Гаусс пушка своими руками

Есть стандартные этапы роста, которые проходит каждый труЪ радиолюбитель: мигалка, пищалка, блок питания, усилитель и так далее. Где-то там в начале затесались всякие шокеры, теслы и гауссы. Но в моём случае на сборку Гаусс-пушки пробило уже тогда, когда другие нормальные люди давно паяют осциллографы и Ардуины. Наверное в детстве не наигрался 🙂

Гаусс пушка своими руками

Короче посидел 3 дня на форумах, поднабрался теории электромагнитного метательного оружия, понасобирал схем преобразователей напряжения для зарядки конденсаторов и взялся за дело.

Разные схемы инверторов для Гаусса

Гаусс пушка своими руками Гаусс пушка своими руками Гаусс пушка своими руками Гаусс пушка своими руками Гаусс пушка своими руками Гаусс пушка своими руками

Вот несколько типовых схем, позволяющих получить из батареек 5-12 вольт необходимые 400 для заряда конденсатора, который разрядившись на катушку создаст мощное магнитное поле выталкивающее снаряд. Это позволит сделать Гаусс носимым — независимо от розетки 220 В. Так как аккумуляторы имелись под рукой лишь на 4,2 вольта — остановился на самой низковольтной схеме DC-DC инвертора.

Гаусс пушка своими руками

Тут витки имеют по 5 ПЭЛ-0,8 первички и 300 ПЭЛ-0,2 вторичной обмотки. Для сборки подготовил красивый трансформатор из БП АТХ, который к сожалению не пошёл… 

Гаусс пушка своими руками Гаусс пушка своими руками

Схема запустилась только с ферритовым кольцом 20 мм от китайского электронного трансформатора. Просто домотал обмотки обратной связи и всё заработало даже от 1 вольта! Подробнее читайте на форуме. Правда дальнейшие эксперименты не обрадовали: как не пытался мотать разные катушки на трубки — толку не было. Кто-то рассказывал про простреленную фанеру 2 мм, но это не мой случай…

  • Это к сожалению не моё))

А после того как увидел мощные гауссы в продаже на АлиЭкспрессе вообще поменял планы, и чтоб не пропадал корпус, выпиленный из пластикового кабель-канала с ручкой на базе никелированной ножки от мебели, решил засунуть туда электрошокер от китайского фонарика, сам фонарик и лазерный прицел из красной указки. Такой вот винигрет.

    Шокер был в LED фонарике и уже давно не работал — никель-кадмиевые аккумуляторы перестали накапливать ток. Поэтому всю эту начинку запихнул в общий корпус, выведя наружу кнопки и тумблеры управления.

    Получился шокер-фонарь с лазерным прицелом, в виде футуристичного бластера. Подарил сыну — бегает, стреляет.

      Позже в свободное место засуну плату записи голоса, заказанную на Али за 1,5 доллара, способную записывать музыкальный фрагмент типа выстрел лазера, звуки боя и т. д. Но это уже другая история…

      Источник: https://radioskot.ru/index/86-490-5-1

      Проект трехступенчатого Гаусс Гана

      Проект был начат в 2011 году.Это был проект подразумевающий полностью автономную автоматическую систему для развлекательных целей, с энергией снаряда порядка 6-7Дж, что сравнимо с пневматикой. Планировалось 3 автоматических ступеней с запуском от оптических датчиков, плюс мощный инжектор-ударник засылающий снаряд из магазина в ствол.

      Компоновка планировалась такой:

      Гаусс пушка своими руками

      Тоесть класический Булл-пап, что позволило вынести тяжелые аккумуляторы в приклад и тем самым сместить центр тяжести ближе к ручке.

      Схема выглядит так:

      Гаусс пушка своими руками

      Блок управления в последствии был разделен на блок управления силовым блоком и блок общего управления.  Блок конденсаторов и блок коммутации были обьеденены в один. Так-же были разработаны резервные системы.  Из них были собраны блок управления силовым блоком, силовой блок, преобразователь, распределитель напряжений, часть блока индикации.

      Блок Управления Силовой Частью

      Представляет собой 3 компаратора с оптическими датчиками.

      Гаусс пушка своими руками

      Каждый датчик имеет свой компаратор. Это сделано для повышения надежности, так при выходе из строя одной микросхемы откажет только одна ступень, а не 2. При перекрытии снарядом луча датчика сопротивление фототранзистора меняется и срабатывает компаратор. При классической тиристорной коммутации управляющие выводы тиристоров можно подключать напрямую к выходам компараторов.

      Датчики необходимо устанавливать так:

      Гаусс пушка своими руками

      А устройство выглядит так:

      Гаусс пушка своими руками

      Силовой Блок

      Силовой блок имеет следующую простую схему:

      Гаусс пушка своими руками

      Конденсаторы C1-C4 имеют напряжение 450В и емкость 560мкФ. Диоды VD1-VD5 применены типа HER307/ В качестве коммутации применены силовые тиристоры VT1-VT4 типа 70TPS12. 

      Гаусс пушка своими руками

      Собранный блок подключенный к блоку управления на фото ниже:

      Гаусс пушка своими руками

      Преобразователь

      Преобразователь был применен низковольтный, подробнее о нем можно узнать здесь

      Гаусс пушка своими руками

      Блок распределения напряжений

      Блок распределения напряжений реализован банальным конденсаторным фильтром с силовым выключателем питания и индикатором, оповещающим процесс заряда аккумуляторов. Блок имеет 2 выхода- первый силовой, второй на все остальное. Так-же он имеет выводы для подключения зарядного устройства.

      Гаусс пушка своими руками

      На фото блок распределения крайний справа сверху:

      В нижнем левом углу резервный преобразователь, он был собран по самой простой схеме на NE555 и IRL3705 и имеет мощность около 40Вт. Предполагалось использовать его с отдельным небольшим аккумулятором, включая резервную систему при отказе основной или разряде основного аккумулятора.

