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Travail de recherche sur le pistolet Gauss. Travaux de certification. Projet de physique "Pistolet Gaus. Installation de pièces dans le boîtier du canon de Gauss

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1. Introduction.

Le pistolet électromagnétique Gauss est connu de tous les amateurs jeux d'ordinateur et fantaisie. Il a été nommé d'après le physicien allemand Karl Gauss, qui a exploré les principes de l'électromagnétisme. Mais l'arme mortelle du fantasme est-elle si éloignée de la réalité ?

Du cours de physique de l'école, nous avons appris que électricité, traversant les conducteurs, crée un champ magnétique autour d'eux. Plus le courant est important, plus le champ magnétique est fort. Le plus grand intérêt pratique est le champ magnétique d'une bobine avec du courant, en d'autres termes, une inductance (solénoïde). Si une bobine avec du courant est suspendue sur des conducteurs fins, elle sera alors placée dans la même position que l'aiguille de la boussole. Cela signifie que l'inducteur a deux pôles - nord et sud.

Le pistolet Gauss est constitué d'un solénoïde à l'intérieur duquel se trouve un canon diélectrique. Un projectile constitué d'un ferromagnétique est inséré dans l'une des extrémités du canon. Lorsqu'un courant électrique circule dans le solénoïde, un champ magnétique apparaît, qui accélère le projectile, le "attirant" dans le solénoïde. Dans ce cas, aux extrémités du projectile, se forment des pôles symétriques aux pôles de la bobine, grâce auxquels, après avoir traversé le centre du solénoïde, le projectile peut être attiré dans la direction opposée et ralenti.

Pour le plus grand effet, l'impulsion de courant dans le solénoïde doit être à court terme et puissante. En règle générale, des condensateurs électriques sont utilisés pour obtenir une telle impulsion. Les paramètres de l'enroulement, du projectile et des condensateurs doivent être coordonnés de telle sorte que lors du tir, au moment où le projectile s'approche du solénoïde, l'induction champ magnétique dans le solénoïde était au maximum, mais avec une approche plus poussée du projectile, il a chuté brusquement.

Le canon Gauss en tant qu'arme présente des avantages que les autres types d'armes légères n'ont pas. C'est l'absence de manches, choix illimité vitesse initiale et l'énergie des munitions, la possibilité d'un tir silencieux, y compris sans changer le canon et les munitions. Recul relativement faible (égal à l'élan du projectile éjecté, pas d'élan supplémentaire des gaz propulseurs ou des pièces mobiles). Théoriquement, une plus grande fiabilité et résistance à l'usure, ainsi que la capacité de travailler dans toutes les conditions, y compris l'espace extra-atmosphérique. Il est également possible d'utiliser des canons Gauss pour lancer des satellites légers en orbite.

Cependant, malgré son apparente simplicité, son utilisation comme arme se heurte à de sérieuses difficultés :

Faible efficacité - environ 10%. En partie, cet inconvénient peut être compensé en utilisant un système d'accélération de projectile à plusieurs étages, mais dans tous les cas, l'efficacité atteint rarement 30%. Par conséquent, le pistolet Gauss perd en termes de puissance de tir même armes pneumatiques. La deuxième difficulté est la forte consommation d'énergie et assez Longtemps recharge cumulative des condensateurs, ce qui oblige à transporter une source d'alimentation avec le pistolet Gauss. Il est possible d'augmenter considérablement l'efficacité en utilisant des solénoïdes supraconducteurs, mais cela nécessiterait un système de refroidissement puissant, ce qui réduirait considérablement la mobilité du canon de Gauss.

Temps de rechargement élevé entre les tirs, c'est-à-dire faible cadence de tir. Peur de l'humidité, car mouillée, elle choquera le tireur lui-même.

Mais le problème principal ce sont de puissantes sources d'alimentation des armes à feu, qui sont actuellement encombrantes, ce qui affecte la mobilité

Ainsi, aujourd'hui, le canon Gauss pour les armes à faible puissance destructrice (armes automatiques, mitrailleuses, etc.) n'a pas beaucoup de perspectives en tant qu'arme, car il est nettement inférieur aux autres types petites armes. Des perspectives apparaissent lors de son utilisation comme arme navale de gros calibre. Ainsi, par exemple, en 2016, la marine américaine commencera à tester un railgun sur l'eau. Un railgun, ou rail gun, est une arme dans laquelle un projectile est éjecté non pas à l'aide d'un explosif, mais à l'aide d'une impulsion de courant très puissante. Le projectile est situé entre deux électrodes parallèles - des rails. Le projectile acquiert une accélération due à la force de Lorentz, qui se produit lorsque le circuit est fermé. À l'aide d'un railgun, il est possible de disperser un projectile à des vitesses beaucoup plus élevées qu'avec une charge de poudre.

Cependant, le principe de l'accélération de masse électromagnétique peut être utilisé avec succès dans la pratique, par exemple lors de la création d'outils de construction - actuel et moderne direction de la physique appliquée. Les dispositifs électromagnétiques qui convertissent l'énergie du champ en énergie du mouvement du corps, pour diverses raisons, n'ont pas encore trouvé une large application dans la pratique, il est donc logique de parler de nouveauté notre travail.

1.1Pertinence du projet: ce projet est interdisciplinaire et couvre un grand nombre de matériau, après avoir étudié lequel l'idée est née de créer un modèle de travail du pistolet Gauss.

1.2 But du travail: étudier le dispositif d'un accélérateur de masse électromagnétique (canon de Gauss), ainsi que les principes de son fonctionnement et de son application. Assemblez un modèle de travail du canon Gauss et déterminez la vitesse du projectile et son élan.

Tâches principales:

1. Considérez l'appareil selon les dessins et les schémas.

2. Étudier le dispositif et le principe de fonctionnement de l'accélérateur de masse électromagnétique.

3. Créez un modèle de travail.

4. Déterminez la vitesse du projectile et son élan.

Partie pratique du travail:

Création d'un modèle de fonctionnement d'un accélérateur de masse à domicile.

1.3 Hypothèse: Est-il possible de créer le modèle de fonctionnement le plus simple du Gauss Gun à la maison ?

2. Brièvement sur Gauss lui-même.

Carl Friedrich Gauss (1777-1855) était un mathématicien, astronome, géomètre et physicien allemand. Le travail de Gauss se caractérise par une connexion organique entre les mathématiques théoriques et appliquées, l'ampleur des problèmes. Les travaux de Gauss ont eu une grande influence sur le développement de l'algèbre (preuve du théorème fondamental de l'algèbre), de la théorie des nombres (résidus quadratiques), de la géométrie différentielle (géométrie interne des surfaces), de la physique mathématique (principe de Gauss), de la théorie de l'électricité et le magnétisme, la géodésie (développement de la méthode des moindres carrés) et de nombreuses branches de l'astronomie.

Carl Gauss est né le 30 avril 1777 à Braunschweig, aujourd'hui en Allemagne. Décédé le 23 février 1855 à Göttingen, Royaume de Hanovre, aujourd'hui Allemagne. Au cours de sa vie, il a reçu le titre honorifique de "Prince des mathématiciens". Il était fils unique parents pauvres. Les enseignants ont été tellement impressionnés par ses capacités mathématiques et linguistiques qu'ils se sont tournés vers le duc de Brunswick pour obtenir de l'aide, et le duc a donné de l'argent pour poursuivre ses études à l'école et à l'université de Göttingen (en 1795-1798). Gauss a obtenu son doctorat en 1799 de l'Université de Helmstedt.

Découvertes dans le domaine de la physique

Dans les années 1830-1840, Gauss accorda beaucoup d'attention aux problèmes de physique. En 1833, en étroite collaboration avec Wilhelm Weber, Gauss construit le premier télégraphe électromagnétique d'Allemagne. En 1839, l'essai de Gauss " Théorie générale forces d'attraction et de répulsion agissant en sens inverse du carré de la distance », dans lequel il déclare. les principales dispositions de la théorie du potentiel et prouve le célèbre théorème de Gauss-Ostrogradsky. L'ouvrage "Dioptric Studies" (1840) de Gauss est consacré à la théorie de l'imagerie dans les systèmes optiques complexes

3. Formules liées au principe de fonctionnement du pistolet.

L'énergie cinétique du projectile

où : - la masse du projectile, - sa vitesse

L'énergie stockée dans un condensateur

où : - tension du condensateur, - capacité du condensateur

Temps de décharge du condensateur

C'est le temps qu'il faut au condensateur pour se décharger complètement :

Temps de fonctionnement de l'inducteur

C'est le temps pendant lequel la FEM de l'inductance monte à sa valeur maximale (décharge complète du condensateur) et tombe complètement à 0.

où : - inductance, - capacité

L'un des principaux éléments du pistolet Gauss est le condensateur électrique. Les condensateurs sont polaires et non polaires - presque tous les condensateurs à haute capacité utilisés dans les accélérateurs magnétiques sont électrolytiques et polaires. C'est-à-dire que sa connexion correcte est très importante - nous appliquons une charge positive à la borne «+» et une charge négative à «-». Soit dit en passant, le boîtier en aluminium du condensateur électrolytique est également la borne «-». Connaissant la capacité du condensateur et sa tension maximale, vous pouvez trouver l'énergie que ce condensateur peut accumuler

4. Partie pratique

Notre inducteur C a 30 spires (3 couches de 10 spires chacune). Deux condensateurs d'une capacité totale de 450 microfarads. Le modèle a été assemblé selon le schéma suivant : voir Annexe 1.

