GirişGauss gun niyə bu layihəni seçdim. Tədqiqat işi
Layihə
Gauss silahı.
Elektromaqnit Kütləvi Sürətləndirici (EMUM)
9-cu sinif şagirdləri tərəfindən tamamlandı
GBOU 717 saylı orta məktəb, Şimal İnzibati Dairəsi, Moskva
Polyakova Marina
Litvinenko Ruslan
Layihə rəhbəri, fizika müəllimi:
Dmitrieva Olqa Aleksandrovna
MOSKVA, 2012
GİRİŞ…………………………………………………..3
I FƏSİL FƏALİYYƏT PRİNSİPİ (ÜMUMİ)…………………………5
HESABLAMA ÜÇÜN LAZIMLI FORMULLAR……………………..7
MODEL YAPMANIN ALQORİTMMİ VƏ TƏSVİRİ………………….8
İSTİFADƏ SXEMİ…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………11
YARADAN MODELİN PRİNSİPİ………………………………11
II FƏSİL BU CİHAZIN TƏTBİQİ……………….13
2.1 Kosmosda və Sülh Məqsədlərində………………………………….14
2.2 HƏRBİ MƏQSƏDLƏR…………………………………………………………….15
2.3 TƏKLİFİMİZ.………………………………………………………..16
NƏTİCƏ…………………………………………………………..18
ƏDƏBİYYAT…………………………………………………….21
TƏTBİQ
GİRİŞ
Qurğunun prinsipi alman fiziki, astronom və riyaziyyatçı Karl Qauss tərəfindən işlənib hazırlanmışdır.
Layihə görkəmli alman riyaziyyatçısı, astronomu və fiziğinin adını daşıyan Gauss Gun (Qərb üslubunda belə adlandırılan Gauss Gun və ya Coil Gun) adlı ixtiraya həsr olunub.
Kütlələrin elektromaqnit sürətləndirilməsinə əsaslanan silahların işinin əsas prinsiplərini formalaşdıran XIX əsr, Gauss Gun.
Bir çox insan Gauss topu haqqında elmi fantastika kitablarından eşitmişdir kompüter oyunları, çünki Gauss Cannon elmi fantastikada çox populyardır, burada şəxsi kimi çıxış edir
yüksək dəqiqlik öldürücü silahlar, həmçinin stasionar yüksək dəqiqlikli və yüksək dərəcəli silahlar.
Oyunlar arasında Gauss topu Fallout 2, Fallout Tactics, Half-life (Tau topu adlı eksperimental silah var) və StarCraft-da piyadalar C-14 "Impaler" avtomatik Gauss tüfəngi ilə silahlanmışdır. Həmçinin, Quake oyun seriyasında Gauss topuna bənzər bir silah ortaya çıxdı, lakin bir çoxlarının fikrincə, bu silah, ən yaxşı halda reallıqda yüksək ölçülü prototiplərə sahib olan fantastika yazıçılarının ixtirası olaraq qalır.
İşin məqsədi: cihazı araşdırın elektromaqnit sürətləndiricisi kütlələri (Gauss silahları), eləcə də onun iş və tətbiqi prinsipləri. toplamaq cari model Gauss silahları.
Əsas vəzifələr:
Çizimlər və sxemlərdən istifadə edərək cihazı yoxlayın.
Elektromaqnit kütləsi sürətləndiricisinin quruluşunu və iş prinsipini öyrənin.
İş modeli yaradın.
Bu modelin tətbiqi.
İşin praktik hissəsi:
Məktəb şəraitində kütləvi sürətləndiricinin işlək modelinin yaradılması. Kompüter təqdimatı Power Point formatında layihə.
Hipoteza: Məktəb şəraitində Gauss Topunun ən sadə işləyən modelini yaratmaq mümkündürmü?
Layihənin aktuallığı: bu layihə fənlərarasıdır və əhatə edir çox sayda material.
Gavrilkin Timofey Sergeeviç
Hal-hazırda elektromaqnit kütləsi sürətləndiricilərinin bir çox növləri var. Ən məşhurları "Railgun" və "Gauss Cannon"dur.
