การคำนวณขดลวดเกาส์ เริ่มต้นในวิทยาศาสตร์
แบบจำลองที่ทรงพลังของปืนใหญ่ Gauss ที่มีชื่อเสียงซึ่งคุณสามารถทำด้วยมือของคุณเองจากวัสดุที่มีอยู่ ปืน Gauss แบบโฮมเมดนี้ผลิตขึ้นอย่างเรียบง่าย มีการออกแบบที่มีน้ำหนักเบา ชิ้นส่วนทั้งหมดที่ใช้สามารถพบได้ในงานอดิเรกแบบโฮมเมดและนักวิทยุสมัครเล่นทุกคน ใช้โปรแกรมคำนวณคอยล์ทำให้ได้กำลังสูงสุด
ดังนั้นในการสร้าง Gauss Cannon เราต้องการ:
- ไม้อัดชิ้นหนึ่ง
- แผ่นพลาสติก.
- ท่อพลาสติกสำหรับปากกระบอกปืน ∅5 มม.
- ลวดทองแดงสำหรับคอยล์ ∅0.8 มม.
- ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าความจุขนาดใหญ่
- ปุ่มสตาร์ท
- ไทริสเตอร์ 70TPS12
- แบตเตอรี่ 4X1.5V
- หลอดไส้และเต้ารับสำหรับมัน 40W
- ไดโอด 1N4007
การประกอบตัวเรือนสำหรับวงจรปืนเกาส์
รูปร่างสามารถเป็นอะไรก็ได้โดยไม่จำเป็นต้องปฏิบัติตามรูปแบบที่นำเสนอ เพื่อให้ร่างกายดูสวยงามคุณสามารถทาสีด้วยสีสเปรย์
การติดตั้งชิ้นส่วนในตัวเครื่องสำหรับ Gauss Cannon
เริ่มต้นด้วยการติดตัวเก็บประจุในกรณีนี้พวกมันติดอยู่กับสายรัดพลาสติก แต่คุณสามารถสร้างการยึดแบบอื่นได้
จากนั้นเราติดตั้งซ็อกเก็ตสำหรับหลอดไส้ที่ด้านนอกของตัวเครื่อง อย่าลืมเชื่อมต่อสายไฟสองเส้นเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ
จากนั้นเราวางช่องใส่แบตเตอรี่ไว้ในเคสแล้วแก้ไขด้วยสกรูไม้หรือด้วยวิธีอื่น
การพันคอยล์สำหรับปืนเกาส์
ในการคำนวณขดลวดเกาส์คุณสามารถใช้โปรแกรม FEMM คุณสามารถดาวน์โหลดโปรแกรม FEMM ได้จากลิงค์นี้ https://code.google.com/archive/p/femm-coilgun
การใช้โปรแกรมนั้นง่ายมาก คุณต้องป้อนพารามิเตอร์ที่จำเป็นในเทมเพลต โหลดลงในโปรแกรม และที่เอาต์พุตเราจะได้รับคุณลักษณะทั้งหมดของคอยล์และปืนในอนาคตโดยรวม จนถึงความเร็วของกระสุนปืน
เอาล่ะ มาเริ่มคดเคี้ยวกันดีกว่า! ก่อนอื่นคุณต้องนำหลอดที่เตรียมไว้แล้วห่อกระดาษโดยใช้กาว PVA เพื่อให้เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของท่อเท่ากับ 6 มม.
จากนั้นเราเจาะรูที่กึ่งกลางของส่วนแล้ววางลงบนท่อ เราแก้ไขโดยใช้กาวร้อน ระยะห่างระหว่างผนังควรอยู่ที่ 25 มม.
เราวางคอยล์บนลำกล้องแล้วดำเนินการขั้นต่อไป...
