Перед выстрелом ферромагнитный снаряд
следует помещать перед началом соленоида
так, чтобы его передний конец чуть-чуть
входил в самые крайние витки катушки.
Середина стального шара перед выстрелом
так же должна соответствовать началу
первых витков.
И снова о мерах
предосторожности: побочный
электромагнитный импульс может вывести из
строя (сжечь) электронику и размагнитить
магнитные носители в радиусе до метра,
поэтому позицию для стрельбы выбирайте
внимательнее... Это свойство можно
использовать для издевательства над
винтами друзей и всем остальным, что они по
недосмотру не успели убрать перед вашим
нашествием :]
Собранную конструкцию можно скомпоновать
в виде винтовки с большим количеством
теплоотводных радиаторов или, например, в
виде стационарной автоматической пушки
которую можно потом поставить в шкаф под
стекло, чтобы все смотрели и лопались от
любопытства :).
Проапгрейдить внешний вид готового
девайса можно за счёт различных
светодиодов и небольших вольтметров,
которые будут показывать, например,
состояние заряда конденсаторов или
подключенность источника питания. Кстати:
источник заряда конденсаторов перед
выстрелом обязательно необходимо
отключить, иначе произойдёт КЗ. И ещё одно
примечание: обычные красные или зелёные
светодиоды рассчитаны на напряжение 2
вольта, так что для их подсоединению к
конденсаторам следует изготовить
переходную цепь для ограничения напряжения.
Многоступенчатые магнитные ускорители
Наибольший интерес с точки зрения
мощности как для военных, так и для нас
представляют именно многоступенчатые МУ.
Всем, думаю, ясно, что в отличие от
одноступенчатых, многоступенчатые МУ имеют
не одну, а несколько разгоняющих обмоток.
Главное достоинство перед
одноступенчатыми – значительно больший
КПД. Если у одноступенчатых МУ КПД всего 1%,
то у многоступенчатого – 15%! Теоретически,
можно получить КПД даже 25 процентов. А
теперь вспомним ту гауссовку, с
энергонакопителем на 3000 джоулей. Если
удастся преобразовать её в кинетическую
энергию пули, то энергия пули будет 450
джоулей, что по мощности уже сравнимо с
огнестрелом. Здесь же хочу предупредить:
если милиция поймает вас с такой штукой, то
статья будет как за огнестрельное оружие,
потому, как "за преступления в сфере
высоких технологий", насколько я знаю,
статьи ещё пока не придумали 🙂
Прицельная дальность такой пушки будет
тоже соответствующая – аж до 500 метров! Если
использовать для стрельбы легкие пули, то
прицельная дальность упадёт, зато разброс в
пределах заданного расстояния станет
значительно меньше, чем при стрельбе,
например, гвоздями.
Теперь о принципах действия
многоступенчатого ускорителя. Идея
заключается в том, что каждая из обмоток
ствола включается в момент входа пули в
данную обмотку и выключается или
переключается в момент достижения снаряда
середины. Питание обмоток может быть как
общим (общая батарея конденсаторов) так и
раздельным (у каждой обмотки свои
конденсаторы). Наибольший КПД, конечно,
удастся получить именно с раздельным
питанием. Определение момента включения и
выключения соленоидов производится с
помощью детекторов, расположенных
непосредственно перед обмотками. Это могут
быть либо фотодетекторы, либо небольшие
упругие контакты, замыкание которых будет
осуществляться самим снарядом.
В случае использование фотодетекторов
конструкция будет надёжнее, однако, за счёт
необходимости использования
дополнительной схемы и высокой скорости
срабатывания это скажется не только на
трудоёмкости изготовления, но и на
стоимости всей конструкции.
Если использовать механические контакты,
то конструкция значительно упрощается,
однако их надёжность накладывает
определённые требования на качество сборки.
В принципе контакты можно на прямую
замкнуть на сам соленоид, однако его
параметры придется рассчитать так, чтобы
пуля не припаивалась к контактам за счёт
огромного тока. Возникнут определённые
ограничения мощности оружия. Кроме того – в
последнем случае, если контакты будут
замыкать сам соленоид, нужно предусмотреть,
куда будет идти оставшаяся энергия,
запасённая соленоидом (магнитным полем). А
идти она будет на образование мощного
искрового разряда между снарядом и одним из
контактов в момент их размыкания, надёжно
припаивая снаряд к контакту. Система
соленоид с током \ размыкающий
переключатель представляет собой
некорректную цепь. Тут может быть несколько
способов решения проблемы: можно
параллельно с соленоидом включить большое
сопротивление, такое, чтобы при подключении
на обмотку напряжения ток в сопротивлении
был незначительным, а при разряде энергии
соленоида на это сопротивление оно бы не
сгорало и не перегревалось. Можно
параллельно с обмоткой включить искровой
зазор, чтобы разряд проходил в нём, но это
потребует дополнительного расчёта.