Bir silah olaraq Gauss silahı digər növlərin sahib olmadığı üstünlüklərə malikdir kiçik silahlar. Bu, qolların olmaması və məhdudiyyətsiz seçimdir ilkin sürət və döyüş sursatı enerjisi, səssiz atış ehtimalı (kifayət qədər sadələşdirilmiş mərminin sürəti səs sürətindən çox olmadıqda), o cümlədən lülə və döyüş sursatı dəyişdirilmədən, nisbətən aşağı geri çəkilmə (atılan mərminin impulsuna bərabər, orada dan əlavə impuls yoxdur toz qazları və ya hərəkət edən hissələr), nəzəri cəhətdən daha yüksək etibarlılıq və aşınma müqaviməti, o cümlədən istənilən şəraitdə işləmək bacarığı kosmos.
Yüklə:
Önizləmə:
Təqdimat önizləmələrindən istifadə etmək üçün özünüz üçün hesab yaradın ( hesab) Google və daxil olun: https://accounts.google.com
Slayd başlıqları:
Elektromaqnit kütlə sürətləndiriciləri. Gauss Cannon 10 "M" sinif şagirdi MBOU 185 nömrəli lisey Timofey Gavrilkin Rəhbər: Timchenko İrina Aleksandrovna fizika müəllimi MBOU 185 nömrəli lisey
İşin məqsədi: Elektromaqnit qüvvələrindən istifadə etməyi öyrənmək; ən sadə kütləvi sürətləndiricini - Gauss silahını yığmaqla onların mövcudluğunu eksperimental şəkildə nümayiş etdirirlər.
Tapşırıqlar: 1) Çizimlər və sxemlərdən istifadə edərək cihazı yoxlayın; 2) Elektromaqnit kütlə sürətləndiricisinin quruluşunu və iş prinsipini öyrənmək; 3) İş modeli yaradın
İşin aktuallığı Elektromaqnit kütləsinin sürətləndirilməsi prinsipindən müxtəlif sahələrdə praktikada istifadə oluna bilər
Elektromaqnit kütləsi sürətləndiricisinin nümunəsi
Karl Fridrix Qauss (30.04.1777 – 23.02.1855)
Silah necə işləyir
Çoxmərhələli silah nümunəsi
İnduktor
Gauss silah diaqramı
Model görünüşü
Təcrübənin məqsədi: güllələrin təxmini sürətini hesablayın müxtəlif növlər. Avadanlıq: Gauss silahı; iynə və mismardan hazırlanmış, çəkisi 1q və 3q olan 2 güllə; 2 gövdə – 3 q ağırlığında süngər və 60 q ağırlığında lent; hökmdar; rəqəmsal video kamera
İşin gedişi: Bədəni gövdənin ucundan 3-5 sm məsafədə yerləşdirin; Hökmdardakı 0 işarəsini gövdənin üzü ilə hizalayın; Bədənə mərmi atmaq; Çəkiliş və hərəkəti video kamera ilə qeyd edin; Bədənin qət etdiyi məsafəni ölçün; Hər bir mərmi və gövdə ilə təcrübə aparın; Kompüter və videokameradan istifadə edərək, hərəkət vaxtını təyin edin; Nəticələri cədvələ daxil edin.
Ölçmə və nəticələr cədvəli güllə kütləsi kq bədən çəkisi kq vaxt s məsafə m sürət cəmi m/s güllə sürəti m/s 1 0,001 süngər 0,003 0,01 0,006 1,2 4,8 2 0,001 lent 0,06 0,03 0,0300 0,0300 003 0,04 0,22 11 22 4 0,003 lent 0,06 0,07 0,04 1,14 24
Quraşdırma səmərəliliyi = (A p / A z) * 100% Silahın səmərəliliyi 5%
Diqqətiniz üçün təşəkkür edirik!
Önizləmə:
Təhsil şöbəsi
Novosibirsk meriyası
Novosibirsk şəhərinin bələdiyyə büdcə təhsil müəssisəsi “185 nömrəli lisey”
Oktyabr rayonu
Elektromaqnit kütlə sürətləndiriciləri. Gauss silahı.
İşi tamamladı
10-cu sinif şagirdi
Gavrilkin Timofey Sergeeviç
Nəzarətçi
Timçenko İrina Aleksandrovna,
Fizika müəllimi
Ən yüksək ixtisas kateqoriyası
Novosibirsk, 2016
Giriş
2.1. Nəzəri hissə. Elektromaqnit kütlə sürətləndiricisi.
2.2. Praktik hissə. Evdə kütləvi sürətləndiricinin işləyən modelinin yaradılması.
Nəticə
Ədəbiyyat
Giriş
Hal-hazırda elektromaqnit kütləsi sürətləndiricilərinin bir çox növləri var. Ən məşhurları "Railgun" və "Gauss Cannon"dur.