แผนผังของ Gauss Cannon การประกอบ
เราประกอบวงจรภายในเคสโดยใช้การติดตั้งแบบบานพับ
จากนั้นเราติดตั้งปุ่มบนตัวเครื่องเจาะสองรูแล้วร้อยสายไฟสำหรับขดลวดที่นั่น
เพื่อให้ง่ายต่อการใช้งาน คุณสามารถสร้างขาตั้งสำหรับปืนได้ ในกรณีนี้มันทำจากบล็อกไม้ ในแคร่รุ่นนี้ ช่องว่างถูกทิ้งไว้ตามขอบของกระบอกสูบซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการปรับขดลวด การเคลื่อนย้ายขดลวด คุณสามารถบรรลุพลังที่ยิ่งใหญ่ที่สุด
เปลือกปืนใหญ่ทำจากตะปูโลหะ ส่วนนี้มีความยาว 24 มม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 มม. ช่องว่างของเปลือกต้องได้รับการลับให้คม
โครงการนี้เริ่มต้นในปี 2554 เป็นโครงการที่เกี่ยวข้องกับระบบอัตโนมัติอัตโนมัติเต็มรูปแบบเพื่อความบันเทิง โดยมีพลังงานกระสุนประมาณ 6-7 J ซึ่งเทียบได้กับนิวแมติก มีการวางแผนที่จะมี 3 ขั้นตอนอัตโนมัติพร้อมการยิงจากเซ็นเซอร์ออปติคัลรวมถึงหัวฉีดอิมแพ็คเตอร์อันทรงพลังที่ยิงกระสุนปืนจากนิตยสารเข้าไปในกระบอกสูบ
เค้าโครงถูกวางแผนไว้ดังนี้:
นั่นคือ Bullpup แบบคลาสสิกซึ่งทำให้สามารถเคลื่อนย้ายแบตเตอรี่หนักไปที่ก้นได้และด้วยเหตุนี้จึงเลื่อนจุดศูนย์ถ่วงให้ใกล้กับด้ามจับมากขึ้น
แผนภาพมีลักษณะดังนี้:
ต่อมาหน่วยควบคุมถูกแบ่งออกเป็นหน่วยควบคุมหน่วยกำลังและหน่วยควบคุมทั่วไป บล็อกตัวเก็บประจุและบล็อกสวิตชิ่งถูกรวมเข้าด้วยกัน ได้มีการพัฒนาระบบสำรองข้อมูลด้วย จากนั้นจึงได้ประกอบชุดควบคุมสำหรับหน่วยจ่ายไฟ หน่วยจ่ายไฟ ตัวแปลง ตัวจ่ายแรงดันไฟฟ้า และส่วนหนึ่งของหน่วยแสดงผล
ประกอบด้วยตัวเปรียบเทียบ 3 ตัวพร้อมเซ็นเซอร์ออปติคอล
เซ็นเซอร์แต่ละตัวมีตัวเปรียบเทียบของตัวเอง สิ่งนี้ทำเพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ ดังนั้นหากไมโครวงจรหนึ่งล้มเหลว จะมีเพียงหนึ่งสเตจเท่านั้นที่จะล้มเหลว และไม่ใช่ 2 เมื่อโพรเจกไทล์ปิดกั้นลำแสงเซ็นเซอร์ ความต้านทานของโฟโตทรานซิสเตอร์จะเปลี่ยนไปและตัวเปรียบเทียบจะถูกกระตุ้น ด้วยการสลับไทริสเตอร์แบบคลาสสิก ขั้วต่อควบคุมของไทริสเตอร์สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบ
จะต้องติดตั้งเซ็นเซอร์ดังนี้:
และอุปกรณ์มีลักษณะดังนี้:
บล็อกไฟมีวงจรง่าย ๆ ดังต่อไปนี้:
ตัวเก็บประจุ C1-C4 มีแรงดันไฟฟ้า 450V และความจุ 560uF ใช้ไดโอด VD1-VD5 ประเภท HER307/ ไทริสเตอร์กำลัง VT1-VT4 ประเภท 70TPS12 ใช้เป็นสวิตช์
หน่วยประกอบที่เชื่อมต่อกับชุดควบคุมในภาพด้านล่าง:
ตัวแปลงเป็นแบบแรงดันต่ำ คุณสามารถดูข้อมูลเพิ่มเติมได้
หน่วยกระจายแรงดันไฟฟ้าถูกนำมาใช้โดยตัวกรองตัวเก็บประจุซ้ำพร้อมสวิตช์เปิดปิดและตัวบ่งชี้ที่แจ้งกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ บล็อกมีเอาต์พุต 2 ช่อง - อันแรกคือกำลังส่วนอันที่สองสำหรับอย่างอื่น นอกจากนี้ยังมีขั้วต่อสำหรับต่อเครื่องชาร์จอีกด้วย
ในภาพ บล็อกการแจกจ่ายจะอยู่ทางขวาสุดที่ด้านบน:
ที่มุมล่างซ้ายมีตัวแปลงสำรองประกอบโดยใช้วงจรที่ง่ายที่สุดโดยใช้ NE555 และ IRL3705 และมีกำลังประมาณ 40W ควรใช้ร่วมกับแบตเตอรี่ขนาดเล็กแยกต่างหาก รวมถึงระบบสำรองในกรณีที่แบตเตอรี่หลักล้มเหลวหรือแบตเตอรี่หลักหมด
ใช้ตัวแปลงสำรอง ทำการตรวจสอบขดลวดเบื้องต้นและตรวจสอบความเป็นไปได้ในการใช้แบตเตอรี่ตะกั่ว วิดีโอนี้แสดงการถ่ายภาพแบบจำลองขั้นตอนเดียวบนกระดานสน กระสุนที่มีปลายพิเศษเพิ่มความสามารถในการเจาะเข้าไปในต้นไม้ 5 มม.