      Используя резервный преобразователь были произведены предварительные проверки катушек и проверялась возможность использования свинцовых аккумуляторов. На видео одноступенчатая модель стреляет в сосновую доску. Пуля со специальным наконечником повышенной пробивной способности входит в дерево на 5мм.

      Универсальная ступень

      В пределах проекта так-же разрабатывалась универсальная ступень, как главный блок для следующих проектов.

      Эта схема представляет собой блок для электромагнитного ускорителя, на основе которого можно собрать многоступенчатый ускоритель с числом ступеней до 20. Ступень имеет классическую тиристорную коммутацию и оптический датчик. Энергия накачиваемая в конденсаторы- 100Дж. Кпд около 2х процентов.

      Использован 70Вт преобразователь с задающим генератором на микросхеме NE555 и силовым полевым транзистором IRL3705.

      Между транзистором и выходом микросхемы предусмотрен повторитель на комплементарной паре транзисторов, необходимый для снижения нагрузки на микросхему.

      Компаратор оптического датчика собран на микросхеме LM358, он управляет тиристором, подключая конденсаторы к обмотке при прохождении снарядом датчика. Параллельно трансформатору и ускоряющей катушки применены хорошие снабберные цепи.

      Методы повышения КПД

      Так-же рассматривались методы повышения КПД, такие как магнитопровод, охлаждение катушек и рекуперация энергии. О последней расскажу подробнее.

      ГауссГан имеет очень малый КПД, люди работающие в этой области давно разыскивают способы повышения КПД. Одним из таких способов является рекуперация. Суть ее состоит в том чтобы вернуть не используемую энергию в катушке обратно в конденсаторы.

      Таким образом энергия индуцируемого обратного импульса не уходит в никуда и не цепляет снаряд остаточным магнитным полем, а закачивается обратно в конденсаторы.

      Этим способом можно вернуть до 30 процентов энергии, что в свою очередь повысит КПД на 3-4 процента и уменьшит время перезарядки, увеличив скорострельность в автоматических системах. И так- схема на примере трехступенчатого ускорителя.

      Для гальванической развязки в цепи управления тиристоров использованы трансформаторы T1-T3. Рассмотрим работу одной ступени.

      Подаем напряжение заряда конденсаторов, через VD1 конденсатор С1 заряжается до номинального напряжения, пушка готова к выстрелу. При подаче импульса на вход IN1, он трансформируется трансформатором Т1, и попадает на управляющие выводы VT1 и VT2.

      VT1 и VT2 открываются и соединяют катушку L1 с конденсатором C1. На графике ниже изображены процессы во время выстрела.

      Больше всего нас интересует часть начиная с 0.40мсек, когда напряжение становится отрицательным. Именно это напряжение при помощи рекуперации можно поймать и вернуть в конденсаторы.

      Когда напряжение становится отрицательным, оно проходя через VD4 и VD7 закачивается в накопитель следующей ступени. Этот процесс так-же срезает часть магнитного импульса, что позволяет избавится от тормозящего остаточного эффекта.

      Остальные ступени работают подобно первой.

      Статус проекта

      Проект и мои разработки в этом направлении в общем были приостановлены. Вероятно в скором будущем я продолжу свои работы в этой области, но ничего не обещаю.

      Список радиоэлементов

      Скачать список элементов (PDF)

      Прикрепленные файлы:

      • ус.lay (29 Кб)
      • БУ.lay (34 Кб)

      Источник: https://cxem.net/tesla/tesla33.php

      РадиоКот :: Гаусс-пушка — это просто

      Добавить ссылку на обсуждение статьи на форумеРадиоКот >Чердак >

      Теги статьи: Добавить тег

      Гаусс-пушка — это просто

      Поздравление для Кота:

      Поздравляю с восьмилетием, дорогой РадиоКот. Я уже не первый год пользуюсь сайтом, но впервые решил написать статью. В честь твоего дня рождения, хочу подарить тебе это электромагнитное ружьё.

      С ним можно ходить на охоту, изучать закономерности его работы, в конце концов, организовать тир и тренировать свою меткость. Также, подобный прибор может неплохо дополнить школьный кабинет физики.

      В общем, порадует как взрослых, солидных радиокотов, так и маленьких радиокотят.

      Введение:

      Всё началось с того, что несколько недель прошлого года, один мой друг подбивал меня на изготовление данного девайса. Уж очень ему (как, впрочем, и мне) хотелось посмотреть, как будет работать данный прибор.

      Эксперименты начали через неделю с покупки за 10 гривен двух старых фотоаппаратов на местной барахолке. Сняли с них преобразователи для вспышек, запараллелили их. Из какого-то игрушечного пистолета изъяли ствол. В ствол помещались стальные шарики от велосипедных шарикоподшипников.

      Намотали катушку, тиристор для её коммутации, BT112, вытащили из старого буржуйского пылесоса.

      И вот настал день испытаний. Заряд, нажатие кнопки коммутации, тихий щелчок катушки, и из дула медленно выкатывается шарик. Как мы ни пытались, лучше наша пушка не заработала. А посему конструкция была освистана и отложена в долгий ящик.

      Сборка:

      Ещё через неделю про конструкцию вспомнили, а посему были открыты вкладки по работе повышающих преобразователей и гаусс-пушки. С сайта CXEM.NET была тихо скомунизжена мирно позаимствована сия схема:

      Гаусс пушка своими руками

      (Она почти стандартная) А по ней позже была вручную нарисована эта схема:

      Гаусс пушка своими руками

      Рекомендованный транзистор IRF3207, вскоре испустил дух, и был заменен другим транзистором с маркировкой IRLZ3705 и резистором на 10к на землю. Инцидент более не повторялся. За пару вечеров из желудей и палок подручных материалов и невинно убиенных компьютерных БП, было собрано это: Гаусс пушка своими руками

      На фотографии вы видите ствол с катушкой из 75 витков ПЭЛ 0.5, тиристор КУ202, 2конденсатора на 680 мкФ, 200В, и 2 на 300мкФ, 200В, диодный мост, неонку индикации окончания заряда. Трансформатор на данном фото не видно, его параметров я не знаю, так как снял его с китайского фонаря с ЛДС. Лишняя обмотка приспособлена для индикации генерации, что хорошо видно на рисованной схеме.