La détermination de la vitesse de vol d'un projectile sortant du "canon" de notre modèle, nous l'avons réalisée de manière empirique à l'aide d'un pendule balistique. L'expérience est basée sur les lois de la conservation de la quantité de mouvement et de l'énergie. Puisque la vitesse d'une balle atteint une valeur significative, la mesure directe de la vitesse, c'est-à-dire la détermination du temps qu'il faut à une balle pour parcourir une distance connue de nous, nécessite équipement spécial. Nous avons mesuré la vitesse d'une balle indirectement à l'aide d'un impact inélastique - un impact qui fait que les corps en collision se rejoignent et continuent de se déplacer comme un seul. Un projectile volant subit un impact inélastique avec un corps libre de plus grande masse. Après l'impact, le corps commence à se déplacer à une vitesse qui est d'autant plus faible que la vitesse de la balle que la masse de la balle est inférieure à la masse du corps.

Un impact inélastique se caractérise par le fait que l'énergie potentielle de déformation élastique n'apparaît pas, l'énergie cinétique des corps est totalement ou partiellement convertie en énergie interne. Après l'impact, les corps qui entrent en collision se déplacent à la même vitesse ou sont au repos. Pour un choc parfaitement inélastique, la loi de conservation de la quantité de mouvement est satisfaite :

où est la vitesse des corps après l'interaction.

La loi de conservation de la quantité de mouvement (momentum) est appliquée si les corps en interaction forment un système mécanique isolé, c'est-à-dire un système qui n'est pas affecté par des forces externes, ou des forces externes agissant sur chacun des corps s'équilibrent, ou des projections de les forces externes sur une certaine direction sont égales à zéro.

Avec un impact inélastique, l'énergie cinétique n'est pas conservée, puisqu'une partie de l'énergie cinétique du projectile est convertie à l'intérieur des corps en collision, mais la loi de conservation de l'énergie mécanique totale est satisfaite et peut s'écrire :

où est l'incrément d'énergie interne des corps en interaction.

4.1 Méthodologie de la recherche.

Le pendule balistique que nous avons utilisé est un bloc de bois avec une couche de pâte à modeler. Cibler M suspendu à deux longs fils presque inextensibles. Un pointeur laser est monté sur la cible, dont le faisceau, lorsque le pendule est dévié (après l'impact du projectile), se déplace le long de l'échelle horizontale (Fig. 1).

A quelque distance du pendule se trouve un canon Gauss. Après impact, un projectile de masse m se coince dans la cible M. Le système projectile-cible est isolé dans le sens horizontal. Depuis la longueur je les fils sont beaucoup plus grands que les dimensions linéaires de la cible, alors le système projectile-cible peut être considéré comme un pendule mathématique. Après l'impact d'un projectile, le centre de masse du système "projectile-cible" s'élève à une hauteur h.

D'après la loi de conservation de la quantité de mouvement en projection sur l'axe des x (voir Fig. 1), on a :

Où est la vitesse du projectile, est la vitesse du projectile et du pendule.

En négligeant le frottement dans la suspension du pendule et la force de résistance de l'air, basée sur la loi de conservation de l'énergie, on peut écrire :

où est la hauteur du système après l'impact.

La valeur de h peut être déterminée à partir des mesures de l'écart du pendule par rapport à la position d'équilibre après que la balle ait touché la cible (Fig. 2) :

où a est l'angle de déviation du pendule par rapport à la position d'équilibre.

Pour les petits angles de déviation :

où est le déplacement horizontal du pendule.

En substituant la dernière formule à la projection de la loi de conservation de la quantité de mouvement sur l'axe, on trouve :

4.2 Résultats de mesure.

Nous avons déterminé la masse m du projectile en pesant sur une balance mécanique de laboratoire :

m = 3 grammes = 0,003 kg.

La masse M de la cible avec une couche de pâte à modeler et un pointeur laser est donnée dans la description de la configuration du laboratoire.

M = 297 g = 0,297 kg.

Les longueurs des fils de suspension doivent être identiques et l'axe de rotation doit être strictement horizontal.

Dans cette partie, nous avons mesuré la longueur des fils à l'aide d'une règle.

l \u003d 147 cm \u003d 1,47 m.

Après le tir du canon Gauss chargé d'un projectile, le fait que la balle ait touché le centre du pendule est déterminé visuellement.

Pour d'autres calculs, nous marquons sur l'échelle la position n 0 de l'indicateur lumineux à l'état d'équilibre de la cible et la position n de l'indicateur lumineux à la déviation maximale du pendule et trouvons le déplacement S = (n - n 0 ) du pendule.

Les mesures ont été effectuées 5 fois. Dans ce cas, des tirs répétés ont été effectués uniquement sur une cible fixe. Les résultats de mesure sont présentés ci-dessous :

S cf = = 14 mm = 0,014 m,

et calculé la vitesse ʋ 0 du projectile par la formule.

tu 0 = =12,96 km/h

Détermination des erreurs de mesure. La définition se fait selon la formule : , où l₀ est la valeur moyenne des longueurs, Δ l est la valeur moyenne de l'erreur. Nous avons déjà déterminé la valeur moyenne des longueurs dans les étapes précédentes, il nous reste donc à déterminer la valeur moyenne de l'erreur. Nous allons le déterminer par la formule : Δ l = Maintenant nous pouvons attribuer une valeur de longueur avec une erreur : Trouver l'élan du projectile. La quantité de mouvement est déterminée par la formule : , où est la vitesse du projectile. On substitue les valeurs :

5. Conclusion.

Le but de notre travail était d'étudier le dispositif d'un accélérateur de masse électromagnétique (canon de Gauss), ainsi que les principes de son fonctionnement et de son application, ainsi que la fabrication d'un modèle de travail du canon de Gauss et de déterminer la vitesse du projectile. Les résultats que nous avons présentés montrent que nous avons réalisé un modèle expérimental de fonctionnement d'un accélérateur de masse électromagnétique (canon de Gauss). Dans le même temps, nous avons simplifié les schémas disponibles sur Internet et le modèle a été adapté pour fonctionner dans un réseau AC industriel standard. Notre travail nous permet de tirer les conclusions suivantes :

1. Il est tout à fait possible d'assembler chez soi un prototype fonctionnel d'accélérateur de masse électromagnétique.

2. L'utilisation de l'accélération de masse électromagnétique a grandes perspectives dans le futur.

3. Les armes électromagnétiques peuvent remplacer dignement les armes à feu de gros calibre, notamment lors de la création de sources d'énergie compactes.

6. Ressources d'information:

Wikipédia http://ru.wikipedia.org

Nouvelle arme électromagnétique 2010 http://vpk. name/news/40378_novoe_elektromagnitnoe_oruzhie_vyizyivaet_vseobshii_interes. html

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Un modèle puissant du célèbre pistolet Gauss, que vous pouvez fabriquer de vos propres mains à partir de moyens improvisés, est satisfait. Ce pistolet Gauss fait maison est fabriqué très simplement, a un design léger, chaque amateur de maison et radioamateur peut trouver toutes les pièces utilisées. Avec l'aide du programme de calcul de bobine, vous pouvez obtenir la puissance maximale.

Donc, pour faire le Gauss Cannon, nous avons besoin de :

Morceau de contreplaqué.
Feuille de plastique.
Tube en plastique pour muselière ∅5 mm.
Fil de cuivre pour bobine ∅0,8 mm.
Grands condensateurs électrolytiques
Bouton Start
Thyristor 70TPS12
Piles 4X1.5V
Lampe à incandescence et douille pour elle 40W
Diodes 1N4007

Assemblage du corps pour le schéma du pistolet Gauss

La forme du boîtier peut être quelconque, il n'est pas nécessaire de respecter le schéma présenté. Pour donner au boîtier un aspect esthétique, vous pouvez le peindre avec de la peinture en aérosol.

Installation de pièces dans le boîtier du canon de Gauss

Pour commencer, nous montons les condensateurs, dans ce cas ils étaient fixés sur des attaches en plastique, mais vous pouvez penser à un autre montage.

Ensuite, nous installons la cartouche pour la lampe à incandescence à l'extérieur du boîtier. N'oubliez pas d'y connecter deux fils d'alimentation.

Ensuite, nous plaçons le compartiment à piles à l'intérieur du boîtier et le fixons, par exemple, avec des vis à bois ou d'une autre manière.

Bobinage pour le Gauss Cannon

Pour calculer la bobine gaussienne, vous pouvez utiliser le programme FEMM, vous pouvez télécharger le programme FEMM à partir de ce lien https://code.google.com/archive/p/femm-coilgun

L'utilisation du programme est très simple, vous devez entrer les paramètres nécessaires dans le modèle, les charger dans le programme, et à la sortie nous obtenons toutes les caractéristiques de la bobine et du futur pistolet dans son ensemble, jusqu'à la vitesse du projectile.