ภายในโครงการ เวทีสากลได้รับการพัฒนาให้เป็นบล็อกหลักสำหรับโครงการต่อๆ ไป
วงจรนี้เป็นบล็อกสำหรับเครื่องเร่งความเร็วแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งสามารถประกอบเครื่องเร่งความเร็วแบบหลายขั้นตอนได้โดยมีจำนวนขั้นตอนมากถึง 20 ขั้นตอนมีการสลับไทริสเตอร์แบบคลาสสิกและเซ็นเซอร์ออปติคัล พลังงานที่สูบเข้าไปในตัวเก็บประจุคือ 100J ประสิทธิภาพประมาณ 2 เปอร์เซ็นต์
มีการใช้คอนเวอร์เตอร์ 70W พร้อมมาสเตอร์ออสซิลเลเตอร์ที่ใช้ชิป NE555 และทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามกำลัง IRL3705 ระหว่างทรานซิสเตอร์และเอาต์พุตของวงจรไมโครจะมีตัวทวนสัญญาณบนทรานซิสเตอร์คู่เสริมซึ่งจำเป็นในการลดภาระของวงจรไมโคร ตัวเปรียบเทียบเซ็นเซอร์ออปติคอลประกอบอยู่บนชิป LM358 โดยจะควบคุมไทริสเตอร์โดยเชื่อมต่อตัวเก็บประจุเข้ากับขดลวดเมื่อมีกระสุนปืนผ่านเซ็นเซอร์ วงจร Snubber ที่ดีนั้นใช้ขนานกับหม้อแปลงและคอยล์เร่ง
วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพ
นอกจากนี้ยังมีการพิจารณาวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพ เช่น วงจรแม่เหล็ก การระบายความร้อนของคอยล์ และการนำพลังงานกลับมาใช้ใหม่ ฉันจะบอกคุณเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องหลัง
GaussGan มีประสิทธิภาพต่ำมาก ผู้คนที่ทำงานในด้านนี้มองหาวิธีเพิ่มประสิทธิภาพมานานแล้ว หนึ่งในวิธีเหล่านี้คือการกู้คืน สิ่งสำคัญคือการคืนพลังงานที่ไม่ได้ใช้ในคอยล์กลับไปยังตัวเก็บประจุ ดังนั้นพลังงานของพัลส์ย้อนกลับที่เหนี่ยวนำจะไม่ไปไหนและไม่จับกระสุนปืนด้วยสนามแม่เหล็กตกค้าง แต่ถูกปั๊มกลับเข้าไปในตัวเก็บประจุ วิธีนี้สามารถคืนพลังงานได้มากถึง 30 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพได้ 3-4 เปอร์เซ็นต์ และลดเวลาการบรรจุซ้ำ เพิ่มอัตราการยิงในระบบอัตโนมัติ ดังนั้น - แผนภาพโดยใช้ตัวอย่างของตัวเร่งความเร็วสามขั้นตอน
สำหรับการแยกกัลวานิกในวงจรควบคุมไทริสเตอร์จะใช้หม้อแปลง T1-T3 พิจารณาการดำเนินงานของขั้นตอนเดียว เราใช้แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จกับตัวเก็บประจุผ่าน VD1 ตัวเก็บประจุ C1 จะถูกชาร์จตามแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดปืนก็พร้อมที่จะยิง เมื่อใช้พัลส์กับอินพุต IN1 จะถูกแปลงโดยหม้อแปลง T1 และไปที่ขั้วต่อควบคุม VT1 และ VT2 VT1 และ VT2 เปิดและเชื่อมต่อคอยล์ L1 กับตัวเก็บประจุ C1 กราฟด้านล่างแสดงกระบวนการระหว่างการถ่ายภาพ
เราสนใจชิ้นส่วนนี้มากที่สุดโดยเริ่มต้นที่ 0.40 มิลลิวินาที เมื่อแรงดันไฟฟ้ากลายเป็นลบ เป็นแรงดันไฟฟ้าที่สามารถจับและส่งกลับไปยังตัวเก็บประจุได้โดยใช้การพักฟื้น เมื่อแรงดันไฟฟ้ากลายเป็นลบ มันจะผ่าน VD4 และ VD7 และถูกปั๊มเข้าสู่ตัวสะสมขั้นถัดไป กระบวนการนี้ยังตัดส่วนหนึ่งของพัลส์แม่เหล็กออก ซึ่งช่วยให้คุณกำจัดผลที่ตกค้างจากการยับยั้งได้ ขั้นตอนที่เหลือทำงานคล้ายกับขั้นตอนแรก
สถานะโครงการ
โดยทั่วไปโครงการและการพัฒนาของฉันในทิศทางนี้ถูกระงับโดยทั่วไป อาจจะในอนาคตอันใกล้นี้ฉันจะทำงานในพื้นที่นี้ต่อไป แต่ฉันไม่ได้สัญญาอะไร
รายชื่อธาตุกัมมันตภาพรังสี
การกำหนด | พิมพ์ | นิกาย | ปริมาณ | บันทึก | ร้านค้า | สมุดบันทึกของฉัน | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
หน่วยควบคุมส่วนกำลัง | |||||||
เครื่องขยายเสียงปฏิบัติการ | LM358 | 3 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวควบคุมเชิงเส้น | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | |||||
โฟโต้ทรานซิสเตอร์ | SFH309 | 3 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
นำ | เอสเอฟเอช409 | 3 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวเก็บประจุ | 100 µF | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 470 โอห์ม | 3 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 2.2 โอห์ม | 3 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 3.5 โอห์ม | 3 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 10 kโอห์ม | 3 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
บล็อกไฟ | |||||||
VT1-VT4 | ไทริสเตอร์ | 70TPS12 | 4 | ไปยังสมุดบันทึก | |||
วีดี1-วีดี5 | ไดโอดเรียงกระแส | HER307 | 5 | ไปยังสมุดบันทึก | |||
