Электромагнитный ускоритель a.k.a. Гауссовка

[Alex de Vill]

Эта нежданная командировка весь прогресс в гауссостроении тормозит...

Но еще есть о чем порассказать.
Однажды умудрился я перепутать клеммы аккумулятора *facepalm*. Тоже мне электронщик... О том, что стало с преобразователем, думаю, писать не стоит, и так ясно.
Поэтому начал новые изыскания в плане электроснабжения.

Чтоб провести еще немного тестов, срочно надо было чем-то заряжаться. Классические преобразователи довольно долго считать, проектировать, собирать... И тут случайно натолкнулся на схемку двухтактного автогенератора на полевых транзисторах - да, вот же оно! Простой ужасно, деталей минимум, достаточно мощный и не капризный. С одним минусом - напряжение на выходе не регулируется...
Собственно, сильно заморачиваться не стал. Собрал прототип - за полчаса резаком нарезал платку, намотал трансформатор от балды и елды, тем же методом подобрал остальную мелочь, мосфеты с мертвой материнки. А чтоб стабилизировать напругу, прицепил все это к истоку третьего полевика, который управляется компаратором, контролирующим выходное напряжение. Да, согласен, решение не самое изящное, но блин работает! Заработало сразу же, без настройки и подгонки. Мощь на емкость - около 45 Вт. Не перегревается даже без радиаторов. И размером меньше ладошки

Полевые испытания:
Успешно зарядил до 450 В сборку на 2680 мкФ секунд за 6. Позаряжал и поразряжал с десяток раз - мосфеты нагрелись градусов до 50-60 - палец с трудом, но терпит. Без нагрузки они комнатной температуры, едва теплый только размыкающий третий полевик. Звук заряда прекрасен, как у истинного сталкерского орудия
Испытывал на четырехступенчатом ускорителе. Поначалу зарядное перед стрельбой отключал. Но потом решил пострелять с неотключенной вторичкой, для опытов так сказать. Сразу же вылетели диоды (поначалу стояли 1N4007). Заменил на FR107, испытал еще раз - на этот раз вылетели еще и диоды развязки, и все три полевика. Заменил, поставил на развязке по паре в параллель. После еще одного мазохистского выстрела снова сгорел выпрямитель и полевики (почему они - не очень ясно), и пара диодов на дальней ступени. Потом я опять умудрился перепутать полярность (блджад!!), снова пыщь, вместе с компаратором. Перепаял по новой. И все, дальше большие емкости он заряжать почему-то отказался, больше 100 Дж - выгорали полевики. Пока их запас не иссяк.

На этой основе сейчас построен новый преобразователь. Получился большим, т.к. собран на выводных элементах, но все же меньше и легче прошлых. Сделал нормальную печатную плату, транзисторы stp75nf75l на скромных радиаторах, трансформатор похожий - на кольце диаметром 30 мм, 4+4 витка первичной обмотки в 5 проводов 0,63 равномерно по кольцу, две полупервички складывал вместе и так в два провода мотал, потом концы разводил в нужные стороны; вторичная - витков 200 проводом 0,4; на выходе - удвоитель, чтоб меньше мотать вторичку и заряжать до большего напряжения (вольт до 600 можно), из пары конденсаторов на 4,7 мкФ и диодного моста какого-то из компьютерного БП. Еще один компаратор следит за питанием и отключает автоген при просадке примерно до 4,5 В. Мощность осталась той же, но выстрелы без отключения вторички держит (генерацию все же отключаю, а то ток на выходе приличный, тиристоры не закроются), и к тому же выдерживает короткое замыкание на выходе(секунд 10, потом радиаторы перегреваются). То, что надо для будущего орудия.

На фото - первый прототип

[Alex de Vill]

Потом может для интереса и посчитаю катушку на 900В 470 мкФ, т.е. те же кондеры попарно-параллельно

Посчитал. В теории больше 40 м/с не получается, на практике значит еще чуть меньше будет. Пусть много катушек технически сложнее одной, но оно того явно стоит - многоступенчатый ускоритель эффективнее.