Bir silah olaraq Gauss topunun digər atıcı silah növlərinin sahib olmadığı üstünlükləri var. Bu, patronların olmaması və sursatın başlanğıc sürəti və enerjisinin qeyri-məhdud seçimi, səssiz atış imkanı (kifayət qədər sadələşdirilmiş mərminin sürəti səs sürətindən çox olmadıqda), o cümlədən lülə və sursat dəyişdirilmədən, nisbətən aşağı geri çəkilmə (atılan mərminin impulsuna bərabərdir, toz qazlarından və ya hərəkət edən hissələrdən əlavə impuls yoxdur), nəzəri cəhətdən daha yüksək etibarlılıq və aşınma müqaviməti, eləcə də istənilən şəraitdə, o cümlədən kosmosda işləmək qabiliyyəti.
Bununla belə, Gauss topunun görünən sadəliyinə və üstünlüklərinə baxmayaraq, ondan silah kimi istifadə etmək ciddi çətinliklərlə doludur.
Birinci çətinlik quraşdırmanın aşağı səmərəliliyidir. Kondansatör yükünün yalnız 1-7%-i mərminin kinetik enerjisinə çevrilir. Bu çatışmazlıq çox mərhələli mərmi sürətləndirmə sistemindən istifadə etməklə qismən kompensasiya edilə bilər, lakin istənilən halda səmərəlilik nadir hallarda 27% -ə çatır.
İkinci çətinlik yüksək enerji istehlakıdır (aşağı səmərəliliyə görə) və kifayətdir uzun müddət Gauss silahı ilə birlikdə güc mənbəyini (adətən güclü batareya) daşımağa məcbur edən kondansatörlərin məcmu doldurulması. Superkeçirici solenoidlərdən istifadə etməklə səmərəliliyi əhəmiyyətli dərəcədə artırmaq olar, lakin bunun üçün Gauss silahının hərəkətliliyini əhəmiyyətli dərəcədə azaldacaq güclü soyutma sistemi tələb olunur.
İşim üçün quraşdırmanın sadə montaj diaqramı və elementlərinin əlçatanlığı səbəbindən Gauss silahını seçdim.
İşimin məqsədi: elektromaqnit qüvvələrindən necə istifadə etməyi öyrənmək; ən sadə kütləvi sürətləndiricini - Gauss silahını yığmaqla onların mövcudluğunu eksperimental şəkildə nümayiş etdirirlər.
Qarşıma qoyduğum vəzifələr:
1. Rəsmlərə və modellərə görə Gauss silahının quruluşunu nəzərdən keçirin.
2. Elektromaqnit kütlə sürətləndiricisinin quruluşunu və iş prinsipini öyrənin.
3. İşləyən model yaradın.
İşin aktuallığı ondan ibarətdir ki, elektromaqnit kütləsinin sürətləndirilməsi prinsipi praktikada, məsələn, tikinti alətləri yaratarkən istifadə edilə bilər. Elektromaqnit sürətləndirilməsidir perspektivli istiqamət elmin inkişafında.
İndi bu cür sürətləndiricilər əsasən mövcuddur ən yeni növlər silahlar (praktiki olaraq istifadə olunmasa da) və alimlər tərəfindən praktik sınaq üçün istifadə olunan qurğular kimi müxtəlif materiallar, istehsalı üçün davamlı ərintilər kimi kosmik gəmi, tank zirehinin elementləri və nüvə enerjisi.
Nəzəri hissə
Silahın adı elektromaqnetizmin riyazi nəzəriyyəsinin əsasını qoyan alman alimi Karl Qaussun şərəfinə qoyulub. Onun adı ilə vahidlər sistemi - Qauss vahidlər sistemi adlandırılmışdır. Bununla belə, Gaussun özünün sürətləndirici ilə birbaşa əlaqəsi yoxdur.
Belə kütləvi sürətləndiricilərin ideyaları Yerin səthindən müxtəlif kosmik konteynerlərin və cihazların buraxılması üçün Yu.V. Əsasən, bu cür sürətləndiricilər "gələcəyin silahları" və ya "ağır yük daşıyan nəqliyyat növləri" hesab olunurdu. Bununla belə, işləyən prototiplər hələ mövcud deyil və ya onların inkişafı gizli saxlanılır.
