ตอนที่ฉันเรียนมหาวิทยาลัยชั้นปีที่ 2 ฉันได้รับคำสั่งที่ไม่ธรรมดามาก นั่นคือปืน Gauss สามขั้น ข้อกำหนดสำหรับการสร้างนั้นสั้นมาก: มีเพียงสัปดาห์เดียวสำหรับทุกสิ่งเกี่ยวกับทุกสิ่ง นอกจากนี้ ปืนยังมีความเอร็ดอร่อยที่ไม่สามารถรับรู้ได้ทางกายภาพ: การพลิกกลับของสนามแม่เหล็กของขดลวดซึ่งตามที่ผู้เขียนปืนควรเพิ่มประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากฉันรักปืนเกาส์และใฝ่ฝันที่จะเริ่มทำเงินในสิ่งที่ฉันรัก ฉันจึงตกลงที่จะทำตามคำสั่งนี้

ในช่วงวันหยุดไม่มีอะไรคาดเดา ...

เหล่านี้คือ วันหยุดฤดูหนาวเหลือเวลาเพียงหนึ่งสัปดาห์ก่อนที่โรงเรียนจะเริ่ม ไม่มีอะไรคาดเดาคำสั่งแปลก ๆ เมื่อเพื่อนของฉันโทรหาฉันและถามว่าฉันมีความปรารถนาที่จะมีส่วนร่วมในการพัฒนาปืนใหญ่ Gauss จริงหรือไม่ แน่นอน ฉันเห็นด้วยทุกประการ พวกเขาสัญญาว่าจะจัดสรรเงินให้มากที่สุดเท่าที่พวกเขาต้องการ เงื่อนไขหลักคือต้องยิงปืนให้เสร็จตรงเวลา นอกจากนี้ยังต้องสามารถย้อนกลับสนามแม่เหล็กของขดลวดเพื่อให้กระสุนปืนได้รับการเร่งความเร็วเพิ่มเติมและยังสามารถเจาะถังและมีประสิทธิภาพอย่างน้อย 10% .

เมื่อทำความคุ้นเคยกับรูปแบบของปืนแล้วฉันก็หลุดออกไปเพราะเป็นความลับสุดยอดจากสถาบันวิจัยในสมัยสหภาพโซเวียต น่าเสียดายที่วงจรถูกเผาโดย Inquisition มันไม่ได้ถูกเก็บรักษาไว้ฉันจำได้จากหน่วยความจำว่าผู้เขียนต้องการชาร์จตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วด้วยกระแสสลับ โดยทั่วไปแล้ว ลูกค้าไม่ทราบว่าปืนเกาส์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานอย่างไร เนื่องจากเขาไม่รู้ด้วยซ้ำว่าตัวเก็บประจุไม่ได้ถูกชาร์จด้วยกระแสสลับ ฉันจึงต้องทำทุกอย่างด้วยตัวเอง

ความประหลาดใจที่ไม่พึงประสงค์อีกประการหนึ่งคือร่างกายของปืนพร้อมแล้ว ดังนั้นตำแหน่งของขดลวดจึงไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้และขนาดของขดลวดก็มีความยาวจำกัด

สำหรับการกลับตัวของขดลวด ... ฉันพยายามอธิบายว่าพลังงานบนขดลวดไม่สามารถ "หายไปในที่ใด" ได้ แต่นี่เป็นเงื่อนไขที่สำคัญแม้ว่าจะต้องขอบคุณคำแนะนำของฉัน การกลับรายการของสนามแม่เหล็ก กลายเป็นสิ่งจำเป็นในระยะแรกเท่านั้นและอีกสามคนก็ใช้งานได้ เช่นเดียวกับปืนเกาส์ทั่วไป

จุดเริ่มต้นของการพัฒนา การควบคุมคอยล์บริดจ์

ปรากฎว่าในทีม ฉันเป็นคนเดียวที่เข้าใจอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในระดับค่อนข้างสูง บางทีนั่นอาจเป็นสาเหตุว่าทำไมการพัฒนาจึงดำเนินไปตลอด 24 ชั่วโมงเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์โดยมีการหยุดพักเพื่อนอนหลับสักเล็กน้อย แม้ว่าจะมีพวกเราสามคนที่ชื่อสลาฟ (“สลาฟ” เพราะชื่อทั้งสามลงท้ายด้วย “สลาฟ”)

ก่อนอื่น จำเป็นต้องประเมินว่าจะเกิดอะไรขึ้นในวงจรสวิตชิ่งบริดจ์เมื่อพยายามใช้แรงดันไฟฟ้ากับคอยล์ในทิศทางตรงกันข้ามหลังจากที่กระแสเริ่มไหลผ่านแล้ว เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้ ฉันใช้ตัวจำลอง LTSpice กับไลบรารีองค์ประกอบที่จำเป็น (ซึ่งฉันใช้ ประมาณว่า ) ฉันตัดสินใจใช้ทรานซิสเตอร์ IGBT ที่เชื่อมต่อแบบขนานเป็นกุญแจ การค้นหาโดย Google พบว่าการเชื่อมต่อแบบขนานของทรานซิสเตอร์ IGBT ในปืนเกาส์เซียนจะทำงานได้อย่างถูกต้องหากทรานซิสเตอร์แต่ละตัวมีความต้านทานเพิ่มเติมเล็กน้อย (จากหน่วยความจำเช่น 0.1 - 0.5 โอห์ม) หากไม่มีตัวต้านทานเพิ่มเติม ทรานซิสเตอร์มักจะเผาไหม้ทีละตัว นอกจากนี้ เพื่อป้องกันการเหนี่ยวนำตัวเอง ทรานซิสเตอร์แต่ละตัวต้องมีไดโอดป้องกัน ในฐานะที่เป็นตัวเก็บประจุแน่นอนว่าอิเล็กโทรไลต์ธรรมดาที่มีความจุ 330 - 470 microfarads และแรงดันไฟฟ้า 450 โวลต์ถูกนำมาใช้ ค่าของการเหนี่ยวนำคอยล์สำหรับเครื่องจำลองได้มาจากการคำนวณขดลวดในโปรแกรม FEMM ทรานซิสเตอร์ IGBT ถูกควบคุมผ่านออปโตไดรฟเวอร์เฉพาะเพื่อการนี้ เนื่องจากจำเป็นต้องมีการแยกทางไฟฟ้า

เป็นผลให้ปรากฎว่าในวงจรบริดจ์ระหว่างการเชื่อมต่อขดลวดใหม่ ทรานซิสเตอร์มีไฟกระชากกระแสย้อนกลับที่ทรงพลังซึ่งไม่เข้ากันกับอายุการใช้งานของซิลิกอน ไม่มีอะไรแก้ปัญหานี้ได้อย่างแน่นอน และวาริสเตอร์ก็ไม่บันทึกเช่นกัน ในทางกลับกัน หากคุณถอดทรานซิสเตอร์ตามแนวทแยงมุมหนึ่งและปล่อยไดโอดไว้ตรงนั้น คุณจะได้วงจรการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ ในกรณีของการพักฟื้น พลังงานที่เหลือของคอยล์หลังจากที่โพรเจกไทล์ทะลุผ่านจะถูกส่งกลับไปยังตัวเก็บประจุ