Идею можно продвинуть дальше: так как
ускоряющих соленоидов будет несколько, то
оставшуюся энергию предыдущего соленоида
можно использовать на увеличение энергии
последующего. Если сопротивление обмоток
будет незначительным, а скорость
срабатывания (выстрела) велика, то потери
энергии значительно снизятся.
В конечном итоге мы должны разработать
схему, в которой энергия текущего соленоида
после его отработки будет передаватся
последующему, а не растрачивается на нагрев
проводов.
В общем, поле деятельности при разработке
электромагнитных ускорителей весьма
велико и ставить тут точку пока рано. Тем не
менее мы всё-таки можем попробовать его
изготовить, но, по сравнению с
одноступенчатым МУ, это потребует гораздо
больше времени, сил и средств.
Изготовление многоступенчатого МУ.
Многоступенчатый МУ представляет гораздо
больший практический интерес, но вместе с
тем его изготовление, как я уже сказал,
потребует и больших усилий и средств.
Принцип подбора деталей для
многоступенчатого МУ практически тот же,
что и для одноступенчатого. Подбирать
детали придётся с учётом их последующей
компоновки, т.е. если имеющиеся
конденсаторы рассчитаны на 500 вольт, то и
другие элементы должны выдерживать такое
напряжение.
Скорее всего, придётся сначала
разработать и рассчитать окончательную
схему гауссовки, а только потом уже искать к
неё элементы, что несомненно является
дополнительной сложностью.
Вот один из вариантов конкретной
конструкции многоступенчатой гауссовки (изображено
только три ступени, может быть и больше):
Зелёными прямоугольниками обозначены
детекторы, которые замыкают цепь в момент
подхода снаряда к данной обмотке и
размыкают в момент достижения им середины.
У данной схемы есть несколько очевидных
недостатков:
Во-первых: на выстрел используется только
энергия первого конденсатора, остальные
перед выстрелом разряжены. Во вторых,
наличие в цепи мощных диодов и терристоров
удорожает конструкцию.
Так как конденсаторов много, а для
стрельбы используется только один из них,
перспективность такой конструкции резко
падает. Возможно, в данном случае,
эффективнее и дешевле будет сделать
одноступенчатую гауссовку с
использованием одновременно всех
конденсаторов. Её КПД будет маленьким, а
энергия выстрела, благодаря использованию
сразу всех конденсаторов - больше.
Однако можно модифицировать исходную
схему многоступенчатого МУ, используя во
всех ступенях один и тот же конденсатор.
Этого можно легко добиться, если
конденсатор не полярный (что маловероятно),
в противном случае придётся разработать
схему обратной отдачи энергии с
использованием мощных диодов.
Идея функционирования такого
многоступенчатой МУ заключается в том, что
после срабатывания ступени, энергия
магнитного поля катушки не рассеивается а
возвращается в конденсатор. Получается
своеобразный колебательный контур, в
котором с каждым новым циклом колебания
используется новая обмотка. Циклы
колебаний такого контура синхронизируются
с движением снаряда. Так как время
срабатывания каждой ступени невелико, то
мощность, рассеиваемая на активном
сопротивлении проводов значительно
снижается. В одноступенчатой же гауссовке
энергия колебаний постепенно рассеивается
после кратковременного одиночного
срабатывания.
Ещё можно попробовать реализовать схему с
"контактными" детекторами. Если все
электромеханические элементы собранны
правильно и аккуратно, то в итоге принцип
работы ускорителя будет следующий: при
подходе к обмотке металлический снаряд
замыкает собой два контакта, отвечающих за
энергопитание данной обмотки от общего
энергонакопителя. Так как время
прохождения снарядом половины обмотки мало
(миллисекунды), то и контакты будут замкнуты
на короткий промежуток времени. В следствии
этого через обмотку успеет разрядится
только часть энергии конденсаторов,
способная придать снаряду кинетическую
энергию, а сам снаряд в итоге приобретёт
такую же энергию, какую бы он приобрёл при
полном разряде конденсаторов в эту обмотку.
В следующей обмотке снаряд получает ещё
одну порцию энергии из тех же конденсаторов,
и т.д. В итоге гораздо большая энергия
конденсаторов превратится в кинетическую
энергию снаряда. Для более эффективного
преобразования энергии каждая последующая
обмотка должна обладать меньшим
индуктивным сопротивлением, так как
скорость движения снаряда будет больше, а
остаточное напряжение конденсаторов –
меньше. Размеры и параметры обмоток должны
быть такими, чтобы в них во время выстрела
разряжалось примерно одинаковое
количество энергии.