      Читайте также:  Контроллер плавного пуска для станка своими руками

      Также можно увидеть на заднем плане большой фиолетовый разрядный резистор и пульт с кнопками. В результате доработок были найдены щёчки для катушки, а сама катушка была перемотана более толстым проводом. Если кто будет делать, не забудьте хорошо пропаять проволоку и силовые дорожки – их желательно дублировать монтажным проводом.

      В цепи текут импульсные токи в десятки ампер при напряжении в 200В – уже после пяти выстрелов катушка, тиристор и подводящие провода ощутимо нагреваются. И при непропае участка силовой цепи, вы получите уникальную возможность лицезреть красивый новогодний фейерверк. После переделки системы, пушка пробивает насквозь с двух метров полистироловые  потолочные плитки.

      Через листы бумаги, сложенные вдвое, снаряд проходит, как нож сквозь масло.

      После этого, с помощью руководителя кружка радиоконструирования и радиосвязи харьковского дворца пионеров им. Постышева, я создал самодельный корпус из оргстекла и фанеры и протравил печатную плату.(За это ему огромное спасибо).

      Саркофаг из оргстекла,для защиты от случайного прикосновения, прикручен к фанерному основанию шурупами. Гаусс пушка своими руками Гаусс пушка своими руками Гаусс пушка своими руками Гаусс пушка своими руками Из нерабочих БП были изъяты четыре конденсатора на 680 мкФ, 200В. Мостовое выпрямление было заменено однополупериодным, как более эффективным в данном случае. Обращаю внимание, что автором статьи планировалось создание не внушающего трепет супероружия, для стрельбы по ком — нибудь а установки для написания научной работы по исследованиям особенностей её действия. Поэтому, для безопасности демонстрации в аудиториях, корпус установки создан устойчивым, тяжёлым, а мощность сознательно ограничена. Вы можете собрать настоящую электромагнитную винтовку в компактном корпусе. Для этого потребуется:

      • -Намотать соленоид ещё более толстым проводом
      • -Увеличить ёмкость батареи конденсаторов
      • -Умощнить коммутатор(заменить тиристор)
      • -Собрать рюкзак аккумуляторов на 12В
      • -Подобрать ствол, прицел, приклад
      • Вот фото получившегося устройства: Гаусс пушка своими руками Гаусс пушка своими руками Гаусс пушка своими руками

      Хорошо видны все детали, плата закреплена на стойках. Большая неонка заменена маленькой, из какого-то чайника. На фото хорошо видно, что конструкция собрана «бутербродом»-преобразователь на макетке установлен над силовой частью на  печатке. 

      1. Характеристики устройства:
      2. Снаряды: шары от пневматики
      3. Количество витков в соленоиде с диаметром 12мм проводом 0.75 :75-80
      4. Диаметр ствола
      5. Внешний:12мм
      6. Внутренний:7мм
      7. Напряжение конденсаторной батареи:180В
      8. Ёмкость конденсаторной батареи: 2400мкФ
      9. Тип конденсаторной батареи:электролитическая
      10. Тип преобразователя: трансформаторный однотакт с раскачкой полевиком IRLZ3705 и ШИМ 3845
      11. Время зарядки 2400мкФ до 180 В:12сек
      12. Ток, потребляемый преобразователем при 12 В:1.5А
      13. Выпрямление: быстрым диодом, однополупериодное
      14. Коммутация: тиристорная
      15. Разрядный резистор: да
      16. Защита преобразователя напряжения:да:
      17. от переполюсовки
      18. от кз по выходу
      19. от вч помех,выходящих из ПН
      20. Энергия батареи конденсаторов: 48Дж

      Алгоритм работы: заряжаем снаряд, жмём жёлтую кнопку «Заряд», тускло светится зелёный светодиод. Благо, через прозрачный корпус всё хорошо видно. По истечении 12 секунд, светодиод светится ярче – конденсаторы почти заряжены.

      Дожидаемся свечения неонки, оно говорит о полном заряде конденсаторной батареи. Отпускаем кнопку «Заряд», жмём красную кнопку «Выстрел».

      Вдоволь настрелявшись, жмём чёрную кнопку «Разряд», для снятия остаточного заряда с конденсаторов.

      Ещё фотки:

      Ахгунг!!!

      Считаю, что не будет лишним напомнить, что все эксперименты вы выполняете на свой страх и риск. Их исход, безопасность вас и окружающих, всецело зависит от соблюдения вами правил ТБ. За выжженные усы, отбитые током лапы и простреленные хвосты, автор ответственности не несёт!

      В конструкции используется батарея высоковольтных конденсаторов с довольно большой энергией. В случае неосторожности возможен летальный исход. НЕ стрелять заострёнными снарядами. НЕ стрелять в людей. НЕ прикасаться к контактам батареи конденсаторов во время работы установки. Заизолировать кнопку «Выстрел».

      Уважаемые коты!!

      • Берегите усы, лапы,
      • И хвосты.
      • За сим разрешите откланяться; если кто будет собирать, при возникновении вопросов пишите в электронку.
      • Всем здоровья и долгих лет жизни!
      • Файлы: В работе
      • Все вопросы в Форум.
      Как вам эта статья? Заработало ли это устройство у вас?

      Источник: https://www.radiokot.ru/cherdak/24/

      Моя пушка Гаусса (гаусс-ган)

      Информация предоставлена исключительно в образовательных целях!
      Администратор сайта не несет ответственности за возможные последствия использования предоставленной информации.

        ЗАРЯЖЕННЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ СМЕРТЕЛЬНО ОПАСНЫ!

      Электромагнитная пушка (Гаусс-ган, англ. coilgun) в ее классическом варианте представляет собой устройство, использующее свойство ферромагнетиков втягиваться в область более сильного магнитного поля для ускорения феромагнитного «снаряда».

      Мой гаусс-ган:
      вид сверху:

      Гаусс пушка своими руками
      вид сбоку:Гаусс пушка своими руками
      1 — разъем для подключения дистанционного спуска
      2 — переключатель «заряд аккумулятора/работа»
      3 — разъем для подключения к звуковой карте компьютера
      4 — переключатель «заряд конденсатора/выстрел»
      5 — кнопка аварийного разряда конденсатора

      • 6 — индикатор «Заряд аккумулятора»
      • 9 — индикатор «Выстрел»
      • Схема силовой части пушки Гаусса:Гаусс пушка своими руками

      7 — индикатор «Работа»
      8 -индикатор «Заряд конденсатора»

      Гаусс пушка своими руками

      1. 1 — ствол
        2 — защитный диод
        3 — катушка
        4 — ИК-светодиоды
      2. 5 — ИК-фототранзисторы

      Основные элементы конструкции моей электромагнитной пушки:аккумулятор
      я использую два литий-ионных аккумулятора SANYO UR18650A формата 18650 от ноутбука емкостью 2150 мАч, включенных последовательно:

      Предельное напряжение разряда этих аккумуляторов составляет 3,0 В.

      преобразователь напряжения для питания цепей управления —
      Напряжение с батарей поступает на повышающий преобразователь напряжения на микросхеме 34063, который повышает напряжение до 14 В. Затем напряжение поступает на преобразователь для заряда конденсатора, а стабилизированное до 5 В микросхемой 7805 — для питания цепи управления.

      • преобразователь напряжения для заряда конденсатора
        повышающий преобразователь на базе таймера 7555 и MOSFET-транзистора IRFP450;IRFP450 — это N-канальный MOSFET-транзистор в корпусе TO-247 с максимально допустимым напряжением «сток-исток» VDS= 500 вольт, максимальным импульсным током стока ID = 56 ампер и типичным значением сопротивления «сток-исток» в открытом состоянии RDS(on) = 0,33 ома.Гаусс пушка своими руками
      • Индуктивность дросселя преобразователя влияет на его работу:
        слишком малая индуктивность определяет низкую скорость заряда конденсатора;
      • слишком высокая индуктивность может привести к насыщению сердечника.
      • В качестве генератора импульсов (oscillator circuit) для преобразователя (boost converter) можно использовать микроконтроллер (например, популярный Arduino), который позволит реализовать широтно-импульсную модуляцию (ШИМ, PWM) для управления скважностью импульсов.
      • конденсатор (coil cap(acitor)) —
        электролитический конденсатор на напряжение несколько сотен вольт.
        Ранее я использовал конденсатор К50-17 от советской внешней фотовспышки емкостью 800 мкФ на напряжение 300 В:

      Гаусс пушка своими руками
      Недостатком этого конденсатора являются, по моему мнению, невысокое рабочее напряжение, повышенный ток утечки (приводит к более долгой зарядке) и возможно завышенная емкость.
      Поэтому я перешел на использование импортных современных конденсаторов:Гаусс пушка своими руками
      1 — конденсатор SAMWHA на напряжение 450 В емкостью 220 мкФ серии HC. HC — это стандартная серия конденсаторов SAMWHA, существуют и другие серии: HE — работающие в более широком температурном диапазоне, HJ — с увеличенным временем жизни;

      2 — конденсатор PEC на напряжение 400 В емкостью 150 мкФ.
      Также я испытывал третий конденсатор на напряжение 400 В емкостью 680 мкФ, приобретенный в интернет-магазине dx.com —Гаусс пушка своими руками

      1. В итоге я остановился на использовании конденсатора PEC на напряжение 400 В емкостью 150 мкФ.
      2. Для конденсатора также важно его эквивалентное последовательное сопротивление (ESR).
      3. переключатель —
        силовой переключатель SA предназачен для коммутирования заряженного конденсатора C на катушку L:
      4. в качестве переключателя можно использовать либо тиристоры, либо IGBT-транзисторы:
      5. тиристор
        я использую силовой тиристор ТЧ125-9-364 с управлением по катоду
      6. внешний вид

      размеры
      тиристор ТЧ125-9 — тиристор быстродействующий штыревого исполнения: «125» означает максимально допустимый действующий ток (125 А); «9» означает класс тиристора, т.е. повторяющееся импульсное напряжение в сотнях вольт (900 В).

      Использование тиристора в качестве ключа требует подбора емкости конденсаторной батареи, так как затянутый импульс тока приведет к втягиванию пролетевшего центр катушки снаряда обратно — «suck-back effect».

      IGBT-транзистор —
      применение в качестве ключа IGBT-транзистора позволяет не только замыкать, но и размыкать цепь катушки.

      Это позволяет прерывать ток (и магнитное поле катушки) после пролета снаряда через центр катушки, иначе бы снаряд втягивался назад, в катушку, и, следовательно, замедлялся.

      Но размыкание цепи катушки (резкое убывание тока в катушке) приводит к возникновению импульса высокого напряжения на катушке в соответствии с законом электромагнитной индукции $u_L = {L {{di_L} over {dt}} }$. Для защиты ключа-IGBT-транзистора необходимо использовать дополнительные элементы:

      VDtvs — диод (TVS diode), создающий путь току в катушке при размыкании ключа и гасящий резкий  бросок напряжения на катушкеRdis — разрядный резистор (discharge resistor) — обеспечивает затухание тока в катушке (поглощает энергию магнитного поля катушки)Crs — конденсатор (ringing suppression capacitor), предотвращающий возникновение импульсов перенапряжения на ключе (может дополняться резистором, образуя RC-snubber)

        Я использовал IGBT-транзистор IRG48BC40F из популярной серии IRG4.

      катушка (coil) —
      катушка намотана на пластиковом каркасе медным проводом. Омическое сопротивление катушки составляет 6,7 Ом. Ширина многослойной намотки (внавал) $b$ равна 14 мм, в одном слое около 30 витков, максимальный радиус — около 12 мм, минимальный радиус $D$ — около 8 мм (средний радиус $a$ — около 10 мм, высота $c$ — около 4 мм), диаметр провода — около 0,25 мм.

