Проект трехступенчатого гаусс гана

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:

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

Схема выглядит так:

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.

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:

А устройство выглядит так:

Силовой Блок

Силовой блок имеет следующую простую схему:

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.

Собранный блок подключенный к блоку управления на фото ниже:

Преобразователь

Преобразователь был применен низковольтный, подробнее о нем можно узнать здесь

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.

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.

Проект трехступенчатого гаусс гана

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 6-7 Дж, 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:

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

Схема выглядит так:

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.

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:

А устройство выглядит так:

Силовой Блок

Силовой блок имеет следующую простую схему:

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

Собранный блок подключенный к блоку управления на фото ниже:

Преобразователь

Преобразователь был применен низковольтный, подробнее о нем можно узнать здесь

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.

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 40 Вт. 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 5 мм.

Универсальная ступень

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

Читайте также:  Как электропроводка крепится к тросу?

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 – 100 Дж. Кпд около 2-х 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 0.40 мсек, 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.

Прикрепленные файлы: ус.lay (29 Кб) БУ.lay (34 Кб)

Составитель: Патлах В.В.
http://patlah.ru

© “Энциклопедия Технологий и Методик” Патлах В.В. 1993-2007 гг.

ВНИМАНИЕ !
Запрещается любая републикация, полное или частичное воспроизведение материалов данной статьи, а также фотографий, чертежей и схем, размещенных в ней, без предварительного письменного согласования с редакцией энциклопедии.

Напоминаю! Что за любое противоправное и противозаконное использование материалов, опубликованных в энциклопедии, редакция ответственности не несет.

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:

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

Схема выглядит так:

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.

Каждый датчик имеет свой компаратор. Это сделано для повышения надежности, так при выходе из строя одной микросхемы откажет лишь 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:

А устройство выглядит так:

Силовой Блок

Силовой блок имеет следующую простую схему:

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.

Собранный блок подключенный к блоку управления на фото ниже:

Преобразователь

Преобразователь был применен низковольтный, подробнее о нем можно узнать здесь

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.

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 3-хступенчатого 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 радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот

Читайте также:  Соединение алюминиевого и медного проводов электропроводки

Блок управления силовой частью
Операционный усилительLM3583

Резистор10 кОм3
Силовой блокVT1-VT4
Тиристор70TPS124
VD1-VD5
Выпрямительный диодHER3075
C1-C4
Конденсатор560 мкФ 450 В4
L1-L4
Катушка индуктивности4
Преобразователь
Программируемый таймер и осцилляторLM5551

Электролитический конденсатор470 мкФ2

Электролитический конденсатор2200 мкФ1

Электролитический конденсатор220 мкФ2

Конденсатор10 мкФ 450 В2

Конденсатор1 мкФ 630 В1

Резистор5 Ом2
T1
Трансформатор1
Блок распределения напряженийVD1, VD2
Диод2

Светодиод1
C1-C4
Конденсатор4
R1
Резистор10 Ом1
R2
Резистор1 кОм1

Батарея1
Универсальная ступень
Программируемый таймер и осцилляторLM5551

Проект трехступенчатого гаусс гана

Высоковольтный многоступенчатый ускоритель: почему он перспективный?

В этой статье речь пойдет о конструкции многоступенчатого магнитного ускорителя, на основе которого можно сделать ручное стрелковое оружие, по мощности конкурирующее с огнестрелом.

Откуда берется КПД или куда девается энергия?

Ужа давно не для кого не секрет, что КПД одноступенчатого гаусс гана редко превышает 1%. Остальная энергия конденсаторов идет на нагревание проводов и электромагнитное излучение. Давайте разберемся, почему же потеря энергии на тепло в магнитных ускорителях стоит столь остро, резко снижая КПД? И в самом деле, ведь например коллекторные электродвигатели постоянного тока, по своим принципам функционирования практически идентичные гауссовке, имеют КПД значительно выше – 7 0-80%! И это несмотря на то, что ЭД состоит из тех же обмоток, коммутационного устройства (коллектора и щеток) и некого подобия сердечника, роль которого в различных конструкциях выполняет либо статор, либо ротор двигателя.

Чтобы понять это, следует рассмотреть физику процесса придания снаряду энергии. Как известно, энергия снаряда равна работе, произведенной над ним внешней силой. Внешняя сила в гауссовке – это магнитное поле катушки. Работа определяется как скалярное произведение вектора силы на вектор перемещения тела (путь), над которым совершается работа.

С противоположной полезной работе стороны в гауссе стоит нагрев проводов. Работа по нагреву проводов определяется по другой формуле – квадрат тока умножить на сопротивление проводов и умножить на время. Т.е. чем больше время действия тока, тем больше потери на тепло.