ฉันรายงานข่าวทั้งสองนี้ให้กับลูกค้า อย่างไรก็ตาม ลูกค้ากล่าวว่าการกลับขั้วต้องดำเนินการโดยไม่ล้มเหลว แม้ว่าจะต้องลดประสิทธิภาพลงก็ตาม (แม้ว่าเป้าหมายเดิมคือการเพิ่มประสิทธิภาพก็ตาม) เป็นผลให้ฉันเพียงแค่เปิดคอยล์ในซีรีย์ด้วยตัวต้านทานเพิ่มเติมซึ่งฉันเลือกตามค่ากระแสย้อนกลับที่อนุญาตของทรานซิสเตอร์

การคำนวณคอยล์

บางทีมันอาจจะแม่นยำเมื่อฉันพบการคำนวณของคอยส์สำหรับปืนเกาส์ที่ฉันได้เรียนรู้ครั้งแรกว่าคอมพิวเตอร์สามารถคำนวณบางอย่างได้เป็นชั่วโมง ๆ หากไม่ใช่ทั้งวัน ดังที่ฉันเขียนไว้ก่อนหน้านี้ การคำนวณดำเนินการโดยใช้พลังของสคริปต์พิเศษในโปรแกรม FEMM เพื่อนคนหนึ่งให้สคริปต์ "ความจริง" แก่ฉันสำหรับการคำนวณ หากคุณสนใจ คุณสามารถค้นหา "coilgun_cu.lua" ทางอินเทอร์เน็ตหรือดาวน์โหลด นอกจากนี้ยังมีแหล่งข้อมูลสองแห่ง ( และ ) ซึ่งฉันอ่านเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์ IGBT เดียวกัน และเกี่ยวกับ FEMM และอื่นๆ อีกมากมาย

หลังจากเสร็จสิ้นการคำนวณด้วยการปรับให้เหมาะสมแล้วจะได้รับค่าความเร็วของกระสุนปืน, ประสิทธิภาพปืน, จำนวนรอบ ฯลฯ ที่ดีที่สุด เป็นไปได้มากว่าพวกเขาจะดีที่สุดเฉพาะในช่วงของพารามิเตอร์คอยล์บางช่วงเท่านั้น

ปืนใหญ่ควบคุม

เนื่องจากปืนมีสามขั้นตอน คำถามจึงเกิดขึ้นว่าจะเปลี่ยนคอยส์ได้อย่างไร เพื่อตรวจสอบการปรากฏตัวของกระสุนปืนที่ด้านหน้าของขดลวดจึงตัดสินใจใช้โซลูชันมาตรฐานในรูปแบบของเซ็นเซอร์ออปติคัล (ฉันแนะนำให้คุณซื้อไฟ LED IR ที่นำเข้าเพื่อการนี้เนื่องจากในประเทศเก่ากินมาก พลังงาน). มีการตัดสินใจกำหนดสัญญาณจากเซ็นเซอร์โดยใช้การขัดจังหวะภายนอกของไมโครคอนโทรลเลอร์ซีรีส์ AVR ไมโครคอนโทรลเลอร์ยังวัดแรงดันไฟฟ้าบนตัวเก็บประจุและสร้างเสียงที่สอดคล้องกันในประจุสองระดับ: เมื่อตัวเก็บประจุชาร์จจนเต็มและเมื่อประจุใกล้เต็ม (80-90% ของค่าสูงสุด)

ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้า

ในการชาร์จตัวเก็บประจุที่มีความจุรวมเกือบ 2,000 ไมโครฟารัดจากแบตเตอรี่ 12 โวลต์เป็นแรงดันไฟฟ้า 450 โวลต์ จำเป็นต้องใช้ตัวแปลงที่ทรงพลังเพียงพอ ฉันขี้เกียจเกินไปที่จะสร้างคอนเวอร์เตอร์ตั้งแต่เริ่มต้น ดังนั้นฉันจึงถอดมันออกจากปืนเกาส์ของฉันเอง สำหรับใครที่สงสัยว่าเป็นทรานสดิวเซอร์

29 มีนาคม 2556 เวลา 12:59 น.

ปืนเกาส์- ตำนานเกี่ยวกับประสิทธิภาพ 3%

• DIY หรือ DIY

อย่างไรก็ตาม บนอินเทอร์เน็ต ฉันพบบทความเกี่ยวกับปืน Gauss และคิดเกี่ยวกับข้อเท็จจริงที่ว่ามันคงจะดีถ้ามีหนึ่ง (หรือสอง) สำหรับตัวเอง ในกระบวนการค้นหา ฉันเจอเว็บไซต์ gauss2k และ วงจรที่ง่ายที่สุดสร้างปืนสุดเจ๋ง-เมก้า-เกาส์

เธออยู่ที่นั่น:

และยิงเล็กน้อย:

และจากนั้นฉันก็รู้สึกเศร้าใจมากว่าฉันไม่มีปืนสุดเจ๋ง แต่มีผายลมซึ่งมีอยู่มากมาย ฉันนั่งลงและเริ่มคิดว่าจะเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างไร คิดนาน. ปี. ฉันอ่าน gauss2k ทั้งหมดและพื้นฟอรัมการทหาร ประดิษฐ์.

ปรากฎว่ามีโปรแกรมที่เขียนขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์จากต่างประเทศ แต่เสร็จโดยช่างฝีมือของเราภายใต้ปืนใหญ่แบบเกาส์และเรียกว่าไม่มีใครอื่นนอกจาก FEMM

ฉันดาวน์โหลดสคริปต์ .lua และโปรแกรมเวอร์ชัน 4.2 ในต่างประเทศจากฟอรัม และเตรียมพร้อมสำหรับการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ แต่ไม่มีโปรแกรมต่างประเทศไม่ต้องการเรียกใช้สคริปต์รัสเซียเพราะสคริปต์สร้างภายใต้เวอร์ชัน 4.0 และฉันเปิดคำสั่ง (พวกเขาเรียกว่าคู่มือ) ในภาษาชนชั้นนายทุนและจุดไฟให้สมบูรณ์ ความจริงอันยิ่งใหญ่ถูกเปิดเผยแก่ฉันว่าในบทสาปแช่งคุณต้องเพิ่มบรรทัดที่ยุ่งยากก่อน

นี่คือ: setcompatibilitymode (1) - เปิดใช้งานโหมดความเข้ากันได้ femm 4.2
และฉันก็นั่งลงเพื่อคำนวณนาน ๆ เครื่องนับของฉันก็ส่งเสียงฮัม และฉันได้รับคำอธิบายจากนักวิทยาศาสตร์คนหนึ่ง:

คำอธิบาย

ความจุของตัวเก็บประจุ microFarad= 680
แรงดันตัวเก็บประจุ โวลต์ = 200
ความต้านทานรวม โอห์ม = 1.800147899376892
ความต้านทานภายนอก โอห์ม = 0.5558823529411765
ความต้านทานของคอยล์, โอห์ม = 1.244265546435716
จำนวนรอบต่อม้วน = 502.1193771626296
เส้นผ่านศูนย์กลางของขดลวดขดลวด mm = 0.64
ความยาวของเส้นลวดในขดลวด เมตร = 22.87309092387464
ความยาวคอยล์ mm = 26
เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของคอยล์ mm = 24
ความเหนี่ยวนำของขดลวดที่มีกระสุนอยู่ในตำแหน่งเริ่มต้น microHenry = 1044.92294174225
เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของบาร์เรล mm = 5
น้ำหนักกระสุนกรัม = 2.450442269800038
ความยาวกระสุน mm = 25
เส้นผ่าศูนย์กลางกระสุน mm = 4
ระยะทางที่กระสุนถูกผลักเข้าไปในขดลวดในช่วงเวลาเริ่มต้น มิลลิเมตร = 0
วัสดุที่ใช้ทำลูกปืน = ลำดับที่ 154 วัสดุที่คัดเลือกโดยการทดลอง (เหล็กธรรมดา)
เวลาดำเนินการ (ไมโครเซค) = 4800
การเพิ่มเวลา microsec=100
พลังงานกระสุน J = 0.2765589667129519
พลังงานตัวเก็บประจุ J = 13.6
ประสิทธิภาพเกาส์ (%) = 2.033521814065823
ความเร็วปากกระบอกปืน m/s = 0
ความเร็วกระสุนที่ทางออกจากขดลวด m / s = 15.02403657199634
ความเร็วสูงสุดที่ถึง m/s = 15.55034094445013

แล้วฉันก็นั่งลงเพื่อตระหนักถึงเวทมนตร์นี้ให้เป็นจริง

ฉันเอาท่อจากเสาอากาศ (หนึ่งในส่วน D = 5 มม.) และตัดมัน (ด้วยเครื่องบด) เพราะท่อเป็นขดลวดปิดซึ่งกระแสจะถูกเหนี่ยวนำ, สาปแช่ง, กระแสน้ำวนและสิ่งนี้มาก ท่อจะร้อนลดประสิทธิภาพซึ่งต่ำอยู่แล้ว

นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้น: สล็อต ~ 30 mm

เริ่มพันขดลวด เมื่อต้องการทำสิ่งนี้ ฉันตัด 2 สี่เหลี่ยม (30x30 มม.) จากฟอยล์ไฟเบอร์กลาสและมีรูตรงกลาง (D = 5 มม.) และแกะสลักรางที่ยากบนนั้นเพื่อประสานกับท่อ (แม้ว่ามันจะส่องแสงเหมือนชิ้นส่วน ของเหล็กจริงๆ แล้วเป็นทองเหลือง)

ข้าพเจ้านั่งไขขดลวดด้วยสิ่งเหล่านี้

ห่อแล้ว. และด้วยรูปแบบเดียวกัน ฉันประกอบอุปกรณ์ที่ยุ่งยากนี้

นี่คือสิ่งที่ดูเหมือน:

ไทริสเตอร์และมิกริกมาจากสต็อกเก่า แต่ฉันได้ตัวเก็บประจุจากหน่วยจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ (มีอยู่สองตัว) จาก PSU เดียวกันนั้นใช้ไดโอดบริดจ์และโช้กที่แปลงเป็นหม้อแปลงแบบสเต็ปอัพเนื่องจากการชาร์จจากเต้าเสียบเป็นอันตรายและไม่ได้อยู่ในทุ่งโล่งดังนั้นฉันจึงต้องใช้คอนเวอร์เตอร์ซึ่งฉัน เริ่มสร้าง. ในการทำเช่นนี้ ฉันใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ประกอบไว้ก่อนหน้านี้บน NE555:

และเชื่อมต่อกับคันเร่ง:

ซึ่งมี 2 ขดลวด 54 รอบ 0.8 เส้น ฉันป้อนมันทั้งหมดจากแบตเตอรี่ 6 โวลต์ และท้ายที่สุดแล้วเวทมนตร์อะไร - แทนที่จะเป็น 6 โวลต์ที่เอาต์พุต (ขดลวดเหมือนกัน) ฉันได้รับมากถึง 74 โวลต์ หลังจากรมควันคู่มืออื่น ๆ เกี่ยวกับหม้อแปลงแล้วฉันพบว่า:

- ดังที่คุณทราบ กระแสในขดลวดทุติยภูมิยิ่งมากขึ้น กระแสในขดลวดปฐมภูมิจะเปลี่ยนแปลงเร็วขึ้น กล่าวคือ สัดส่วนกับอนุพันธ์ของแรงดันไฟฟ้าในขดลวดปฐมภูมิ หากอนุพันธ์ของไซนัสเป็นไซนัสอยด์ที่มีแอมพลิจูดเท่ากัน (ในหม้อแปลง ค่าแรงดันไฟฟ้าคูณด้วยอัตราส่วนการแปลง N) สถานการณ์จะแตกต่างกันด้วยพัลส์สี่เหลี่ยม ที่ขอบนำและด้านท้ายของพัลส์สี่เหลี่ยมคางหมู อัตราการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าสูงมาก และอนุพันธ์ ณ จุดนี้ก็มี สำคัญมากดังนั้นไฟฟ้าแรงสูง

Gauss2k.narod.ru “อุปกรณ์พกพาสำหรับชาร์จตัวเก็บประจุ” ผู้เขียน ADF

หลังจากครุ่นคิดเล็กน้อย ฉันก็ได้ข้อสรุป: เนื่องจากแรงดันไฟขาออกของฉันคือ 74 โวลต์ แต่ฉันต้องการ 200 จากนั้น - 200/74 = 2.7 เท่า จึงต้องเพิ่มจำนวนรอบ รวม 54 * 2.7 = 146 รอบ ฉันกรอขดลวดอันหนึ่งด้วยลวดทินเนอร์ (0.45) จำนวนเทิร์นเพิ่มขึ้นเป็น 200 (สำรอง) ฉันเล่นกับความถี่ของตัวแปลงและได้รับ 200 โวลต์ที่เป็นเจ้าข้าวเจ้าของ (อันที่จริง 215)

นี่คือสิ่งที่ดูเหมือน:

น่าเกลียด แต่นี่เป็นตัวเลือกชั่วคราว แล้วมันจะทำใหม่

ฉันได้รวบรวมทุกสิ่งเหล่านี้แล้ว ฉันจึงถ่ายทำ:

หลังจากถ่ายทำ ฉันตัดสินใจวัดว่าปืนของฉันมีคุณสมบัติการทำงานประเภทใด เริ่มต้นด้วยการวัดความเร็ว

หลังจากนั่งบนกระดาษและปากกาในตอนเย็นแล้ว ฉันก็คิดสูตรที่ให้คุณคำนวณความเร็วตามเส้นทางการบินได้:

ด้วยสูตรที่ยุ่งยากนี้ ฉันได้:

ระยะทางเป้าหมาย x = 2.14 m
ส่วนเบี่ยงเบนแนวตั้ง y (ค่าเฉลี่ยเลขคณิต 10 ภาพ) = 0.072 m
ทั้งหมด:

ตอนแรกฉันไม่เชื่อ แต่ต่อมาก็ประกอบเซ็นเซอร์การเจาะที่เชื่อมต่อกับ การ์ดเสียง, แสดงความเร็ว 17.31 m/s

ฉันขี้เกียจเกินไปที่จะวัดมวลของดอกคาร์เนชั่น (และไม่มีอะไรเลย) ดังนั้นฉันจึงเอามวลที่ FEMM คำนวณให้ฉัน (2.45 กรัม) พบประสิทธิภาพ

พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุ = (680 * 10^-6 * 200^2) / 2 = 13.6 J
พลังงานกระสุน = (2.45 * 10^-3 * 17.3^2) / 2 = 0.367 J
ประสิทธิภาพ = 0.367 / 13.6 * 100% = 2.7%

นั่นคือทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับเครื่องเร่งความเร็วแบบขั้นตอนเดียว นี่คือสิ่งที่ดูเหมือน:

ข้อความของงานวางโดยไม่มีรูปภาพและสูตร
เวอร์ชันเต็มงานมีอยู่ในแท็บ "ไฟล์งาน" ในรูปแบบ PDF

1. บทนำ.

ปืนแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเกาส์เป็นที่รู้จักของมือสมัครเล่นทุกคน เกมส์คอมพิวเตอร์และแฟนตาซี มันถูกตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Karl Gauss ผู้สำรวจหลักการของแม่เหล็กไฟฟ้า แต่มันถึงตายได้ อาวุธแฟนตาซีจากความเป็นจริง?

จากวิชาฟิสิกส์ของโรงเรียน เราได้เรียนรู้ว่ากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำ ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กรอบตัวมัน ยิ่งกระแสมากเท่าไร สนามแม่เหล็กก็ยิ่งแรงขึ้นเท่านั้น สิ่งที่น่าสนใจในทางปฏิบัติมากที่สุดคือสนามแม่เหล็กของขดลวดที่มีกระแส กล่าวคือ ตัวเหนี่ยวนำ (โซลินอยด์) หากขดลวดที่มีกระแสไฟฟ้าถูกแขวนไว้บนตัวนำแบบบาง ขดลวดนั้นจะถูกตั้งค่าให้อยู่ในตำแหน่งเดียวกับเข็มทิศ ซึ่งหมายความว่าตัวเหนี่ยวนำมีสองขั้ว - เหนือและใต้

ปืนเกาส์ประกอบด้วยโซลินอยด์ซึ่งมีกระบอกอิเล็กทริกอยู่ภายใน โพรเจกไทล์ที่ทำจากเฟอร์โรแม่เหล็กถูกสอดเข้าไปในปลายด้านหนึ่งของลำกล้องปืน เมื่อไหล กระแสไฟฟ้าสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นในโซลินอยด์ซึ่งเร่งความเร็วของกระสุนปืน "ดึง" เข้าไปในโซลินอยด์ ในกรณีนี้ ที่ปลายของโพรเจกไทล์ เสาจะถูกสร้างขึ้นที่สมมาตรกับเสาของขดลวด เนื่องจากหลังจากผ่านจุดศูนย์กลางของโซลินอยด์แล้ว โพรเจกไทล์สามารถดึงดูดได้ ทิศทางย้อนกลับและช้าลง

เพื่อให้ได้ผลดีที่สุด ชีพจรปัจจุบันในโซลินอยด์จะต้องสั้นและทรงพลัง ตามกฎแล้วตัวเก็บประจุไฟฟ้าจะใช้เพื่อให้ได้แรงกระตุ้นดังกล่าว พารามิเตอร์ของขดลวด โพรเจกไทล์ และตัวเก็บประจุจะต้องประสานกันในลักษณะที่เมื่อโพรเจกไทล์เข้าใกล้โซลินอยด์ การเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กในโซลินอยด์จะสูงสุดเมื่อโพรเจกไทล์เข้าใกล้โซลินอยด์ แต่จะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อโพรเจกไทล์เข้าใกล้

ปืนเกาส์เป็นอาวุธมีข้อดีแบบอื่นไม่มี อาวุธขนาดเล็ก. นี่คือการไม่มีกระสุน, ตัวเลือกความเร็วเริ่มต้นและพลังงานของกระสุนไม่จำกัด, ความเป็นไปได้ ยิงเงียบรวมทั้งโดยไม่ต้องเปลี่ยนลำกล้องปืนและกระสุนปืน แรงถีบกลับค่อนข้างต่ำ (เท่ากับโมเมนตัมของโพรเจกไทล์ที่พุ่งออกมา ไม่มีโมเมนตัมเพิ่มเติมจากก๊าซขับเคลื่อนหรือชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว) ในทางทฤษฎี ความน่าเชื่อถือและความต้านทานการสึกหรอที่มากขึ้น ตลอดจนความสามารถในการทำงานในทุกสภาวะ รวมถึงพื้นที่รอบนอก นอกจากนี้ยังสามารถใช้ปืนเกาส์เพื่อส่งดาวเทียมแบบเบาขึ้นสู่วงโคจรได้

อย่างไรก็ตาม แม้จะดูเรียบง่าย แต่การใช้มันเป็นอาวุธก็ยังเต็มไปด้วยปัญหาร้ายแรง:

ประสิทธิภาพต่ำ - ประมาณ 10% ในส่วนที่เสียเปรียบนี้สามารถชดเชยได้โดยใช้ระบบเร่งความเร็วของโพรเจกไทล์หลายขั้นตอน แต่ในกรณีใด ประสิทธิภาพไม่ค่อยถึง 30% ดังนั้นปืนเกาส์เสียในแง่ของพลังของการยิงแม้กระทั่ง อาวุธลม. ปัญหาที่สองคือการใช้พลังงานสูงและเพียงพอ เวลานานการชาร์จตัวเก็บประจุแบบสะสมซึ่งบังคับให้แหล่งพลังงานถูกบรรทุกไปพร้อมกับปืนเกาส์ เป็นไปได้ที่จะเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมากโดยใช้โซลินอยด์ตัวนำยิ่งยวด แต่สิ่งนี้จะต้องใช้ระบบระบายความร้อนที่ทรงพลัง ซึ่งจะช่วยลดความคล่องตัวของปืนเกาส์ได้อย่างมาก

เวลาบรรจุกระสุนสูงระหว่างการยิง เช่น อัตราการยิงต่ำ กลัวความชื้นเพราะเมื่อเปียกจะทำให้มือปืนตกใจ

แต่ปัญหาหลักคือแหล่งพลังอันทรงพลังของปืนซึ่งก็คือ ช่วงเวลานี้มีขนาดใหญ่ซึ่งส่งผลต่อการพกพา

