GirişGauss silahı konulu proje. Bilime başlayın. Mermi kinetik enerjisi
NE555 zamanlayıcı ve 4017B çipini temel alan elektromanyetik tabanca devresini sunuyoruz.
Elektromanyetik (Gauss) tabancanın çalışma prensibi, her biri metal yükünü hızlandıran ek bir kuvvet oluşturan L1-L4 elektromıknatısların hızlı ardışık çalıştırılmasına dayanır. NE555 zamanlayıcı, 4017 çipine yaklaşık 10 ms'lik bir periyotta darbeler gönderir, darbe frekansı LED D1 tarafından sinyallenir.
PB1 düğmesine bastığınızda, IC2 mikro devresi aynı aralıkta, L1-L4 elektromıknatıslarının dahil olduğu kollektör devresindeki TR1 - TR4 transistörlerini sırayla açar.
Bu elektromıknatısları yapmak için 25 cm uzunluğunda ve 3 mm çapında bir bakır boruya ihtiyacımız var. Her bobin 500 tur 0,315 mm emaye kaplı tel içerir. Bobinler serbestçe hareket edebilecek şekilde yapılmalıdır. Mermi, 3 cm uzunluğunda ve 2 mm çapında bir çivi parçasıdır.
Tabancaya 25 V'luk bir aküden veya AC şebekeden güç verilebilir.
Elektromıknatısların konumunu değiştirerek en iyi etkiyi elde ederiz; yukarıdaki şekilde her bobin arasındaki aralığın arttığı görülebilir - bunun nedeni merminin hızındaki artıştır.
Bu elbette gerçek bir Gauss silahı değil, devreyi güçlendirerek daha güçlü bir Gauss silahı oluşturmanın mümkün olduğu çalışan bir prototiptir.
Diğer elektromanyetik silah türleri.
Manyetik kütle hızlandırıcılara ek olarak, çalışmak için elektromanyetik enerjiyi kullanan birçok başka silah türü de vardır. En ünlü ve yaygın türlere bakalım.
Elektromanyetik kütle hızlandırıcılar.
"Gauss silahlarına" ek olarak, en az 2 tür kütle hızlandırıcı daha vardır - indüksiyonlu kütle hızlandırıcılar (Thompson bobini) ve "ray tabancaları" olarak da bilinen raylı kütle hızlandırıcılar.
İndüksiyonlu kütle hızlandırıcının çalışması elektromanyetik indüksiyon prensibine dayanmaktadır. Düz bir sargıda hızla artan bir elektrik akımı yaratılır ve bu, etrafındaki boşlukta alternatif bir manyetik alana neden olur. Sargının içine, serbest ucuna iletken malzemeden bir halkanın yerleştirildiği bir ferrit çekirdek yerleştirilir. Halkaya giren alternatif bir manyetik akının etkisi altında, içinde bir elektrik akımı ortaya çıkar ve sarım alanına göre ters yönde bir manyetik alan oluşturulur. Halka, alanıyla birlikte sarım alanından uzaklaşmaya başlar ve hızlanarak ferrit çubuğun serbest ucundan uçar. Sargıdaki akım darbesi ne kadar kısa ve güçlü olursa, halka o kadar güçlü uçar.
Raylı kütle hızlandırıcı farklı şekilde çalışır. İçinde iletken bir mermi, içinden akımın sağlandığı iki ray - elektrotlar (adını aldığı yer - demiryolu tabancası) arasında hareket eder.
Akım kaynağı raylara tabanlarından bağlandığından akım sanki merminin peşindeymiş gibi akar ve akım taşıyan iletkenlerin etrafında oluşan manyetik alan tamamen iletken merminin arkasında yoğunlaşır. Bu durumda mermi, rayların oluşturduğu dik bir manyetik alana yerleştirilen, akım taşıyan bir iletkendir. Tüm fizik kanunlarına göre mermi, rayların bağlandığı yerin tersi yönde yönlendirilen ve mermiyi hızlandıran Lorentz kuvvetine maruz kalır. Bir raylı tüfek üretimi ile ilgili bir dizi şey vardır ciddi sorunlar- akım darbesi o kadar güçlü ve keskin olmalı ki merminin buharlaşmaya zamanı olmayacak (sonuçta içinden büyük bir akım akıyor!), ancak onu ileriye doğru hızlandıran bir hızlanma kuvveti ortaya çıkacak. Bu nedenle merminin ve rayın malzemesi mümkün olan en yüksek iletkenliğe sahip olmalı, mermi mümkün olduğu kadar az kütleye sahip olmalı ve akım kaynağı mümkün olduğunca fazla güce ve daha az endüktansa sahip olmalıdır. Ancak raylı hızlandırıcının özelliği, ultra düşük kütleleri son derece yüksek hızlara çıkarabilmesidir. Pratikte raylar gümüşle kaplanmış oksijensiz bakırdan yapılıyor, mermi olarak alüminyum çubuklar kullanılıyor, güç kaynağı olarak yüksek voltajlı kapasitörlerden oluşan bir batarya kullanılıyor ve raylara girmeden önce merminin kendisine güç vermeye çalışıyorlar. Pnömatik veya ateşli silahlar kullanılarak mümkün olan en yüksek başlangıç hızı.
Elektromanyetik silahlar, kütle hızlandırıcıların yanı sıra güçlü enerji kaynakları da içerir. Elektromanyetik radyasyon Lazerler ve magnetronlar gibi.
Herkes lazeri bilir. Ateşlendiğinde elektronlarla kuantum seviyelerinde ters bir popülasyonun oluşturulduğu bir çalışma sıvısından, çalışma sıvısı içindeki fotonların aralığını artıran bir rezonatörden ve bu ters popülasyonu yaratacak bir jeneratörden oluşur. Prensipte popülasyonun tersine çevrilmesi herhangi bir maddede yaratılabilir ve günümüzde lazerlerin nelerden yapılmadığını söylemek daha kolaydır.
Lazerler çalışma sıvısına göre sınıflandırılabilir: yakut, CO2, argon, helyum-neon, katı hal (GaAs), alkol vb., çalışma moduna göre: darbeli, sürekli, sözde sürekli, kuantum sayısına göre sınıflandırılabilir Kullanılan seviyeler: 3 seviyeli, 4 seviyeli, 5 seviyeli. Lazerler ayrıca üretilen radyasyonun frekansına göre de sınıflandırılır - mikrodalga, kızılötesi, yeşil, ultraviyole, x-ışını vb. Lazer verimliliği genellikle %0,5'i geçmez, ancak şimdi durum değişti - yarı iletken lazerler (GaAs'a dayanan katı hal lazerleri) %30'un üzerinde verime sahiptir ve bugün 100(!) W'a kadar çıkış gücüne sahip olabilirler. yani güçlü “klasik” yakut veya CO2 lazerlerle karşılaştırılabilir. Ayrıca diğer lazer türlerine en az benzeyen gaz dinamik lazerler de vardır. Aralarındaki fark, askeri amaçlarla kullanılmalarına olanak tanıyan, sürekli olarak muazzam bir güç ışınını üretebilmeleridir. Temelde gaz dinamiği lazeri, gaz akışına dik rezonatöre sahip bir jet motorudur. Memeden çıkan sıcak gaz, popülasyonun tersine dönmesi durumundadır.
Eğer buna bir rezonatör eklerseniz, multi megavatlık bir foton akışı uzaya uçacak.
Mikrodalga tabancaları - ana işlevsel ünite, güçlü bir mikrodalga radyasyon kaynağı olan bir magnetrondur. Mikrodalga tabancalarının dezavantajı, lazerlerle karşılaştırıldığında bile kullanılmalarının son derece tehlikeli olmasıdır; mikrodalga radyasyonu engellerden yüksek oranda yansıtılır ve kapalı alanda ateşlenirse, kelimenin tam anlamıyla içerideki her şey ışınlanır! Ek olarak, güçlü mikrodalga radyasyonu herhangi bir elektronik cihaz için ölümcüldür ve bu da dikkate alınmalıdır.
Ve aslında neden Thompson disk fırlatıcıları, raylı silahlar veya ışın silahları değil de tam olarak “Gauss silahı”?
Gerçek şu ki, tüm elektromanyetik silahlar arasında üretimi en kolay olanı Gauss Tabancasıdır. Ayrıca diğer elektromanyetik atıcılara göre oldukça yüksek verime sahiptir ve düşük voltajlarda çalışabilmektedir.
Bir sonraki en karmaşık aşamada indüksiyon hızlandırıcıları - Thompson disk atıcıları (veya transformatörleri) bulunur. Operasyonları, geleneksel bir Gaussian'a göre biraz daha yüksek voltaj gerektirir, o zaman belki de karmaşıklık açısından lazerler ve mikrodalgalar vardır ve en son sırada pahalı inşaat malzemeleri, kusursuz hesaplama ve üretim doğruluğu gerektiren pahalı ve pahalı bir silah vardır. güçlü enerji kaynağı (yüksek voltajlı kapasitörlerden oluşan bir pil) ve diğer birçok pahalı şey.
Ek olarak, Gauss silahı, sadeliğine rağmen, tasarım çözümleri ve mühendislik araştırmaları için inanılmaz derecede geniş bir kapsama sahiptir - bu nedenle bu yön oldukça ilginç ve umut vericidir.
DIY mikrodalga tabancası
Öncelikle sizi uyarıyorum: Bu silah çok tehlikelidir, üretimi ve kullanımı sırasında azami derecede dikkatli olun!
Kısaca uyardım. Şimdi üretime başlayalım.
Herhangi bir mikrodalga fırını alıyoruz, tercihen en düşük güçlü ve en ucuz olanı.
Yanmışsa, magnetron çalıştığı sürece önemi yoktur. İşte basitleştirilmiş diyagramı ve iç görünümü.
1. Aydınlatma lambası.
2. Havalandırma delikleri.
3. Magnetron.
4. Anten.
5. Dalga kılavuzu.
6. Kapasitör.
7. Transformatör.
8. Kontrol paneli.
9. Sür.
10. Döner tepsi.
11. Silindirli ayırıcı.
12. Kapı mandalı.
Daha sonra aynı magnetronu oradan çıkarıyoruz. Magnetron, radar sistemlerinde kullanılmak üzere mikrodalga aralığında güçlü bir elektromanyetik salınım üreteci olarak geliştirildi. Mikrodalga fırınlar, mikrodalga frekansı 2450 MHz olan magnetronlar içerir. Bir magnetronun çalışması, birbirine dik iki alanın (manyetik ve elektrik) varlığında elektron hareketi sürecini kullanır. Magnetron, elektron yayan sıcak bir katot ve soğuk bir anot içeren iki elektrotlu bir tüp veya diyottur. Magnetron harici bir manyetik alana yerleştirilir.
DIY Gauss tabancası
Magnetron anotu, magnetronun içindeki elektrik alanının yapısını karmaşıklaştırmak için gerekli bir rezonatör sistemine sahip karmaşık bir monolitik yapıya sahiptir. Manyetik alan, kutupları arasına bir magnetronun yerleştirildiği akımlı bobinler (elektromıknatıs) tarafından oluşturulur. Eğer manyetik alanöyle olmasaydı, katottan neredeyse hiç başlangıç hızı olmadan uçan elektronlar, elektrik alanında katoda dik düz çizgiler boyunca hareket edecek ve hepsi anotun üzerine düşecekti. Dik bir manyetik alanın varlığında elektron yörüngeleri Lorentz kuvveti tarafından bükülür.
Radyo pazarımızda kullanılmış magnetronları 15e karşılığında satıyoruz.
Bu kesitte ve radyatörü olmayan bir magnetrondur.
Şimdi onu nasıl güçlendireceğinizi öğrenmeniz gerekiyor. Diyagram gerekli filamanın 3V 5A ve anodun 3kV 0,1A olduğunu göstermektedir. Belirtilen güç değerleri zayıf mikrodalgalardan gelen magnetronlar için geçerlidir ve güçlü olanlar için biraz daha yüksek olabilir. Modern mikrodalga fırınların magnetron gücü yaklaşık 700 W'tır.