Но если мы снова обратимся к формуле работы по разгону снаряда, то обнаружим, что получение снарядом энергии НЕ зависит от времени действия силы! А сила в соленоиде с заданными параметрами пропорциональна величине тока в обмотке.

Таким образом, отсюда следует очень важный вывод – если участок действия ускоряющей силы снаряд преодолеет с как можно большей скоростью, то время совершения силой полезной работы будет очень мало и потери на тепло за это время будут минимальными. Необходимо лишь обеспечить подачу тока нужной величины на строго ограниченное время.

Иначе говоря, чем быстрее движется снаряд, тем меньше потерь при его дополнительном разгоне! И именно поэтому электродвигатели имеют высокий КПД! При высокой скорости вращения вала, отношение полезной работы к потерям на нагрев увеличивается и по этой же причине при старте и на низких оборотах электродвигатель потребляет от источника питания очень большую мощность и его КПД на старте не превышает 10-15%.

Из всего вышесказанного следует, что очень перспективно делать многоступенчатый магнитный ускоритель – каждая последующая ступень будет обладать более высоким КПД, чем предыдущая благодаря увеличению скорости снаряда.

Но ситуация эта обоюдоострая. Дело в том, что при малом времени нахождения снаряда в зоне эффективного действия ускоряющего магнитного поля требуется как можно быстрее установить в соленоиде ток нужной величины, а потом его отключить, дабы избежать бесполезных трат энергии. Всему этому препятствует индуктивность катушки и требования к параметрам коммутационных устройств. Разрешить эту проблему можно множеством разных способов – использовать последующие обмотки увеличивающейся длины при постоянном количестве витков – индуктивность будет ниже, а время пролета через них снаряда не намного больше, чем у предыдущей ступени. Что касается ключей – то можно использовать обычные, на запираемые тиристоры – тогда на каждую ступень придется ставить свой конденсатор и при малейшем отклонении параметров движения снаряда от оптимальных КПД ускорителя будет резко снижаться. Снаряд пролетает через обмотку быстрее оптимального значения скорости для ней – магнитное поле не успевает вовремя выключится и прихватывает за задницу снаряд, уменьшая его скорость. Пролетает слишком медленно – магнитное поле уже выключилось, а снаряд ещё не достиг точки, где магнитное поле в соленоиде имеет максимальную плотность – тоже недобор энергии. При чем несовпадение хотя бы на одной ступени вызовет несвоевременность появления снаряда на всех последующих ступенях – в итоге из за малейшего отклонения мощность выстрела такого магнитного ускорителя будет дестрофичной. И только при 100% настройке, 100% одинаковом заряде конденсаторов перед выстрелом и 100% соответствии снарядов и даже их начальной намагниченности такой МУ, с раздельным питанием всех обмоток через НЕ запираемые ключи будет развивать нужную мощность. Именно поэтому идея многоступенчатого гаусса с раздельным питанием не так уж популярна среди любителей (хотя все о нем говорят) и именно поэтому так редко встречаются конструкции с числом ступеней более 3.

Чтобы сделать эффективный многоступенчатый магнитный ускоритель масс, не особо критичный к его настройке, требуется обеспечить несколько важных условий:

  1. Использовать ОДИН общий источник питания обмоток
  2. Использовать ключи, обеспечивающее строго заданное по времени включение тока на обмотку
  3. Использовать синхронное с движением снаряда включение и выключение обмоток.
  4. На различных ступенях использовать различные обмотки (вроде понятное условие – но некоторые все равно лепят все обмотки одинаковыми)
  5. Использовать снаряд небольшой массы и высокое напряжение питания.

Использование общего накопителя энергии совместно с запираемыми ключами поможет избежать лишних трат энергии, и тогда в случае недобора энергии на одной из ступеней энергия накопителя обязательно будет использована на последующих ступенях. Естественно, что начальные обмотки следует делать такими, чтобы они не забирали бы всю энергию накопителя (делать их с большой индуктивностью и короткими по длине). Кроме того, имеет даже смысл оставить основную массу энергии на оконечные ступени, где КПД разгона снаряда будет наиболее высок из за его высокой скорости.

Что значит синхронное с движением снаряда включение обмоток? Это значит, что ток в обмотке должен включатся, когда снаряд попадает в зону эффективного действия ускоряющего магнитного поля, и должен отключатся, когда снаряд выходит из этой зоны. Обычно для этого используют фотодетекторы – перед соленоидом стоит оптопара и когда снаряд пересекает луч, управляющая схема открывает ключ, когда снаряд перестает пересекать луч, схема закрывает ключ и отключает обмотку от цепи питания. При этом обмотка шунтируется силовыми диодами с той целью, чтобы мощное напряжение, возникающее в результате самоиндукции обмотки, не повредило бы ключ или источник питания.