Alors, commençons à enrouler! Vous devez d'abord prendre le tube préparé et l'envelopper de papier à l'aide de colle PVA de sorte que le diamètre extérieur du tube soit de 6 mm.

Ensuite, nous forons des trous au centre des segments et les posons sur le tube. Fixez-les avec de la colle chaude. La distance entre les murs doit être de 25 mm.

On pose la bobine sur le canon et on passe à l'étape suivante...

Schema Gauss Cannon. Assemblée

Nous assemblons le circuit à l'intérieur du boîtier par montage en surface.

Ensuite, nous installons le bouton sur le boîtier, perçons deux trous et enfilons les fils de la bobine.

Pour simplifier l'utilisation, vous pouvez faire un support pour le pistolet. Dans ce cas, il a été fabriqué à partir d'un bloc de bois. Dans cette version du chariot, des espaces ont été laissés le long des bords du canon, cela est nécessaire pour régler la bobine, en déplaçant la bobine, vous pouvez obtenir la plus grande puissance.

Les obus de canon sont fabriqués à partir d'un clou en métal. Les segments sont fabriqués à 24 mm de long et 4 mm de diamètre. Les ébauches de munitions doivent être affûtées.

Cet article est un résumé des principaux travaux. Texte intégral des travaux scientifiques, annexes, illustrations et autres Matériaux additionnels disponible sur le site du II Concours International de Recherche et de travaux créatifsétudiants "Start in Science" sur le lien: https://www.school-science.ru/2017/11/26807.

Mon intérêt pour la reconstruction du pistolet Gauss est dû à la facilité de montage et à la disponibilité des matériaux, facilité d'utilisation d'une part et forte consommation d'énergie d'autre part, qui ont déterminé le problème principal de l'étude. Le domaine d'application d'un accélérateur électromagnétique dans la vie courante n'a pas été suffisamment étudié. Créez un modèle d'accélérateur de masse, basé sur l'analyse de données expérimentales, découvrez où le pistolet Gauss peut être utilisé, dans quels domaines de la vie humaine.

Ces contradictions ont actualisé et déterminé le choix du sujet de recherche : "Le pistolet Gauss - une arme ou un jouet ?".

Pourquoi ai-je choisi ce sujet ? Je me suis intéressé à la conception du pistolet et j'ai décidé de créer un modèle d'un tel pistolet Gauss, c'est-à-dire montage amateur. Il peut être utilisé comme jouet. Mais, lors de la création d'un modèle, j'ai commencé à réfléchir à d'autres endroits où le pistolet Gauss peut être utilisé et à la façon de concevoir plus canon puissant, qu'est-ce qu'il faut pour ça ?! Comment augmenter le champ électromagnétique mobile ?

Objectif du travail : Créer et explorer diverses possibilités conceptions du pistolet Gauss lors de la modification des paramètres physiques des pièces du pistolet.

Objectifs de recherche:

1. Créez un modèle de fonctionnement du canon de Gauss pour démontrer le phénomène d'induction électromagnétique dans les cours de physique.

2. Étudiez l'efficacité du pistolet de Gauss à partir de la capacité du condensateur et de l'inductance du solénoïde.

3. Sur la base des résultats de l'étude, proposer de nouveaux domaines d'application du pistolet dans le domaine du maintien de la vie humaine.

Le sujet de recherche est le phénomène d'induction électromagnétique.

L'objet d'étude est le modèle Gauss Cannon.

Méthodes de recherche:

1. Analyse de la littérature scientifique.

2. Modélisation des matériaux, conception.

3. Méthodes de recherche expérimentale

4. Analyse, généralisation, déduction, induction.

Intérêt pratique : Cet appareil peut être utilisé pour la démonstration dans les cours de physique, ce qui contribuera à une meilleure assimilation de ces phénomènes physiques par les élèves.

Le pistolet Gauss (eng. Gaussgun, Coilgun, Gausscannon) est l'une des variétés d'accélérateur de masse électromagnétique.

Il porte le nom du scientifique allemand Karl Gauss, qui a jeté les bases de la théorie mathématique de l'électromagnétisme. Il convient de garder à l'esprit que cette méthode d'accélération de masse est principalement utilisée dans les installations amateurs, car elle n'est pas suffisamment efficace pour une mise en œuvre pratique. Par son principe de fonctionnement (création d'un champ magnétique défilant), il s'apparente à un dispositif appelé moteur linéaire.

Le principe de fonctionnement du pistolet Gauss

Le pistolet Gauss est constitué d'un solénoïde à l'intérieur duquel se trouve un canon (généralement constitué d'un diélectrique). Un projectile (constitué d'un ferromagnétique) est inséré dans l'une des extrémités du canon. Lorsqu'un courant électrique circule dans le solénoïde, un champ magnétique apparaît, qui accélère le projectile, le "attirant" dans le solénoïde. Dans ce cas, des pôles sont formés aux extrémités du projectile, orientés selon les pôles de la bobine, grâce auxquels, après avoir traversé le centre du solénoïde, le projectile est attiré dans la direction opposée, c'est-à-dire qu'il ralentit vers le bas. Dans les schémas amateurs, ils utilisent parfois aimant permanent puisqu'il est plus facile de traiter l'induction emf survenant dans ce cas. Le même effet se produit lors de l'utilisation de ferromagnétiques, mais il n'est pas aussi prononcé en raison du fait que le projectile est facilement remagnétisé (force coercitive).

Pour le plus grand effet, l'impulsion de courant dans le solénoïde doit être à court terme et puissante. En règle générale, des condensateurs électrolytiques à haute tension de fonctionnement sont utilisés pour obtenir une telle impulsion.

Les paramètres des bobines d'accélération, du projectile et des condensateurs doivent être coordonnés de telle sorte que, lorsque le projectile s'approche du solénoïde, l'induction du champ magnétique dans le solénoïde est maximale lorsque le projectile s'approche du solénoïde, mais chute brusquement à l'approche du projectile. . Il convient de noter que différents algorithmes pour le fonctionnement des bobines accélératrices sont possibles.

Création et débogage du canon de Gauss

Les conceptions les plus simples peuvent être assemblées à partir de matériaux improvisés, même avec des connaissances scolaires en physique.

Commençons à assembler le pistolet avec un solénoïde (un inducteur sans noyau). Le fût de la bobine est un morceau de paille en plastique de 40 cm de long. Au total, vous devez enrouler 9 couches. En pratique, j'ai trouvé qu'il vaut mieux enrouler deux couches du bobinage d'excitation avec un conducteur en isolation PVC, qui dans ce cas ne doit pas être trop épais (pas plus de 1,5 mm de diamètre). Ensuite, vous pouvez tout démonter, enlever les rondelles et mettre la bobine sur la tige du feutre, qui servira de canon. La bobine finie est facile à tester en la connectant à une pile de 9 volts : elle agit comme un électroaimant. Les paramètres de l'enroulement, du projectile et des condensateurs doivent être coordonnés de telle sorte que lorsque le projectile est tiré, au moment où le projectile s'approche du milieu de l'enroulement, le courant dans ce dernier aurait déjà eu le temps de diminuer au minimum valeur, c'est-à-dire que la charge des condensateurs aurait été complètement épuisée. Dans ce cas, l'efficacité d'un pistolet Gauss à un étage sera maximale. Ensuite, nous assemblons le circuit électrique, fixons ses éléments sur un support fixe. Le canon peut avoir la forme d'un pistolet en plaçant des pièces de chaîne dans le corps d'un jouet en plastique pour enfants. Mais j'ai placé la chaîne dans le corps de la boîte en carton.

Conformément à la technologie décrite, j'ai créé deux modèles de fonctionnement. J'ai mené une expérience parallèle, en modifiant respectivement le système de condensateurs (dans le deuxième modèle, il y a plusieurs condensateurs, dans le premier - un), le nombre de tours du solénoïde, différents types de connexion des sections de circuit.

En examinant le canon, je suis arrivé à la conclusion que les matériaux pour assembler l'installation sont disponibles; il y a beaucoup de littérature dans le monde qui aide à comprendre les principes de fonctionnement du pistolet et les différentes manières de l'assembler. Mais lors de l'utilisation d'une arme à feu, le problème de son utilisation se pose, que dans le monde moderne, une arme à feu ne peut être utilisée que dans des intérêts militaires et spatiaux, car. il est très difficile de calculer le comportement de la bobine lors de l'application de modèles dans d'autres domaines de la vie humaine.

J'ai découvert qu'il est théoriquement possible d'utiliser des canons Gauss pour lancer des satellites légers en orbite. L'application principale est les installations amateurs, démonstration des propriétés des ferromagnétiques. Il est également utilisé assez activement comme jouet pour enfants ou comme installation auto-fabriquée qui développe la créativité technique (simplicité et sécurité relative).

Cependant, malgré l'apparente simplicité du canon Gauss, son utilisation comme arme se heurte à de sérieuses difficultés, dont la principale est le coût énergétique élevé.

La première et principale difficulté est le faible rendement de l'installation. Seulement 1 à 7 % de la charge du condensateur entre dans énergie cinétique projectile. En partie, cet inconvénient peut être compensé en utilisant un système d'accélération de projectile à plusieurs étages, mais dans tous les cas, l'efficacité atteint rarement 27%. En général, dans les installations amateurs, l'énergie stockée sous forme de champ magnétique n'est en aucun cas utilisée, mais est la raison de l'utilisation de touches puissantes pour ouvrir la bobine (règle de Lenz).