[Alex de Vill]

Размышлял на тему стабилизации снаряда в полете...
Сделать нормальный стабилизатор - довольно таки трудоемкое занятие. Равно как и отбалансировать пульку, сместив центр тяжести ближе к носику.
Внезапно пришло озарение - арбалет! Арбалетный болт суть есть просто заточенный металлический стержень, в некоторых конструкциях стабилизируется путем подтормаживания его перед вылетом специальной прижимной пружинкой. (По крайней мере, такая у меня информация). Собственно, почему бы не применить такой принцип в гауссгане? Взять длинный снаряд, а катушку и стартовое положение его подобрать так, чтоб магнитное поле прихватывало снаряд за хвост.

Собственно, за время одного ночного дежурства был создан прототип электроарбалета "Проект "Игла""

Накопитель - сборка конденсаторов 450 В 2680 мкФ
Катушка - намотана на секции от антенны диаметром 5 мм, имеет 60 мм в длину, примерно 28 в диаметре, 450 витков эмальпровода 1,06
Коммутация тиристором 40TPS12
Снаряды - диаметр 4 мм, длина 110 мм, по сути гвоздь на 120 с отпиленной шляпкой.

Итак, начнем с минусов:
Катушка подобрана неоптимально в плане скорости. Надо было еще виточков 150 сделать. Но так как цель проекта не в этом, на это пока забьем.
Торможение снаряда - потеря КПД и скорости. В данной конструкции это неизбежно. Единственное - свести потерю к разумному минимуму удачным подбором стартовой позиции снаряда.
Снаряд относительно тяжелый, для приличного разгона надо много сотен энергии. Можно представить себе массо-габаритные показатели нормального ускорителя...

Но:
Таки снаряд летел прямо и на дистанции в 5 м уверенно поражал картонную коробку, входя в нее четко острием Это победа, господа.
Тяжелый снаряд меньше теряет скорость с расстоянием, а также имеет неплохую пробивную способность - вся масса и энергия приходятся на небольшую площадь.
Минимум механической обработки снарядов - достаточно откусить шляпку от гвоздя и все.

Ящитаю, идея достойна жизни. Потенциал есть.

[Lososy]

http://vk.com/video5872461_160068092

[Alex de Vill]

Ога, видел эту конструкцию на "Арсенале". Американская. Знатно пуляет. 40граммовыми болванками, между прочим.

Кстати, пуля 9,45х66 мм, достаточно длинная, потому летит прямо и втыкается четко.

[Arhangel]

http://vk.com/video5872461_160068092

Улыбнуло то, что они там мобильник увидели "Телефон понадобился для того, чтобы регулировать зарядку устройства." )))

[Alex de Vill]

http://www.youtube.com/watch?feature...&v=pjXj324qvk0

выглядит адово, стреляет годно - больше 100 м/с о_О

[Alex de Vill]

Пока на гранд-девайс шли детали, для прокачки навыка и просто побаловаться продолжил работу с наноартиллерией и сваял новый гаусс-пистоль.

"Кроха-200"
За основу взял те же снаряды 5х15 мм 2,2 г, тем паче их запас надо куда-то расстрелять.

Что поменялось:

Питание.
Поставил два сотовомобильных аккума на 900 мАч последовательно, в батарею 7,4 В.
Отказался от промежуточного повышения напряжения и полностью переделал преобразователь, увеличив его мощность до примерно 15-18 Вт. Аккумуляторы вывозят, хоть и работает это дело забавно - первые 3-4 зарядки медленные и с дикими просадками, а потом батареи немного нагреваются и тогда начинают уже работать на полную.
Собирать зарядное было лениво, поэтому взял готовое от шуруповерта на 12 В с уже стабилизированным током и просто приделал ограничитель напряжения на 8,4 В в рукоятку. Вроде норм заряжает пока.

Ускоритель.
Энергия по прежнему детская, хоть и чуть приподнялась - 57,2 Дж, повыше прежних 47,6
Рабочее напряжение взял ниже - 200 вольт. Но всю энергию разделил на 5 ступеней.
Катушки, 5 штук, все одинаковы размером, 15 мм в длину, примерно 18 внешним диаметром. Намотаны также на секции от антенны диаметром 6 мм.
1 ступень - 470 мкФ, 370 витков проводом 0,43 мм
2 ступень - 470 мкФ, 245 витков 0,52
3 - 560 мкФ, 163 х 0,63
4 - 680 мкФ, 123 х 0,75
5 - 680 мкФ, 90 витков двойным проводом 0,6 мм
Датчики включения ступеней - мои любимые индуктивные под рабочими катушками.