Но на этом процесс выжимания из гаусса максимального КПД не закончен!

Очень перспективно использовать конструкцию гаусса на высокое напряжение, а снаряды небольшой массы. Снаряд малой массы в процессе выстрела развивает гораздо большую скорость, следовательно, КПД его разгона будет выше. А так как для разгона снаряда с большой скоростью требуется более быстрое включение тока в обмотках, то необходимо использовать источник питания с высоким напряжением.

Высокое напряжение так же открывает очень простой и перспективный для использования в реальном оружии способ коммутации обмоток – при помощи электрического разряда, идущего через сам движущийся снаряд.

Вы можете возразить – что замыкание тока самим снарядом неэффективно и чревато его привариванием к контактам. Но вспомним тот факт, что с ростом скорости движения снаряда потери на нагрев значительно снижаются, именно поэтому коммутация тока самим снарядом вполне реальна, безопасна и эффективна. А для предотвращения приваривания снаряда к контактам снаряд не должен касаться самих контактов – из за высокого напряжения замыкание будет осуществляться за счет пробоя воздуха.

Общая конструкция магнитного ускорителя будет следующая: система предварительного разгона снаряда, с довольно низким КПД и с использованием обычных ключей для коммутации обмоток. Может так же состоять из нескольких ступеней. И высоковольтная высокоэффективная система окончательного разгона снаряда – имеет множество обмоток с искровой коммутацией и обладает высоким КПД.

Читайте также:  Как подключить кухонную вытяжку с двухжильным проводом к трехжильной проводке?

Многоступенчатый магнитный ускоритель, собранный по такой схеме, будет обладать очень высоким КПД – думаю не менее 25%. При такой эффективности, ручная гауссовка на основе высоковольтного конденсатора на энергию 1 килоджоуль будет метать снаряд с кинетической энергией в 250Дж, что соответствует мощности хорошей мелкокалиберной винтовки при использовании усиленных патронов.

Пушка Гаусса своими руками

Привет, в данной самоделке я покажу процесс создания самой простейшей пушки Гаусса. Пушка Гаусса — это электромагнитный ускоритель масс, за счет электромагнетизма, снаряд и получает кинетическую энергию движения.

Перед началом чтения статьи, я рекомендую посмотреть видео, где подробнейшим образом рассказан этап создания и все нюансы, с которыми можно столкнутся.

Вот что потребуется для создания:
-Дуло, я использую каркас из маркера и 2 шайб (разрезанных, что бы не возникали токи Фуко)
-обмоточный провод 10 м диаметром 1.2 мм
-Электролитический конденсатор, емкость 3300 мкФ и напряжением 400 В

-Источник питания (в моем случаи преобразователь 220 В AC в 400 В DC)
-Кусок фанеры (для подложки)
-Несколько винтов М 5
-Кнопка (тактовая)
-Источник питания (батарейка(для управления логикой)) 4.2 В
-Резистор на 10 Ом
-Несколько кусков провода 2.5 мм
-А также:
-Стяжки, плоскогубцы, паяльник, припой, отвертка, нож(скальпель)

Вот схема, которую предстоит собрать

Первое что сделаем, это дуло будущего ускорителя.Как я писал выше в качестве самого каркаса я использую “втулку” из-под маркера, но можно использовать и любой другой НЕМАГНИТНЫЙ материал, в идеале это текстолитовая трубка. Далее разрезаем шайбы и рассверливаем их, что бы они наделись на втулку.

Расстояние между шайбами (а соответственно и длина “намотки”) должна быть равна длине снаряда, или быть немного меньшей.

Шайбы можно зафиксировать клеем.

Первым этапом намотаем провод, общая сумма витков должна быть от 140 до 160(в несколько заходов).
Продеваем провод в прорезь в шайбе, и начинаем намотку.

Хотя в столь простой системе можно и не придерживаться “четких” цифр.

После того, как закончили намотку, желательно полностью пропитать все витки эпоксидной смолой. Что бы у Вас не получилось так:

После чего зачищаем оба конца провода ножом.

Далее крепим “ствол” на деревянном каркасе и фиксируем кабельными стяжками.

Анод(“+”) конденсатора сразу “идет” а один из концов обмотки. Для этого, возьмите кусок провода 2.5 квадрата, зачистите изоляцию, облудите конец и согните в виде кольца.