      • Параллельно катушке включен диод UF5408 (supression diode) (пиковый ток 150 А, пиковое обратное напряжение 1000 В), гасящий импульс напряжения самоиндукции при прерывании тока в катушке.
      • ствол (barrel)
        сделан из корпуса шариковой ручки.

      снаряд (projectile) —
      Параметры испытательного снаряда — отрезок гвоздя диаметром 4 мм (диаметр ствола ~ 6 мм) и длиной 2 см (объем снаряда составляет 0,256 см3, а масса $m$ = 2 грамма, если принять плотность стали 7,8 г/см3).

      Массу я вычислял, представив снаряд как совокупность конуса и цилиндра.
      Материал снаряда обязан быть ферромагнетиком.
      Также материал снаряда должен иметь как можно более высокий порог магнитного насыщения — значение индукции насыщения $B_s$.

      Читайте также:  Клеймо своими руками

      Одним из лучших вариантов является обычное магнитомягкое железо (например, обычная незакаленная сталь Ст. 3 — Ст. 10) с индукцией насыщения 1,6 — 1,7 Тл. Гвозди изготавливают из низкоуглеродистой термически необработанной стальной проволоки (сталь марок Ст. 1 КП, Ст.

      2 КП, Ст. 3 ПС, Ст. 3 КП).
      Обозначение стали:

      Ст. — углеродистая сталь обыкновенного качества;

      0 — 10 — процентное содержание углерода, увеличенное в 10 раз. С увеличением содержания углерода снижается индукция насыщения $B_s$.

      А самым эффективным является сплав «пермендюр», но он слишком экзотический и дорогой. Этот сплав состоит из 30—50 % кобальта, 1,5—2 % ванадия и остальное — железо. Пермендюр обладает наивысшей из всех известных ферромагнетиков индукцией насыщения $B_s$ до 2,43 Тл.

      Также желательно, чтобы материал снаряда имел как можно более низкую проводимость. Это связано с тем, что возникающие в переменном магнитном поле в проводящем стержне вихревые токи, которые приводят к потерям энергии.

      1. Поэтому в качестве альтернативы снарядам — обрезкам гвоздей я испытал ферритовый стержень (ferrite rod), взятый из дросселя с материнской платы:
        Аналогичные катушки встречаются и в компьютерных блоках питания:

      Внешний вид катушки с ферритовым сердечником:
      Материал стержня (вероятно, никель-цинковый (Ni-Zn) (аналог отечественных марок феррита НН/ВН) ферритовый порошок) является диэлектриком, что исключает возникновение вихревых токов. Но недостатком феррита является низкая индукция насыщения $B_s$ ~ 0,3 Тл.
      Длина стержня составила 2 см:
      Плотность никель-цинковых ферритов составляет $
      ho$ = 4,0 … 4,9 г/см3.

      • Сила притяжения снаряда
        Вычисление силы, действующей на снаряд в пушке Гаусса, является сложной задачей.
      • Можно привести несколько примеров вычисления электромагнитных сил.

      Сила притяжения кусочка ферромагнетика к катушке-соленоиду с ферромагнитным сердечником (например, якоря реле к катушке) определяется выражением $F = {{{{(w I)}^2} mu_0 S} over {2 {{delta}^2}}}$ , где $w$ — количество витков в катушке, $I$ — ток в обмотке катушки, $S$ — площадь сечения сердечника катушки, $delta$ — расстояние от сердечника катушки до притягиваемого кусочка. При этом пренебрегаем магнитным сопротивлением ферромагнетиков в магнитной цепи.

      Сила, втягивающая ферромагнетик в магнитное поле катушки без сердечника, определяется выражением $F = {{w I} over 2} {{dPhi} over {dx}}$.

      В этой формуле ${{dPhi} over {dx}}$ — скорость изменения магнитного потока катушки $Phi$ при перемещении кусочка ферромагнетика вдоль оси катушки (изменении координаты $x$), эту величину вычислить достаточно сложно.

      Вышеуказанная формула может быть переписана в виде $F = {{{I}^2} over 2} {{dL} over {dx}}$, где ${{dL} over {dx}}$ — скорость изменения индуктивности катушки $L$.

      Порядок выполнения выстрела из гаусс-гана
      Перед выстрелом конденсатор необходимо зарядить до напряжения 400 В. Для этого необходимо включить выключатель (2) и перевести переключатель (4) в положение «ЗАРЯД». Для индикации напряжения к конденсатору через делитель напряжения подключен индикатор уровня от советского магнитофона.

      Для аварийного разряда конденсатора без подключения катушки служит резистор сопротивлением 6,8 кОм мощностью 2 Вт, подключаемый с помощью выключателя (5) к конденсатору. Перед выстрелом необходимо перевести переключатель (4) в положение «ВЫСТРЕЛ».

      Для избежания влияния дребезга контактов на формирование импульса управления кнопка «Выстрел» подключается к схеме защиты от дребезга на переключающем реле и микросхеме 74HC00N. С выхода этой схемы сигнал запускает одновибратор, который вырабатывает одиночный импульс настраиваемой длительности.

      Этот импульс поступает через оптопару PC817 на первичную обмотку имульсного трансформатора, обеспечивающего гальваническую развязку цепи управления от силовой цепи. Импульс, формируемый на вторичной обмотке, открывает тиристор и конденсатор разряжается через него на катушку.

      Ток, протекающий через катушку при разряде, создает магнитное поле, втягивающее ферромагнитный снаряд и придающее снаряду некоторую начальную скорость. После вылета из ствола снаряд дальше летит по инерции.

      При этом следует учитывать то, что после пролета снаряда через центр катушки магнитное поле будет замедлять снаряд, поэтому импульс тока в катушке не должен быть затянут, иначе это приведет к уменьшению начальной скорости снаряда.

      Для дистанционного управления выстрелом к разъему (1) подключается кнопка:

      Определение скорости вылета снаряда из ствола
      При выстреле дульная скорость и энергия сильно зависят от начального положения снаряда в стволе.
      Для настройки оптимального положения необходимо измерять скорость вылета снаряда из ствола.