Mikrodalga tabancasının kompaktlığı ve hareketliliği nedeniyle, bu değerler üretim meydana geldiği sürece bir miktar azaltılabilir. Magnetron'a bir dönüştürücüden, bilgisayarın kesintisiz güç kaynağından gelen bir pille güç sağlayacağız.
Nominal değer 12 volt 7,5 amperdir. Birkaç dakikalık savaş yeterli olacaktır. Magnetron ısısı LM150 stabilizatör çipi kullanılarak elde edilen 3V'dur.
Anot voltajını açmadan birkaç saniye önce ısıtmanın açılması tavsiye edilir. Ve dönüştürücüden anoda kilovolt alıyoruz (aşağıdaki şemaya bakın).
Filamana ve P210'a güç, atıştan birkaç saniye önce ana geçiş anahtarının açılmasıyla sağlanır ve atışın kendisi, P217'deki ana osilatöre güç sağlayan bir düğmeyle ateşlenir. Transformatör verileri aynı makaleden alınmıştır, sadece Tr2 sekonderini 2000 - 3000 tur PEL0.2 ile sarıyoruz. Ortaya çıkan sargıdan alternatif akım, basit bir yarım dalga doğrultucuya beslenir.
Mikrodalgadan yüksek voltajlı bir kapasitör ve diyot alınabilir veya mevcut değilse 0,5 µF - 2 kV diyot - KTs201E ile değiştirilebilir.
Radyasyonu yönlendirmek ve ters lobları kesmek (yakalanmaması için) için magnetronu boynuzun içine yerleştiriyoruz. Bunu yapmak için okul zillerinden veya stadyum hoparlörlerinden metal bir korna kullanıyoruz. Son çare olarak silindirik bir tane alabilirsiniz. litrelik kavanoz boyanın altından.
Mikrodalga tabancasının tamamı, 150-200 mm çapında kalın bir borudan yapılmış bir mahfazaya yerleştirilmiştir.
Silah hazır. Araç bilgisayarını ve araba alarmlarını yakmak, kötü komşuların beyinlerini ve televizyonlarını yakmak, koşan ve uçan yaratıkları avlamak için kullanılabilir. Kendi güvenliğiniz için umarım bu mikrodalga silahını asla fırlatmazsınız.
Tarafından düzenlendi: Patlakh V.V.
http://patlah.ru
DİKKAT!
Gauss topu (Gauss tüfeği)
Diğer isimler: Gauss silahı, Gauss silahı, Gauss tüfeği, Gauss silahı, hızlanan tüfek.
Gauss tüfeği (veya onun daha büyük versiyonu olan Gauss silahı), raylı tüfek gibi, elektromanyetik bir silahtır.
Gauss silahı
Şu anda herhangi bir askeri endüstriyel örnek bulunmamaktadır, ancak bir dizi laboratuvar (çoğunlukla amatör ve üniversite) bu silahların oluşturulması üzerinde ısrarla çalışmaya devam etmektedir. Sistem adını Alman bilim adamı Carl Gauss'tan (1777-1855) almıştır. Ben şahsen matematikçinin neden bu kadar korktuğunu anlayamıyorum (hala anlayamıyorum, daha doğrusu ilgili bilgiye sahip değilim). Gauss'un elektromanyetizma teorisiyle örneğin Oersted, Ampere, Faraday veya Maxwell'den çok daha az ilgisi vardı, ancak yine de silahın adı onun onuruna verildi. İsim sıkıştı ve bu nedenle biz de onu kullanacağız.
Çalışma prensibi:
Bir Gauss tüfeği, dielektrikten yapılmış bir namlu üzerine monte edilmiş bobinlerden (güçlü elektromıknatıslar) oluşur. Akım uygulandığında elektromıknatıslar alıcıdan namluya doğru kısa bir süreliğine birbiri ardına açılır. Sırayla çelik bir mermiyi (toptan söz edersek bir iğne, dart veya mermi) çekerler ve böylece onu önemli hızlara çıkarırlar.
Silahın avantajları:
1. Kartuş eksikliği. Bu, dergi kapasitesini önemli ölçüde artırmanıza olanak tanır. Örneğin 30 mermi alan bir şarjöre 100-150 mermi yüklenebilmektedir.
2. Yüksek ateş hızı. Teorik olarak sistem, bir önceki mermi namluyu terk etmeden önce bile bir sonraki mermiyi hızlandırmaya başlamanıza izin verir.
3. Sessiz çekim. Silahın tasarımı, atışın akustik bileşenlerinin çoğundan kurtulmanıza olanak tanır (incelemelere bakın), bu nedenle bir Gauss tüfeğinden ateş etmek, zar zor duyulabilen bir dizi patlama gibi görünür.
4. Maskeyi kaldırma flaşı yok. Bu özellik özellikle geceleri kullanışlıdır.
5. Düşük geri tepme. Bu nedenle ateş ederken silahın namlusu pratik olarak yukarı kalkmaz ve dolayısıyla ateşin doğruluğu artar.
6. Güvenilirlik. Gauss tüfeği kartuş kullanmaz ve bu nedenle düşük kaliteli mühimmat sorunu hemen ortadan kalkar. Buna ek olarak ateşleme mekanizmasının olmadığını da hatırlarsak, o zaman “tekleme” kavramı kötü bir rüya gibi unutulabilir.
7. Artan aşınma direnci. Bu özellik, az sayıda hareketli parçadan, atış sırasında bileşenler ve parçalar üzerindeki düşük yüklerden ve barut yanma ürünlerinin bulunmamasından kaynaklanmaktadır.
8. Aşağıdaki gibi kullanım imkanı uzay ve barutun yanmasını baskılayan atmosferlerde.
9. Ayarlanabilir mermi hızı. Bu işlev, gerekirse merminin ses altındaki hızının azaltılmasına olanak tanır. Sonuç olarak, karakteristik patlamalar kaybolur ve Gauss tüfeği tamamen sessiz hale gelir ve bu nedenle gizli özel operasyonlar için uygundur.
Silah dezavantajları:
Gauss tüfeklerinin dezavantajları arasında sıklıkla şunlar belirtilmektedir: düşük verimlilik, yüksek enerji tüketimi, ağır ağırlık ve boyutlar, uzun zaman kapasitörlerin şarj edilmesi vb. Tüm bu sorunların yalnızca seviyeden kaynaklandığını söylemek istiyorum. modern gelişme teknoloji. Gelecekte, yeni yapısal malzemeler ve süper iletkenler kullanılarak kompakt ve güçlü güç kaynaklarının yaratılmasıyla Gauss silahı gerçekten güçlü ve etkili bir silah haline gelebilir.
Edebiyatta, elbette fantastik edebiyatta William Keith, “Beşinci Yabancı Lejyon” serisinde lejyonerleri Gauss tüfeğiyle silahlandırdı. (En sevdiğim kitaplardan biri!) Jim di Gris'in Harrison'ın "Paslanmaz Çelik Farenin İntikamı" romanında ulaştığı Klisand gezegenindeki militaristlerin de hizmetindeydi. Gausovka'nın S.T.A.L.K.E.R. serisindeki kitaplarda da bulunduğunu söylüyorlar ama ben sadece beşini okudum. Orada buna benzer bir şey bulamadım ve başkaları adına konuşmayacağım.
Kişisel çalışmalarıma gelince, yeni romanım Çapulcular'da ana karakterim Sergei Korn'a Tula yapımı Metel-16 gauss karabina verdim. Doğru, ona yalnızca kitabın başında sahipti. Nihayet ana karakter sonuçta bu onun daha etkileyici bir silahı hak ettiği anlamına geliyor.
Oleg Şovkunenko
İncelemeler ve yorumlar:
İskender 29.12.13
3. noktaya göre süpersonik mermi hızıyla yapılan bir atış her halükarda gürültülü olacaktır. Bu nedenle sessiz silahlarözel ses altı kartuşlar kullanılır.
5. noktaya göre geri tepme, "maddi nesneleri" fırlatan herhangi bir silahın doğasında olacaktır ve merminin ve silahın kütlelerinin oranına ve mermiyi hızlandıran kuvvetin itici gücüne bağlıdır.
Paragraf 8'e göre, kapalı bir kartuştaki barutun yanmasını hiçbir atmosfer etkileyemez. Uzayda da ateşli silahlar ateşlenecek.
Sorun yalnızca silah parçalarının mekanik stabilitesinde ve ultra düşük sıcaklıklarda yağlama özelliklerinde olabilir. Ancak bu sorun çözülebilir ve 1972'de, OPS-2 (Salyut-3) askeri yörünge istasyonundan uzayda bir yörünge topundan test ateşi gerçekleştirildi.
Oleg Şovkunenko
Alexander, bunu yazman iyi oldu.
Dürüst olmak gerekirse, konuyla ilgili kendi anlayışıma dayanarak silahın bir tanımını yaptım. Ama belki bir konuda yanılmışımdır. Birlikte nokta nokta çözelim.
3 numaralı nokta. "Sessiz çekim."
Bildiğim kadarıyla herhangi bir yerden silah sesi ateşli silahlar birkaç bileşenden oluşur:
1) Sesi, daha doğrusu silah mekanizmasının çalışma sesi. Buna ateşleme iğnesinin kapsül üzerindeki darbesi, sürgü sesi vb. de dahildir.
2) Atıştan önce namluyu dolduran havanın çıkardığı ses. Hem mermi hem de tüfek kanallarından sızan toz gazlar tarafından yerinden edilir.
3) Ani genleşme ve soğuma sırasında toz gazların kendilerinin yarattığı ses.
4) Akustik şok dalgasının yarattığı ses.
İlk üç nokta Gaussian için hiçbir şekilde geçerli değildir.
Namludaki hava ile ilgili bir soru öngörüyorum, ancak Gauss-vintage bir namlunun katı ve boru şeklinde olmasına hiç de gerek yok, bu da sorunun kendiliğinden ortadan kalktığı anlamına geliyor. Geriye 4 numaralı nokta kalıyor, bu da tam olarak senin bahsettiğin şey Alexander. Akustik şok dalgasının çekimin en gürültülü kısmından uzak olduğunu söylemek istiyorum. Modern silahların susturucuları pratikte onunla hiç savaşmıyor. Yine de susturuculu bir ateşli silaha hala sessiz deniyor. Sonuç olarak Gaussian gürültüsüz olarak da adlandırılabilir. Bu arada hatırlattığınız için çok teşekkür ederim. Gauss silahının avantajları arasında merminin hızını ayarlama yeteneğinden bahsetmeyi unuttum. Sonuçta, ses altı modunu (silahı tamamen sessiz hale getirecek ve yakın dövüşte gizli eylemler için tasarlanmış) ve süpersonik (bu gerçek savaş içindir) ayarlamak mümkündür.
5 numaralı nokta. “Neredeyse geri dönüş yok.”
Elbette gaz tabancasının da geri tepmesi var. O olmasaydı nerede olurduk? Momentumun korunumu yasası henüz iptal edilmedi. Yalnızca Gauss tüfeğinin çalışma prensibi, onu ateşli silahta olduğu gibi patlayıcı olmaktan çıkaracak, aksine uzatılmış ve pürüzsüz hale getirecek ve dolayısıyla atıcı için çok daha az fark edilecektir. Ancak dürüst olmak gerekirse bunlar sadece benim şüphelerim. Daha önce hiç böyle silahla ateş etmemiştim :))
8 numaralı nokta. “Uzaydaki gibi kullanım imkanı…”.
Uzayda ateşli silah kullanmanın imkansızlığı hakkında hiçbir şey söylemedim. Ancak bu şekilde yeniden yapılması gerekecek, o kadar çok teknik sorunun çözülmesi gerekecek ki, Gauss silahı oluşturmak daha kolay olacak :)) Belirli atmosferlere sahip gezegenlere gelince, üzerlerinde ateşli silah kullanımı gerçekten de mümkün olabilir. sadece zor değil, aynı zamanda güvensiz. Ama bu zaten fantezi kısmından, aslında sizin mütevazi hizmetkarınızın yaptığı da budur.