La deuxième difficulté est la forte consommation d'énergie (due à un faible rendement).

La troisième difficulté (suite aux deux premières) - gros poids et les dimensions de l'installation avec son faible rendement.

La quatrième difficulté est un temps assez long pour la recharge cumulative des condensateurs, ce qui oblige à transporter une source d'alimentation (généralement une batterie puissante) avec le pistolet Gauss, ainsi que leur coût élevé. Il est théoriquement possible d'augmenter l'efficacité si des solénoïdes supraconducteurs sont utilisés, mais cela nécessiterait un système de refroidissement puissant, ce qui pose des problèmes supplémentaires et affecte sérieusement la portée de l'installation. Ou utilisez des condensateurs de batterie remplaçables.

La cinquième difficulté est qu'avec une augmentation de la vitesse du projectile, la durée du champ magnétique pendant le vol du solénoïde par le projectile est considérablement réduite, ce qui entraîne la nécessité non seulement d'allumer chaque bobine suivante du multiétage système à l'avance, mais aussi d'augmenter la puissance de son champ proportionnellement à la réduction de ce temps. Habituellement, cet inconvénient est immédiatement ignoré, car la plupart des systèmes faits maison ont soit un petit nombre de bobines, soit une vitesse de balle insuffisante.

Dans des conditions Environnement aquatique l'utilisation d'un pistolet sans boîtier de protection est également sérieusement limitée - l'induction de courant à distance est suffisante pour que la solution saline se dissocie sur le boîtier avec la formation de milieux agressifs (dissolvants), ce qui nécessite un blindage magnétique supplémentaire.

Ainsi, aujourd'hui, le pistolet Gauss n'a aucune perspective en tant qu'arme, car il est nettement inférieur aux autres types d'armes légères fonctionnant selon d'autres principes. Théoriquement, des perspectives sont bien sûr possibles si des sources de courant électrique compactes et puissantes et des supraconducteurs à haute température (200-300K) sont créés. Cependant, une configuration similaire au pistolet Gauss peut être utilisée dans l'espace, car bon nombre des inconvénients de ces configurations sont nivelés sous vide et en apesanteur. En particulier, les programmes militaires de l'URSS et des États-Unis ont envisagé la possibilité d'utiliser des installations similaires au canon Gauss sur des satellites en orbite pour détruire d'autres engins spatiaux (projectiles avec un grand nombre de petites pièces dommageables) ou des objets à la surface de la Terre.

Les tests au pistolet Gauss ont donné un chiffre de 27% d'efficacité. Autrement dit, selon les experts, un tir d'un gauss perd même face à la pneumatique chinoise. Le rechargement est lent - la cadence de tir est hors de question. Et le plus gros problème est qu'il n'y a pas de sources d'énergie puissantes et mobiles. Et jusqu'à ce que ces sources soient trouvées, on peut oublier les armes à feu gauss.

Lien bibliographique

Beketov K.S. PISTOLET GAUSS - ARMES OU JOUET ? // Bulletin scientifique scolaire international. - 2016. - N° 3. - P. 45-47 ;
URL : http://school-herald.ru/ru/article/view?id=74 (date d'accès : 24.08.2019).

Pistolet Gauss. Scientifique - rechercherétudiants de la 9e classe "A" Kurichin Oleg et Kozlov Konstantin.

Un pistolet gaussien est le nom le plus courant pour un appareil dont le principe de fonctionnement est basé sur l'utilisation d'un électroaimant puissant pour accélérer des objets. Typiquement, un électroaimant est constitué d'un noyau ferromagnétique, sur lequel est enroulé un fil (ci-après dénommé l'enroulement). Lorsque le courant traverse l'enroulement, un champ magnétique est généré.

Mais si au moment où le projectile traverse le milieu du solénoïde, le courant y est coupé, le champ magnétique disparaîtra et le projectile s'envolera de l'autre extrémité du canon. Lorsque l'alimentation est coupée, un courant d'auto-induction se forme dans la bobine, qui a la direction opposée du courant, et change donc la polarité de la bobine.

Et cela signifie que lorsque la source d'alimentation est soudainement éteinte, le projectile qui a survolé le centre de la bobine sera repoussé et accéléré davantage. Sinon, si le projectile n'a pas atteint le centre, il ralentira. Pour le plus grand effet, l'impulsion de courant dans le solénoïde doit être à court terme et puissante.

En règle générale, des condensateurs électriques à haute tension de fonctionnement sont utilisés pour obtenir une telle impulsion. Les paramètres de l'enroulement, du projectile et des condensateurs doivent être coordonnés de telle sorte que lorsque le projectile est tiré, au moment où le projectile s'approche du milieu de l'enroulement, le courant dans ce dernier aurait déjà eu le temps de diminuer au minimum valeur (c'est-à-dire que la charge des condensateurs aurait déjà été complètement épuisée). Dans ce cas, l'efficacité d'un pistolet Gauss à un étage sera maximale.

Les installations avec un seul serpentin sont généralement peu performantes. Afin d'atteindre une vitesse de vol de projectile vraiment élevée, il est nécessaire d'assembler un système dans lequel les bobines s'allument une par une, attirant le projectile sur elles-mêmes et s'éteignent automatiquement lorsqu'elles atteignent le milieu de la bobine. La figure montre une variante d'une installation similaire avec plusieurs bobines.

Le canon Gauss en tant qu'arme présente des avantages que les autres types d'armes légères n'ont pas. C'est l'absence d'obus et le choix illimité de la vitesse initiale et de l'énergie des munitions, ainsi que la cadence de tir du canon, la possibilité d'un tir silencieux (si la vitesse du projectile ne dépasse pas la vitesse du son), y compris sans changer le canon et les munitions, un recul relativement faible (égal à l'élan du projectile qui s'est envolé, il n'y a pas d'impulsion supplémentaire des gaz en poudre ou des pièces mobiles), théoriquement, une plus grande fiabilité et résistance à l'usure, ainsi que la capacité travailler dans toutes les conditions, y compris dans l'espace extra-atmosphérique.

Naturellement, l'armée est intéressée par de tels développements. En 2008, les Américains ont assemblé le canon EMRG. Ici, un peu à ce sujet : 02. 2008 a été testé le pistolet électromagnétique le plus puissant au monde. L'US Navy a effectué un test des plus puissants au monde sur le site d'essai en Virginie pistolet électromagnétique EMRG. Le canon EMRG, conçu pour les navires de surface, est considéré comme une arme prometteuse de la seconde moitié du 21e siècle. Tout d'abord, parce que cet appareil, sans l'aide d'une charge de poudre, donne au projectile une vitesse de 9 000 km / h, plusieurs fois supérieure à la vitesse du son. Le projectile gagne une telle vitesse en raison du vol à travers un puissant champ électromagnétique créé par le canon. Le pouvoir destructeur d'un tel projectile est également très élevé. Lors des tests, en raison de l'énergie cinétique élevée, le projectile a complètement détruit l'ancien bunker en béton. Cela signifie qu'à l'avenir, les explosifs pourront être abandonnés pour détruire de tels objets. De plus, un projectile à accélération électromagnétique est capable de parcourir une trajectoire plus longue que les projectiles conventionnels - jusqu'à 500 km. Eh bien, le principal avantage d'un pistolet électromagnétique est que ses obus ne sont pas explosifs, ce qui signifie qu'ils sont plus sûrs. En plus de cela, il ne laisse pas de douilles chargées de poudre ou de produits chimiques.

Cependant, l'armée américaine n'est pas la seule à fabriquer des canons Gauss. Il n'y a pas si longtemps, Alan Parek rassemblait son propre installation. Il lui a fallu 40 heures et 100 euros pour le créer. Le pistolet pèse 5 kg, est conçu pour 14 coups et dispose d'un mode de tir semi-automatique. Voici une photo de cette installation.

Cependant, malgré l'apparente simplicité du canon Gauss et ses avantages, son utilisation comme arme se heurte à de sérieuses difficultés. La première difficulté est le faible rendement de l'installation. Seuls 1 à 7% de la charge du condensateur sont convertis en énergie cinétique du projectile. En partie, cet inconvénient peut être compensé en utilisant un système d'accélération de projectile à plusieurs étages, mais dans tous les cas, l'efficacité atteint rarement même 27%. Par conséquent, le canon Gauss perd même face aux armes pneumatiques en termes de puissance de tir. La deuxième difficulté est la consommation d'énergie élevée (due à un faible rendement) et le temps de recharge assez long des condensateurs, ce qui oblige à transporter une source d'alimentation (généralement une batterie puissante) avec le pistolet Gauss. Il est possible d'augmenter considérablement l'efficacité en utilisant des solénoïdes supraconducteurs, mais cela nécessiterait un système de refroidissement puissant, ce qui réduirait considérablement la mobilité du canon de Gauss. La troisième difficulté découle des deux premières. Il s'agit d'un poids et d'un encombrement importants de l'installation, avec son faible rendement.

Nous avons également assemblé une configuration similaire en utilisant un tube de verre d'environ 1 m de long, une inductance de 100 tours et 3 condensateurs, chacun d'une capacité de 58 microns. F (tout cela a été trouvé dans la classe de physique).

Nous avons rassemblé diverses options de montage et essayé d'établir quelle forme de projectile serait la plus appropriée pour le tir. Projectile L 1 cm 2 cm 3 cm 4 cm Tir L 1,5 m 3,14 m 3,2 mm Projectile D 1 cm 0,5 cm 1 mm Tir L 1,87 m2, 87 m3, 21 m2 , 5 m Tableau 2. Modifications de la longueur du projectile (l'épaisseur est constante). 0,5 mm Tableau 3. Changements d'épaisseur du projectile (longueur L = 3 cm, le meilleur de l'expérience précédente).

Notre deuxième objectif était de savoir combien de tours dans la bobine de l'installation et quelle capacité des condensateurs permettront au projectile de voler au mieux. 174 100000 C 58 116 µm condensat µm µm. F F ra F F L shot 0.9 m 1. 7 m 3. 1 m 0. 6 m N tours 0. 2 m 100 pcs L shot 3. 07 m 200 pcs 300 pcs 400 pcs 2. 84 m 2. 7 m 2. 56 m

Les meilleures caractéristiques du projectile et de l'installation dans le précédent Vous pouvez voir que dans la plupart des tableaux, les meilleures caractéristiques ont été surlignées en rouge. sont dans le "milieu", entre le plus grand et le plus U 40 à 80 à 160 à 220 à de petites valeurs. conden C'est assez facile à expliquer. sator Le temps de décharge complète du condensateur est égal au quart de la période. Par conséquent, ayant une grande capacité, le condensateur sera L 1 m 1. 7 m 3. 3 m 3. 21 m pendant une longue période pour être déchargé. En conséquence, nous obtiendrons une petite portée de tir du projectile. la De plus, une installation avec une faible tension de condensateur a par conséquent une grande capacité, ce qui, comme mentionné ci-dessus, affecte la portée du projectile. .

Comme le montre le tableau, la longueur du canon ne joue pas ici un rôle particulier. Projectile L 1,7 cm 0,5 m 1 m Tir L 3,01 m 2,98 m 3,08 m Pourtant, l'un des objectifs de notre étude a été atteint - nous avons découvert quelles caractéristiques de la bobine et du projectile permettront à ce dernier de voler le plus loin . Comme déjà mentionné, il s'agit d'une capacité de 174 microns. F, longueur du canon 1 m et 100 tours dans la bobine. Nous avons pris la tension des condensateurs 220 V. Le clou utilisé comme projectile mesure environ 1 mm de diamètre et 3 cm de long.

Après toutes les recherches, nous avons réalisé ce qui suit : La possibilité de l'existence d'un pistolet Gauss a été prouvée, ce qui signifie que l'objectif de la recherche a été atteint.

Nous présentons un circuit d'un pistolet électromagnétique sur un temporisateur NE555 et une puce 4017B.

Le principe de fonctionnement du pistolet électromagnétique (Gauss-) est basé sur le fonctionnement séquentiel rapide des électroaimants L1-L4, chacun créant une force supplémentaire qui accélère la charge métallique. Le temporisateur NE555 envoie des impulsions à la puce 4017 avec une période d'environ 10 ms, la fréquence des impulsions est signalée par la LED D1.

Lorsque le bouton PB1 est enfoncé, le microcircuit IC2 ouvre séquentiellement les transistors TR1 à TR4 avec le même intervalle, dans le circuit collecteur dont les électroaimants L1-L4 sont inclus.

Pour réaliser ces électro-aimants, nous avons besoin d'un tube de cuivre de 25 cm de long et de 3 mm de diamètre. Chaque bobine contient 500 tours de fil émaillé de 0,315 mm. Les bobines doivent être fabriquées de manière à pouvoir bouger librement. Un morceau de clou de 3 cm de long et de 2 mm de diamètre agit comme un projectile.

Le pistolet peut être alimenté à la fois par une batterie 25 V et par un secteur.

En modifiant la position des électroaimants, nous obtenons le meilleur effet, d'après la figure ci-dessus, on peut voir que l'intervalle entre chaque bobine augmente - cela est dû à une augmentation de la vitesse du projectile.

Ceci, bien sûr, n'est pas un vrai pistolet Gauss, mais un prototype fonctionnel, sur la base duquel il est possible, en renforçant le circuit, d'assembler un pistolet Gauss plus puissant.

Autres types d'armes électromagnétiques.

En plus des accélérateurs de masse magnétiques, il existe de nombreux autres types d'armes qui utilisent l'énergie électromagnétique pour fonctionner. Considérez les types les plus célèbres et les plus courants d'entre eux.

Accélérateurs de masse électromagnétiques.

En plus des "canons gauss", il existe au moins 2 types d'accélérateurs de masse - les accélérateurs de masse à induction (bobine Thompson) et les accélérateurs de masse ferroviaire, également appelés "rail guns" (de l'anglais "Rail gun" - rail gun).

Le fonctionnement de l'accélérateur de masse à induction est basé sur le principe de l'induction électromagnétique. Un courant électrique augmentant rapidement est créé dans un enroulement plat, ce qui provoque un champ magnétique alternatif dans l'espace environnant. Un noyau de ferrite est inséré dans l'enroulement, sur l'extrémité libre duquel un anneau de matériau conducteur est posé. Sous l'action d'un flux magnétique alternatif pénétrant dans l'anneau, un courant électrique y apparaît, créant un champ magnétique de sens opposé par rapport au champ d'enroulement. Avec son champ, l'anneau commence à se repousser du champ d'enroulement et accélère, s'envolant de l'extrémité libre de la tige de ferrite. Plus l'impulsion de courant dans l'enroulement est courte et forte, plus l'anneau est puissant.

Sinon, l'accélérateur de masse ferroviaire fonctionne. Dans celui-ci, un projectile conducteur se déplace entre deux rails - des électrodes (d'où son nom - un railgun), à travers lesquels le courant est fourni.

La source de courant étant reliée aux rails à leur base, le courant circule en quelque sorte à la poursuite du projectile et le champ magnétique créé autour des conducteurs porteurs de courant est totalement concentré derrière le projectile conducteur. Dans ce cas, le projectile est un conducteur porteur de courant placé dans un champ magnétique perpendiculaire créé par les rails. Selon toutes les lois de la physique, la force de Lorentz agit sur le projectile, dirigée dans la direction opposée au point de connexion du rail et accélérant le projectile. Une série de Problèmes sérieux- l'impulsion de courant devrait être si puissante et nette que le projectile n'aurait pas le temps de s'évaporer (après tout, un énorme courant le traverse !), mais une force d'accélération apparaîtrait qui l'accélérerait vers l'avant. Par conséquent, le matériau du projectile et du rail doit avoir la conductivité la plus élevée possible, le projectile doit avoir le moins de masse possible et la source de courant doit avoir autant de puissance que possible et moins d'inductance. Cependant, la particularité de l'accélérateur ferroviaire est qu'il est capable d'accélérer des masses ultra-petites à des vitesses très élevées. En pratique, les rails sont en cuivre sans oxygène recouvert d'argent, des barres d'aluminium sont utilisées comme projectiles, une batterie de condensateurs haute tension est utilisée comme source d'alimentation, et avant d'entrer dans les rails, ils essaient de donner au projectile autant vitesse initiale que possible, à l'aide de pistolets pneumatiques ou à canon.

En plus des accélérateurs de masse, les armes électromagnétiques comprennent des sources de rayonnement électromagnétique puissant telles que les lasers et les magnétrons.

Tout le monde connaît le laser. Il se compose d'un corps de travail, dans lequel une population inverse de niveaux quantiques par électrons est créée lors d'un tir, d'un résonateur pour augmenter la portée des photons à l'intérieur du corps de travail, et d'un générateur qui va créer cette population très inverse. En principe, une population inverse peut être créée dans n'importe quelle substance, et à notre époque, il est plus facile de dire de quoi les lasers ne sont PAS faits.

Les lasers peuvent être classés selon le fluide de travail : rubis, CO2, argon, hélium-néon, état solide (GaAs), alcool, etc., selon le mode de fonctionnement : pulsé, continu, pseudo-continu, peuvent être classés selon au nombre de niveaux quantiques utilisés : 3 niveaux, 4 niveaux, 5 niveaux. Les lasers sont également classés en fonction de la fréquence du rayonnement généré - micro-ondes, infrarouge, vert, ultraviolet, rayons X, etc. L'efficacité du laser ne dépasse généralement pas 0,5%, mais maintenant la situation a changé - les lasers à semi-conducteurs (lasers à semi-conducteurs à base de GaAs) ont une efficacité de plus de 30% et peuvent aujourd'hui avoir une puissance de sortie allant jusqu'à 100 (!) W , c'est à dire. comparable aux puissants lasers rubis ou CO2 "classiques". De plus, il existe des lasers à gaz dynamique qui sont moins similaires aux autres types de lasers. Leur différence est qu'ils sont capables de produire un faisceau continu d'une puissance énorme, ce qui leur permet d'être utilisés à des fins militaires. Essentiellement, un laser à gaz dynamique est un moteur à réaction, dans lequel il y a un résonateur perpendiculaire au flux de gaz. Le gaz incandescent sortant de la buse est dans un état d'inversion de population.