Баллистические характеристики МУ.
К баллистическим характеристикам оружия
относят такие параметры, как прицельная
дальность, кучность стрельбы, устойчивость
полёта снаряда к боковому ветру и поправка
на падение, убойная дальность. (извиняюсь,
если где ошибся) Прицельная дальность
всегда связанна с кучностью. Не стоит
объяснять, что если уже на расстоянии
десять метров разброс составляет плюс
минус 10 сантиметров, то на расстояние сто
метров стрелять и тем более бесполезно,
даже если скорость вылета нашего снаряда
будет 2000 метров в секунду. У АКМ, например,
нормальный разброс на расстоянии сто
метров не превышает плюс минус пяти
сантиметров. У спортивного оружия и того
меньше – на расстоянии прицельной
дальности разброс не превышает калибра
оружия.
Теперь поговорим о баллистических
характеристиках конкретно нашего
электромагнитного оружия. Главное отличие
МУ от огнестрела – это наличие зазора между
снарядом и каналом ствола, что
неблагоприятно сказывается на кучности боя,
так как снаряд может бесконтрольно
болтаться в пределах ускоряющей обмотки.
Если же подогнать размер пули к диаметру
ствола, то возникнет дополнительное трение,
которое в случае МУ является паразитным
свойством и будет негативно отражаться на
скорости вылета. Кроме того, значительно
усилится влияние перепада давления воздуха
за и перед снарядом, что так же будет
замедлять движение.
Основным приёмом для увеличения кучности
является увеличение длины ствола. Это более
точно придаст пуле заданное направление
полёта уже после прохождения всех
ускоряющих обмоток.
Такие характеристики, как прицельная
дальность и влияние бокового ветра зависят
от массы пули и её формы. Если масса пули
небольшая, то за счёт высокой скорости
полёта снижается влияние падения, однако
вместе с тем падает убойная дальность и
значительно увеличивается влияние на
траекторию полёта бокового ветра. Если
увеличить массу пули при той же
кинетической энергии, то возрастёт убойная
дальность, устойчивость к ветру, однако за
счёт снижения скорости увеличится падение.
На кучность оказывает большое значение
имеет стабильность положения пули в полёте.
Траектория полёта кувыркающегося гвоздя
так же похожа на полёт снаряда, как полёт
ржавого железного ведра на полёт
тактической ракеты воздух-воздух. Поэтому в
случае использования гвоздей необходимо
позаботится о их стабилизации. В
огнестрельном оружии для стабилизации
полёта пуль используют эффект гироскопа –
стремления сохранять направление оси
вращения. Именно с этой целью в стволах
оружия прорезают нарезку. В нашем случае
придать снаряду одновременно с
поступательным движением вращательное
достаточно сложно, поэтому лучше и
рациональнее использовать стабилизаторы.
Проще всего использовать легкую
пластиковую трубу, которая крепится к
заднему концу гвоздя. Длина такой трубки
должна быть немного больше длины самого
гвоздика для эффективной стабилизации
ориентации гвоздя вдоль траектории полёта.
Излюбленные многими стальные шары
обладают ещё более уродливой аэродинамикой,
чем огрызки гвоздей. Сначала шар летит
достаточно ровно, зато через некоторое
время начинает внезапно закручиваться по
спирали увеличивающегося диаметра.
Предположить, куда же он после этого
впечатается становится несколько
трудновато 8] В данном случае медицина
бессильна, поэтому придётся
довольствоваться имеющийся кучностью. В
конце концов, "спиральность"
траектории для шаров большой массы при
достаточно высокой скорости полёта
сказывается на весьма значительном
расстоянии.
Все остальное о самодельном МУ:
Теперь переходим к финальному пункту
описания общих принципов изготовления. (Дружные
аплодисменты :)) При эксплуатации в условиях,
приближенным к боевым, самодельного
девайса нередко достает такая мелочь: при
наклоне ствола вниз пуля вываливается :] и
не мешало бы её как ни будь закрепить,
добивать-то неудобно! Механические
крепления подходят плохо, да и делать их в
лом. А так как пульки у нас могут магнитится,
то для их фиксации в стартовом положении
незаменим обычный постоянный магнит. Это не
только предотвратит пулю от выпадения из
ствола, но и немного увеличит эффективность
стрельбы. Это связанно с тем, что пуля будет
срываться со стартовой позиции лишь при
достижении магнитного поля катушки
определённого значения и энергия будет
использована более полно.
Остается прицепить снизу к стволу
лазерную указку, сверху прикрутить оптику,
всё то дело пристрелять.