Vyaçeslav 04/05/14
için teşekkürler ilginç hikaye silahlar hakkında. Her şey çok erişilebilir ve raflara yerleştirilmiş. Daha fazla netlik sağlamak için bir diyagram da istiyorum.
Oleg Şovkunenko
Vyacheslav, istediğin gibi şemayı ekledim).
ilgileniyorum 02.22.15
"Neden bir Gaus tüfeği?" - Vikipedi elektromanyetizma teorisinin temellerini attığı için öyle diyor.
Oleg Şovkunenko
Öncelikle bu mantığa göre hava bombasına Kanunlara uyarak yere düştüğü için “Newton Bombası” adı verilmesi gerekirdi. evrensel yerçekimi. İkincisi, aynı Wikipedia'da "Elektromanyetik etkileşim" makalesinde Gauss'tan hiç bahsedilmiyor. Hepimizin eğitimli insanlar olmamız ve Gauss'un aynı isimli teoremi türettiğini hatırlamamız iyi bir şey. Doğru, bu teorem Maxwell'in daha genel denklemlerinde yer alıyor, dolayısıyla Gauss burada "elektromanyetizma teorisinin temellerini atma" yolunda geri dönmüş gibi görünüyor.
Evgeniy 05.11.15
Gaus tüfeği silah için uydurulmuş bir isimdir. İlk olarak efsanevi kıyamet sonrası oyun Fallout 2'de ortaya çıktı.
Roma 11/26/16
1) Gauss'un isimle ne ilgisi olduğu hakkında) Wikipedia'da okudum, ancak elektromanyetizma değil, Gauss teoremi; bu teorem elektromanyetizmanın temelidir ve Maxwell denklemlerinin temelidir.
2) bir atışın kükremesi esas olarak keskin bir şekilde genişleyen toz gazlardan kaynaklanmaktadır. çünkü mermi süpersonik ve namlu kesiminden 500 metre uzakta, ancak ondan kükreme yok! yalnızca bir kurşunun şok dalgasıyla kesilen havadan gelen bir ıslık ve hepsi bu!)
3) Küçük silah örnekleri olduğunu söylemeleri ve merminin ses altı olduğunu söyledikleri için sessiz kalmaları - bu saçmalık! Herhangi bir argüman sunulduğunda sorunun özünü anlamalısınız! Atış sessiz çünkü mermi ses altı değil, toz gazlar namludan kaçmıyor! Wik'te PSS tabancası hakkında bilgi edinin.
Oleg Şovkunenko
Roman, Gauss'un akrabası olma ihtimalin var mı? Onun bu isme sahip olma hakkını fazlasıyla gayretle savunuyorsunuz. Şahsen ben umurumda değil, eğer insanlar hoşuna giderse, bırakın Gauss silahı olsun. Diğer her şeye gelince, makaledeki incelemeleri okuyun, gürültüsüzlük konusu orada zaten ayrıntılı olarak tartışıldı. Buna yeni bir şey ekleyemiyorum.
Dasha 03/12/17
Bilim kurgu yazıyorum. Görüş: HIZLANMA geleceğin silahıdır. Bu silahta öncelik hakkını bir yabancıya atfetmem. Rusya'nın HIZLANMASI çürümüş Batı'yı KESİNLİKLE İLERLETECEKTİR. Çürümüş bir yabancıya SİLAHI KÖTÜ ADIYLA ÇAĞIRMA HAKKINI vermemek daha iyidir! Rusların bir sürü akıllı adamı var! (haksız yere unutuldu). Bu arada, Gatling makineli tüfek (silah), Rus SOROKA'dan (dönen namlu sistemi) SONRA ortaya çıktı. Gatling, Rusya'dan çalınan bir fikrin patentini aldı. (Bundan sonra ona Keçi Gatl adını vereceğiz!). Dolayısıyla Gauss'un silahların hızlanmasıyla da hiçbir ilgisi yoktur!
Oleg Şovkunenko
Dasha, vatanseverlik elbette iyidir, ama yalnızca sağlıklı ve makul. Ama dedikleri gibi Gauss silahıyla tren gitti. Bu terim, diğerleri gibi çoktan benimsendi. Kavramları değiştirmeyeceğiz: İnternet, karbüratör, futbol vb. Bununla birlikte, şu veya bu buluşun kimin adının verildiği o kadar önemli değil, asıl mesele onu kimin mükemmelliğe veya Gauss tüfeğinde olduğu gibi en azından savaş durumuna getirebileceğidir. Ne yazık ki, hem Rusya'da hem de yurtdışında savaş gauss sistemlerinin ciddi gelişimini henüz duymadım.
Bozhkov Alexander 09.26.17
Temiz. Peki diğer silah türleri hakkında makaleler eklemek mümkün mü?: Termit tabancası, elektro atıcı, BFG-9000, Gauss tatar yayı, ektoplazmik makineli tüfek hakkında.
Bir yorum Yaz
DIY Gauss tabancası
Nispeten mütevazı boyutuna rağmen Gauss tabancası şimdiye kadar ürettiğimiz en ciddi silahtır. Üretiminin ilk aşamalarından itibaren, cihazın veya bileşenlerinin kullanımında en ufak bir dikkatsizlik, elektrik çarpmasına yol açabilir.
Gauss silahı. En basit şema
Dikkat olmak!
Silahımızın ana güç elemanı indüktördür
X-ışını Gauss silahı
Kodak tek kullanımlık fotoğraf makinesinin şarj devresindeki temas noktalarının konumu
Bir silaha sahip olsan bile bilgisayar oyunları ah yalnızca çılgın bir bilim adamının laboratuvarında veya geleceğe açılan bir zaman kapısının yakınında bulunabilir - bu harika. Teknolojiye kayıtsız insanların bakışlarını istemeden cihaza nasıl sabitlediklerini ve hevesli oyuncuların çenelerini aceleyle yerden kaldırdıklarını izlemek - bunun için bir Gauss topunu monte etmek için bir gün harcamaya değer.
Her zamanki gibi en basit tasarımla, tek bobinli endüksiyon tabancasıyla başlamaya karar verdik. Bir merminin çok aşamalı hızlanmasıyla ilgili deneyler, güçlü tristörler kullanarak karmaşık bir anahtarlama sistemi oluşturabilen ve bobinlerin sıralı aktivasyon anlarına ince ayar yapabilen deneyimli elektronik mühendislerine bırakıldı. Bunun yerine, yaygın olarak bulunabilen malzemeleri kullanarak bir yemek yaratma becerisine odaklandık. Yani bir Gauss topu yapmak için öncelikle alışverişe çıkmalısınız. Radyo mağazasında 350–400 V voltajlı ve toplam 1000–2000 mikrofarad kapasiteli birkaç kapasitör, 0,8 mm çapında emaye bakır tel, Krona için pil bölmeleri ve iki adet 1,5 volt C- satın almanız gerekir. tip piller, bir geçiş anahtarı ve bir düğme. Fotoğraf ürünlerinde, beş adet Kodak tek kullanımlık kamerayı, otomobil parçalarında - Zhiguli'den basit bir dört pimli röleyi, "ürünlerde" - bir paket kokteyl pipetini ve "oyuncaklarda" - plastik bir tabanca, makineli tüfek, av tüfeğini ele alalım. , av tüfeği veya onu geleceğin silahına dönüştürmek istediğiniz herhangi bir silah.
Hadi çıldıralım
Silahımızın ana güç elemanı indüktördür. Üretimi ile silahı monte etmeye başlamaya değer. 30 mm uzunluğunda bir parça saman ve iki büyük rondela (plastik veya karton) alın, bunları bir vida ve somun kullanarak bir bobin halinde birleştirin. Emaye teli dikkatlice, sırayla sarmaya başlayın (büyük tel çapıyla bu oldukça basittir). Kabloda keskin bükülmelere veya izolasyona zarar vermemeye dikkat edin. İlk katmanı bitirdikten sonra süper yapıştırıcıyla doldurun ve bir sonrakini sarmaya başlayın. Bunu her katmanla yapın. Toplamda 12 katman sarmanız gerekiyor. Daha sonra makarayı sökebilir, pulları çıkarabilir ve makarayı fıçı görevi görecek uzun bir kamışın üzerine koyabilirsiniz. Pipetin bir ucu tıkalı olmalıdır. Bitmiş bobini 9 voltluk bir aküye bağlayarak kontrol etmek kolaydır: ağırlığı taşıyorsa Ataç, o zaman başarıya ulaştınız. Bobine bir pipet yerleştirebilir ve bunu bir solenoid olarak test edebilirsiniz: aktif olarak bir ataş parçasını kendi içine çekmeli ve darbeli bağlandığında onu namludan 20-30 cm dışarı atmalıdır.
Değerlerin incelenmesi
Bir kapasitör bataryası, güçlü bir elektrik darbesi üretmek için idealdir (bu görüşe göre, en güçlü laboratuvar silahlarının yaratıcılarıyla aynı fikirdeyiz). Kondansatörler yalnızca yüksek enerji kapasiteleri nedeniyle değil, aynı zamanda mermi bobinin merkezine ulaşmadan önce çok kısa bir süre içinde tüm enerjiyi serbest bırakma yetenekleri açısından da iyidir. Ancak kapasitörlerin bir şekilde şarj edilmesi gerekiyor. Neyse ki, ihtiyacımız olan şarj cihazı herhangi bir kamerada mevcut: burada flaşın ateşleme elektrodu için yüksek voltajlı bir darbe üretmek üzere bir kapasitör kullanılıyor. Tek kullanımlık kameralar bizim için en iyi sonucu verir çünkü kapasitör ve "şarj cihazı" sahip oldukları tek elektrikli bileşenlerdir, bu da şarj devresini onlardan çıkarmanın çocuk oyuncağı olduğu anlamına gelir.
Tek kullanımlık bir kameranın sökülmesi, dikkatli olmaya başlamanız gereken bir adımdır. Kasayı açarken elektrik devresinin elemanlarına dokunmamaya çalışın: kapasitör şarjı uzun süre tutabilir. Kapasitöre erişim sağladıktan sonra, önce dielektrik saplı bir tornavidayla terminallerine kısa devre yapın. Ancak bundan sonra elektrik çarpmasından korkmadan tahtaya dokunabilirsiniz. Akü braketlerini şarj devresinden çıkarın, kapasitörün lehimini çözün, şarj düğmesinin kontaklarına bir atlama teli lehimleyin - artık buna ihtiyacımız olmayacak. Bu şekilde en az beş şarj panosu hazırlayın. Kart üzerindeki iletken izlerin konumuna dikkat edin: aynı devre elemanlarını farklı yerlere bağlayabilirsiniz.
Öncelikleri belirlemek
Kapasitör kapasitesinin seçimi, atış enerjisi ile tabanca şarj süresi arasındaki uzlaşma meselesidir. Paralel bağlı dört adet 470 mikrofarad (400 V) kapasitöre karar verdik. Her atıştan önce, şarj devrelerindeki LED'lerden kapasitörlerdeki voltajın gerekli 330 V'a ulaştığını belirten bir sinyal için yaklaşık bir dakika bekleriz. Birkaç adet 3 voltluk pil bölmesini bağlayarak şarj işlemi hızlandırılabilir. şarj devrelerine paralel. Ancak güçlü “C” pillerin zayıf kamera devreleri için aşırı akım taşıdığını unutmamakta fayda var. Kartlardaki transistörlerin yanmasını önlemek için, her 3 voltluk düzeneğin paralel bağlı 3-5 şarj devresine sahip olması gerekir. Silahımızda “şarj cihazlarına” yalnızca bir pil bölmesi bağlıdır. Diğerleri yedek depo görevi görüyor.