Cela vaut la peine d'y ajouter un résonateur - et un flux de photons de plusieurs mégawatts volera dans l'espace.

Pistolets à micro-ondes - l'unité fonctionnelle principale est le magnétron - une puissante source de rayonnement micro-ondes. L'inconvénient des pistolets à micro-ondes est leur danger d'utilisation excessif même par rapport aux lasers - le rayonnement micro-ondes est bien réfléchi par les obstacles et dans le cas d'une prise de vue à l'intérieur, littéralement tout ce qui se trouve à l'intérieur sera exposé au rayonnement ! De plus, le puissant rayonnement micro-ondes est mortel pour tout appareil électronique, ce qui doit également être pris en compte.

Et pourquoi, en fait, précisément le "gauss gun", et non les lanceurs de disques Thompson, les railguns ou les armes à faisceau?

Le fait est que de tous les types d'armes électromagnétiques, c'est le pistolet gauss qui est le plus facile à fabriquer. De plus, il a un rendement assez élevé par rapport aux autres tireurs électromagnétiques et peut fonctionner à basse tension.

Au niveau de complexité suivant se trouvent les accélérateurs à induction - les lanceurs de disques Thompson (ou transformateurs). Leur fonctionnement nécessite des tensions légèrement plus élevées que les gaussiennes conventionnelles, alors, peut-être, les lasers et les micro-ondes sont les plus complexes, et en toute dernière place se trouve le railgun, qui nécessite des matériaux de structure coûteux, une précision de calcul et de fabrication irréprochable, une source d'énergie coûteuse et puissante (une batterie de condensateurs haute tension) et bien d'autres choses coûteuses.

De plus, le pistolet Gauss, malgré sa simplicité, a un champ incroyablement large pour les solutions de conception et la recherche en ingénierie - cette direction est donc assez intéressante et prometteuse.

Pistolet à micro-ondes bricolage

Tout d'abord, je vous préviens : cette arme est très dangereuse, faites preuve d'un maximum de prudence dans la fabrication et le fonctionnement !

Bref, je vous ai prévenu. Et maintenant, commençons la fabrication.

Nous prenons n'importe quel four à micro-ondes, de préférence le moins puissant et le moins cher.

S'il est grillé, cela n'a pas d'importance - tant que le magnétron fonctionne. Voici son schéma simplifié et sa vue interne.

1. Lampe d'éclairage.
2. Orifices d'aération.
3. Magnétron.
4. Antenne.
5. Guide d'ondes.
6. Condensateur.
7. Transformateur.
8. Panneau de contrôle.
9. Conduisez.
10. Plateau tournant.
11. Séparateur à rouleaux.
12. Loquet de porte.

Ensuite, on en extrait ce même magnétron. Le magnétron a été développé comme un puissant générateur d'oscillations électromagnétiques dans la gamme des micro-ondes pour une utilisation dans les systèmes radar. Les fours à micro-ondes ont des magnétrons avec une fréquence micro-ondes de 2450 MHz. Le fonctionnement du magnétron utilise le processus de mouvement des électrons en présence de deux champs - magnétique et électrique, perpendiculaires l'un à l'autre. Un magnétron est une lampe ou une diode à deux électrodes contenant une cathode incandescente qui émet des électrons et une anode froide. Le magnétron est placé dans un champ magnétique externe.

Pistolet Gauss à faire soi-même

L'anode du magnétron a une structure monolithique complexe avec un système de résonateurs nécessaires pour compliquer la structure du champ électrique à l'intérieur du magnétron. Le champ magnétique est créé par des bobines de courant (un électroaimant), entre les pôles desquelles est placé un magnétron. S'il n'y avait pas de champ magnétique, alors les électrons émis par la cathode avec pratiquement aucune vitesse initiale se déplaceraient dans le champ électrique le long de lignes droites perpendiculaires à la cathode, et tomberaient tous sur l'anode. En présence d'un champ magnétique perpendiculaire, les trajectoires des électrons sont courbées par la force de Lorentz.

Les magnétrons usagés sont vendus à notre bazar radio pour 15 ans.

Il s'agit d'un magnétron dans la coupe et sans radiateur.

Maintenant, vous devez savoir comment l'alimenter. Le diagramme montre que la lueur requise est de 3V 5A et que l'anode est de 3kV 0,1A. Les valeurs de puissance indiquées sont applicables aux magnétrons de micro-ondes faibles, et pour les puissants, elles peuvent être un peu plus grandes. Puissance magnétron moderne four à micro-ondes est d'environ 700 watts.

Pour la compacité et la mobilité du pistolet à micro-ondes, ces valeurs peuvent être quelque peu réduites - si seulement une génération se produit. Nous alimenterons le magnétron à partir d'un convertisseur avec une batterie provenant d'une alimentation sans coupure d'ordinateur.

Valeur passeport 12 volts 7,5 ampères. Quelques minutes de combat devraient suffire. La lueur du magnétron est de 3V, nous l'obtenons à l'aide du microcircuit stabilisateur LM150.

Il est souhaitable d'allumer la lueur quelques secondes avant d'allumer la tension d'anode. Et nous prenons des kilovolts à l'anode du convertisseur (voir schéma ci-dessous).

L'alimentation de la lueur et du P210 est fournie en allumant l'interrupteur à bascule principal quelques secondes avant le tir, et le tir lui-même est déclenché avec le bouton qui alimente l'oscillateur maître du P217. Les données du transformateur sont tirées du même article, seul le secondaire Tr2 est enroulé avec 2000 - 3000 tours de PEL0.2. À partir de l'enroulement résultant, le changement est transmis au redresseur demi-onde le plus simple.

Un condensateur haute tension et une diode peuvent être extraits du micro-ondes, ou s'ils ne sont pas remplacés par 0,5 microfarad - 2kV, diode - KTs201E.

Pour la directivité du rayonnement, et en coupant les lobes inverses (pour qu'il ne s'accroche pas), on place le magnétron dans le cornet. Pour ce faire, nous utilisons un klaxon en métal provenant de cloches d'école ou de haut-parleurs de stade. Dans les cas extrêmes, vous pouvez prendre un bidon de peinture cylindrique d'un litre.

L'ensemble du pistolet à micro-ondes est placé dans un boîtier constitué d'un tuyau épais d'un diamètre de 150 à 200 mm.

Eh bien, le pistolet est prêt. Vous pouvez l'utiliser pour brûler l'ordinateur de bord et les alarmes dans les voitures, brûler les cerveaux et les téléviseurs mauvais voisins, la chasse aux créatures qui courent et volent. J'espère que vous ne lancerez jamais cet outil à micro-ondes - pour votre propre sécurité.

Compilé par: Patlakh V.V.
http://patlah.ru

ATTENTION!

Pistolet Gauss (fusil Gauss)

Autres noms : gauss gun, gauss gun, gauss gun, gauss gun, booster rifle.

Le fusil gauss (ou sa plus grande variante, le pistolet gauss), comme le railgun, est une arme électromagnétique.

Pistolet Gauss

À l'heure actuelle, les conceptions industrielles de combat n'existent pas, même si un certain nombre de laboratoires (principalement amateurs et universitaires) continuent de travailler dur sur la création de ces armes. Le système porte le nom du scientifique allemand Carl Gauss (1777-1855). Avec quelle frayeur le mathématicien a reçu un tel honneur, je ne peux personnellement pas comprendre (je ne peux pas encore, ou plutôt je n'ai pas les informations pertinentes). Gauss avait beaucoup moins à voir avec la théorie de l'électromagnétisme que, par exemple, Oersted, Ampere, Faraday ou Maxwell, mais, néanmoins, le pistolet porte son nom. Le nom est resté, et nous l'utiliserons donc.

Principe de fonctionnement:
Un fusil Gauss est constitué de bobines (électro-aimants puissants) montées sur un canon en diélectrique. Lorsque le courant est appliqué, les électroaimants sont allumés pendant un bref instant l'un après l'autre dans la direction allant du récepteur au museau. Ils attirent à tour de rôle une balle en acier (une aiguille, une fléchette ou un projectile, si l'on parle d'un canon) vers eux et l'accélèrent ainsi à des vitesses importantes.

Avantages de l'arme :
1. Pas de cartouche. Cela vous permet d'augmenter considérablement la capacité du magasin. Par exemple, un chargeur contenant 30 cartouches peut charger 100 à 150 balles.
2. Cadence de tir élevée. Théoriquement, le système permet à l'accélération de la balle suivante de commencer avant même que la précédente n'ait quitté le canon.
3. Prise de vue silencieuse. La conception même de l'arme vous permet de vous débarrasser de la plupart des composants acoustiques du tir (voir les critiques), donc tirer avec un fusil gauss ressemble à une série de pops subtils.
4. Absence de flash de démasquage. Cette fonction est particulièrement utile la nuit.
5. Faible rendement. Pour cette raison, lors du tir, le canon de l'arme ne se soulève pratiquement pas et, par conséquent, la précision du tir augmente.
6. Fiabilité. Le fusil Gauss n'utilise pas de cartouches, et donc la question des munitions de mauvaise qualité disparaît immédiatement. Si, en plus de cela, on rappelle l'absence de mécanisme de déclenchement, alors la notion même de « raté » peut être oubliée comme un cauchemar.
7. Résistance à l'usure accrue. Cette propriété est due au petit nombre de pièces mobiles, aux faibles charges sur les composants et les pièces lors du tir et à l'absence de produits de combustion de la poudre à canon.
8. Possibilité d'utiliser les deux dans espace ouvert, et dans des atmosphères qui suppriment la combustion de la poudre à canon.
9. Vitesse de balle réglable. Cette fonction permet, si nécessaire, de réduire la vitesse de la balle en dessous du son. En conséquence, les pops caractéristiques disparaissent et le fusil Gauss devient complètement silencieux et convient donc aux opérations spéciales secrètes.