Gauss silahının quruluşu.
1. Əsas elementlər:
- Güclü və kifayət qədər enerji tutumlu elektrik potensialı üçün saxlama cihazı ən qısa vaxt onu boşaldın (kondensator).
- Birbaşa sürətləndirici kimi xidmət edən bir rulon (silindrik sarım).
2. İş prinsipi.
Silindrik sarğıda (solenoid) elektrik cərəyanı onun içindən keçdikdə maqnit sahəsi yaranır. Bu maqnit sahəsi sürətlənməyə başlayan solenoidə ferromaqnit mərmi çəkməyə başlayır. Mərmi sarımın ortasında olduğu anda bu sarımdakı cərəyan söndürülürsə, geri çəkilən maqnit sahəsi yox olacaq və mərmi sürət qazanaraq sarımın digər ucundan sərbəst uçacaq. .
Maqnit sahəsi nə qədər güclü olarsa və nə qədər tez sönərsə, mərmi bir o qədər tez uçar. Ancaq bir pilləli sistemlər (yəni bir rulondan ibarət) kifayət qədər aşağı səmərəliliyə malikdir. Bu bir sıra amillərlə bağlıdır:
- Solenoidin özünün ətaləti, özünü induksiyası əvvəlcə mərminin geri çəkilməsinə mane olur, sonra isə cərəyanı söndürdükdən sonra onun hərəkətini ləngidir.
- Əhəmiyyətli kütləsi olan mərminin ətaləti.
- Mərminin sürətlənməsi zamanı əvvəlcə çox böyük olan sürtünmə qüvvəsi.
Dəqiq nəticələrə nail olmaq üçün solenoid sarımlarını son dərəcə yüksək güc sıxlığı ilə etmək lazımdır, bu çox arzuolunmazdır, çünki bu, ən yaxşı halda həddindən artıq istiləşməyə və ən pis halda onların tükənməsinə səbəb olur.
Çoxmərhələli sistemlərin inkişafı və yaradılması bütün bu problemlərin həllinə kömək edəcəkdir. Mərminin impulslu deyil, tədricən sürətləndirilməsi sayəsində sarımların güc sıxlığı azaldıla bilər və buna görə də onların istiləşməsi azaldıla bilər və xidmət müddəti uzadıla bilər.
Çoxmərhələli sistemlərdə daha yüksək səmərəlilik əldə edilir ki, bu da sürtünmənin tədricən azalması və sonrakı mərhələlərdə daha yüksək enerji ötürmə əmsalı ilə əlaqələndirilir. Bu o deməkdir ki, mərminin ilkin sürəti nə qədər çox olarsa, o, solenoiddən bir o qədər çox enerji ala bilər. Başqa sözlə, əgər birinci mərhələdə maqnit sahəsinin enerjisinin 1-3%-i mərmiyə ötürülürsə, son mərhələdə demək olar ki, bütün sahə enerjisi sürətlənmiş mərminin kinetik enerjisinə çevrilir.
Ən sadə çoxmərhələli sistemlərin səmərəliliyi birpilləli sistemlərdən daha yüksəkdir və 50%-ə çata bilər. Ancaq bu hədd deyil! Çoxmərhələli sistemlər impulslu cərəyan mənbələrinin enerjisindən daha dolğun istifadəyə nail olmağa imkan verir ki, bu da gələcəkdə sistemin səmərəliliyini 90% və ya daha çox artırmağa imkan verir.
Praktik hissə
Silahı yığmaq üçün öz induktorumu 350 növbə ilə düzəltdim (hər biri 70 növbədən ibarət 5 qat). Mən 1000 uF kondansatör, T-122-25-10 tiristoru və 3V batareyadan istifadə etdim. Kondansatörü doldurmaq üçün mən əlavə olaraq 60 Vt közərmə lampası və rektifikator diodundan ibarət şəbəkədən işləyən bir dövrə yığdım.
Modeli aşağıdakı sxemə uyğun yığdım:
Silahın texniki xüsusiyyətləri.
1. Mərmilər: mismar 3q, iynə 1q.
2. İnduktor: 350 növbə, hər biri 50-dən 7 qat;
3. Kondansatör tutumu: 1000 µF.
Modelin görünüşü fotoşəkillərdə göstərilir:
Təcrübə
Avadanlıq və materiallar:
Gauss silahı; iynə və mismardan hazırlanmış, çəkisi 1q və 3q olan 2 güllə;
2 gövdə – 3 q ağırlığında süngər və 60 q ağırlığında lent; hökmdar; rəqəmsal video kamera.
İşin gedişatı:
1. Bədəni gövdənin ucundan 3-5 sm məsafədə yerləşdirin.
2. Hökmdardakı 0 işarəsini gövdənin üzü ilə hizalayın.
3. Bədənə mərmi atmaq.
4. Video kamera ilə çəkiliş və hərəkəti qeyd edin.
5. Bədənin qət etdiyi məsafəni ölçün.
6. Hər bir mərmi və gövdə ilə təcrübə aparın.
7. Kompüter və videokameradan istifadə edərək hərəkət vaxtını təyin edin.
8. Nəticələri cədvələ daxil edin.
9. Quraşdırmanın səmərəliliyini hesablayın.
Təcrübə sxemi:
Gauss top gülləsi, m p Bədən, m t
Hesablamalar:
1. S=t(V+V) düsturuna görə haqqında )/ 2 bədənin sürətini hesablaya bilərsiniz.
Bədənin ilkin sürəti V = 0 olduğundan bu formula V formasının düsturuna çevrilir rev =2S/t
2. İmpulsun saxlanması qanununa görə: m p* v p + m t * v t =(m p + m t )v haqqında
Deməli, V p =(v təqribən * m təqribən )/m p , burada m təqribən = m p + m t
Ölçmələr və nəticələr cədvəli:
vuruldu | güllə kütləsi m p, kq | bədən çəkisi m t, kq | vaxt t, s | məsafə S, m | ümumi sürət v rev, m/s | güllə sürəti V p , m/s |
|
0,001 | süngər | 0,003 | 0,01 | 0,006 | 1,20 | 4,80 |
|
0,001 | süngər | 0,003 | 0,01 | 0,008 | 1,60 | 6,40 |
|
0,001 | skotch | 0,060 | 0,02 | 0,001 | 0,10 | 6,10 |
|
0,001 | skotch | 0,060 | 0,02 | 0,002 | 0,13 | 8,13 |
|
0,003 | süngər | 0,003 | 0,04 | 0,22 | 11,0 | 22,00 |
|
0,003 | süngər | 0,003 | 0,04 | 0,22 | 11,0 | 22,00 |
|
0,003 | skotch | 0,060 | 0,07 | 0,04 | 1,14 | 24,00 |
|
0,003 | skotch | 0,060 | 0,06 | 0,05 | 1,17 | 24,57 |
|
Nəticə: bir mərminin sürətlərində nəzərəçarpacaq fərq sürtünmə qüvvəsinin olması (süngər üçün sürüşmə və yapışan lent üçün yuvarlanan sürtünmə), hesablamalarda səhv, ölçmələrin qeyri-dəqiqliyi və digər müqavimət amilləri ilə izah olunur. Güllənin sürəti onun ölçüsündən, kütləsindən və materialından asılıdır.
Quraşdırma səmərəliliyinin hesablanması
Səmərəlilik = (A p / A z ) * 100%
Quraşdırmanın faydalı işi bir güllənin sürətləndirilməsidir. Silahın işləməsi nəticəsində əldə edilən güllənin kinetik enerjisini aşağıdakı düsturdan istifadə edərək hesablaya bilərsiniz: A. n =E k =(mv 2 )/2
Xərclənən iş kimi, silahın işləməsinə sərf olunan kondansatör tərəfindən yığılan enerjidən istifadə edə bilərsiniz:
A z = E = (C * U 2 )/2
C – kondansatör tutumu 1000 mKF
U – gərginlik 250 V
Səmərəlilik = (0,003 * 22 2 )/(0,001 * 250 2 ) * 100%
Səmərəlilik = 5%
Nəticə: Sürətləndiricinin səmərəliliyi nə qədər yüksəkdirsə, solenoidin parametrləri kondansatörün parametrləri və güllənin parametrləri ilə daha yaxşı uyğunlaşdırılır, yəni. atəş açarkən, güllə sarımın ortasına yaxınlaşdıqda, mərminin solenoiddən uçmasına mane olmadan, rulondakı cərəyan artıq sıfıra yaxındır və maqnit sahəsi yoxdur. Ancaq praktikada buna nadir hallarda nail olunur - nəzəri idealdan ən kiçik sapma səmərəliliyi kəskin şəkildə azaldır. Kondansatörün qalan enerjisi naqillərin aktiv müqaviməti ilə itirilir.
Nəticə
Gauss silahının ilk nümunəsi, real sürətləndiricinin iş prinsipini başa düşmək üçün vizual model kimi xidmət edən sadə bir pilləli sürətləndiricidir.
Gələcəkdə xüsusiyyətləri yaxşılaşdıraraq və onu batareyadan doldurmaq imkanı əlavə edərək daha güclü çoxmərhələli sürətləndirici qurmağı planlaşdırıram. Həm də "Railgun" un quruluşunu və iş prinsipini daha ətraflı öyrənin və sonra onu yığmağa çalışın.
İstinadlar
1. Fizika: 10-cu sinif üçün dərslik ilə dərindən öyrənilməsi fiziklər/ A. T. Qlazunov, O. F. Kabardin, A. N. Malinin və s.; tərəfindən redaktə edilmişdir A. A. Pinski, O. F. Kabardin. – M.: Təhsil, 2009.
2. Fizika: fizikanın dərindən öyrənilməsi ilə 11-ci sinif dərsliyi / A. T. Qlazunov, O. F. Kabardin, A. N. Malinin və s.; tərəfindən redaktə edilmişdir A. A. Pinski, O. F. Kabardin. – M.: Təhsil, 2010.
3. S. A. Tixomirova, B. M. Yavorski. Fizika.10-cu sinif : ümumi təhsil müəssisələri üçün dərslik (əsas və yüksək səviyyə). – M.: Mnemosyne, 2010.
4. S. A. Tixomirova, B. M. Yavorski. Fizika.11-ci sinif : ümumi təhsil müəssisələri üçün dərslik (əsas və yüksək səviyyə). – M.: Mnemosyne, 2009.
5. EMO-nun əsas növləri. -elektron resurs: http://www. gauss2k. insanlar ru/index. Htm
6. Gauss silahı - elektron resurs: http://ru. vikipediya. org
Bələdiyyə büdcəli təhsil müəssisəsi 1 nömrəli ayrı-ayrı fənləri dərindən öyrənən tam orta məktəb
Mövzu: “Gauss Gun” eksperimental qurğusunun yaradılması
Tamamladı: Voroshilin Anton
Koltunov Vasili
Rəhbər: Buzdalina I. N.
Voronej
2017
Mündəricat
Giriş
1. Nəzəri hissə
1.1 İş prinsipi.
1.2 Yaradılış tarixi.
2. Praktiki hissə
2.1 Quraşdırma seçimləri
2.2 Sürətin hesablanması
2.3 Bobin xüsusiyyətləri
Nəticə
Giriş
İşin aktuallığı
İnsan mövcud olduğu bütün dövr ərzində getdikcə daha təkmil alətlər yaratmağa çalışmışdır. Bunlardan birincisi insana təsərrüfat fəaliyyətini daha səmərəli aparmağa kömək etdi, digərləri bunun nəticələrini qorudu iqtisadi fəaliyyət qonşuların təcavüzündən.
Bu işdə elektromaqnit sürətləndiricilərinin yaradılması və praktik tətbiqi imkanlarını nəzərdən keçirəcəyik.
Nizə, yay, gürz, amma burada ilk toplar, tapançalar, tüfənglər var. İnsan inkişafının bütün dövrü ərzində silahlar da inkişaf etmişdir. İndi isə avtomatik tüfənglər ən sadə çaxmaqdaşı silahları əvəz edib. Ola bilsin ki, gələcəkdə onlar yeni silah növü, məsələn, elektromaqnitlə əvəz olunacaq. Sülh şəraitində yaşamaq və müxtəlif hərbi münaqişələrdən qaçmaq üçün güclü dövlət öz vətəndaşlarının maraqlarını qorumalıdır və bunun üçün onun arsenalında planetimizin istənilən nöqtəsindən hücumdan qoruya biləcək güclü müdafiə vasitələri olmalıdır. Bu məqsədlə biz irəli getməli, silah inkişaf etdirməliyik. Texnologiyanın inkişafının ardınca hərbi texnika Məlum olduğu kimi, əhalinin və gündəlik həyatda istifadə olunan texnologiyaların inkişafı bundan sonra gedir.