Güvenlik bölgelerinin tanımlanması
Kimseye 400 voltluk kapasitörlerden oluşan bir aküyü boşaltan bir düğmeyi parmağının altında tutmasını tavsiye etmiyoruz. İnişi kontrol etmek için bir röle kurmak daha iyidir. Kontrol devresi, deklanşör düğmesi aracılığıyla 9 voltluk bir aküye bağlanır ve kontrol devresi, bobin ile kapasitörler arasındaki devreye bağlanır. Şematik bir diyagram, tabancayı doğru şekilde monte etmenize yardımcı olacaktır. Yüksek voltaj devresini monte ederken, en az bir milimetre kesitli bir tel kullanın; şarj ve kontrol devreleri için herhangi bir ince kablo uygundur.
Devreyle deney yaparken şunu unutmayın: kapasitörlerde artık yük olabilir. Dokunmadan önce kısa devre yaparak deşarj edin.
Özetleyelim
Çekim süreci şuna benzer: Güç anahtarını açın; LED'lerin parlak bir şekilde yanmasını bekleyin; mermiyi, bobinin biraz arkasında olacak şekilde namluya indirin; pillerin ateşleme sırasında kendilerinden enerji almaması için gücü kapatın; nişan alın ve deklanşöre basın. Sonuç büyük ölçüde merminin kütlesine bağlıdır. Başı ısırılmış kısa bir çivi kullanarak bir kavanozun içinden ateş etmeyi başardık. enerji içeceği patladı ve yazı işleri bürosunun yarısını bir çeşmeyle sular altında bıraktı. Daha sonra yapışkan sodadan temizlenen silah, elli metre mesafeden duvara bir çivi çaktı. Ve silahımız, bilim kurgu ve bilgisayar oyunu hayranlarının kalbini mermisiz vuruyor.
Tarafından düzenlendi: Patlakh V.V.
http://patlah.ru
© “Teknolojiler ve Yöntemler Ansiklopedisi” Patlakh V.V. 1993-2007
DİKKAT!
Ansiklopedi editörlerinin önceden yazılı izni olmadan bu makalenin materyallerinin ve ayrıca içinde yayınlanan fotoğraf, çizim ve diyagramların herhangi bir şekilde yeniden basılması, tamamen veya kısmen çoğaltılması yasaktır.
Sana hatırlatıyorum! Ansiklopedide yayınlanan materyallerin hukuka aykırı ve yasa dışı kullanımından editörler sorumlu değildir.
Gauss silahı. 9. sınıf "A" Kurichin Oleg ve Kozlov Konstantin öğrencilerinin bilimsel araştırma çalışmaları.
Gauss tabancası, çalışma prensibi nesneleri hızlandırmak için güçlü bir elektromıknatısın kullanımına dayanan bir cihazın en yaygın adıdır. Tipik olarak bir elektromıknatıs, üzerine bir telin (bundan sonra sargı olarak anılacaktır) sarıldığı bir ferromanyetik çekirdekten oluşur. Akım sargıdan geçtiğinde manyetik bir alan oluşturulur.
Gauss tabancası, içinde bir namlu bulunan (genellikle dielektrikten yapılmış) bir solenoidden oluşur. Namlunun bir ucuna bir mermi (ferromanyetik bir malzemeden yapılmış) yerleştirilir. Sızıntı yaparken elektrik akımı Solenoidde, mermiyi hızlandıran ve onu solenoidin içine "çeken" bir manyetik alan ortaya çıkar. Bu durumda mermi, bobinin kutuplarındaki yüklere simetrik olan direğin uçlarında bir yük alır, bu nedenle, solenoidin merkezinden geçtikten sonra mermi ters yönde çekilir, yani yavaşlar.
Ancak mermi solenoidin ortasından geçtiği anda içindeki akım kapatılırsa, manyetik alan kaybolacak ve mermi namlunun diğer ucundan dışarı fırlayacaktır. Güç kaynağı kapatıldığında, bobinde akımın zıt yönüne sahip olan ve dolayısıyla bobinin polaritesini değiştiren bir kendi kendine indüksiyon akımı oluşur.
Bu, güç kaynağı aniden kapatıldığında, bobinin merkezinden geçen bir merminin itileceği ve daha da hızlanacağı anlamına gelir. Aksi takdirde mermi merkeze ulaşmamışsa yavaşlayacaktır. En büyük etki için solenoiddeki akım darbesinin kısa süreli ve güçlü olması gerekir.
Kural olarak, böyle bir darbe elde etmek için yüksek çalışma voltajına sahip elektrik kapasitörleri kullanılır. Sargı, mermi ve kapasitörlerin parametreleri, ateşlendiğinde, mermi sargının ortasına yaklaştığında, ikincideki akım zaten minimum bir değere düşecek şekilde koordine edilmelidir (yani, kapasitörlerin şarjı zaten tamamen tükenmiş olacaktır). Bu durumda tek kademeli Gauss silahının verimliliği maksimum olacaktır.
Tek bobinli üniteler genellikle çok verimli değildir. Gerçekten yüksek bir mermi uçuş hızı elde etmek için, bobinlerin tek tek açılacağı, mermiyi kendi içine çekeceği ve bobinin ortasına ulaştığında otomatik olarak kapanacağı bir sistemin kurulması gerekir. Şekil böyle bir kurulumun birkaç bobinli bir versiyonunu göstermektedir.
Bir silah olarak Gauss topu, diğer küçük silah türlerinin sahip olmadığı avantajlara sahiptir. Bu, kartuşların olmaması ve mühimmatın başlangıç hızı ve enerjisinin yanı sıra silahın ateş hızının sınırsız seçimi, sessiz atış olasılığı (mermi hızı ses hızını aşmazsa), namluyu ve mühimmatı değiştirmeden, nispeten düşük geri tepme (fırlatılan merminin itici gücüne eşit, toz gazlardan veya hareketli parçalardan ek bir itici güç yoktur), teorik olarak daha fazla güvenilirlik ve aşınma direncinin yanı sıra çalışma yeteneği de dahil olmak üzere uzay da dahil olmak üzere her türlü koşul.
Doğal olarak ordu bu tür gelişmelerle ilgileniyor. 2008'de Amerikalılar EMRG silahını topladılar. İşte biraz bilgi: 02. 2008 dünyanın en güçlü elektromanyetik silahı test edildi. ABD Donanması dünyanın en güçlü elektromanyetik silahı EMRG'yi Virginia'daki bir test sahasında test etti. Yüzey gemileri için oluşturulan EMRG silahı, 21. yüzyılın ikinci yarısının umut verici bir silahı olarak kabul ediliyor. Her şeyden önce, çünkü bu cihaz, barut şarjının yardımı olmadan, mermiye ses hızının birkaç katı olan 9 bin km/saat hız sağlıyor. Mermi bu hıza, silahın yarattığı güçlü elektromanyetik alan içerisinden uçması sayesinde ulaşıyor. Yokedici güç Böyle bir merminin maliyeti de çok yüksektir. Testler sırasında yüksek kinetik enerjiden dolayı mermi eski beton sığınağı tamamen tahrip etti. Bu, gelecekte bu tür nesneleri yok etmek için patlayıcılardan vazgeçilebileceği anlamına geliyor. Ayrıca, elektromanyetik ivmeye sahip bir mermi, geleneksel mermilerden daha uzun bir mesafeyi (500 km'ye kadar) kat etme kapasitesine sahiptir. Elektromanyetik silahın temel avantajı, mermilerinin patlayıcı olmaması, yani daha güvenli olmalarıdır. Ayrıca arkasında toz veya kimyasal yüklü kartuş bırakmaz.
Ancak Gauss silahlarını monte eden yalnızca Amerikan ordusu değildir. Kısa bir süre önce Alan Parek kendi kurulumunu kurdu. Bunu yaratmak 40 saat ve 100 euro harcadı. Silah 5 kg ağırlığında, 14 atış için tasarlanmış ve yarı otomatik atış moduna sahip. İşte bu kurulumun bir fotoğrafı.
Bununla birlikte, Gauss silahının görünürdeki basitliğine ve avantajlarına rağmen, onu silah olarak kullanmak ciddi zorluklarla doludur. İlk zorluk, kurulumun düşük verimliliğidir. Kapasitör yükünün yalnızca %1-7'si merminin kinetik enerjisine dönüştürülür. Bu dezavantaj, çok aşamalı mermi hızlandırma sistemi kullanılarak kısmen telafi edilebilir, ancak her durumda verimlilik nadiren% 27'ye bile ulaşır. Bu nedenle Gauss silahı atış gücü açısından havalı silahlara göre bile yetersizdir. İkinci zorluk, yüksek enerji tüketimi (düşük verimlilik nedeniyle) ve kapasitörlerin oldukça uzun şarj süresidir; bu da Gauss tabancasıyla birlikte bir güç kaynağının (genellikle güçlü bir pil) taşınmasını gerekli kılar. Verimlilik, süper iletken solenoidler kullanılarak önemli ölçüde artırılabilir, ancak bu, Gauss tabancasının hareket kabiliyetini önemli ölçüde azaltacak güçlü bir soğutma sistemi gerektirecektir. Üçüncü zorluk ise ilk ikisinden geliyor. Bu, düşük verimliliği ile kurulumun büyük ağırlığı ve boyutlarıdır.
Yaklaşık 1 m uzunluğunda bir cam tüp, 100 dönüşlü bir indüktör ve her biri 58 mikron kapasiteli 3 kapasitör kullanarak da benzer bir kurulum gerçekleştirdik. F (tüm bunlar fizik sınıfında bulundu).
Çeşitli montaj seçeneklerini bir araya topladık ve hangi mermi şeklinin atış için en uygun olacağını belirlemeye çalıştık. Merminin L'si 1 cm 2 cm 3 cm 4 cm Atışın L'si 1, 5 m 3, 14 m 3, 2 m Merminin D'si 1 cm 0,5 cm 1 mm Atışın L'si 1, 87 m 2, 87 m 3, 21 m 2 , 5 m Tablo 2. Merminin uzunluğu değişir (kalınlık sabittir). 0,5 mm Tablo 3. Merminin kalınlığı değişir (uzunluk L = 3 cm, önceki deneyimlerden elde edilenlerin en iyisi).
İkinci hedefimiz ise kurulum bobinindeki dönüş sayısını ve merminin en iyi şekilde uçmasını sağlayacak kapasitör kapasitesinin ne olduğunu bulmaktı. 174 100000 C 58 116 μm yoğunlaşma μm μm μ. F F ra F F L atış 0,9 m 1,7 m 3,1 m 0,6 m N dönüşler 0,2 m 100 adet L atış 3,07 m 200 adet 300 adet 400 adet 2,84 m 2,7 m 2,56 m
Mermi ve kurulumun en iyi özellikleri öncekilerde Tablolarda en iyi özelliklerin kırmızı renkle vurgulandığını fark edeceksiniz. “ortada”, en büyük ve en U 40 ila 80 ila 160 ila 220 ila küçük değerler arasındadır. Açıklamak oldukça kolaydır. satator Kapasitörün tamamen boşalması için geçen süre, periyodun dörtte birine eşittir. Sonuç olarak, büyük bir kapasiteye sahip olan kapasitörün L 1 m 1, 7 m 3, 3 m 3, 21 m deşarj olması uzun zaman alacaktır. Sonuç olarak, merminin kısa bir menzilini elde edeceğiz. la Ayrıca, düşük kapasitör voltajına sahip bir kurulum, yukarıda belirtildiği gibi merminin uçuş menzilini etkileyen büyük bir kapasiteye sahiptir. .
Tablodan da görülebileceği gibi namlu uzunluğunun burada özel bir rolü yoktur. Merminin L'si 1,7 cm 0,5 m 1 m Atışın L'si 3,01 m 2,98 m 3,08 m Yine de araştırmamızın hedeflerinden birine ulaşıldı - bobinin ve merminin hangi özelliklerinin ikincisinin uçmasına izin vereceğini bulduk en uzak. Daha önce de belirtildiği gibi bu, 174 mikronluk bir kapasitör kapasitesidir. F, namlu uzunluğu 1 m ve bobinde 100 tur. Kondansatörlerin voltajını 220 V olarak aldık. Mermi olarak kullanılan çivinin çapı yaklaşık 1 mm, uzunluğu ise 3 cm'dir.