ดังนั้นวันนี้ปืน Gauss สำหรับอาวุธที่มีพลังทำลายล้างต่ำ (อาวุธอัตโนมัติ ปืนกล ฯลฯ) ไม่ได้มีโอกาสเป็นอาวุธมากนักเนื่องจากด้อยกว่าประเภทอื่นอย่างมาก อาวุธขนาดเล็ก. อนาคตจะปรากฏขึ้นเมื่อใช้เป็นอาวุธกองทัพเรือลำกล้องใหญ่ ตัวอย่างเช่น ในปี 2559 กองทัพเรือสหรัฐฯ จะเริ่มทดสอบปืนเรลกันบนน้ำ ปืนเรลกันหรือปืนรางเป็นอาวุธที่กระสุนปืนถูกยิงออกมาไม่ได้ด้วยความช่วยเหลือของวัตถุระเบิด แต่ด้วยความช่วยเหลือของพัลส์กระแสที่ทรงพลังมาก โพรเจกไทล์ตั้งอยู่ระหว่างอิเล็กโทรดขนานสองขั้ว - ราง โพรเจกไทล์ได้รับความเร่งเนื่องจากแรงลอเรนซ์ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวงจรปิด ด้วยความช่วยเหลือของปืนเรลกัน มันเป็นไปได้ที่จะกระจายกระสุนปืนด้วยความเร็วสูงกว่าด้วยประจุผง

อย่างไรก็ตาม หลักการของการเร่งมวลแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถนำไปใช้ได้จริงในทางปฏิบัติ เช่น เมื่อสร้างเครื่องมือก่อสร้าง - ทันสมัยและทันสมัยทิศทางของฟิสิกส์ประยุกต์ ยังไม่พบอุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้าที่แปลงพลังงานสนามเป็นพลังงานการเคลื่อนไหวของร่างกายด้วยเหตุผลหลายประการ ประยุกต์กว้างในทางปฏิบัติจึงสมเหตุสมผลที่จะพูดถึง ความแปลกใหม่งานของพวกเรา.

1.1ความเกี่ยวข้องของโครงการ: โครงการนี้เป็นสหวิทยาการและครอบคลุม จำนวนมากของวัสดุศึกษาว่าเกิดแนวคิดใดในการสร้างแบบจำลองการทำงานของปืนเกาส์

1.2 วัตถุประสงค์ของงาน: เพื่อศึกษาอุปกรณ์ของเครื่องเร่งมวลแม่เหล็กไฟฟ้า (ปืนเกาส์) ตลอดจนหลักการทำงานและการใช้งาน ประกอบแบบจำลองการทำงานของ Gauss Cannon และกำหนดความเร็วของกระสุนปืนและโมเมนตัมของมัน

เป้าหมายหลัก:

1. พิจารณาอุปกรณ์ตามแบบและเลย์เอาต์

2. เพื่อศึกษาอุปกรณ์และหลักการทำงานของเครื่องเร่งมวลแม่เหล็กไฟฟ้า

3. สร้างรูปแบบการทำงาน

4. กำหนดความเร็วของกระสุนปืนและโมเมนตัมของมัน

ส่วนปฏิบัติของงาน:

การสร้างแบบจำลองการทำงานของเครื่องเร่งมวลที่บ้าน

1.3 สมมติฐาน: เป็นไปได้ไหมที่จะสร้างแบบจำลองการทำงานที่ง่ายที่สุดของ Gauss Gun ที่บ้าน?

2. สั้น ๆ เกี่ยวกับตัวเกาส์เอง

คาร์ล ฟรีดริช เกาส์ (1777-1855) เป็นนักคณิตศาสตร์ นักดาราศาสตร์ นักสำรวจ และนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ผลงานของเกาส์มีลักษณะเฉพาะด้วยการเชื่อมต่อแบบออร์แกนิกระหว่างคณิตศาสตร์เชิงทฤษฎีและคณิตศาสตร์ประยุกต์ ความกว้างของปัญหา ผลงานของเกาส์จัดให้ อิทธิพลที่ยิ่งใหญ่เกี่ยวกับการพัฒนาพีชคณิต (การพิสูจน์ทฤษฎีบทพื้นฐานของพีชคณิต), ทฤษฎีจำนวน (เศษกำลังสอง), เรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ (เรขาคณิตภายในของพื้นผิว), ฟิสิกส์คณิตศาสตร์ (หลักการเกาส์), ทฤษฎีไฟฟ้าและแม่เหล็ก, มาตร (การพัฒนาวิธีการ สี่เหลี่ยมจัตุรัสน้อยที่สุด) และดาราศาสตร์หลายแขนง

คาร์ล เกาส์ เกิดเมื่อวันที่ 30 เมษายน พ.ศ. 2320 ในเมืองบรันชไวค์ ปัจจุบันคือประเทศเยอรมนี เสียชีวิต 23 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2398 เกิททิงเงิน ราชอาณาจักรฮันโนเวอร์ ปัจจุบันคือเยอรมนี ในช่วงชีวิตของเขา เขาได้รับตำแหน่งกิตติมศักดิ์ของ "เจ้าชายแห่งคณิตศาสตร์" เขาเป็นลูกชายคนเดียวของพ่อแม่ที่ยากจน ครูในโรงเรียนประทับใจในความสามารถทางคณิตศาสตร์และภาษาของเขามากจนต้องขอความช่วยเหลือจากดยุคแห่งบรันสวิก และดยุคให้เงินเพื่อศึกษาต่อที่โรงเรียนและที่มหาวิทยาลัยเกิททิงเงน (ในปี พ.ศ. 2338-2541) เกาส์ได้รับปริญญาเอกในปี พ.ศ. 2342 จากมหาวิทยาลัยเฮล์มสเต็ดท์

การค้นพบในสาขาฟิสิกส์

ในปี ค.ศ. 1830-1840 เกาส์ได้ให้ความสำคัญกับปัญหาทางฟิสิกส์เป็นอย่างมาก ในปี ค.ศ. 1833 ด้วยความร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับวิลเฮล์ม เวเบอร์ เกาส์ได้สร้างโทรเลขแม่เหล็กไฟฟ้าเครื่องแรกของเยอรมนี ในปี ค.ศ. 1839 Gauss ได้ตีพิมพ์ผลงานของเขา "The General Theory of Attractive and Repulsive Forces Acting Inversely as the Square of Distance" ซึ่งเขาสรุป บทบัญญัติหลักของทฤษฎีศักยภาพและพิสูจน์ทฤษฎีบท Gauss-Ostrogradsky ที่มีชื่อเสียง งาน "Dioptric Studies" (1840) โดย Gauss ทุ่มเทให้กับทฤษฎีการถ่ายภาพในระบบแสงที่ซับซ้อน

3. สูตรที่เกี่ยวข้องกับหลักการทำงานของปืน

พลังงานจลน์ของโพรเจกไทล์

โดยที่: - มวลของกระสุนปืน - ความเร็วของมัน

พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุ

โดยที่: - แรงดันตัวเก็บประจุ - ความจุของตัวเก็บประจุ

เวลาคายประจุของตัวเก็บประจุ

นี่คือเวลาที่ตัวเก็บประจุจะคายประจุจนหมด:

เวลาทำงานของตัวเหนี่ยวนำ

นี่คือช่วงเวลาที่ EMF ของตัวเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้นเป็นค่าสูงสุด (การคายประจุเต็มของตัวเก็บประจุ) และลดลงเป็น 0 อย่างสมบูรณ์

โดยที่: - ตัวเหนี่ยวนำ - ความจุ

องค์ประกอบหลักของปืนเกาส์คือตัวเก็บประจุไฟฟ้า ตัวเก็บประจุเป็นแบบมีขั้วและไม่มีขั้ว - ตัวเก็บประจุเกือบทั้งหมด ความจุขนาดใหญ่ใช้ใน เครื่องเร่งแม่เหล็ก,อิเล็กโทรไลต์และมีขั้ว นั่นคือ การเชื่อมต่อที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญมาก - เราใช้ประจุบวกกับขั้ว "+" และประจุลบกับ "-" เคสอลูมิเนียมของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าก็เป็นขั้ว "-" เช่นกัน เมื่อทราบความจุของตัวเก็บประจุและแรงดันไฟฟ้าสูงสุด คุณจะพบพลังงานที่ตัวเก็บประจุนี้สามารถสะสมได้

4. ส่วนปฏิบัติ

ตัวเหนี่ยวนำ C ของเรามี 30 รอบ (3 ชั้นละ 10 รอบ) ตัวเก็บประจุสองตัวที่มีความจุรวม 450 microfarads โมเดลถูกประกอบขึ้นตามรูปแบบต่อไปนี้: ดูภาคผนวก 1

การกำหนดความเร็วในการบินของโพรเจกไทล์ที่บินออกจาก "ถัง" ของแบบจำลองของเรา เราใช้เชิงประจักษ์โดยใช้ลูกตุ้มขีปนาวุธ การทดลองอยู่บนพื้นฐานของกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมและพลังงาน เนื่องจากความเร็วของกระสุนถึงค่าที่มีนัยสำคัญ การวัดความเร็วโดยตรง กล่าวคือ การกำหนดเวลาในระหว่างที่กระสุนเดินทางในระยะทางที่เรารู้จัก ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ . เราวัดความเร็วของกระสุนทางอ้อมโดยใช้การกระแทกที่ไม่ยืดหยุ่น ซึ่งเป็นการกระทบที่ทำให้วัตถุที่ชนเข้าด้วยกันและเคลื่อนที่เป็นหนึ่งเดียวต่อไป โพรเจกไทล์ที่บินได้สัมผัสกับแรงกระแทกที่ไม่ยืดหยุ่นด้วยวัตถุอิสระที่มีมวลมากกว่า หลังจากการปะทะ ร่างกายเริ่มเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่น้อยกว่าความเร็วของกระสุนมาก เนื่องจากมวลของกระสุนจะน้อยกว่ามวลของร่างกาย

ผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่นนั้นมีลักษณะเฉพาะจากความจริงที่ว่าพลังงานที่อาจเกิดขึ้นของการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นไม่ได้เกิดขึ้น พลังงานจลน์ของวัตถุจะถูกแปลงเป็นพลังงานภายในทั้งหมดหรือบางส่วน หลังจากการชน วัตถุที่ชนกันจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากันหรือหยุดนิ่ง สำหรับผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่นอย่างสมบูรณ์ กฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเป็นที่พอใจ:

ความเร็วของร่างกายหลังจากการโต้ตอบอยู่ที่ไหน

กฎการอนุรักษ์โมเมนตัม (โมเมนตัม) ถูกนำมาใช้หากวัตถุที่มีปฏิสัมพันธ์กันสร้างระบบกลไกที่แยกออกมา นั่นคือระบบที่ไม่ได้รับผลกระทบจากแรงภายนอกหรือแรงภายนอกที่กระทำต่อวัตถุแต่ละวัตถุสมดุลกัน หรือการคาดการณ์ของ แรงภายนอกไปยังทิศทางใดทิศทางหนึ่งมีค่าเท่ากับศูนย์

ด้วยผลกระทบที่ไม่ยืดหยุ่น พลังงานจลน์จะไม่ถูกอนุรักษ์ เนื่องจากพลังงานจลน์ของโพรเจกไทล์บางส่วนถูกแปลงเป็นภายในของวัตถุที่ชนกัน แต่กฎการอนุรักษ์พลังงานกลทั้งหมดเป็นที่พอใจและสามารถเขียนได้:

การเพิ่มขึ้นของพลังงานภายในของร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์อยู่ที่ไหน

4.1 ระเบียบวิธีวิจัย

ลูกตุ้มขีปนาวุธที่เราใช้คือบล็อกไม้ที่มีชั้นของดินน้ำมัน เป้า เอ็มแขวนไว้บนเกลียวยาวสองเส้นที่ขยายแทบไม่ออก ตัวชี้เลเซอร์ติดตั้งอยู่ที่เป้าหมาย ลำแสงซึ่งเมื่อลูกตุ้มเบี่ยงเบนไป (หลังจากการกระทบของกระสุนปืน) จะเคลื่อนที่ไปตามสเกลแนวนอน (รูปที่ 1)

ที่ระยะห่างจากลูกตุ้มมีปืนใหญ่แบบเกาส์ หลังจากกระทบ กระสุนมวล m จะติดอยู่ในเป้าหมาย เอ็ม. ระบบเป้าหมายของกระสุนปืนถูกแยกออกในแนวนอน ตั้งแต่ความยาว lเธรดมีขนาดใหญ่กว่าขนาดเชิงเส้นของเป้าหมายมาก จากนั้นระบบเป้าหมายของโพรเจกไทล์ก็ถือได้ว่าเป็นลูกตุ้มทางคณิตศาสตร์ หลังจากกระสุนถูกยิง จุดศูนย์กลางมวลของระบบ "เป้าหมายวิถีกระสุน" จะสูงขึ้น ชม..

จากกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมในการฉายภาพบนแกน x (ดูรูปที่ 1) เรามี:

ความเร็วของโพรเจกไทล์อยู่ที่ไหน คือความเร็วของโพรเจกไทล์และลูกตุ้ม

ละเลยแรงเสียดทานในการระงับของลูกตุ้มและแรงต้านอากาศ ตามกฎการอนุรักษ์พลังงาน เราสามารถเขียน:

ความสูงของระบบหลังการกระแทกอยู่ที่ไหน

ค่าของ h สามารถกำหนดได้จากการวัดความเบี่ยงเบนของลูกตุ้มจากตำแหน่งสมดุลหลังจากที่กระสุนกระทบเป้าหมาย (รูปที่ 2):

โดยที่ a คือมุมเบี่ยงเบนของลูกตุ้มจากตำแหน่งสมดุล

สำหรับมุมโก่งตัวเล็กน้อย:

การกระจัดในแนวนอนของลูกตุ้มอยู่ที่ไหน

แทนที่สูตรสุดท้ายกับเส้นโครงของกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมบนแกน เราพบว่า:

4.2 ผลการวัด

เรากำหนดมวล m ของโพรเจกไทล์โดยการชั่งน้ำหนักบนสเกลห้องปฏิบัติการทางกล:

ม. = 3 ก. = 0.003 กก.

มวล M ของเป้าหมายที่มีชั้นของดินน้ำมันและตัวชี้เลเซอร์ระบุไว้ในคำอธิบายของการตั้งค่าห้องปฏิบัติการ

M = 297 ก. = 0.297 กก.

ความยาวของเกลียวแขวนต้องเท่ากัน และแกนหมุนต้องอยู่ในแนวนอนอย่างเคร่งครัด

ในส่วนนี้ เราวัดความยาวของเกลียวโดยใช้ไม้บรรทัด

ล. \u003d 147 ซม. \u003d 1.47 ม.

หลังจากการยิงของปืนใหญ่ Gauss ที่บรรจุกระสุนปืน ความจริงที่ว่ากระสุนที่ยิงไปที่ศูนย์กลางของลูกตุ้มจะถูกกำหนดด้วยสายตา

สำหรับการคำนวณเพิ่มเติม เราทำเครื่องหมายตำแหน่ง n 0 ของไฟแสดงสถานะบนมาตราส่วนในสถานะสมดุลของเป้าหมายและตำแหน่ง n ของไฟแสดงสถานะที่ค่าเบี่ยงเบนสูงสุดของลูกตุ้มและค้นหาการกระจัด S = (n - n 0 ) ของลูกตุ้ม

ทำการวัด 5 ครั้ง ในกรณีนี้ การยิงซ้ำจะดำเนินการที่เป้าหมายที่กำหนดไว้เท่านั้น ผลการวัดแสดงไว้ด้านล่าง:

S cf = = 14 มม. = 0.014 ม.

และคำนวณความเร็ว ʋ 0 ของโพรเจกไทล์ตามสูตร

ยู 0 = =12.96 กม./ชม.

การกำหนดข้อผิดพลาดในการวัดคำจำกัดความถูกสร้างขึ้นตามสูตร: โดยที่ l₀ คือค่าเฉลี่ยของความยาว Δ l คือค่าเฉลี่ยของข้อผิดพลาด เราได้กำหนดค่าเฉลี่ยของความยาวในขั้นตอนก่อนหน้านี้แล้ว ดังนั้นจึงเหลือให้เรากำหนดค่าเฉลี่ยของข้อผิดพลาด เราจะกำหนดโดยสูตร: Δ l = ตอนนี้เราสามารถกำหนดค่าความยาวด้วยข้อผิดพลาด: การหาโมเมนตัมของโพรเจกไทล์โมเมนตัมถูกกำหนดโดยสูตร: โดยที่ ความเร็วของกระสุนปืน เราแทนที่ค่า:

5. สรุป.

วัตถุประสงค์ของงานของเราคือเพื่อศึกษาอุปกรณ์ของเครื่องเร่งมวลแม่เหล็กไฟฟ้า (ปืนเกาส์) ตลอดจนหลักการทำงานและการใช้งานตลอดจนการผลิตแบบจำลองการทำงานของปืนเกาส์และกำหนดความเร็วของ กระสุนปืน ผลลัพธ์ที่เรานำเสนอแสดงให้เห็นว่าเราได้สร้างแบบจำลองการทำงานทดลองของเครื่องเร่งมวลแม่เหล็กไฟฟ้า (ปืนเกาส์) ในเวลาเดียวกัน เราได้ลดความซับซ้อนของโครงร่างที่มีอยู่บนอินเทอร์เน็ต และโมเดลได้รับการปรับให้ทำงานในเครือข่าย AC มาตรฐานอุตสาหกรรม งานของเราช่วยให้เราสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้:

1. เป็นไปได้ที่จะประกอบต้นแบบการทำงานของเครื่องเร่งมวลแม่เหล็กไฟฟ้าที่บ้าน

2. การใช้เครื่องเร่งมวลแม่เหล็กไฟฟ้ามีแนวโน้มที่ดีในอนาคต

3. อาวุธแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถทดแทนอาวุธปืนลำกล้องใหญ่ได้อย่างคุ้มค่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อสร้างแหล่งพลังงานขนาดกะทัดรัด

6. แหล่งข้อมูล:

Wikipedia http://ru.wikipedia.org

ใหม่ อาวุธแม่เหล็กไฟฟ้า 2010 http://vpk. ชื่อ/ข่าว/40378_novoe_elektromagnitnoe_oruzhie_vyizyivaet_vseobshii_interes. html

13,394 มุมมอง

แบบจำลองอันทรงพลังของปืน Gauss ที่มีชื่อเสียงซึ่งคุณสามารถสร้างด้วยมือของคุณเองด้วยวิธีชั่วคราวนั้นน่าพอใจ ปืนเกาส์แบบโฮมเมดนี้ทำขึ้นอย่างเรียบง่าย มีการออกแบบที่มีน้ำหนักเบา ผู้ที่ชื่นชอบโฮมเมดและนักวิทยุสมัครเล่นทุกคนสามารถค้นหาชิ้นส่วนที่ใช้ทั้งหมดได้ ด้วยความช่วยเหลือของโปรแกรมคำนวณคอยล์ คุณสามารถรับกำลังสูงสุด

ดังนั้น ในการสร้าง Gauss Cannon เราต้องการ:

1. ไม้อัดสักชิ้น.
2. แผ่นพลาสติก.
3. หลอดพลาสติกสำหรับปากกระบอกปืน ∅5 มม.
4. ลวดทองแดงม้วน ∅0.8 มม.
5. ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าขนาดใหญ่
6. ปุ่มสตาร์ท
7. ไทริสเตอร์ 70TPS12
8. แบตเตอรี่ 4X1.5V
9. หลอดไส้และเต้ารับสำหรับมัน 40W
10. ไดโอด 1N4007

การประกอบร่างสำหรับโครงร่างของปืนเกาส์

รูปร่างของเคสสามารถเป็นอะไรก็ได้ไม่จำเป็นต้องเป็นไปตามรูปแบบที่นำเสนอ เพื่อให้เคสดูสวยงาม คุณสามารถทาสีด้วยสีสเปรย์

การติดตั้งชิ้นส่วนในตัวเรือนสำหรับ Gauss Cannon

ขั้นแรก เราติดตัวเก็บประจุ ในกรณีนี้ มันถูกยึดไว้กับสายรัดพลาสติก แต่คุณสามารถนึกถึงที่ยึดอื่นได้

จากนั้นเราติดตั้งคาร์ทริดจ์สำหรับหลอดไส้ที่ด้านนอกของเคส อย่าลืมต่อสายไฟสองเส้นเข้ากับมัน

จากนั้นเราใส่ช่องใส่แบตเตอรี่ลงในเคสแล้วแก้ไข เช่น ใช้สกรูไม้หรือวิธีอื่น

ขดลวดสำหรับ Gauss Cannon

ในการคำนวณขดลวดเกาส์เซียนคุณสามารถใช้โปรแกรม FEMM คุณสามารถดาวน์โหลดโปรแกรม FEMM ได้จากลิงค์นี้ https://code.google.com/archive/p/femm-coilgun

การใช้โปรแกรมนั้นง่ายมาก คุณต้องป้อนพารามิเตอร์ที่จำเป็นในเทมเพลต โหลดพวกมันลงในโปรแกรม และที่เอาต์พุต เราได้คุณสมบัติทั้งหมดของคอยล์และปืนในอนาคตโดยรวม จนถึงความเร็วของ กระสุนปืน

มาเริ่มไขลานกันเถอะ! ก่อนอื่นคุณต้องนำหลอดที่เตรียมไว้แล้วห่อกระดาษโดยใช้กาว PVA เพื่อให้เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อเท่ากับ 6 มม.

จากนั้นเราเจาะรูตรงกลางของส่วนแล้ววางลงบนท่อ แก้ไขด้วยกาวร้อน ระยะห่างระหว่างผนังควรเป็น 25 มม.

เราใส่ขดลวดบนกระบอกสูบแล้วไปยังขั้นตอนต่อไป ...

โครงการ Gauss Cannon การประกอบ

เราประกอบวงจรภายในเคสโดยการติดตั้งบนพื้นผิว

จากนั้นเราติดตั้งปุ่มบนเคส เจาะรูสองรูแล้วร้อยสายไฟสำหรับคอยล์ที่นั่น

เพื่อให้ใช้งานง่ายขึ้น คุณสามารถตั้งฐานสำหรับปืนได้ ในกรณีนี้มันทำจากบล็อกไม้ ในแคร่ตลับหมึกรุ่นนี้ ช่องว่างถูกทิ้งไว้ตามขอบของกระบอกสูบ ซึ่งจำเป็นสำหรับการปรับคอยล์ การเคลื่อนคอยล์ คุณจะได้พลังสูงสุด

เปลือกปืนใหญ่ทำมาจากตะปูโลหะ ชิ้นงานมีความยาว 24 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม. ช่องว่างกระสุนต้องลับให้คมขึ้น

เครื่องเร่งมวลแม่เหล็กไฟฟ้า Gauss ซึ่งตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันผู้เก่งกาจ โยฮันน์ คาร์ล ฟรีดริช เกาส์ถือเป็นนักคณิตศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดตลอดกาล แต่ในวงการวิทยุสมัครเล่น เขาไม่มีชื่อเสียงในด้านทฤษฎีบทและสูตรทางคณิตศาสตร์ แต่สำหรับเครื่องเร่งมวลแบบเกาส์
วันนี้หนึ่งในตัวแปรที่ง่ายที่สุดของ Gaussian accelerator จะได้รับการพิจารณา คราวนี้เราจะไม่ใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ซับซ้อน เนื่องจากวงจรจะจ่ายไฟโดยตรงจากเครือข่าย 220 โวลต์

อันดับแรก ฉันต้องการเตือนคุณว่าวงจรทั้งหมดได้รับพลังงาน ดังนั้นโปรดใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่งและปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยทั้งหมด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวเก็บประจุทั้งหมดถูกคายประจุก่อนที่จะทำการติดตั้ง

กำลังของวงจรขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้ว 1.5 ไมโครฟารัด ยิ่งมีความจุมากเท่าใด อิเล็กโทรไลต์ก็จะยิ่งถูกชาร์จเร็วขึ้น
หลอดไส้จำกัดกระแส สามารถเปลี่ยนตัวต้านทาน 10 วัตต์ที่มีความต้านทาน 470 โอห์ม-1 กิโลโอห์ม

โซลินอยด์หรือคอยล์เป็นส่วนหลักของปืน โซลินอยด์ถูกพันบนโครงพลาสติกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 5-7 มม. (สะดวกในการใช้เฟรมจากปากกาลูกลื่น) ความยาวโครง 15-25 ซม. ใช้กาวซุปเปอร์กาวติดคอยล์

ขดลวดในกรณีนี้มี 55 รอบใช้ลวดที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.6 มม. ม้วนเป็นแถว แต่ละแถวประกอบด้วย 10-12 รอบ ทำให้เกิดการม้วน 5 ชั้น

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ววงจรจะถูกชาร์จโดยตรงจากเครือข่าย การชาร์จนั้นค่อนข้างง่าย ประกอบด้วยสามองค์ประกอบเท่านั้น
ไดโอด - วงจรเรียงกระแสใด ๆ รับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 400 โวลต์ คุณสามารถใช้พัลส์ไดโอดได้ แต่ไม่มีประเด็นในเรื่องนี้เนื่องจากความถี่เพียง 50 เฮิรตซ์และวงจรเรียงกระแสแบบธรรมดาสามารถรับมือกับปังได้
ตัวเก็บประจุที่มีแรงดันไฟฟ้า 400 โวลต์ ความจุ 1.5 ไมโครฟารัด แต่สามารถเลือกได้จากการทดลอง
ตะปูที่มีความยาว 3 ซม. สามารถใช้เป็นเปลือกหอยรับเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-4 มม.
คอนแทคเตอร์เป็นปุ่มสำหรับ 15-30 แอมแปร์โดยผ่านกระแสจากตัวเก็บประจุไปยังโซลินอยด์

การตั้งค่า
การปรับประกอบด้วยเฟสที่ถูกต้องของคอยล์ เนื่องจากกระแสตรงถูกปล่อยไปยังโซลินอยด์จึงต้องสังเกตขั้วของการเชื่อมต่อไม่เช่นนั้นกระสุนปืนจะบินกลับ
ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าต้องมีแรงดันไฟฟ้า 400 โวลต์

การติดตั้ง
พื้นฐาน - ขาตั้งอลูมิเนียมจากฮาร์ดไดรฟ์ ก่อนเริ่มคุณต้องตรวจสอบวงจร

จากประสบการณ์ของฉัน - ก่อนอื่นให้ตรวจสอบประสิทธิภาพของตัวเก็บประจุและไดโอดในกรณีของฉันไดโอดไม่ได้รับการทดสอบดังนั้นครั้งแรกที่ฉันเปิดมันจึงมีดอกไม้ไฟปีใหม่ ...
แนะนำให้ใช้ฐานพลาสติกหรือไม้ในกรณีของฉันไม่มีสิ่งนั้นอยู่ในมือ
ปืนไม่ใช่ปืนที่ทรงพลังที่สุด แต่สามารถใช้ทำการทดลองที่น่าสนใจหลายอย่าง เพื่อทำความเข้าใจหลักการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ
กระสุนปืนบินออกไป 10-15 เมตรโดยทั่วไปขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุ

รายการองค์ประกอบวิทยุ

การกำหนด	ประเภทของ	นิกาย	ปริมาณ	บันทึก	คะแนน	แผ่นจดบันทึกของฉัน
VD1, VD2	วงจรเรียงกระแสไดโอด	1N4007	2			ไปยังแผ่นจดบันทึก
C1		1.5uF	1			ไปยังแผ่นจดบันทึก
C2	ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า	680uF 400V	1			ไปยังแผ่นจดบันทึก
R1	ตัวต้านทาน	560 โอห์ม	1	10 วัตต์		ไปยังแผ่นจดบันทึก
L1	ตัวเหนี่ยวนำ		1