      Для этого я использовал оптический измеритель скорости — два оптических датчика (ИК-светодиоды VD1, VD2 + ИК-фототранзисторы VT1, VT2) размещены в стволе на расстоянии $l$ = 1 см друг от друга.

      При пролете снаряд закрывает фототранзисторы от излучения светодиодов, а компараторы на микросхеме LM358N формируют цифровой сигнал:

      1. При перекрытии светового потока датчика 2 (ближайшего к катушке) загорается красный («RED»)  светодиод, а при перекрытии датчика 1 — зеленый («GREEN»).
      2. Этот сигнал преобразуется к уровню в десятые доли вольта (делители из резисторов R1,R3 и R2,R4) и подается на два канала линейного (не микрофонного!) входа звуковой карты компьютера с помощью кабеля с двумя штекерами — штекером, подключаемого к разъему гаусс-гана, и штекером, втыкаемым в гнездо звуковой карты компьютера:делитель напряжения:LEFT — левый канал; RIGHT — правый канал; GND — «земля»
      3. штекер, подключаемый к пушке:
        5 — левый канал; 1 — правый канал; 3 — «земля»
      4. штекер, подключаемый к компьютеру:

      1 — левый канал; 2 — правый канал; 3 — «земля»

      Для обработки сигнала удобно использовать бесплатную программу Audacity (http://audacity.sourceforge.net/?lang=ru).
      Так как на каждом канале входа звуковой карты включен последовательно с остальной цепью конденсатор, то фактически вход звуковой карты представляет собой RC-цепочку, и записанный компьютером сигнал имеет сглаженный вид:
      Характерные точки на графиках:
      1 — пролет передней части снаряда мимо датчика 1
      2 — пролет передней части снаряда мимо датчика 2
      3 — пролет задней части снаряда мимо датчика 1
      4 — пролет задней части снаряда мимо датчика 2
      Я определяю начальную скорость снаряда по разнице времени между точками 3 и 4 с учетом того, что расстояние между датчиками составляет 1 см.

      • В приведенном примере при частоте оцифровки $f$ = 192000 Гц для количества сэмплов $N$ = 160 скорость снаряда $v = {{l f} over {N}} = {{1920} over 160}$ составила 12 м/с.
      • Скорость вылета снаряда из ствола зависит от его начального положения в стволе, задаваемого смещением задней части снаряда от края ствола $Delta$:
      • Для каждой емкости батареи $C$ оптимальное положение снаряда (значение $Delta$) различно.
      • Для вышеописанного снаряда и емкости батареи 370 мкФ я получил следующие результаты:
      Смещение задней части снаряда внутрь ствола $Delta$, мм Кол-во сэмплов $N$ Скорость $v$, м/с Дульная энергия $W = {{m {v^2}} over 2}$, Дж
      154 12 0,14
      2,5 110 17 0,29
      5 103 19 0,36
      7,5 110 17 0,29
      10 150 13 0,17

      При емкости батареи 150 мкФ результаты были следующими:

      Смещение задней части снаряда
      внутрь ствола $Delta$, мм
      Кол-во
      сэмплов $N$
      Скорость $v$, м/с Дульная
      энергия $W = {{m {v^2}} over 2}$, Дж
      1204 1,6 0,003
      5 159 12,1 0,15
      7,5 115 16,7 0,28
      10 91 21,1 0,45
      12,5 101 19,0 0,36

      Максимальная скорость снаряда составила $v$ = 21,1 м/с (при $Delta$ = 10 мм), что соответствует энергии ~0,5 Дж

      При испытании снаряда — ферритового стержня выяснилось, что он требует намного более глубокого расположения в стволе (намного большей величины $Delta$).

      Законы об оружии
      В Республике Беларусь изделия с дульной энергией (muzzle energy) не более 3 Дж приобретаются без соответствующего разрешения и не регистрируются.

      В Российской Федерации изделия с дульной энергией менее 3 Дж не считаются оружием.
      В Великобритании оружием не считаются изделия с дульной энергии не более 1,3 Дж.

      Определение разрядного тока конденсатора
      Для определения максимального разрядного тока конденсатора можно использовать график напряжения на конденсаторе при разряде.

      Для этого можно подключиться к разъему, на который через делитель подается напряжение на конденсаторе, уменьшенное в $n$ = 100 раз.

      Ток разряда конденсатора $i = {n} cdot {C cdot {{du} over {dt}}} = {{{m_u} over {m_t}} C tg alpha}$, где $alpha$ — угол наклона касательной к кривой напряжения конденсатора в данной точке.
      Вот пример такой разрядной кривой напряжения на конденсаторе:

      В этом примере $C$ = 800 мкФ, $m_u$ = 1 В/дел., $m_t$ = 6,4 мс/дел., $alpha$ = -69,4°, $tg alpha = -2,66 $, что соответствует току в начале разряда $i = {100} cdot {800} cdot {10^{-6}} cdot {1 over {6,4 cdot {10^{-3}}}} cdot (-2,66) = -33,3$ ампера.

      Продолжение следует

      Источник: https://acdc.foxylab.com/coilgun

      Мощная Пушка Гаусса своими руками

      Довольна мощная модель знаменитой Гаусс пушки, которую можно сделать своими руками из подручных средств. Данная самодельная Гаусс пушки изготавливается очень просто, имеет лёгкую конструкцию, всё используемые детали найдутся у каждого любителя самоделок и радиолюбителя. С помощью программы расчёта катушки, можно получить максимальную мощность.

      Итак, для изготовления Пушка Гаусса нам потребуется:

      1. Кусок фанеры.
      2. Листовой пластик.
      3. Пластиковая трубка для дула ∅5 мм.
      4. Медный провод для катушки ∅0,8 мм.
      5. Электролитические конденсаторы большой ёмкости
      6. Пусковая кнопка
      7. Тиристор 70TPS12
      8. Батарейки 4X1.

        5V

      9. Лампа накала и патрон для неё 40W
      10. Диод 1N4007

      Гаусс пушка своими руками

      Форма корпуса может быть любой, не обязательно придерживаться представленной схеме. Что бы придать корпусу эстетический вид, можно его покрасить краской из баллончика.

      Гаусс пушка своими руками
      Гаусс пушка своими руками

      Установка деталей в корпус для Пушки Гаусса

      Для начала крепим конденсаторы, в данном случае они были закреплены на пластиковые стяжки, но можно придумать и другое крепление.

      Гаусс пушка своими руками

      Затем устанавливаем патрон для лампы накала на внешней стороне корпуса. Не забываем подсоединить к нему два провода для питания.

      Гаусс пушка своими руками
      Гаусс пушка своими руками

      Затем внутри корпуса размещаем батарейный отсек и фиксируем его, к примеру саморезами по дереву или другим способом.

      Гаусс пушка своими руками

      Намотка катушки для Пушки Гаусса

      Источник: https://kavmaster.ru/pushka-gaussa-svoimi-rukami/

      Делаем электромагнитную пушку Гаусса

      Обладать оружием, которое даже в компьютерных играх можно найти только в лаборатории сумасшедшего ученого или возле временного портала в будущее – это круто. Наблюдать, как равнодушные к технике люди невольно фиксируют на устройстве взгляд, а заядлые геймеры спешно подбирают с пола челюсть – ради этого стоит потратить денек на сборку пушки Гаусса своими руками.

      Гаусс пушка своими рукамиКак водится, начать мы решили с простейшей конструкции – однокатушечной индукционной пушки. Эксперименты с многоступенчатым разгоном снаряда оставили опытным электронщикам, способным построить сложную систему коммутации на мощных тиристорах и точно настроить моменты последовательного включения катушек. Вместо этого мы сконцентрировались на возможности приготовления блюда из повсеместно доступных ингредиентов.

      Итак, чтобы построить пушку Гаусса, прежде всего прийдётся пробежаться по магазинам.

      В радиомагазине для самоделки нужно купить несколько конденсаторов с напряжением 350–400 В и общей емкостью 1000–2000 микрофарад, эмалированный медный провод диаметром 0,8 мм, батарейные отсеки для «Кроны» и двух 1,5-вольтовых батареек типа С, тумблер и кнопку. В фототоварах возьмём пять одноразовых фотоаппаратов Kodak, в автозапчастях – простейшее четырёхконтактное реле от «Жигулей», в «продуктах» – пачку соломинок для коктейлей, а в «игрушках» – пластмассовый пистолет, автомат, дробовик, ружьё или любую другую пушку, которую вы захотите превратить в оружие будущего.

      Гаусс пушка своими руками

      Мотаем на ус…

      Главный силовой элемент нашей пушки – катушка индуктивности. С её изготовления стоит начать сборку орудия.

      Возьмите отрезок соломинки длиной 30 мм и две большие шайбы (пластмассовые или картонные), соберите из них бобину с помощью винта и гайки. Начните наматывать на нее эмалированный провод аккуратно, виток к витку (при большом диаметре провода это довольно просто).

      Будьте внимательны, не допускайте резких перегибов провода, не повредите изоляцию. Закончив первый слой, залейте его суперклеем и начинайте наматывать следующий. Поступайте так с каждым слоем. Всего нужно намотать 12 слоев.

      Затем можно разобрать бобину, снять шайбы и надеть катушку на длинную соломинку, которая послужит стволом. Один конец соломинки следует заглушить.

      Готовую катушку легко проверить, подключив её к 9-вольтовой батарейке: если она удержит на весу канцелярскую скрепку, значит, вы добились успеха. Можно вставить в катушку соломинку и испытать её в роли соленоида: она должна активно втягивать в себя отрезок скрепки, а при импульсном подключении даже выбрасывать её из ствола на 20–30 см.

      Препарируем ценности

      Для формирования мощного электрического импульса, как нельзя лучше подходит батарея конденсаторов (в этом мнении мы солидарны с создателями самых мощных лабораторных рельсотронов). Конденсаторы хороши не только большой энергоемкостью, но и способностью отдать всю энергию в течение очень короткого времени, до того, как снаряд достигнет центра катушки.

      Однако конденсаторы необходимо как-то заряжать. К счастью, нужное нам зарядное устройство есть в любом фотоаппарате: конденсатор используется там для формирования высоковольтного импульса для поджигающего электрода вспышки.

      Лучше всего нам подойдут одноразовые фотоаппараты, потому что конденсатор и «зарядка» – это единственные электрические компоненты, которые в них есть, а значит, достать зарядный контур из них проще простого.

      Разборка одноразового фотоаппарата – это этап, на котором стоит начать проявлять осторожность. Вскрывая корпус, старайтесь не касаться элементов электрической цепи: конденсатор может сохранять заряд в течение долгого времени.

      Получив доступ к конденсатору, первым делом замкните его выводы отверткой с ручкой из диэлектрика. Только после этого можно касаться платы, не опасаясь получить удар током.

      Удалите с зарядного контура скобы для батарейки, отпаяйте конденсатор, припаяйте перемычку к контактам кнопки зарядки – она нам больше не понадобится. Подготовьте таким образом минимум пять зарядных плат.

      Обратите внимание на расположение проводящих дорожек на плате: к одним и тем же элементам схемы можно подключиться в разных местах.

      Расставляем приоритеты

      Подбор ёмкости конденсаторов – это вопрос компромисса между энергией выстрела и временем зарядки орудия. Мы остановились на четырех конденсаторах по 470 микрофарад (400 В), соединенных параллельно.

      Перед каждым выстрелом мы в течение, примерно, минуты ждем сигнала светодиодов на зарядных контурах, сообщающих, что напряжение в конденсаторах достигло положенных 330 В.

      Ускорить процесс заряда можно, подключая к зарядным контурам по несколько 3-вольтовых батарейных отсеков параллельно. Однако стоит иметь в виду, что мощные батареи типа «С» обладают избыточной силой тока для слабеньких фотоаппаратных схем.

      Чтобы транзисторы на платах не сгорели, на каждую 3-вольтовую сборку должно приходиться 3–5 зарядных контуров, подключенных параллельно. На нашем орудии к «зарядкам» подключен только один батарейный отсек. Все остальные служат в качестве запасных магазинов.

      Определяем зоны безопасности

      Мы никому не посоветуем держать под пальцем кнопку, разряжающую батарею 400-вольтовых конденсаторов. Для управления спуском лучше установить реле. Его управляющий контур подключается к 9-вольтовой батарейке через кнопку спуска, а управляемый включается в цепь между катушкой и конденсаторами.

      Правильно собрать пушку поможет принципиальная схема. При сборке высоковольтного контура пользуйтесь проводом сечением не менее миллиметра, для зарядного и управляющего контуров подойдут любые тонкие провода. Проводя эксперименты со схемой, помните: конденсаторы могут иметь остаточный заряд.

      Прежде чем прикасаться к ним, разряжайте их коротким замыканием.

      Гаусс пушка своими рукамиArtem

      Подводим итог

      Процесс стрельбы выглядит так:

      • включаем тумблер питания;
      • дожидаемся яркого свечения светодиодов;
      • опускаем в ствол снаряд так, чтобы он оказался слегка позади катушки;
      • выключаем питание, чтобы при выстреле батарейки не отбирали энергию на себя; прицеливаемся и нажимаем на кнопку спуска.

      Результат во многом зависит от массы снаряда.

      Соблюдайте осторожность, орудие представляет реальную опасность.

      Источник: http://mozgochiny.ru/electronics-2/delaem-elektromagnitnuyu-pushku-gaussa/

      Легендарная Гаусс-пушка своими руками

      Во-первых, редакция Science Debate поздравляет всех артиллеристов и ракетчиков! Ведь сегодня 19 ноября — День ракетных войск и артиллерии. 72 года назад, 19 ноября 1942 года с мощнейшей артиллерийской подготовки началось контрнаступление Красной Армии в ходе Сталинградской Битвы.

      Именно поэтому мы сегодня приготовили для вас публикацию, посвященную пушкам, но не обычным, а пушкам Гаусса!

      Мужчина, даже став взрослым, в душе остается мальчишкой, вот только игрушки у него меняются. Компьютерные игры стали настоящим спасением для солидных дядей, которые в детстве не доиграли в «войнушку» и теперь имеют возможность наверстать упущенное.

      У компьютерных боевиков часто встречается футуристическое оружие, которое не встретишь в реальной жизни – знаменитая пушка Гаусса, которую может подбросить какой-нибудь чокнутый профессор или ее случайно можно отыскать в секретной хронике.

      А возможно ли обзавестись гаусс-пушкой в реале?

      Оказывается можно, и сделать это не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Давайте, скорее, выясним, что такое пушка Гаусса в классическом понимании. Пушка Гаусса – это оружие, в котором используется метод электромагнитного ускорения масс.

      Гаусс пушка своими руками

      В основе конструкции этого грозного оружия лежит соленоид – цилиндрическая обмотка из проводов, где длина провода во много раз больше диаметра обмотки. Когда будет подан электрический ток, в полости катушки (соленоида) возникнет сильное магнитное поле. Оно втянет снаряд внутрь соленоида.

      Если в момент, когда снаряд дойдет до центра, убрать напряжение, то магнитное поле не помешает двигаться телу по инерции, и оно вылетит из катушки.

      Собираем Гаусс-пушку в домашних условиях

      Для того чтобы создать пушку Гаусса своими руками, нам для начала, понадобится катушка индуктивности. На бобину аккуратно намотайте эмалированный провод, без резких перегибов, чтобы ни в коем случае не повредить изоляцию.

      Первый слой, после наматывания, залейте суперклеем, подождите, пока он высохнет, и приступайте к следующему слою. Таким же образом нужно намотать 10-12 слоев. Готовую катушку надеваем на будущий ствол оружия. На один из его краев следует надеть заглушку.

      Гаусс пушка своими руками

      Для того чтобы получить сильный электрический импульс, отлично подойдет батарея конденсаторов. Они способны отдавать накопленную энергию в течение короткого времени, пока пуля дойдет до середины катушки.

      Для зарядки конденсаторов понадобится зарядное устройство. Подходящее устройство есть в фотографических аппаратах, оно служит для возникновения вспышки. Конечно, речь не идет о дорогой модели, которую мы будем препарировать, но одноразовые «Кодаки» сгодятся.

      К тому же в них, кроме зарядки и конденсатора, прочих электроэлементов нет. Разбирая фотоаппарат, будьте осторожны, чтобы вас не ударило электрическим током. С устройства для зарядки смело удаляйте скобы для батареек, отпаяйте конденсатор.

      Таким образом, нужно подготовить приблизительно 4-5 плат (можно больше, если желание и возможности позволяют). Вопрос выбора конденсатора заставляет сделать выбор между мощностью выстрела и временем, которое понадобится для зарядки. Большая емкость конденсатора требует и большего отрезка времени, снижая скорострельность, так что придется искать компромисс.

      Гаусс пушка своими руками

      Светодиодные элементы, установленные на зарядные контуры, сигнализируют светом о том, что необходимый уровень зарядки достигнут. Конечно, можно подключить дополнительные зарядные контуры, но не переусердствуйте, чтобы не спалить ненароком транзисторы на платах. Для того чтобы разрядить батарею, в целях безопасности лучше всего установить реле.

      Управляющий контур подключаем к батарейке через кнопку спуска, а управляемый – в цепь, между катушкой и конденсаторами. Для того чтобы совершить выстрел, необходимо подать питание на систему, и, после светового сигнала, зарядить оружие. Питание отключаем, прицеливаемся и стреляем!

      Если процесс вас увлек, а полученной мощности маловато, то вы можете приступить к созданию многоступенчатой пушки Гаусса, ведь она должна быть именно такой.

      Источник: https://www.sciencedebate2008.com/handmade-gauss-cannon/

      Ссылка на основную публикацию
      Adblock
      detector