Bütün araştırmalardan sonra şunu anladık: Gauss silahının var olma ihtimali kanıtlandı, yani araştırmanın amacına ulaşıldı.
Eserin metni görseller ve formüller olmadan yayınlanmaktadır.
Tam versiyonÇalışmaya PDF formatında "Çalışma Dosyaları" sekmesinden ulaşılabilir
Gauss elektromanyetik silahı, bilgisayar oyunlarının ve bilim kurgunun tüm hayranları tarafından bilinir. Adını elektromanyetizmanın ilkelerini inceleyen Alman fizikçi Carl Gauss'tan almıştır. Peki ama ölümcül fantastik silahlar gerçekten gerçeklikten bu kadar uzak mı?
Okul fizik dersinde iletkenlerden geçen elektrik akımının onların etrafında manyetik bir alan oluşturduğunu öğrendik. Akım ne kadar büyük olursa manyetik alan da o kadar güçlü olur. En büyük pratik ilgi alanı, akım taşıyan bir bobinin, diğer bir deyişle bir indüktörün (solenoid) manyetik alanıdır. Akımlı bir bobin ince iletkenler üzerine asılırsa pusula iğnesi ile aynı konuma kurulacaktır. Bu, indüktörün kuzey ve güney olmak üzere iki kutbu olduğu anlamına gelir.
Gauss tabancası, içinde dielektrik bir namlu bulunan bir solenoidden oluşur. Namlunun bir ucuna ferromanyetik malzemeden yapılmış bir mermi sokulur. Solenoide bir elektrik akımı aktığında, mermiyi hızlandıran ve onu solenoidin içine "çeken" bir manyetik alan ortaya çıkar. Bu durumda, merminin uçlarında bobinin kutuplarına simetrik kutuplar oluşturulur, bu sayede solenoidin merkezini geçtikten sonra mermi ters yönde çekilip yavaşlatılabilir.
En büyük etki için solenoiddeki akım darbesinin kısa süreli ve güçlü olması gerekir. Kural olarak, böyle bir darbe elde etmek için elektrik kapasitörleri kullanılır. Sargı, mermi ve kapasitörlerin parametreleri öyle bir şekilde koordine edilmelidir ki, bir atış yapıldığında, mermi solenoide yaklaştığında, solenoiddeki manyetik alan indüksiyonu maksimum olur, ancak merminin daha da yaklaşmasıyla keskin bir şekilde düşüyor.
Bir silah olarak Gauss topu, diğer küçük silah türlerinin sahip olmadığı avantajlara sahiptir. Bu, kartuşların yokluğu, sınırsız başlangıç hızı ve mühimmat enerjisi seçimi, namluyu ve mühimmatı değiştirmeden de dahil olmak üzere sessiz atış olasılığıdır. Nispeten düşük geri tepme (fırlatılan merminin itici gücüne eşit, toz gazlardan veya hareketli parçalardan ek bir itici güç yoktur). Teorik olarak, daha fazla güvenilirlik ve aşınma direncinin yanı sıra uzay dahil her koşulda çalışma yeteneği. Hafif uyduları yörüngeye fırlatmak için Gauss silahlarını kullanmak da mümkündür.
Bununla birlikte, görünürdeki basitliğine rağmen, onu bir silah olarak kullanmak ciddi zorluklarla doludur:
Düşük verimlilik - yaklaşık% 10. Bu dezavantaj, çok aşamalı mermi hızlandırma sistemi kullanılarak kısmen telafi edilebilir, ancak her durumda verimlilik nadiren% 30'a ulaşır. Bu nedenle Gauss silahı atış gücü açısından havalı silahlara göre bile yetersizdir. İkinci zorluk ise yüksek enerji tüketimi ve kapasitörlerin kümülatif yeniden şarj olma süresinin oldukça uzun olması, Gauss tabancasıyla birlikte bir güç kaynağının taşınmasını gerekli kılıyor. Verimlilik, süper iletken solenoidler kullanılarak önemli ölçüde artırılabilir, ancak bu, Gauss tabancasının hareket kabiliyetini önemli ölçüde azaltacak güçlü bir soğutma sistemi gerektirecektir.
Atışlar arasında yüksek yeniden yükleme süresi, yani düşük atış hızı. Nem korkusu, çünkü ıslanırsa atıcıyı da şok eder.
Ancak ana problem Bunlar şu anda hantal olan ve hareket kabiliyetini etkileyen güçlü silah güç kaynaklarıdır.
Bu nedenle, bugün, düşük ölümcüllüğe sahip silahlar (makineli tüfekler, makineli tüfekler vb.) için Gauss topu, diğer türlere göre önemli ölçüde daha düşük olduğundan, bir silah olarak pek bir vaatte bulunmuyor. küçük kollar. Büyük kalibreli bir deniz silahı olarak kullanıldığında beklentiler ortaya çıkıyor. Örneğin, 2016 yılında ABD Donanması bir demiryolu silahını su üzerinde test etmeye başlayacak. Raylı tüfek veya raylı tüfek, merminin patlayıcı yardımıyla değil, çok güçlü bir akım darbesi yardımıyla fırlatıldığı bir silahtır. Mermi iki paralel elektrot - ray arasında bulunur. Mermi, devre kapatıldığında oluşan Lorentz kuvveti nedeniyle hızlanır. Bir raylı tüfek kullanarak, bir mermiyi barut yüküne kıyasla çok daha yüksek hızlara hızlandırabilirsiniz.
Bununla birlikte, kütlelerin elektromanyetik ivmesi ilkesi pratikte, örneğin inşaat aletleri oluşturulurken başarıyla kullanılabilir - alakalı ve modern uygulamalı fiziğin yönü. Alan enerjisini çeşitli nedenlerle vücut hareketinin enerjisine dönüştüren elektromanyetik cihazlar pratikte henüz geniş bir uygulama alanı bulmamıştır, bu nedenle hakkında konuşmak mantıklıdır. yenilik işimiz.
1.1Projenin alaka düzeyi: bu proje disiplinlerarasıdır ve kapsar çok sayıda Gauss silahının çalışan bir modelini kendimiz yaratma fikrinin ortaya çıktığı materyali inceledikten sonra.
1.2 İşin amacı: elektromanyetik kütle hızlandırıcının (Gauss tabancası) yapısını, çalışma ve uygulama prensiplerini incelemek. Gauss Topunun çalışan bir modelini oluşturun ve merminin hızını ve momentumunu belirleyin.
Ana hedefler:
1. Cihazı çizimlere ve yerleşim planlarına göre inceleyin.
2. Elektromanyetik kütle hızlandırıcının yapısını ve çalışma prensibini inceleyin.
3. Çalışan bir model oluşturun.
4. Merminin hızını ve momentumunu belirleyin.
İşin pratik kısmı:
Evde bir kütle hızlandırıcının işleyen bir modelinin oluşturulması.
1.3 Hipotez: Gauss Tabancasının en basit işleyen modelini evde oluşturmak mümkün müdür?
2. Kısaca Gauss'un kendisi hakkında.
Carl Friedrich Gauss (1777-1855) Alman matematikçi, gökbilimci, araştırmacı ve fizikçiydi. Gauss'un çalışması teorik ve uygulamalı matematik arasındaki organik bağlantı ve çok çeşitli problemlerle karakterize edilir. Gauss'un eserleri cebirin (cebirin temel teoreminin kanıtı), sayı teorisinin (ikinci dereceden kalıntılar), diferansiyel geometrinin (yüzeylerin iç geometrisi), matematiksel fiziğin (Gauss ilkesi), elektrik ve manyetizma teorisinin gelişimi üzerinde büyük etkisi oldu. , jeodezi (en küçük kareler yönteminin geliştirilmesi) ve astronominin birçok dalı.
Carl Gauss, 30 Nisan 1777'de Brunswick'te, şimdiki Almanya'da doğdu. 23 Şubat 1855'te öldü, Göttingen, Hannover Krallığı, şimdi Almanya. Yaşamı boyunca kendisine "Matematikçilerin Prensi" fahri unvanı verildi. Fakir bir ailenin tek oğluydu. Okul öğretmenleri onun matematik ve dil becerilerinden o kadar etkilendiler ki, destek talebiyle Brunswick Dükü'ne başvurdular ve Dük, eğitimine okulda ve Göttingen Üniversitesi'nde (1795-98'de) devam etmesi için para verdi. Gauss doktorasını 1799'da Helmstedt Üniversitesi'nden aldı.
Fizikteki keşifler
1830-1840 yıllarında Gauss fizik problemlerine çok önem verdi. Gauss, 1833 yılında Wilhelm Weber ile yakın işbirliği içinde Almanya'nın ilk elektromanyetik telgrafını inşa etti. 1839'da Gauss, yola çıktığı "Uzaklığın Karesiyle Ters Orantılı Etkileyen Çekici ve İtici Kuvvetlerin Genel Teorisi" adlı makalesini yayınladı. potansiyel teorisinin ana hükümleri ve ünlü Gauss-Ostrogradsky teoremini kanıtlar. Gauss'un "Dioptrik Araştırma" (1840) adlı çalışması, karmaşık optik sistemlerde görüntü oluşturma teorisine ayrılmıştır.
3. Silahın çalışma prensibine ilişkin formüller.
Mermi kinetik enerjisi
burada: merminin kütlesi, hızı
Kapasitörde depolanan enerji
burada: kapasitör voltajı, kapasitörün kapasitansı
Kapasitör deşarj süresi
Bu, kapasitörün tamamen boşaldığı zamandır:
İndüktör çalışma süresi
Bu, indüktörün emf'sinin arttığı zamandır. maksimum değer(kapasitörün tamamen boşalması) ve tamamen 0'a düşer.
burada: — endüktans, — kapasitans
Gauss tabancasının ana unsurlarından biri elektrik kondansatörüdür. Kapasitörler polar ve polar değildir; manyetik hızlandırıcılarda kullanılan büyük kapasitörlerin neredeyse tamamı elektrolitiktir ve polardır. Yani, doğru bağlantısı çok önemlidir - "+" terminaline pozitif yük, "-" terminaline negatif yük uyguluyoruz. Bu arada elektrolitik kapasitörün alüminyum gövdesi de “-” terminalidir. Kapasitörün kapasitansını ve maksimum voltajını bilerek bu kapasitörün biriktirebileceği enerjiyi bulabilirsiniz.
4. Pratik kısım
Endüktans C bobinimizin 30 dönüşü vardır (her biri 10 dönüşlü 3 katman). Toplam kapasitesi 450 µF olan iki kapasitör. Model aşağıdaki şemaya göre monte edilmiştir: bkz. Ek 1.
Balistik bir sarkaç kullanarak modelimizin “namlusundan” çıkan bir merminin uçuş hızını deneysel olarak belirledik. Deneyim, momentum ve enerjinin korunumu yasalarına dayanmaktadır.Bir merminin hızı önemli bir değere ulaştığından, hızın doğrudan ölçülmesi, yani bir merminin bildiğimiz bir mesafeyi kat etmesi için gereken sürenin belirlenmesi, gerektirir. özel ekipman. Merminin hızını, çarpışan cisimlerin bir araya gelmesine ve tek vücut olarak hareket etmeye devam etmesine neden olan elastik olmayan etkiyi kullanarak dolaylı olarak ölçtük. Uçan bir mermi, daha büyük kütleye sahip serbest bir cisimle esnek olmayan bir darbeye maruz kalır. Çarpmadan sonra, merminin kütlesi vücudun kütlesinden daha az olduğu için vücut, merminin hızından çok daha az bir hızda hareket etmeye başlar.
Elastik olmayan bir etki, elastik deformasyonun potansiyel enerjisinin ortaya çıkmaması, cisimlerin kinetik enerjisinin tamamen veya kısmen iç enerjiye dönüştürülmesiyle karakterize edilir. Çarpma sonrasında çarpışan cisimler ya aynı hızlarda hareket eder ya da hareketsiz kalır. Tamamen esnek olmayan bir çarpışmada momentumun korunumu yasası sağlanır:
etkileşimden sonra vücutların hızı nerede?