ค1-ซี4 | ตัวเก็บประจุ | 560 µF 450 V | 4 | ไปยังสมุดบันทึก | |||
L1-L4 | ตัวเหนี่ยวนำ | 4 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
LM555 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | |||||
ตัวควบคุมเชิงเส้น | L78S15CV | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
เครื่องเปรียบเทียบ | LM393 | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ | MPSA42 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ | MPSA92 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ทรานซิสเตอร์มอสเฟต | IRL2505 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ซีเนอร์ไดโอด | BZX55C5V1 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ไดโอดเรียงกระแส | เธอ207 | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ไดโอดเรียงกระแส | HER307 | 3 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ชอตกีไดโอด | 1N5817 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
นำ | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | |||||
470 µF | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | |||||
ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า | 2200 µF | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า | 220 µF | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวเก็บประจุ | 10 µF 450 V | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวเก็บประจุ | 1 µF 630 V | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวเก็บประจุ | 10 nF | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวเก็บประจุ | 100 nF | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 10 โมห์ม | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 300 โอห์ม | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 15 kโอห์ม | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 6.8 โอห์ม | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 2.4 โอห์ม | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 1 โอห์ม | 3 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 100 โอห์ม | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 30 โอห์ม | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 20 โอห์ม | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวต้านทาน | 5 โอห์ม | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
T1 | หม้อแปลงไฟฟ้า | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
บล็อกการกระจายแรงดันไฟฟ้า | |||||||
วีดี1, วีดี2 | ไดโอด | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
นำ | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | |||||
ค1-ซี4 | ตัวเก็บประจุ | 4 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
R1 | ตัวต้านทาน | 10 โอห์ม | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | |||
R2 | ตัวต้านทาน | 1 โอห์ม | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | |||
สวิตช์ | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | |||||
แบตเตอรี่ | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | |||||
ตัวตั้งเวลาและออสซิลเลเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้ | LM555 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
เครื่องขยายเสียงปฏิบัติการ | LM358 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ตัวควบคุมเชิงเส้น | LM7812 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ | พ.ศ. 547 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ | พ.ศ.307 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ทรานซิสเตอร์มอสเฟต | AUIRL3705N | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
โฟโต้ทรานซิสเตอร์ | SFH309 | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ไทริสเตอร์ | 25 อ | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ไดโอดเรียงกระแส | เธอ207 | 3 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ไดโอด | 20 ก | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
ไดโอด | 50 ก | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||||
นำ | เอสเอฟเอช409 | 1 |
เครื่องเร่งมวลแม่เหล็กไฟฟ้า Gauss ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันผู้เก่งกาจ โยฮันน์ คาร์ล ฟรีดริช เกาส์ ถือเป็นนักคณิตศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดตลอดกาล แต่ในแวดวงวิทยุสมัครเล่น เขาไม่ได้มีชื่อเสียงในเรื่องทฤษฎีบทและสูตรทางคณิตศาสตร์ของเขา แต่มีชื่อเสียงในเรื่องเครื่องเร่งมวลเกาส์ของเขา
วันนี้เราจะพิจารณาหนึ่งในตัวเลือกที่ง่ายที่สุดสำหรับตัวเร่งความเร็วเกาส์ ครั้งนี้เราจะไม่ใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ซับซ้อน เนื่องจากวงจรจะจ่ายไฟโดยตรงจากเครือข่าย 220 โวลต์
ขั้นแรก ฉันต้องการเตือนคุณว่าวงจรทั้งหมดใช้งานได้ ดังนั้นควรระมัดระวังอย่างยิ่งและปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยทั้งหมด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตัวเก็บประจุทั้งหมดถูกคายประจุก่อนดำเนินการติดตั้ง
กำลังของวงจรขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุแบบไม่มีขั้วขนาด 1.5 µF ยิ่งความจุสูง อิเล็กโทรไลต์ก็จะชาร์จเร็วขึ้น
หลอดไส้จำกัดกระแส; สามารถแทนที่ด้วยตัวต้านทาน 10 วัตต์ที่มีความต้านทาน 470 โอห์ม-1 kOhm
โซลินอยด์หรือคอยล์เป็นส่วนหลักของปืน โซลินอยด์ถูกพันบนกรอบพลาสติกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 5-7 มม. (สะดวกในการใช้เฟรมจากปากกาลูกลื่น) ความยาวกรอบ 15-25ซม. มีการใช้กาวซุปเปอร์เพื่อติดคอยล์
ขดลวดในกรณีนี้มี 55 รอบใช้ลวดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.6 มม. การม้วนจะกระทำเป็นแถว แต่ละแถวมี 10-12 รอบ ทำให้เกิดการม้วน 5 ชั้น
ดังที่ได้กล่าวไปแล้ววงจรจะถูกชาร์จโดยตรงจากเครือข่าย การชาร์จทำได้ค่อนข้างง่ายประกอบด้วยส่วนประกอบเพียง 3 ชิ้นเท่านั้น
ไดโอด - วงจรเรียงกระแสใด ๆ เลือกด้วยแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 400 โวลต์ คุณยังสามารถใช้พัลซิ่งไดโอดได้ แต่ไม่มีประเด็นใดในเรื่องนี้เนื่องจากความถี่เพียง 50 เฮิรตซ์และวงจรเรียงกระแสแบบธรรมดาสามารถรับมือกับปังได้
ตัวเก็บประจุที่มีแรงดันไฟฟ้า 400 โวลต์ ความจุ 1.5 μF แต่สามารถเลือกได้จากการทดลอง
กระสุนปืนอาจเป็นชิ้นส่วนของตะปูที่มีความยาว 3 ซม. เส้นผ่านศูนย์กลางควรอยู่ที่ 3-4 มม.
คอนแทคเตอร์เป็นปุ่มขนาด 15-30 แอมแปร์ซึ่งกระแสไฟฟ้าจากตัวเก็บประจุจะถูกส่งไปยังโซลินอยด์
การตั้งค่า
การตั้งค่าประกอบด้วยการวางขั้นตอนที่ถูกต้องของคอยล์ เนื่องจากกระแสตรงถูกปล่อยออกสู่โซลินอยด์จึงต้องสังเกตขั้วของการเชื่อมต่อมิฉะนั้นกระสุนปืนจะลอยไปข้างหลัง
ตัวเก็บประจุไฟฟ้าต้องมีแรงดันไฟฟ้า 400 โวลต์
การติดตั้ง
ฐานเป็นขาตั้งฮาร์ดไดรว์อะลูมิเนียม ก่อนสตาร์ทคุณต้องตรวจสอบวงจรก่อน
จากประสบการณ์ของผม ก่อนอื่นให้ตรวจสอบการทำงานของตัวเก็บประจุและไดโอด ในกรณีของผม ไดโอดไม่ได้ถูกทดสอบ ดังนั้นครั้งแรกที่ผมเปิดมันจึงมีการจุดพลุปีใหม่...
ขอแนะนำให้ใช้ฐานพลาสติกหรือไม้ ในกรณีของฉัน ฉันไม่มีเลย
ปืนไม่ได้ทรงพลังที่สุด แต่สามารถใช้เพื่อทำการทดลองที่น่าสนใจมากมายและเข้าใจหลักการทำงานของอุปกรณ์ต่าง ๆ
กระสุนปืนบินได้ 10-15 เมตร ขึ้นอยู่กับความจุของตัวเก็บประจุ
รายชื่อธาตุกัมมันตภาพรังสี
การกำหนด | พิมพ์ | นิกาย | ปริมาณ | บันทึก | ร้านค้า | สมุดบันทึกของฉัน |
---|---|---|---|---|---|---|
วีดี1, วีดี2 | ไดโอดเรียงกระแส | 1N4007 | 2 | ไปยังสมุดบันทึก | ||
ค1 | 1.5 µF | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | |||
ค2 | ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า | 680uF 400V | 1 | ไปยังสมุดบันทึก | ||
R1 | ตัวต้านทาน | 560 โอห์ม | 1 | 10 วัตต์ | ไปยังสมุดบันทึก | |
L1 | ตัวเหนี่ยวนำ | 1 |
ประสิทธิภาพปืนพก Gauss คำนวณง่ายๆ - นี่คือพลังงานของกระสุนที่ทางออกจากกระบอกปืนหารด้วยพลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุ (สำหรับกรณีที่ซับซ้อนมากขึ้นเมื่อพลังงานของตัวเก็บประจุไม่เข้าสู่ขดลวดทั้งหมดพลังงานที่ใช้ไป เมื่อคำนวณการยิง) พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุคำนวณโดยใช้สูตร E = C*U^2/2,โดยที่ C คือความจุของตัวเก็บประจุในหน่วยฟารัด U คือแรงดันไฟฟ้าที่ประจุตัวเก็บประจุ .
พลังงานกระสุนคำนวณโดยสูตร E = ม*วี^2/2,โดยที่ m คือมวลของกระสุนเป็นกิโลกรัม และ V คือความเร็วเป็นเมตรต่อวินาที .
ตัวอย่างเช่น หากเก็บ 100 J ไว้ในตัวเก็บประจุของปืนพก Gauss ของคุณและพลังงานของกระสุนที่ทางออกจากกระบอกปืนคือ 1 J ประสิทธิภาพของปืนพก Gauss ของคุณคือ 1%
วิธีการวัดความเร็วกระสุนได้อธิบายไว้ในบทความก่อนหน้านี้ เพื่อที่จะหามวลของกระสุนโดยไม่ต้องมีมาตราส่วนในห้องปฏิบัติการคุณสามารถใส่กระสุนลงในกระบอกฉีดยาที่เต็มไปด้วยน้ำและเมื่อพบปริมาตรแล้วให้คูณด้วยความหนาแน่นของวัสดุกระสุน
ตอนนี้เรามาพูดถึงวิธีการเลือกและคำนวณทุกส่วนของปืนพก Gauss เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด
ตัวเก็บประจุ
1. โดยทั่วไป ยิ่งแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุสูงเท่าไรก็ยิ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพขั้นสุดท้ายของทั้งระบบได้ดีขึ้นเท่านั้น เนื่องจากการสูญเสียเนื่องจากความต้านทานแบบแอคทีฟจะลดลงตามแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น แต่ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้ามีอัตราส่วนความจุต่อปริมาตรสูงสุด และหาได้ยากสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่มากกว่า 450V แน่นอนคุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุแบบฟิล์มสำหรับแรงดันไฟฟ้า 1,000 โวลต์ขึ้นไป แต่อย่างแรกมันเทอะทะและหนักและอย่างที่สองคุณจะต้องแก้ไขปัญหาฉนวนด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง ดังนั้นตัวที่เหมาะสมที่สุดคือตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า 300-450V
2. ESR (ความต้านทานอนุกรมเทียบเท่า) ของตัวเก็บประจุ ESR ของตัวเก็บประจุยิ่งต่ำก็ยิ่งดี (อย่างไรก็ตาม ตัวเก็บประจุดังกล่าวมีราคาแพงกว่า) ผู้ผลิตบางรายสร้างสายพิเศษของตัวเก็บประจุ ESR ต่ำ
3. ปฏิกิริยารีแอคทีฟก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน สิ่งอื่นๆ ทั้งหมดเท่ากัน ยิ่งตัวเก็บประจุแคบและยาวเท่าไร ค่ารีแอกแตนซ์รีแอคทีฟก็จะยิ่งต่ำลง
4. ข้อสรุป ตัวเก็บประจุที่มีขั้วต่อแบบน็อตจะดีกว่าตัวเก็บประจุที่มีขั้วต่อแบบบัดกรี (แม้ว่าแบบแรกจะมีราคาแพงกว่าก็ตาม)
กุญแจ
ทุกอย่างเรียบง่ายที่นี่ - ยิ่งความต้านทานของคีย์ต่ำเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น
กระโปรงหลังรถ
1. ยิ่งกระบอกสูบบางลงก็ยิ่งดีเท่านั้น เนื่องจากในกรณีนี้ปริมาณภายในคอยล์จะสูญเสียน้อยลง ปืนพก Gauss บางรุ่นไม่มีกระบอกปืนเลย (เช่น ดังที่แสดงในภาพ) แต่อย่าลืมความแข็งแกร่ง!