Время заряда сократил до 3-6 секунд
Подача пуль та же - одна пулька в ствол.
Масса увеличилась. Что неудивительно - одной только меди насколько больше.

Итоги пострелушек:
Прежние 30 м/с набрал уже после 3 ступени. Плавный разгон малыми порциями оказался эффективней - КПД вырос с примерно 2 до 3,6% при более низком напряжении. При стрельбе полной энергией удалось разогнать пулю до 44,5 м/с.
Уверенно поражаем картонки, коробки и пивные банки

Осталось допилить корпус. Хотя, возможно, просто ограничусь ребрами жесткости на ускорителе (по фото понятно)

[Кустарник]

маньяк...

но, по аналогии с огнестрельням оружием, должно быть наоборот.

Тут действуют другие принципы и методы разгона? Это было рассчитано математически? Почему так?

В огнестрельном, самый страшный импульс на пулю действует уже в начале перемещения по стволу, особенно на ещё стоящую, потом падает (либо возрастает в первое время движения, но остаётся сильным), а уже чем дальше к дульному срезу, тем сила слабее, но пуля естественно более и более набирает скорость.

А тут наоборот, чем дальше от момента выстрела, тем кондёры мощнее.

Какие-то формулы это обосновывают, или суровая практика?

В пороховых пистолетах это само собой получается, но тут же можно варьировать как хочешь.

[Alex de Vill]

И практика, и расчеты в симуляторе. Чем выше начальная скорость, тем выше КПД ступени. Потому и оставил более мощные кондеры на конец - так эффективнее ИМХО.
Хотя и наоборот делают. Это чисто дело мастера.

Тут вообще нужно рассматривать систему не как один ствол, а как несколько отдельно взятых последовательных стволов. Странная картина, да) но по сути верная. Одна катушка - один ствол. А в каждой из катушек есть свой максимум усилия, приходящийся на пик тока.

Аналогия с огнестрелом, кстати, не очень корректная. Больше на лук, арбалет или даже рогатку похоже, если честно

[forwest]

Синхронизировать несколько катушек, да еще на пластмассе, вам не удастся. Не мое дело... А вот балистику снарядов вам придется расчитывать! Возьмите за основу многослойное строение или отливайте свинец в форме фашисткого креста. До 100 м/с вам не нужно об этом беспокоиться, выше - да.

[Кустарник]

А если сделать не автоматический подхват ступеней, а принудительное включение по времени?

Типа, 1 ступень, через скоко-то миллисекунд 2 ступень, ещё через скоко-то времени 3 ступень и т.д.

Экспериментально подобрать наилучшие времена.

Недостаток виден конечно сразу - данные будут лучшими только для определённого типа одинаковых пуль. Зато, может, результат будет намного лучшим, чем с автоматическим способом?

[Arhangel]

Hd камера, тензодатчик, компьютер. Вычисляет массу снаряда и видит его скорость и положение в стволе. Делает расчеты и включает катушки в оптимальное время

[Паша]

А заранее пульку взвешать не проще?

[Arhangel]

А заранее пульку взвешать не проще?

и потом что? вводить данные? все должно быть автоматизировано. нарезал гвоздей, забил в обойму, и очередь тра тататата)))

[Кустарник]

насчёт взвешать. У разного случайного железа ведь разные магнитные свойства.

[Arhangel]

насчёт взвешать. У разного случайного железа ведь разные магнитные свойства.

точно, значит нужен еще датчик который замерит магнитные свойства снаряда, а еще температуру, на всякий случай )

[Radist Petrov]

Оффтопик

Сейчас еще договоритесь до преобразования железной пули в заряженную плазму, с однотипными магнитными параметрами, которую ввиду малого веса легче разгонять...

[Кустарник]

Оффтопик

Главное, не молчать, не нарушать гомеостатическое мироздание

[Audiophile]

как бэ датчиГ пули определяет положение пули в стволе и включает катушки сооответсвующие лучшее решение