Momentumun (hareket miktarı) korunumu yasası, etkileşen cisimler yalıtılmış bir mekanik sistem oluşturuyorsa, yani dış kuvvetlerden etkilenmeyen bir sistem oluşturuyorsa veya cisimlerin her birine etki eden dış kuvvetler birbirini dengeliyorsa veya izdüşümleri geçerliyse geçerlidir. Belirli bir yöndeki dış kuvvetler sıfıra eşittir.
Esnek olmayan bir çarpışma sırasında, merminin kinetik enerjisinin bir kısmı çarpışan cisimlerin iç enerjisine dönüştüğü için kinetik enerji korunmaz, ancak toplam mekanik enerjinin korunumu yasası sağlanır ve yazılabilir:
etkileşen cisimlerin iç enerjisindeki artış nerede.
4.1 Araştırma metodolojisi.
Kullandığımız balistik sarkaç, hamuru tabakalı ahşap bir bloktur. Hedef M iki uzun, pratik olarak uzatılamayan iplik üzerinde asılıdır. Hedefin üzerine, sarkaç saptırıldığında (mermi çarptıktan sonra) ışını yatay ölçek boyunca hareket eden bir lazer işaretleyici monte edilmiştir (Şekil 1).
Sarkaçtan biraz uzakta bir Gauss silahı var. Çarpışmadan sonra m kütleli bir mermi hedefe saplanıyor M. Mermi-hedef sistemi yatay yönde izole edilmiştir. Uzunluğundan beri benİplikler hedefin doğrusal boyutlarından çok daha büyükse, mermi-hedef sistemi matematiksel bir sarkaç olarak düşünülebilir. Mermi çarptıktan sonra “mermi-hedef” sisteminin kütle merkezi yüksekliğe yükselir H.
X eksenine projeksiyonda momentumun korunumu yasasına dayanarak (bkz. Şekil 1), elimizde:
Merminin hızı nerede, merminin ve sarkacın hızı.
Sarkacın süspansiyonundaki sürtünmeyi ve hava direncinin kuvvetini ihmal ederek, enerjinin korunumu yasasına dayanarak şunu yazabiliriz:
Çarpma sonrasında sistemin kaldırma yüksekliği nerededir?
H değeri, mermi hedefe çarptıktan sonra sarkacın denge konumundan sapmasının ölçümlerinden belirlenebilir (Şekil 2):
burada a sarkacın denge konumundan sapma açısıdır.
Küçük sapma açıları için:
sarkacın yatay yer değiştirmesi nerede.
Momentumun korunumu yasasının eksene izdüşümü için son formülü yerine koyarsak şunu buluruz:
4.2 Ölçüm sonuçları.
Merminin kütlesini m mekanik laboratuvar terazisinde tartarak belirledik:
m = 3 gr = 0,003 kg.
Hedefin kütlesi M, bir hamuru tabakası ve bir lazer işaretleyici ile laboratuvar kurulumunun açıklamasında verilmiştir.
M = 297 gr = 0,297 kg.
Askı dişlerinin uzunlukları aynı olmalı ve dönme ekseni kesinlikle yatay olmalıdır.
Bu bölümde cetvel kullanarak ipliklerin uzunluğunu ölçtük.
boy = 147 cm = 1,47 m.
Mermi yüklü bir Gauss topu ateşlendikten sonra merminin sarkacın merkezine çarptığı görsel olarak belirlenir.
Daha fazla hesaplama yapmak için, hedefin denge durumunda ışıklı işaretçinin n 0 konumunu ve sarkacın maksimum sapması sırasında ışıklı işaretçinin n konumunu ölçekte işaretleyin ve S = (n - n) yer değiştirmesini bulun. 0) sarkacın.
Ölçümler 5 kez gerçekleştirildi. Bu durumda, tekrarlanan atışlar yalnızca sabit bir hedefe yapıldı. Ölçüm sonuçları aşağıda gösterilmektedir:
Sav = = 14 mm = 0,014 m,
ve merminin hızı ʋ 0 formülü kullanılarak hesaplandı.
sen 0 = =12,96 km/saat
Ölçme hatalarının belirlenmesi. Belirleme şu formül kullanılarak yapılır: burada l₀ uzunlukların ortalama değeridir, Δ l ortalama hata değeridir. Uzunlukların ortalama değerini önceki aşamalarda zaten belirledik, bu yüzden sadece hatanın ortalama değerini belirlememiz gerekiyor. Bunu aşağıdaki formülü kullanarak belirleyeceğiz: Δ l = Artık uzunluk değerini hatayla atayabiliriz: Merminin momentumunu bulmak. Dürtü şu formül kullanılarak belirlenir: mermi hızı nerede. Değerleri değiştirin:
5. Sonuç.
Çalışmamızın amacı, elektromanyetik kütle hızlandırıcının (Gauss silahı) yapısını, çalışma ve uygulama prensiplerini, Gauss silahının çalışma modelinin üretimini ve mermi hızının belirlenmesini incelemekti. . Sunduğumuz sonuçlar, elektromanyetik kütle hızlandırıcının (Gauss tabancası) deneysel çalışma modelini ürettiğimizi göstermektedir. Aynı zamanda internette mevcut devreleri basitleştirdik ve model, standart bir endüstriyel AC ağında çalışacak şekilde uyarlandı. Çalışmamız aşağıdaki sonuçları çıkarmamızı sağlar:
1. Evde elektromanyetik kütle hızlandırıcının çalışan bir prototipini monte etmek oldukça mümkündür.
2. Elektromanyetik kütle ivmesinin kullanımı büyük beklentiler gelecekte.
3. Elektromanyetik silahlar, büyük kalibreli ateşli silahların yerini almaya değer olabilir.Bu, özellikle kompakt enerji kaynakları oluştururken mümkün olacaktır.
6. Bilgi kaynakları:
Vikipedi http://ru.wikipedia.org
Yeni elektromanyetik silahlar 2010 http://vpk. isim/haberler/40378_novoe_elektromagnitnoe_oruzhie_vyizyivaet_vseobshii_interes. HTML
Projeye 2011 yılında başlandı. Pnömatikle karşılaştırılabilecek yaklaşık 6-7 J mermi enerjisine sahip, eğlence amaçlı tam otonom otomatik sistemi içeren bir projeydi. Optik sensörlerden fırlatılan 3 otomatik aşamaya ve ayrıca mermiyi şarjörden namluya ateşleyen güçlü bir enjektör-çarpıcıya sahip olması planlandı.
Düzen şu şekilde planlandı:
Yani, ağır pilleri popoya taşımayı ve böylece ağırlık merkezini tutamağa yaklaştırmayı mümkün kılan klasik bir Bullpup.
Diyagram şöyle görünür:
Kontrol ünitesi daha sonra güç ünitesi kontrol ünitesi ve genel kontrol ünitesine bölündü. Kapasitör bloğu ve anahtarlama bloğu tek bir blokta birleştirildi. Yedekleme sistemleri de geliştirildi. Bunlardan güç ünitesi için bir kontrol ünitesi, bir güç ünitesi, bir dönüştürücü, bir voltaj dağıtıcısı ve ekran ünitesinin bir kısmı monte edildi.
Optik sensörlü 3 karşılaştırıcıdan oluşur.
Her sensörün kendi karşılaştırıcısı vardır. Bu, güvenilirliği artırmak için yapıldı, bu nedenle bir mikro devre arızalanırsa, 2 değil yalnızca bir aşama arızalanır. Mermi sensör ışınını bloke ettiğinde, fototransistörün direnci değişir ve karşılaştırıcı tetiklenir. Klasik tristör anahtarlamada tristörlerin kontrol terminalleri doğrudan karşılaştırıcıların çıkışlarına bağlanabilir.
Sensörler aşağıdaki gibi kurulmalıdır:
Ve cihaz şuna benziyor:
Güç bloğu aşağıdaki basit devreye sahiptir:
C1-C4 kapasitörleri 450V voltaja ve 560uF kapasiteye sahiptir. Anahtarlama olarak VD1-VD5 tipi HER307 tipi diyotlar/70TPS12 tipi VT1-VT4 güç tristörleri kullanılır.
Aşağıdaki fotoğrafta kontrol ünitesine bağlı monte edilmiş ünite:
Dönüştürücü düşük voltajlıydı, bunun hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz
Gerilim dağıtım ünitesi, bir güç anahtarı ve akülerin şarj işlemini bildiren bir göstergeye sahip bir banal kapasitör filtresi ile gerçekleştirilir. Bloğun 2 çıkışı vardır - ilki güç, ikincisi ise diğer her şey içindir. Ayrıca şarj cihazını bağlamak için terminaller de vardır.
Fotoğrafta dağıtım bloğu en üstte, en sağdadır:
Sol alt köşede bir yedek dönüştürücü var, NE555 ve IRL3705 kullanılarak en basit devre kullanılarak monte edildi ve yaklaşık 40W güce sahip. Ana pilin arızalanması veya ana pilin boşalması durumunda yedek sistem içeren ayrı bir küçük pil ile kullanılması gerekiyordu.
Yedek dönüştürücü kullanılarak bobinlerin ön kontrolleri yapıldı ve kurşun pil kullanma olasılığı kontrol edildi. Videoda tek aşamalı bir modelin bir çam tahtasına ateş ettiği görülüyor. Delme kapasitesi artırılmış özel uçlu bir mermi ağaca 5 mm girer.
Proje kapsamında daha sonraki projelerin ana bloğu olarak evrensel bir sahne de geliştirildi.
Bu devre, 20'ye kadar kademeli çok kademeli bir hızlandırıcının monte edilmesinin mümkün olduğu bir elektromanyetik hızlandırıcı bloğudur. Sahnede klasik bir tristör anahtarlaması ve bir optik sensör bulunur. Kapasitörlere pompalanan enerji 100J'dir. Verimlilik yaklaşık yüzde 2'dir.
NE555 yongasına dayalı bir ana osilatöre ve bir IRL3705 güç alanı etkili transistöre sahip 70W'lık bir dönüştürücü kullanıldı. Transistör ile mikro devrenin çıkışı arasında, tamamlayıcı bir transistör çifti üzerinde, mikro devre üzerindeki yükü azaltmak için gerekli olan bir tekrarlayıcı sağlanır. Optik sensörün karşılaştırıcısı LM358 çipi üzerine monte edilmiştir; mermi sensörü geçtiğinde kapasitörleri sargıya bağlayarak tristörü kontrol eder. Transformatöre ve hızlandırıcı bobine paralel olarak iyi susturucu devreler kullanılır.
Verimliliği artırma yöntemleri
Verimliliği artırmaya yönelik manyetik devreler, bobin soğutma ve enerji geri kazanımı gibi yöntemler de dikkate alındı. Size ikincisi hakkında daha fazla bilgi vereceğim.
GaussGan'ın verimliliği çok düşük; bu alanda çalışan insanlar uzun süredir verimliliği artırmanın yollarını arıyorlar. Bu yöntemlerden biri de iyileşmedir. Özü, bobindeki kullanılmayan enerjiyi kapasitörlere geri döndürmektir. Böylece, indüklenen ters darbenin enerjisi hiçbir yere gitmez ve mermiyi artık manyetik alanla yakalamaz, ancak kapasitörlere geri pompalanır. Bu yöntem, enerjinin yüzde 30'una kadar geri dönüş sağlayabiliyor, bu da verimliliği yüzde 3-4 artıracak ve yeniden yükleme süresini kısaltarak otomatik sistemlerde yangın oranını artıracak. Ve böylece - üç aşamalı hızlandırıcı örneğini kullanan diyagram.
Tristör kontrol devresindeki galvanik izolasyon için T1-T3 transformatörleri kullanılır. Bir aşamanın çalışmasını ele alalım. Kondansatörlere şarj voltajını VD1 üzerinden uyguluyoruz, C1 kondansatörü nominal voltaja şarj oluyor, silah ateşlenmeye hazır. IN1 girişine bir darbe uygulandığında, T1 transformatörü tarafından dönüştürülür ve VT1 ve VT2 kontrol terminallerine gider. VT1 ve VT2 açılır ve L1 bobinini C1 kondansatörüne bağlar. Aşağıdaki grafikte atış sırasındaki süreçler gösterilmektedir.