После прикручиваем его уже непосредственно на клемму кондера. Второй конец просто зачистите и соедините
методом “скрутка” (можно и спаять) к любому из концов обмотки.

Таким образом вся силовая часть собрана.

Теперь дело за малым, собрать управляющую часть схемы и протестировать что же вышло.
Обратите внимание, из общей “косы” тиристора выходит 1 провод небольшого сечения, и из корпуса
самого тиристора еще 1.

Это и есть провода управляющего сигналом.Хотя управляющий всего 1, 2 провод(тот что идет из самой косы) это всего лишь дополнительный вывод катода. Возьмем батарейку, в моем случаи 4.2В (для большинства тиристоров этого напряжения хватает для их открытия, предварительно посмотрите напряжения открытия именно вашего тиристора по “даташиту”), и припаяем(хотя лучше использовать точечную сварку) этот провод к “-” батарейки.

Обратите внимание! Что на минус батарейки припаиваем именно дополнительный катод, то есть провод, который запараллелен к самой косе(выходит из нее).

Возьмите еще один кусочек провода и тактовую кнопку. На первый контакт кнопки припаяем кусок провода, который в дальнейшем пойдет на уже непосредственно управляющий сигнал, а ко второму резистор на 10Ом. Это резистор является токоограничивающем (что бы батарейка сильно “не уставала”).

Ну а свободный конец с кнопки, уже на управляющий электрод тиристора, тот провод, что выходит из корпуса тиристора!

На этом сборка завершена. Немного теории как она работает.
После зарядки конденсатора, вся потенциальная энергия находится в нем (в моем случаи порядка 220Дж). “+” с конденсатора уже находится на одном конце обмотки. Минус же конденсатора “разорван” через тиристор. Что бы тиристор перешел из “закрытого” состояния в открытое (и начал через себя пропускал ток) нужно подать на управляющий сигнал “+” от внешнего источника питания (для этого и используется батарейка).

Когда Вы нажимаете “+” или “отправляете” управляющий сигнал (нажимаете на кнопку) то тиристор начинает пропускать “через себя” ток, и вся емкость разряжается “на обмотку”, создается мощное электро магнитное поле, которое и втягивает снаряд.

В качестве источника питания конденсатора, я использую самодельный преобразователь напряжения. Но можно использовать и обычную диодную сборку 220AC to 300V DC(но в таком случаи обязательно использовать последовательно любой балласт, например лампу накаливания).

Средняя скорость порядка 30 м/с.

Всем спасибо за внимание. Удачных самоделок.

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

Сборка корпуса для схемы Гаусс пушки

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

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.

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

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

Намотка катушки для Пушки Гаусса

Для расчета катушки Гаусса можно использовать программу FEMM, скачать программу FEMM можно по этой ссылке https://code.google.com/archive/p/femm-coilgun

Пользоваться программой очень легко, в шаблоне нужно ввести необходимые параметры, загрузить их в программу и на выходе получаем все характеристики катушки и будущей пушки в целом, вплоть до скорости снаряда.

Итак приступим к намотке! Для начала нужно взять приготовленную трубку и намотать на неё бумагу, используя клей ПВА так, что бы внешний диаметр трубки был равен 6 мм.

Далее нежно взять листовой пластик и отрезать две стенки для катушки диаметром 20 мм.

Затем просверливаем отверстия по центру отрезков и насаживаем из на трубку. С помощью горячего клея фиксируем их. Расстояние между стенками должно быть 25 мм.

Далее берём провод и наматываем на катушку 138 витков. После намотки, провод надёжно закрепить при помощи горячего клея или другим способом.

Насаживаем катушку на ствол и приступаем к следующему этапу…

Схема Гаусс Пушки. Сборка

Собираем схему внутри корпуса навесным монтажом.

Затем устанавливаем кнопку на корпус, сверлим два отверстия и продеваем туда провода для катушки.

Для упрощения использования, можно сделать для пушки подставку. В данном случае она была изготовлена из деревянного бруска. В данном варианте лафета были оставлены зазоры по краям ствола, это нужно для того что бы регулировать катушку, перемещая катушку, можно добиться наибольшей мощности.

Снаряды для пушки изготавливаются из металлического гвоздя. Отрезки делаются длиной 24 мм и диаметром 4 мм. Заготовки снарядов нужно заточить.

Гаусс Пушка готова! Такая пушка легко пробивает четыре стенки жестяной банки из под напитков. Если стрелять в дерево, то пуля заходит на глубину до 2 см в зависимости от растояния и настройки катушки. На этом всё, не забывайте поделиться записью в соц сетях и вступайте в нашу группу OK и VK. До скорых встреч!

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector