleunigers (Gauss-Kanone) sowie die Prinzipien seines Betriebs und seiner Anwendung. Bauen Sie ein funktionierendes Modell einer Gauss-Kanone zusammen und bestimmen Sie deren Effizienz.

Hauptziele :

1. Untersuchen Sie das Gerät anhand der Zeichnungen und Pläne.

2. Untersuchung des Geräts und des Funktionsprinzips des elektromagnetischen Massenbeschleunigers.

3. Erstellen Sie ein funktionierendes Modell.

4. Bestimmen Sie die Effizienz des Modells

Praktischer Teil der Arbeit :

Erstellung eines funktionsfähigen Modells eines Massenbeschleunigers zu Hause.

Hypothese : Ist es möglich, das einfachste funktionierende Modell einer Gauss-Kanone zu Hause zu erstellen?

Kurz über Gauß selbst.

(1777-1855) – deutscher Mathematiker, Astronom, Landvermesser und Physiker.

Die Arbeit von Gauß zeichnet sich durch eine organische Verbindung zwischen theoretischer und angewandter Mathematik und einer Vielzahl von Problemen aus. Die Werke von Gauß zur Verfügung gestellt großer Einfluss zur Entwicklung der Algebra (Beweis des Grundsatzes der Algebra), der Zahlentheorie (quadratische Reste), der Differentialgeometrie (innere Geometrie von Oberflächen), der mathematischen Physik (Gauß-Prinzip), der Theorie der Elektrizität und des Magnetismus, der Geodäsie (Entwicklung der kleinsten). Quadratmethode) und viele Zweige der Astronomie.

Carl Gauss wurde am 30. April 1777 in Braunschweig, dem heutigen Deutschland, geboren. Gestorben am 23. Februar 1855 in Göttingen, Königreich Hannover, heute Deutschland). Zu seinen Lebzeiten wurde ihm der Ehrentitel „Prinz der Mathematiker“ verliehen. Er war der einzige Sohn armer Eltern. Schullehrer waren von seinen mathematischen und sprachlichen Fähigkeiten so beeindruckt, dass sie sich mit der Bitte um Unterstützung an den Herzog von Braunschweig wandten, und der Herzog spendete Geld, um sein Studium an der Schule und an der Universität Göttingen (1795–98) fortzusetzen. Gauß promovierte 1799 an der Universität Helmstedt.

Entdeckungen auf dem Gebiet der Physik

In den Jahren 1830-1840 widmete Gauß den Problemen der Physik große Aufmerksamkeit. 1833 baute Gauß in enger Zusammenarbeit mit Wilhelm Weber den ersten elektromagnetischen Telegraphen Deutschlands. Im Jahr 1839 veröffentlichte Gauß seinen Aufsatz „Die allgemeine Theorie der anziehenden und abstoßenden Kräfte, die umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung wirken“, in dem er darlegte. die wichtigsten Bestimmungen der Potentialtheorie und beweist den berühmten Satz von Gauß-Ostrogradsky. Das Werk „Dioptric Research“ (1840) von Gauß widmet sich der Theorie des Bildaufbaus in komplexen optischen Systemen.

Formeln, die sich auf das Funktionsprinzip der Waffe beziehen.

Kinetische Energie des Projektils

https://pandia.ru/text/80/101/images/image003_56.gif" alt="~m" width="17"> - масса снаряда!}
- seine Geschwindigkeit

In einem Kondensator gespeicherte Energie

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https://pandia.ru/text/80/101/images/image007_39.gif" alt="~C" width="14" height="14 src="> - ёмкость!}

Betriebszeit des Induktors

Dies ist die Zeit, in der die EMK der Induktivität auf ihren Maximalwert ansteigt (vollständige Entladung des Kondensators) und vollständig auf 0 abfällt.

https://pandia.ru/text/80/101/images/image009_33.gif" alt="~L" width="13" height="14 src="> - индуктивность!}

https://pandia.ru/text/80/101/images/image011_23.gif" alt=" Induktivität einer mehrschichtigen Spule, Formel" width="201" height="68 src=">!}

Wir berechnen die Induktivität unter Berücksichtigung des Vorhandenseins eines Nagels in der Spule. Nehmen wir daher an, dass die relative magnetische Permeabilität etwa 100–500 beträgt. Um die Waffe herzustellen, haben wir unsere eigene Induktorspule mit einer Windungszahl von 350 (7 Schichten mit jeweils 50 Windungen) hergestellt, was zu einer Spule mit einer Induktivität von 13,48 μH führte.

Wir berechnen den Widerstand der Drähte nach der Standardformel.

Je weniger Widerstand, desto besser. Auf den ersten Blick scheint es, dass ein Draht mit größerem Durchmesser besser ist, aber dies führt zu einer Vergrößerung der geometrischen Abmessungen der Spule und einer Verringerung der Dichte des Magnetfelds in ihrer Mitte, sodass Sie hier nach Ihrem goldenen Mittelwert suchen müssen .

Aus einer Literaturanalyse kamen wir zu dem Schluss, dass für eine Gauss-Kanone selbst hergestellter Kupferwickeldraht mit einem Durchmesser von 0,8-1,2 mm durchaus akzeptabel ist.

Die Leistung der aktiven Verluste wird durch die Formel [W] ermittelt, wobei: I – Strom in Ampere, R – aktiver Widerstand der Drähte in Ohm.

In dieser Arbeit gingen wir nicht von der Messung der Stromstärke und der Berechnung von Verlusten aus, das sind Fragen zukünftige Arbeit, wo wir den Strom und die Energie der Spule bestimmen wollen..jpg" width="552" height="449"> .gif" width="12" height="23"> ;https://pandia.ru/text/80/101/images/image021_8.jpg" width="599 height=906" height="906">

BESTIMMUNG DER EFFIZIENZ DES MODELLS.

Um die Effizienz zu bestimmen, haben wir das folgende Experiment durchgeführt: Wir haben ein Projektil bekannter Masse auf einen Apfel bekannter Masse abgefeuert. Der Apfel war an einem 1 m langen Faden aufgehängt. Wir haben die Distanz bestimmt, um die der Apfel abweichen würde. Basierend auf dieser Abweichung bestimmen wir die Höhe des Anstiegs mithilfe des Satzes des Pythagoras.

Ergebnisse von Experimenten zur Berechnung der Effizienz

Tabelle Nr. 1

Grundlegende Berechnungen basieren auf Erhaltungsgesetzen:

Nach dem Energieerhaltungssatz bestimmen wir zusammen mit dem Apfel die Geschwindigkeit des Projektils:

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Die Tabelle zeigt, dass die Kraft des Schusses von der Art des Projektils und seiner Masse abhängt, da der Bohrer das gleiche Gewicht wie 4 Nadeln zusammen hat, aber dicker und fester ist und daher eine größere kinetische Energie hat.

Durchdringungsgrade von Granaten verschiedener Körper:

Zieltyp: Notizbuchblatt.

Hier ist alles klar, das Blatt bricht perfekt durch.

Zieltyp: 18-Blatt-Notizbuch .

Wir haben den Bohrer nicht genommen, da er stumpf ist, aber der Ertrag ist beträchtlich.

In diesem Fall hatten die Projektile genug Energie, um das Notizbuch zu durchdringen, aber nicht genug, um die Reibungskraft zu überwinden und auf der anderen Seite herauszufliegen. Dabei hängt viel von der Durchschlagskraft des Projektils, also seiner Form, und seiner Rauheit ab.

Abschluss.

Der Zweck unserer Arbeit bestand darin, den Aufbau eines elektromagnetischen Massenbeschleunigers (Gauss-Kanone) sowie die Prinzipien seines Betriebs und seiner Anwendung zu untersuchen. Bauen Sie ein funktionierendes Modell der Gauss-Kanone zusammen und bestimmen Sie ihre Effizienz.

Wir haben das Ziel erreicht: Wir haben ein experimentelles Arbeitsmodell eines elektromagnetischen Massenbeschleunigers (Gauss-Kanone) erstellt, die im Internet verfügbaren Schaltkreise vereinfacht und das Modell an ein Wechselstromnetz mit Standardeigenschaften angepasst.

Die Effizienz des resultierenden Modells wurde bestimmt. Der Wirkungsgrad betrug etwa 1 %. Effizienz ist von geringer Bedeutung, was alles bestätigt, was wir aus der Literatur gelernt haben.

Nach Durchführung der Recherche kamen wir zu folgenden Schlussfolgerungen:

1. Es ist durchaus möglich, zu Hause einen funktionierenden Prototyp eines elektromagnetischen Massenbeschleunigers zusammenzubauen.

2. Die Nutzung der elektromagnetischen Massenbeschleunigung hat große Zukunftsaussichten.

3. Elektromagnetische Waffen können ein würdiger Ersatz für großkalibrige Schusswaffen sein. Dies wird insbesondere bei der Schaffung kompakter Energiequellen möglich sein.

Referenzliste:

1. Wikipedia http://ru. Wikipedia. org

2. Haupttypen von EMO (2010) http://www. Gauss2k. Menschen ru/index. htm

3. Neu elektromagnetische Waffe 2010

http://vpk. name/news/40378_novoe_elektromagnitnoe_oruzhie_vyizyivaet_vseobshii_interes. html

4. Alles über die Gauß-Kanone
http://catarmorgauss. ucoz. ru/forum/6-38-1

5. www. Popmech. de

6. Gauss2k. Menschen de

7. www. Physik de

8. www. sfiz. de

12. Physik: Lehrbuch für die 10. Klasse mit vertieftem Studium der Physik/usw.; bearbeitet von , . – M.: Bildung, 2009.

13. Physik: Lehrbuch für die 11. Klasse mit vertieftem Studium der Physik/usw.; bearbeitet von , . – M.: Bildung, 2010.