Biz en çok voltajın negatif olduğu 0.40ms'den başlayan kısımla ilgileniyoruz. Geri kazanım kullanılarak yakalanıp kapasitörlere geri döndürülebilen bu voltajdır. Gerilim negatif olduğunda VD4 ve VD7 üzerinden geçerek bir sonraki kademe akümülatöre pompalanır. Bu işlem aynı zamanda manyetik darbenin bir kısmını da keserek, engelleyici artık etkiden kurtulmanızı sağlar. Geri kalan aşamalar ilkine benzer şekilde çalışır.
Proje durumu
Proje ve bu yöndeki gelişmelerim genel olarak askıya alındı. Muhtemelen yakın gelecekte bu alandaki çalışmalarıma devam edeceğim ama hiçbir şeyin sözünü vermiyorum.
Radyo elemanlarının listesi
| Tanım | Tip | Mezhep | Miktar | Not | Mağaza | not defterim | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Güç bölümü kontrol ünitesi | |||||||
| Operasyonel amplifikatör | LM358 | 3 | Not defterine | ||||
| Doğrusal regülatör | 1 | Not defterine | |||||
| Fototransistör | SFH309 | 3 | Not defterine | ||||
| Işık yayan diyot | SFH409 | 3 | Not defterine | ||||
| Kapasitör | 100 µF | 2 | Not defterine | ||||
| Direnç | 470Ohm | 3 | Not defterine | ||||
| Direnç | 2,2 kOhm | 3 | Not defterine | ||||
| Direnç | 3,5 kOhm | 3 | Not defterine | ||||
| Direnç | 10 kOhm | 3 | Not defterine | ||||
| Güç bloğu | |||||||
| VT1-VT4 | Tristör | 70TPS12 | 4 | Not defterine | |||
| VD1-VD5 | Doğrultucu diyot | HER307 | 5 | Not defterine | |||
| C1-C4 | Kapasitör | 560 µF 450 V | 4 | Not defterine | |||
| L1-L4 | Bobin | 4 | Not defterine | ||||
LM555 | 1 | Not defterine | |||||
| Doğrusal regülatör | L78S15CV | 1 | Not defterine | ||||
| Karşılaştırıcı | LM393 | 2 | Not defterine | ||||
| Bipolar transistör | MPSA42 | 1 | Not defterine | ||||
| Bipolar transistör | MPSA92 | 1 | Not defterine | ||||
| MOSFET transistörü | IRL2505 | 1 | Not defterine | ||||
| Zener diyot | BZX55C5V1 | 1 | Not defterine | ||||
| Doğrultucu diyot | HER207 | 2 | Not defterine | ||||
| Doğrultucu diyot | HER307 | 3 | Not defterine | ||||
| Schottky diyot | 1N5817 | 1 | Not defterine | ||||
| Işık yayan diyot | 2 | Not defterine | |||||
| 470 uF | 2 | Not defterine | |||||
| Elektrolitik kondansatör | 2200 uF | 1 | Not defterine | ||||
| Elektrolitik kondansatör | 220 uF | 2 | Not defterine | ||||
| Kapasitör | 10 uF 450 V | 2 | Not defterine | ||||
| Kapasitör | 1 µF 630 V | 1 | Not defterine | ||||
| Kapasitör | 10 nF | 2 | Not defterine | ||||
| Kapasitör | 100 nF | 1 | Not defterine | ||||
| Direnç | 10 MOhm | 1 | Not defterine | ||||
| Direnç | 300 kOhm | 1 | Not defterine | ||||
| Direnç | 15 kOhm | 1 | Not defterine | ||||
| Direnç | 6,8 kOhm | 1 | Not defterine | ||||
| Direnç | 2,4 kOhm | 1 | Not defterine | ||||
| Direnç | 1 kOhm | 3 | Not defterine | ||||
| Direnç | 100Ohm | 1 | Not defterine | ||||
| Direnç | 30 ohm | 2 | Not defterine | ||||
| Direnç | 20 ohm | 1 | Not defterine | ||||
| Direnç | 5 ohm | 2 | Not defterine | ||||
| T1 | Trafo | 1 | Not defterine | ||||
| Gerilim dağıtım bloğu | |||||||
| VD1, VD2 | Diyot | 2 | Not defterine | ||||
| Işık yayan diyot | 1 | Not defterine | |||||
| C1-C4 | Kapasitör | 4 | Not defterine | ||||
| R1 | Direnç | 10 ohm | 1 | Not defterine | |||
| R2 | Direnç | 1 kOhm | 1 | Not defterine | |||
| Anahtar | 1 | Not defterine | |||||
| Pil | 1 | Not defterine | |||||
| Programlanabilir zamanlayıcı ve osilatör | LM555 | 1 | Not defterine | ||||
| Operasyonel amplifikatör | LM358 | 1 | Not defterine | ||||
| Doğrusal regülatör | LM7812 | 1 | Not defterine | ||||
| Bipolar transistör | BC547 | 1 | Not defterine | ||||
| Bipolar transistör | BC307 | 1 | Not defterine | ||||
| MOSFET transistörü | AUIRL3705N | 1 | Not defterine | ||||
| Fototransistör | SFH309 | 1 | Not defterine | ||||
| Tristör | 25A | 1 | Not defterine | ||||
| Doğrultucu diyot | HER207 | 3 | Not defterine | ||||
| Diyot | 20A | 1 | Not defterine | ||||
| Diyot | 50A | 1 | Not defterine | ||||
| Işık yayan diyot | SFH409 | 1 | |||||
Gavrilkin Timofey Sergeyeviç
Şu anda birçok türde elektromanyetik kütle hızlandırıcı bulunmaktadır. En ünlüleri “Railgun” ve “Gauss Cannon”dur.
Bir silah olarak Gauss topu, diğer küçük silah türlerinin sahip olmadığı avantajlara sahiptir. Bu, kartuşların yokluğu ve sınırsız başlangıç hızı ve mühimmat enerjisi seçimi, sessiz atış olasılığı (yeterince aerodinamik bir merminin hızı ses hızını aşmazsa), namlu ve mühimmatı değiştirmeden, nispeten düşük geri tepme (fırlatılan merminin itici gücüne eşit, toz gazlardan veya hareketli parçalardan ek bir itici güç yoktur), teorik olarak, daha fazla güvenilirlik ve aşınma direncinin yanı sıra, uzay dahil her koşulda çalışabilme yeteneği.
İndirmek:
Ön izleme:
Sunum önizlemelerini kullanmak için bir Google hesabı oluşturun ve bu hesaba giriş yapın: https://accounts.google.com
Slayt başlıkları:
Elektromanyetik kütle hızlandırıcılar. Gauss Topu 10. sınıf öğrencisi tarafından tamamlandı "M" MBOU Lisesi No. 185 Timofey Gavrilkin Başkan: Timchenko Irina Aleksandrovna fizik öğretmeni MBOU Lisesi No. 185
İşin amacı: Elektromanyetik kuvvetleri kullanmayı öğrenin; En basit kütle hızlandırıcı olan Gauss silahını bir araya getirerek varlığını deneysel olarak kanıtlayın.
Görevler: 1) Çizimleri ve düzenleri kullanarak cihazı inceleyin; 2) Elektromanyetik kütle hızlandırıcının yapısını ve çalışma prensibini inceleyin; 3) Çalışan bir model oluşturun
Çalışmanın uygunluğu Elektromanyetik kütle ivmesi prensibi pratikte çeşitli alanlarda kullanılabilir.
Elektromanyetik kütle hızlandırıcıya bir örnek
Carl Friedrich Gauss (30/04/1777 – 23/02/1855)
Silah nasıl çalışır?
Çok aşamalı silah örneği
Bobin
Gauss silahı diyagramı
Modelin görünümü
Deneyin Amacı: Farklı türdeki mermilerin yaklaşık kalkış hızını hesaplamak. Ekipman: Gauss silahı; Bir iğne ve bir çividen yapılmış, 1 g ve 3 g ağırlığında 2 mermi; 2 gövde – 3 gram ağırlığında bir sünger ve 60 gram ağırlığında bant; cetvel; dijital video kamera
İşin ilerlemesi: Gövdeyi bagajın ucundan 3-5 cm mesafeye yerleştirin; Cetvel üzerindeki 0 işaretini vücudun ön yüzüyle hizalayın; Vücuda bir mermi atın; Çekimi ve hareketi bir video kamerayla kaydedin; Vücudun kat ettiği mesafeyi ölçün; Her mermi ve cisimle bir deney yapın; Bir bilgisayar ve bir video kamera kullanarak hareket zamanını belirleyin; Sonuçları tabloya girin.
Ölçüm ve sonuç tablosu atış mermi ağırlığı kg vücut ağırlığı kg zaman s mesafe m hız toplam m/s mermi hızı m/s 1 0,001 sünger 0,003 0,01 0,006 1,2 4,8 2 0,001 bant 0,06 0,03 0,002 0 ,13 8,13 3 0,003 sünger 0,003 0,04 0,22 11 22 4 0,003 bant 0,06 0,07 0,04 1,14 24
Tesisat verimliliği verimliliği = (A p / A z) * %100 Tabanca verimliliği %5
İlginiz için teşekkür ederiz!
Ön izleme:
Eğitim Bölümü
Novosibirsk Belediye Binası
Novosibirsk şehrinin belediye bütçe eğitim kurumu “Lyceum No. 185”
Oktyabrsky bölgesi
Elektromanyetik kütle hızlandırıcılar. Gauss silahı.
işi yaptım
10. sınıf öğrencisi
Gavrilkin Timofey Sergeyeviç
Süpervizör
Timçenko Irina Aleksandrovna,
Fizik öğretmeni
En yüksek yeterlilik kategorisi
Novosibirsk, 2016
giriiş
2.1. Teorik kısım. Elektromanyetik kütle hızlandırıcı.
2.2. Pratik kısım. Evde bir kütle hızlandırıcının işleyen bir modelinin oluşturulması.
Çözüm
Edebiyat
giriiş
Şu anda birçok türde elektromanyetik kütle hızlandırıcı bulunmaktadır. En ünlüleri “Railgun” ve “Gauss Cannon”dur.
Bir silah olarak Gauss topu, diğer küçük silah türlerinin sahip olmadığı avantajlara sahiptir. Bu, kartuşların yokluğu ve sınırsız başlangıç hızı ve mühimmat enerjisi seçimi, sessiz atış olasılığı (yeterince aerodinamik bir merminin hızı ses hızını aşmazsa), namlu ve mühimmatı değiştirmeden, nispeten düşük geri tepme (fırlatılan merminin itici gücüne eşit, toz gazlardan veya hareketli parçalardan ek bir itici güç yoktur), teorik olarak, daha fazla güvenilirlik ve aşınma direncinin yanı sıra, uzay dahil her koşulda çalışabilme yeteneği.
Bununla birlikte, Gauss silahının görünürdeki basitliğine ve avantajlarına rağmen, onu silah olarak kullanmak ciddi zorluklarla doludur.
İlk zorluk, kurulumun düşük verimliliğidir. Kapasitör yükünün yalnızca %1-7'si merminin kinetik enerjisine dönüştürülür. Bu dezavantaj, çok aşamalı mermi hızlandırma sistemi kullanılarak kısmen telafi edilebilir, ancak her durumda verimlilik nadiren% 27'ye ulaşır.
İkinci zorluk, yüksek enerji tüketimi (düşük verimlilik nedeniyle) ve kapasitörlerin kümülatif yeniden şarj olma süresinin oldukça uzun olmasıdır; bu da Gauss tabancasıyla birlikte bir güç kaynağının (genellikle güçlü bir pil) taşınmasını gerekli kılar. Verimlilik, süper iletken solenoidler kullanılarak önemli ölçüde artırılabilir, ancak bu, Gauss tabancasının hareket kabiliyetini önemli ölçüde azaltacak güçlü bir soğutma sistemi gerektirecektir.