2. ยิ่งแรงเสียดทานภายในกระบอกปืนน้อยลง กระสุนก็จะยิ่งกักเก็บพลังงานได้มากขึ้นเท่านั้น สารหล่อลื่นสำหรับอาวุธชนิดพิเศษ เช่น Ballistol ช่วยลดการเสียดสี
3. บาร์เรลที่ทำจากไดอิเล็กทริกจะดีกว่าโลหะเนื่องจากในยุคหลังเมื่อถูกยิงจะเกิดกระแสน้ำวนซึ่งใช้พลังงานส่วนหนึ่งของการยิง ปัญหากระแสไหลวนสามารถแก้ไขได้ด้วยการตัดตามความยาวทั้งหมดของลำกล้อง (หรืออย่างน้อยก็ในส่วนที่มีขดลวดอยู่ดังแสดงในภาพ)
กระสุนปืน
1. สิ่งอื่นๆ ที่เท่าเทียมกัน โพรเจกไทล์ที่มีมวลมากกว่าจะเร่งความเร็วอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า เนื่องจากมีโดเมนแม่เหล็กมากกว่าที่ถูกดึงเข้าไปในขดลวด
2. ยิ่งเกณฑ์ความอิ่มตัวของวัสดุที่ใช้สร้างกระสุนปืนสูงเท่าไรก็ยิ่งดีเท่านั้น จากวัสดุที่มีอยู่ เหล็กอ่อนประเภท St.3 (ซึ่งใช้ในการผลิตตะปู) มีเกณฑ์ความอิ่มตัวสูงสุด
3. รูปร่างตามหลักอากาศพลศาสตร์ของกระสุนปืนก็มีความสำคัญไม่น้อยเช่นกัน ขอแนะนำให้ทำในลักษณะที่จะลดการเสียดสีกับอากาศให้มากที่สุด
ม้วน
1. ยังคงมีการถกเถียงกันเกี่ยวกับรูปร่างที่เหมาะสมที่สุดของคอยล์ แต่ในความคิดของฉันมีดังนี้ เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเท่ากับสามเท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน และความยาวคือ 11/9 ของเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ความสัมพันธ์เหล่านี้สามารถหาได้ทางคณิตศาสตร์ แต่ฉันไม่ได้เสแสร้งว่าเป็นความจริงขั้นสุดท้ายที่นี่ และผู้อ่านสามารถกำหนดรูปร่างคอยล์ที่เหมาะสมที่สุดผ่านการทดลองได้
2. ความต้านทานแบบแอคทีฟของคอยล์ควรน้อยกว่าความต้านทานแบบแอคทีฟของตัวเก็บประจุเล็กน้อยซึ่งควรน้อยกว่า 1.4 เท่า แต่ความสัมพันธ์นี้ก็เป็นสนามสำหรับการทดลองเช่นกัน
3. การวางลวดควรแน่นที่สุด ตามหลักการแล้วลวดอาจเป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัสหกเหลี่ยมหรือแบนเพื่อไม่ให้มีช่องว่างที่ไม่เต็ม
4. วัสดุลวดควรมีความต้านทานต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
แล้วจะสามารถรวมข้อกำหนดที่มักจะขัดแย้งกันสำหรับชิ้นส่วนเข้าด้วยกันเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดได้อย่างไร คำตอบสำหรับคำถามนี้ได้มาจากโปรแกรมสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ต่างๆ สำหรับเครื่องเร่งแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น, เฟมม์และสคริปต์พิเศษสำหรับมันซึ่งสามารถดาวน์โหลดได้
ในนั้นคุณสามารถตั้งค่าพารามิเตอร์ที่คาดหวังของปืนพก Gauss ในอนาคตของคุณและค้นหาว่าประสิทธิภาพโดยประมาณจะเป็นอย่างไร (ในทางปฏิบัติมักจะต่ำกว่าเล็กน้อย) ฉันขอให้คุณประสบความสำเร็จในการบรรลุประสิทธิภาพสูง!