Inconvénients des armes :
Parmi les défauts des fusils Gauss, les suivants sont souvent mentionnés: faible rendement, consommation d'énergie élevée, poids et dimensions élevés, long temps de recharge des condensateurs, etc. Je tiens à dire que tous ces problèmes ne sont dus qu'au niveau de développement de la technologie moderne . À l'avenir, lors de la création de sources d'énergie compactes et puissantes, utilisant de nouveaux matériaux structurels et supraconducteurs, le pistolet Gauss peut vraiment devenir une arme puissante et efficace.

En littérature, bien sûr fantastique, William Keith a armé les légionnaires d'un fusil gauss dans son cycle de la Cinquième Légion étrangère. (Un de mes livres préférés !) Il a également été utilisé par les militaristes de la planète Klisand, qui ont amené Jim di Grizzly dans le roman de Garrison "Revenge of the Stainless Steel Rat". On dit que le gaussianisme se retrouve également dans les livres de la série S.T.A.L.K.E.R., mais je n'en ai lu que cinq. Je n'ai rien trouvé de tel, mais je ne parlerai pas pour les autres.

En ce qui concerne mon travail personnel, dans mon nouveau roman "Marauders", j'ai présenté la carabine Gauss "Metel-16" fabriquée à Tula à mon personnage principal Sergei Korn. Certes, il ne la possédait qu'au début du livre. Après tout, le personnage principal est tout de même, ce qui veut dire qu'il a droit à une arme plus impressionnante.

Oleg Chovkounenko

Avis et commentaires :

Alexandre 29/12/13
Selon le point 3 - un tir avec une vitesse de balle supersonique sera fort dans tous les cas. Pour cette raison, pour armes silencieuses des cartouches subsoniques spéciales sont utilisées.
Selon le point 5, le recul sera inhérent à toute arme qui tire sur des "objets matériels" et dépend du rapport des masses de la balle et de l'arme, et de l'élan de la force accélérant la balle.
Selon la revendication 8 - aucune atmosphère ne peut affecter la combustion de la poudre à canon dans une cartouche scellée. Dans l'espace extra-atmosphérique, les armes à feu tireront également.
Le problème ne peut être que la stabilité mécanique des pièces d'armes et les propriétés des lubrifiants à des températures ultra-basses. Mais ce problème peut être résolu et, en 1972, un test de tir en espace ouvert à partir d'un canon orbital de la station orbitale militaire OPS-2 (Salyut-3) a été effectué.

Oleg Chovkounenko
Alexander est bon que vous avez écrit.

Pour être honnête, j'ai fait une description de l'arme basée sur ma propre compréhension du sujet. Mais peut-être que quelque chose n'allait pas. Passons en revue les points ensemble.

Article numéro 3. "Silence de tir."
Autant que je sache, le son d'un tir de n'importe quelle arme à feu se compose de plusieurs éléments :
1) Le son ou mieux dire les sons du fonctionnement du mécanisme de l'arme. Ceux-ci incluent l'impact du percuteur sur la capsule, le bruit de l'obturateur, etc.
2) Le son qui crée l'air qui a rempli le canon avant le tir. Il est déplacé à la fois par la balle et les gaz de poudre s'infiltrant à travers les canaux de coupe.
3) Le son que les gaz de poudre eux-mêmes créent lors d'une forte expansion et d'un refroidissement.
4) Son généré par une onde de choc acoustique.
Les trois premiers points ne s'appliquent pas du tout au gaussianisme.

Je prévois une question sur l'air dans le canon, mais dans un fusil gaussien, le canon n'a pas besoin d'être solide et tubulaire, ce qui signifie que le problème disparaît de lui-même. Il reste donc le point numéro 4, juste celui dont vous parlez, Alexandre. Je tiens à dire que l'onde de choc acoustique est loin d'être la partie la plus forte du plan. Silencieux armes modernes presque pas de combat du tout. Et pourtant, les armes à feu avec silencieux sont encore dites silencieuses. Par conséquent, la gaussienne peut également être appelée sans bruit. Au fait, merci beaucoup de me le rappeler. J'ai oublié de mentionner parmi les avantages du pistolet Gauss la possibilité de régler la vitesse de la balle. Après tout, il est possible de définir un mode subsonique (qui rendra l'arme complètement silencieuse et destinée à des actions secrètes en combat rapproché) et supersonique (c'est pour la vraie guerre).

Numéro d'article 5. "Pratiquement absence complète don."
Bien sûr, il y a aussi un retour sur gassovka. Où sans elle ?! La loi de conservation de la quantité de mouvement n'a pas encore été annulée. Seul le principe de fonctionnement d'un fusil gauss le rendra non explosif, comme dans une arme à feu, mais, pour ainsi dire, étiré et lisse, et donc beaucoup moins perceptible pour le tireur. Bien que, pour être honnête, ce ne sont que mes soupçons. Jusqu'à présent, je n'ai pas tiré avec une telle arme :))

Article numéro 8. "La possibilité d'utiliser les deux dans l'espace extra-atmosphérique...".
Eh bien, je n'ai rien dit du tout sur l'impossibilité d'utiliser des armes à feu dans l'espace. Seulement il faudra le refaire de telle manière, tant de problèmes techniques à résoudre, qu'il est plus facile de créer un canon à gauss :)) Quant aux planètes aux atmosphères spécifiques, l'utilisation d'une arme à feu sur celles-ci peut vraiment être non seulement difficile , mais aussi dangereux. Mais cela fait déjà partie de la section de la fantaisie, en fait, dans laquelle votre obéissant serviteur est engagé.

Viatcheslav 05.04.14
Merci pour histoire intéressante sur les armes. Tout est très accessible et disposé sur les étagères. Un autre serait un shemku pour plus de clarté.

Oleg Chovkounenko
Vyacheslav, j'ai inséré le schéma, comme vous l'avez demandé).

intéressé 22.02.15
"Pourquoi un fusil Gaus?" - Wikipédia dit cela parce qu'il a jeté les bases de la théorie de l'électromagnétisme.

Oleg Chovkounenko
D'abord, selon cette logique, la bombe aérienne aurait dû s'appeler la "Bombe Newton", car elle tombe au sol, obéissant à la Loi la gravité. Deuxièmement, dans le même Wikipédia, Gauss n'est pas du tout mentionné dans l'article «Interaction électromagnétique». Il est bon que nous soyons tous des gens instruits et souvenez-vous que Gauss a déduit le théorème du même nom. Certes, ce théorème est inclus dans les équations plus générales de Maxwell, donc ici Gauss semble être à nouveau dans le coup de "jeter les bases de la théorie de l'électromagnétisme".

Eugène 05.11.15
Le fusil Gaus est un nom inventé pour l'arme. Il est apparu pour la première fois dans le légendaire jeu post-apocalyptique Fallout 2.

Romain 26/11/16
1) à propos de ce que Gauss a à voir avec le nom) lu sur Wikipedia, mais pas l'électromagnétisme, mais le théorème de Gauss, ce théorème est la base de l'électromagnétisme et est la base des équations de Maxwell.
2) le rugissement du tir est principalement dû aux gaz de poudre en forte expansion. parce que la balle est supersonique et après 500m du coup de canon, mais il n'y a pas de grondement! seulement un coup de sifflet dans l'air coupé par l'onde de choc de la balle et c'est tout !)
3) sur le fait qu'ils disent qu'il y a des échantillons d'armes légères et qu'il est silencieux parce qu'ils disent que la balle est subsonique - c'est un non-sens ! quand des arguments sont donnés, vous devez aller au fond du problème ! le tir est silencieux, non pas parce que la balle est subsonique, mais parce que les gaz de poudre ne s'en échappent pas du canon ! lire sur le pistolet PSS à Vic.

Oleg Chovkounenko
Roman, es-tu par hasard un parent de Gauss ? Avec un zèle douloureux, vous défendez son droit à ce nom. Personnellement, je m'en fous, si les gens aiment ça, qu'il y ait un pistolet gauss. Comme pour tout le reste, lisez les critiques de l'article, où la question du silence a déjà été discutée en détail. Je ne peux rien ajouter de nouveau à cela.