Çalışmam için kurulumun basit montaj şeması ve elemanlarının erişilebilirliği nedeniyle bir Gauss tabancası seçtim.
Çalışmamın amacı: Elektromanyetik kuvvetlerin nasıl kullanılacağını öğrenmek; En basit kütle hızlandırıcı olan Gauss silahını bir araya getirerek varlığını deneysel olarak kanıtlayın.
Kendim için belirlediğim görevler:
1. Gauss tabancasının yapısını çizimlere ve modellere göre düşünün.
2. Elektromanyetik kütle hızlandırıcının yapısını ve çalışma prensibini inceleyin.
3. Çalışan bir model oluşturun.
Çalışmanın alaka düzeyi, elektromanyetik kütle ivmesi ilkesinin pratikte, örneğin inşaat aletleri oluşturulurken kullanılabileceği gerçeğinde yatmaktadır. Elektromanyetik ivme umut verici yön bilimin gelişmesinde.
Şimdi bu tür hızlandırıcılar esas olarak şu şekilde mevcuttur: en yeni türlerоружия (pratikte kullanılmamasına rağmen) ve bilim adamları tarafından uzay aracı üretimi için güçlü alaşımlar, tank zırhı unsurları ve nükleer enerji gibi çeşitli malzemelerin pratik testlerinde kullanılan tesisler olarak.
Teorik kısım
Silahın adı, elektromanyetizmanın matematiksel teorisinin temellerini atan Alman bilim adamı Carl Gauss'tan geliyor. Gauss birim sistemi olan bir birim sistemine onun adı verilmiştir. Ancak Gauss'un hızlandırıcıyla doğrudan pek ilgisi yoktur.
Bu tür kütle hızlandırıcıların fikirleri, Yu.V. Kondratyuk tarafından Dünya yüzeyinden çeşitli uzay kapları ve cihazlarının fırlatılması için sunuldu. Temel olarak bu tür hızlandırıcılar “Geleceğin Silahları” veya “Ağır hizmet taşıma modları” olarak değerlendiriliyordu. Ancak çalışan prototipler henüz mevcut değil veya geliştirilmeleri gizli tutuluyor.
Gauss silahının yapısı.
1. Temel unsurlar:
- Elektrik potansiyeli için güçlü ve oldukça enerji yoğun bir depolama cihazı, en kısa zaman boşaltın (kondansatör).
- Doğrudan hızlandırıcı görevi gören bir bobin (silindirik sargı).
2. Çalışma prensibi.
Silindirik bir sargıda (solenoid), içinden bir elektrik akımı geçtiğinde, bir manyetik alan ortaya çıkar. Bu manyetik alan, hızlanmaya başlayan solenoidin içine ferromanyetik bir mermi çekmeye başlar. Mermi sarımın ortasında olduğu anda, bu sarımdaki akım kapatılırsa, geri çekilen manyetik alan kaybolacak ve hız kazanan mermi, sarımın diğer ucundan serbestçe uçacaktır. .
Manyetik alan ne kadar güçlüyse ve ne kadar hızlı kapanırsa mermi o kadar hızlı uçar. Ancak tek kademeli sistemlerin (yani tek bobinden oluşan) verimliliği oldukça düşüktür. Bunun nedeni bir dizi faktördür:
- Kendi kendine indüksiyonu önce merminin geri çekilmesini önleyen ve ardından akımı kapattıktan sonra hareketini yavaşlatan solenoidin ataleti.
- Önemli kütleye sahip bir merminin ataleti.
- Merminin hızlanması sırasında ilk başta sürtünme kuvveti çok büyüktür.
Somut sonuçlar elde etmek için, son derece yüksek güç yoğunluğuna sahip solenoid sargılar yapmak gerekir ki bu çok istenmeyen bir durumdur, çünkü en iyi ihtimalle aşırı ısınmaya ve en kötü ihtimalle tükenmelerine yol açar.
Çok aşamalı sistemlerin geliştirilmesi ve oluşturulması tüm bu sorunların çözülmesine yardımcı olacaktır. Merminin darbeli yerine kademeli hızlanması sayesinde, sarımların güç yoğunluğu azaltılabilir ve dolayısıyla ısınmaları azaltılabilir ve hizmet ömürleri uzatılabilir.
Çok kademeli sistemlerde, sürtünmenin kademeli olarak azaltılması ve sonraki aşamalarda daha yüksek enerji aktarım katsayısı ile ilişkili olarak daha yüksek verimlilik elde edilir. Bu şu anlama geliyor: daha fazla başlangıç hızı mermi, solenoidden o kadar fazla enerji alabilir. Başka bir deyişle, ilk aşamada manyetik alan enerjisinin %1-3'ü mermiye aktarılırsa, son aşamada alan enerjisinin neredeyse tamamı ivmelenen merminin kinetik enerjisine dönüştürülür.
En basit çok kademeli sistemlerin verimliliği tek kademeli sistemlerden daha yüksektir ve %50'ye ulaşabilir. Ancak bu sınır değil! Çok kademeli sistemler, darbeli akım kaynaklarının enerjisinin daha eksiksiz kullanılmasını mümkün kılar, bu da gelecekte sistemin verimliliğinin% 90 veya daha fazlasına çıkarılmasını mümkün kılar.
Pratik kısım
Tabancayı monte etmek için 350 dönüşlü (her biri 70 dönüşlü 5 katman) kendi indüktörümü yaptım. 1000 uF kapasitör, T-122-25-10 tristör ve 3V pil kullandım. Kapasitörü şarj etmek için ayrıca 60 W akkor lamba ve doğrultucu diyottan oluşan, şebekeden beslenen bir devre kurdum.
Modeli aşağıdaki şemaya göre monte ettim:
Silahın teknik özellikleri.
1. Mermiler: çivi 3g, iğne 1g.
2. İndüktör: 350 dönüş, her biri 50'şer adet 7 katman;
3. Kapasitör kapasitesi: 1000 µF.
Modelin görünümü fotoğraflarda gösterilmektedir:
Deney
Ekipman ve malzemeler:
Gauss silahı; Bir iğne ve bir çividen yapılmış, 1 g ve 3 g ağırlığında 2 mermi;
2 gövde – 3 gram ağırlığında bir sünger ve 60 gram ağırlığında bant; cetvel; dijital video kamera.
İlerlemek:
1. Gövdeyi gövdenin ucundan 3-5 cm uzağa yerleştirin.
2. Cetvel üzerindeki 0 işaretini gövdenin ön yüzüyle hizalayın.
3. Vücuda bir mermi atın.
4. Çekimi ve hareketi bir video kamerayla kaydedin.
5. Vücudun kat ettiği mesafeyi ölçün.
6. Deneyi her mermi ve cisimle yapın.
7. Bir bilgisayar ve video kamera kullanarak hareket zamanını belirleyin.
8. Sonuçları tabloya girin.
9. Kurulumun verimliliğini hesaplayın.
Deneyim şeması:
Gauss Topu Mermisi, m p Gövde, m t
Hesaplamalar:
1. S=t(V+V) formülüne göre hakkında )/2 ile cismin hızını hesaplayabilirsiniz.
Cismin başlangıç hızı V = 0 olduğundan bu formül V şeklinde bir formüle dönüştürülür. devir =2S/t
2. Momentumun korunumu yasasına göre: m p* v p + m t * v t =(m p + m t )v yaklaşık
Dolayısıyla V p =(v yaklaşık * m yaklaşık )/m p, burada m yaklaşık = m p + m t
Ölçüm ve sonuç tablosu:
atış | kurşun kütlesi m p, kg | vücut ağırlığı m t, kg | zaman t, s | mesafe S, m | genel hız v devir, m/s | kurşun hızı V p , m/s |
|
0,001 | sünger | 0,003 | 0,01 | 0,006 | 1,20 | 4,80 |
|
0,001 | sünger | 0,003 | 0,01 | 0,008 | 1,60 | 6,40 |
|
0,001 | İskoç | 0,060 | 0,02 | 0,001 | 0,10 | 6,10 |
|
0,001 | İskoç | 0,060 | 0,02 | 0,002 | 0,13 | 8,13 |
|
0,003 | sünger | 0,003 | 0,04 | 0,22 | 11,0 | 22,00 |
|
0,003 | sünger | 0,003 | 0,04 | 0,22 | 11,0 | 22,00 |
|
0,003 | İskoç | 0,060 | 0,07 | 0,04 | 1,14 | 24,00 |
|
0,003 | İskoç | 0,060 | 0,06 | 0,05 | 1,17 | 24,57 |
|
Sonuç: Bir merminin hızlarındaki gözle görülür bir fark, sürtünme kuvvetinin (sünger için kayma ve yapışkan bant için yuvarlanma sürtünmesi), hesaplamalardaki hata, ölçümlerin yanlışlığı ve diğer direnç faktörlerinin varlığıyla açıklanmaktadır. Bir merminin hızı, büyüklüğüne, kütlesine ve malzemesine bağlıdır.
Kurulum verimliliğinin hesaplanması
Verimlilik = (A p / A z ) * %100
Kurulumun faydalı işi mermiyi hızlandırmaktır. Bir silahın çalışması sonucu elde edilen bir merminin kinetik enerjisini aşağıdaki formülü kullanarak hesaplayabilirsiniz: A p = E k = (mv 2 )/2
İş harcandıkça, kapasitörün depoladığı ve tabancanın çalışması için harcanan enerjiyi kullanabilirsiniz:
A z = E = (C * U 2 )/2
C – kapasitör kapasitesi 1000 mKF
U – voltaj 250 V
Verimlilik = (0,003 * 22 2 )/(0,001 * 250 2 ) * %100
Verimlilik = %5
Sonuç: Hızlandırıcının verimliliği ne kadar yüksek olursa, solenoidin parametreleri kapasitörün parametreleri ve merminin parametreleriyle o kadar iyi eşleşir, yani. Ateş ederken, mermi sarımın ortasına yaklaştığında, bobindeki akım zaten sıfıra yakındır ve merminin solenoidden dışarı fırlamasını engellemeden manyetik alan yoktur. Ancak pratikte bu nadiren elde edilir; teorik idealden en ufak bir sapma, verimliliği keskin bir şekilde azaltır. Kapasitörün enerjisinin geri kalanı tellerin aktif direnci nedeniyle kaybolur.
Çözüm
İlk Gauss silahı örneğim, gerçek bir hızlandırıcının çalışma prensibini anlamak için görsel bir model görevi gören basit, tek aşamalı bir hızlandırıcıdır.
Gelecekte, daha güçlü, çok aşamalı bir hızlandırıcı oluşturmayı, özelliklerini iyileştirmeyi ve pilden şarj etme yeteneğini eklemeyi planlıyorum. Ayrıca "Railgun" un yapısını ve çalışma prensibini daha ayrıntılı olarak inceleyin ve ardından onu birleştirmeye çalışın.
Kaynakça
1. Fizik: derinlemesine fizik çalışması içeren 10. sınıf ders kitabı / A. T. Glazunov, O. F. Kabardin, A. N. Malinin, vb.; tarafından düzenlendi A. A. Pinsky, O. F. Kabardin. – M.: Eğitim, 2009.
2. Fizik: derinlemesine fizik çalışması içeren 11. sınıf ders kitabı / A. T. Glazunov, O. F. Kabardin, A. N. Malinin, vb.; tarafından düzenlendi A. A. Pinsky, O. F. Kabardin. – M.: Eğitim, 2010.
3. S. A. Tikhomirova, B. M. Yavorsky. Fizik.Sınıf 10 : için öğretici Eğitim Kurumları(temel ve ileri seviye). – M.: Mnemosyne, 2010.
4. S.A. Tikhomirova, B.M. Yavorsky. Fizik.Derece 11 : Genel eğitim kurumları için ders kitabı (temel ve ileri düzey). – M.: Mnemosyne, 2009.
5. Ana EMO türleri. -elektronik kaynak: http://www. gauss2k. insanlar ru/index. Htm
6. Gauss silahı - elektronik kaynak: http://ru. wikipedia. kuruluş