ในการสร้างปืน Gauss ที่มีลักษณะที่ดี นอกเหนือจากงานออกแบบเพียงอย่างเดียวแล้ว ยังต้องทำการคำนวณที่ค่อนข้างซับซ้อนอีกด้วย นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเวลาของการกระทำของพัลส์สนามแม่เหล็กเร่งบนโพรเจกไทล์จะต้องสอดคล้องอย่างเคร่งครัดกับระยะเวลาของโพรเจกไทล์ที่อยู่ภายในขดลวด - มิฉะนั้นประสิทธิภาพการเร่งความเร็วจะน้อยมากและบางครั้งโพรเจกไทล์อาจถึงกับ บินไปในทิศทางตรงกันข้าม
การคำนวณดังกล่าวสามารถทำได้ "ด้วยตา" โดยใช้เพียงสมการพื้นฐานของทฤษฎีวงจรเท่านั้น แนวทางที่คล้ายกันนี้ยังคงใช้อยู่โดยตัวสร้างแบบเกาส์เซียนจำนวนมาก (ดูตัวอย่าง) แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิธีการคำนวณได้เกิดขึ้นโดยใช้โปรแกรมการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ซึ่งวิธีที่พบบ่อยที่สุดคือ FEMM (Finite Element Method Magnetics) ที่นี่ เว็บไซต์ ผู้พัฒนาแพ็คเกจนี้
FEMM ใช้หลักการที่เรียกว่า "องค์ประกอบไฟไนต์" ในการสร้างแบบจำลอง สาระสำคัญของมันค่อนข้างง่าย - พื้นที่ปัญหาแบ่งออกเป็นพื้นที่เล็ก ๆ จำนวนมากซึ่งภายในปริมาณที่วิเคราะห์ (ในกรณีนี้คือสนามแม่เหล็ก) จะถูกประมาณด้วยฟังก์ชันง่าย ๆ (ในกรณีที่ง่ายที่สุดคือพหุนามของระดับแรก) จากนั้น สำหรับแต่ละภูมิภาค ระบบสมการพื้นฐานจะถูกแก้ไขโดยคำนึงถึงเงื่อนไขที่ขอบเขต หลักการที่คล้ายกันนี้ถูกใช้โดยโปรแกรมอื่นๆ จำนวนมากที่จำลองกระบวนการที่หลากหลาย (เช่น แพคเกจ คอมโซล ).
สามารถดูคู่มือการทำงานกับ FEMM ฉบับสมบูรณ์ รวมถึงข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับการทำงานของโปรแกรมนี้ได้ - น่าเสียดายที่มีเฉพาะภาษาอังกฤษเท่านั้น เป็นการอธิบาย FEMM ในภาษารัสเซียโดยย่อพูดภาษารัสเซียได้ดีคำแนะนำสำหรับการคำนวณ Gaussians โดยใช้ FEMM มีอยู่ในฟอรัมด้วยอาวุธแห่งอนาคต . ที่จริงแล้วไม่มีอะไรซับซ้อนและใครๆ ก็สามารถเข้าใจได้หากต้องการ สำหรับนักสร้างเกาส์ทุกคน นี่เป็นสิ่งจำเป็น
เนื่องจากในกรณีของเกาส์เซียน เรากำลังแก้ไขปัญหาไดนามิก เราจำเป็นต้องคำนวณแรงและสนามที่กระทำในระบบหลายครั้งในขณะที่วัตถุที่มีความเร่งเคลื่อนที่ และในแต่ละครั้งจำเป็นต้องระบุเรขาคณิตของระบบ ขอบเขตและเงื่อนไขเริ่มต้น เพื่ออำนวยความสะดวกในงานนี้ จึงมีการใช้สคริปต์ในภาษา Lua กาลครั้งหนึ่ง ฟอรัมอาร์เซนอล ทีมผู้เขียน (โดยมีส่วนร่วมเล็กน้อยของฉัน) ได้ทำงานมากมายเพื่อพัฒนาสคริปต์ดังกล่าวซึ่งปรับให้เข้ากับกรณีเฉพาะของเรา เป็นผลให้มีการเขียนสคริปต์หลายตัวและเผยแพร่ต่อสาธารณะ โดยอธิบายการกำหนดค่าต่างๆ ของคอยล์กัน (ที่ใช้ไทริสเตอร์, ใช้ทรานซิสเตอร์, แบบกลวง, หลายขั้นตอน ฯลฯ) ในสาขาเดียวกัน สคริปต์ก็ปรากฏขึ้นเพื่อให้คุณเลือกพารามิเตอร์ตัวเร่งความเร็วได้โดยอัตโนมัติ (เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของคอยล์หรือตำแหน่งเริ่มต้นของโพรเจกไทล์) เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด มีการอธิบายการกำหนดค่าที่แปลกใหม่อีกมากมายที่ เว็บไซต์เปโตรวิช .
ดาวน์โหลดไฟล์ Excel สำหรับเครื่องจำลอง FEMM 4.2 (ซ้าย) และภาพหน้าจอของขั้นตอนการคำนวณ (ขวา)
ฉันตัดสินใจอุทิศหน้านี้ผลการจำลอง FEMM ของการกำหนดค่าปืนคอยล์ต่างๆ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา ฉันได้สะสมการคำนวณที่คล้ายกันมากมาย ซึ่งฉันหวังว่าจะเป็นประโยชน์กับผู้สร้างแบบเกาส์เซียน
สำหรับการกำหนดค่าแบบเกาส์เซียนที่คำนวณแต่ละรายการ ฉันพยายามจัดเตรียมสคริปต์ที่ใช้คำนวณ รวมถึงลักษณะทั่วไปทางวาจาที่ช่วยให้เข้าใจสาระสำคัญของผลลัพธ์ที่ได้รับได้ดีขึ้น
ขอแสดงความนับถือ.