Dasha 12.03.17
J'écris de la science-fiction. Opinion: ACCELERATION est l'arme du futur. Je n'attribuerais pas à un étranger le droit d'avoir la primauté dans cette arme. L'ACCÉLÉRATION russe SERA SÛRE AU-DESSUS de l'ouest pourri. Il vaut mieux ne pas donner à un étranger pourri le DROIT D'APPELER UNE ARME PAR SON NOM DE MERDE ! Les Russes sont pleins de leurs sages ! (injustement oublié). Soit dit en passant, la mitrailleuse Gatling (canon) est apparue PLUS TARD que le SOROKA russe (système de canon rotatif). Gatling a simplement breveté une idée volée à la Russie. (Nous l'appellerons désormais Goat Gutl pour cela !). Par conséquent, Gauss n'est pas non plus lié à l'accélération des armes !

Oleg Chovkounenko
Dasha, le patriotisme est certes bon, mais seulement sain et raisonnable. Mais avec le pistolet Gauss, comme on dit, le train est parti. Le terme a déjà pris racine, comme beaucoup d'autres. On ne changera pas les concepts : Internet, le carburateur, le foot, etc. Cependant, peu importe le nom de telle ou telle invention, l'essentiel est de savoir qui peut l'amener à la perfection ou, comme dans le cas d'un fusil gauss, au moins dans un état de combat. Malheureusement, je n'ai pas encore entendu parler de développements sérieux des systèmes de gauss de combat, tant en Russie qu'à l'étranger.

Bojkov Alexandre 26.09.17
Tout est clair. Mais pouvez-vous ajouter des articles sur d'autres types d'armes ? : Sur le pistolet à thermite, le pistolet électrique, le BFG-9000, l'arbalète Gauss, la mitrailleuse ectoplasmique.

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Pistolet Gauss bricolage

Malgré sa taille relativement modeste, le pistolet Gauss est l'arme la plus sérieuse que nous ayons jamais construite. Dès les premiers stades de sa fabrication, la moindre négligence dans la manipulation de l'appareil ou de ses composants individuels peut entraîner un choc électrique.

Pistolet Gauss. Le circuit le plus simple

Fais attention!

L'élément de puissance principal de notre pistolet est un inducteur

Radiographie du pistolet de Gauss

Emplacement des contacts sur le circuit de charge d'un appareil photo jetable Kodak

Avoir une arme qui, même dans les jeux vidéo, ne peut être trouvée que dans le laboratoire d'un savant fou ou près d'un portail temporel vers le futur, c'est cool. Pour regarder comment les gens indifférents à la technologie fixent involontairement leurs yeux sur l'appareil et les joueurs passionnés ramassent à la hâte leur mâchoire du sol - pour cela, cela vaut la peine de passer une journée à assembler un pistolet Gauss.

Comme d'habitude, nous avons décidé de commencer par la conception la plus simple - un pistolet à induction à simple bobine. Les expériences d'accélération en plusieurs étapes du projectile ont été laissées à des électroniciens expérimentés qui ont pu construire un système de commutation complexe sur de puissants thyristors et affiner les moments de commutation séquentielle des bobines. Au lieu de cela, nous nous sommes concentrés sur la possibilité de préparer un plat avec des ingrédients largement disponibles. Donc, pour construire un canon Gauss, il faut d'abord faire du shopping. Dans le magasin de radio, vous devez acheter plusieurs condensateurs d'une tension de 350-400 V et d'une capacité totale de 1000-2000 microfarads, un fil de cuivre émaillé d'un diamètre de 0,8 mm, des compartiments à piles pour le Krona et deux de type 1,5 volt Piles C, un interrupteur à bascule et un bouton. Prenons cinq appareils photo Kodak jetables dans les produits photographiques, un simple relais à quatre broches d'un Zhiguli dans les pièces automobiles, un paquet de pailles pour cocktails dans les «produits», et un pistolet en plastique, une mitrailleuse, un fusil de chasse, un fusil ou tout autre pistolet qui vous voulez en "jouets". voulez vous transformer en une arme du futur.

On s'enroule sur une moustache

L'élément de puissance principal de notre pistolet est un inducteur. Avec sa fabrication, il vaut la peine de commencer le montage du pistolet. Prenez une paille de 30 mm de long et deux grosses rondelles (plastique ou carton), assemblez-les en canette à l'aide d'une vis et d'un écrou. Commencez à enrouler délicatement le fil émaillé autour de celui-ci, bobine par bobine (avec un gros diamètre de fil, c'est assez simple). Veillez à ne pas plier brusquement le fil, n'endommagez pas l'isolation. Après avoir terminé la première couche, remplissez-la de superglue et commencez à enrouler la suivante. Faites cela avec chaque couche. Au total, vous devez enrouler 12 couches. Ensuite, vous pouvez démonter le moulinet, enlever les rondelles et poser le coil sur une longue paille, qui servira de baril. Une extrémité de la paille doit être bouchée. La bobine finie est facile à vérifier en la connectant à une pile 9 volts : si elle tient le poids trombone signifie que vous avez réussi. Vous pouvez insérer une paille dans la bobine et la tester en tant que solénoïde : elle doit activement attirer un morceau de trombone sur elle-même et même la jeter hors du canon de 20 à 30 cm lorsqu'elle est pulsée.

Nous disséquons les valeurs

Une batterie de condensateurs est la mieux adaptée pour générer une impulsion électrique puissante (à cet égard, nous sommes solidaires des créateurs des railguns de laboratoire les plus puissants). Les condensateurs sont bons non seulement pour leur capacité énergétique élevée, mais aussi pour leur capacité à abandonner toute l'énergie en très peu de temps avant que le projectile n'atteigne le centre de la bobine. Cependant, les condensateurs doivent être chargés d'une manière ou d'une autre. Heureusement, le chargeur dont nous avons besoin se trouve dans n'importe quel appareil photo : le condensateur y est utilisé pour former une impulsion haute tension pour l'électrode d'allumage du flash. Les caméras jetables fonctionnent mieux pour nous, car le condensateur et le "chargeur" sont les seuls composants électriques dont ils disposent, ce qui signifie qu'il est très facile d'en retirer le circuit de charge.

Le démontage d'un appareil photo jetable est l'étape où il faut commencer à être prudent. Lors de l'ouverture du boîtier, évitez de toucher les éléments du circuit électrique : le condensateur peut conserver longtemps une charge. Après avoir accédé au condensateur, fermez d'abord ses bornes avec un tournevis à poignée diélectrique. Ce n'est qu'alors que vous pourrez toucher le tableau sans craindre de vous électrocuter. Retirez les pinces de la batterie du circuit de charge, dessoudez le condensateur, soudez le cavalier aux contacts du bouton de charge - nous n'en aurons plus besoin. Préparez au moins cinq planches de chargement de cette manière. Faites attention à l'emplacement des pistes conductrices sur la carte : vous pouvez vous connecter aux mêmes éléments de circuit à différents endroits.

Fixer des priorités

La sélection de la capacité du condensateur est une question de compromis entre l'énergie de tir et le temps de chargement du pistolet. Nous avons opté pour quatre condensateurs de 470 microfarads (400 V) connectés en parallèle. Avant chaque tir, nous attendons environ une minute que les LED des circuits de charge signalent que la tension dans les condensateurs a atteint les 330 V prescrits. Vous pouvez accélérer le processus de charge en connectant plusieurs compartiments de batterie 3 volts au chargeur circuits en parallèle. Cependant, il convient de garder à l'esprit que les batteries puissantes de type "C" ont un courant excédentaire pour les circuits de caméra faibles. Pour éviter que les transistors des cartes ne brûlent, il doit y avoir 3 à 5 circuits de charge connectés en parallèle pour chaque assemblage de 3 volts. Sur notre arme, un seul compartiment de batterie est connecté aux "charges". Tous les autres servent de chargeurs de rechange.

Définition des zones de sécurité

Nous ne conseillerions à personne de tenir sous son doigt un bouton qui décharge une batterie de condensateurs de 400 volts. Pour contrôler la descente, mieux vaut installer un relais. Son circuit de commande est connecté à une pile de 9 volts via le bouton de déverrouillage, et le circuit contrôlé est connecté au circuit entre la bobine et les condensateurs. Le schéma de principe aidera à assembler correctement le pistolet. Lors de l'assemblage d'un circuit haute tension, utilisez un fil d'une section d'au moins un millimètre ; tous les fils fins conviennent aux circuits de charge et de commande.

Lors de l'expérimentation du circuit, rappelez-vous que les condensateurs peuvent avoir une charge résiduelle. Déchargez-les avec un court-circuit avant de les toucher.

Résumé

Le processus de prise de vue ressemble à ceci : allumez l'interrupteur d'alimentation ; attendre la lueur brillante des LED ; nous abaissons le projectile dans le canon de sorte qu'il soit légèrement derrière la bobine; éteignez l'alimentation de sorte que lors du déclenchement, les piles ne prennent pas d'énergie sur elles-mêmes ; Visez et appuyez sur le bouton de déverrouillage. Le résultat dépend largement de la masse du projectile. Avec l'aide d'un ongle court avec un chapeau arraché, nous avons réussi à tirer à travers une canette de boisson énergisante, qui a explosé et inondé la moitié de la rédaction avec une fontaine. Puis le canon, débarrassé de la soude collante, a lancé un clou dans le mur à une distance de cinquante mètres. Et le cœur des fans de science-fiction et de jeux informatiques, notre arme frappe sans aucun obus.