Ən çox yayılmış silah növlərindən bəziləri toplar və ov tüfəngləridir ki, onlar da barıtın yandırılması nəticəsində ayrılan enerjidən istifadə edirlər. Amma gələcək elektromaqnit silahlarına aiddir, bu silahlarda bədən elektromaqnit sahəsinin enerjisi hesabına kinetik enerji əldə edir. Bu silahın kifayət qədər üstünlükləri var.
Gəlin nəzərdən keçirək müsbət cəhətləri elektromaqnit sürətləndiricisini silah kimi istifadə etmək:
- atəş edərkən səs yoxdur;
- potensial yüksək sürət,
- daha yüksək dəqiqlik,
- daha çox zərərverici təsir;
Mənfi cəhətləri:
- aşağı səmərəlilik hal-hazırda;
- yüksək enerji istehlakı, həcmlilik.
Elektromaqnit silahının yaradılması texnologiyası nəqliyyatın inkişafı, xüsusən də peyklərin orbitə çıxarılması üçün istifadə edilə bilər. Daha yaxşı batareyalar ekoloji cəhətdən təmiz inkişafları artıra bilər təmiz yollar elektrik enerjisi istehsalı (məsələn, günəş).
Güman etmək olar ki, bu perspektivli silah növünün inkişafı bəşəriyyəti məhvə deyil, yaradılışa doğru sövq edəcək.
İşin məqsədi:
Tam ölçülü Gauss silahının işlək modelini yaradın və onun xassələrini öyrənin.
İş məqsədləri:
Bu silah növündən istifadənin mümkünlüyünü öyrənmək real şərait.
Quraşdırmanın səmərəliliyini ölçün
Mərminin kütləsi ilə onun zərərverici xüsusiyyətləri arasında əlaqəni araşdırın.
Hipoteza: Gauss silahının işlək modelini - elektromaqnit silahının modelini yaratmaq mümkündür.
Nəzəri hissə.
Əməliyyat prinsipi
Gauss silahı içərisində bir dielektrik lüləsi olan bir solenoiddən ibarətdir. Barelin bir ucuna ferromaqnit materialdan hazırlanmış mərmi daxil edilir. Solenoiddə elektrik cərəyanı axdıqda, mərmi sürətləndirən, onu solenoidə "çəkən" bir maqnit sahəsi yaranır (şəkil 1). Bu halda, mərminin uclarında qütblər yaranır, bobin qütblərinə uyğun olaraq istiqamətləndirilir, bunun sayəsində solenoidin mərkəzindən keçdikdən sonra mərmi əks istiqamətə çəkilir, yəni yavaşlayır. aşağı. Ən böyük təsir üçün solenoiddəki cari nəbz qısamüddətli və güclü olmalıdır. Bir qayda olaraq, belə bir impuls əldə etmək üçün yüksək işləmə gərginliyi olan elektrolitik kondansatörlər istifadə olunur.
Sürətləndirici rulonların, mərmilərin və kondensatorların parametrləri elə əlaqələndirilməlidir ki, atəş açıldıqda, mərmi solenoidə yaxınlaşdıqda, solenoiddəki maqnit sahəsinin induksiyası maksimum olsun, lakin mərminin daha da yaxınlaşması ilə kəskin şəkildə azalsın. .
düyü. 1 - "sağ əl" qaydası
Yaradılış tarixi.
Elektromaqnit silahları aşağıdakı növlərə bölünür:
Dəmir silahı Lorentz qüvvəsindən istifadə edərək iki metal bələdçi boyunca cərəyan keçirən mərmi sürətləndirən elektromaqnit kütlə sürətləndiricisidir.
Gauss silahı elektromaqnetizmin riyazi nəzəriyyəsinin əsasını qoyan alman alimi Karl Qaussun adını daşıyır. Nəzərə almaq lazımdır ki, bu kütləvi sürətləndirmə üsulu əsasən həvəskar qurğularda istifadə olunur, çünki praktik həyata keçirmək üçün kifayət qədər təsirli deyil.
Elektromaqnit silahının ilk işçi nümunəsi 1904-cü ildə norveçli alim Kristian Birkeland tərəfindən işlənib hazırlanmışdır və xarakteristikaları heç də parlaq olmayan primitiv bir cihaz idi. İkinci Dünya Müharibəsinin sonunda alman alimləri düşmən təyyarələri ilə mübarizə aparmaq üçün elektromaqnit silahının yaradılması ideyasını irəli sürdülər. Bu silahların heç biri heç vaxt tikilməyib. Amerika alimlərinin tapdığı kimi, hər bir belə silahı idarə etmək üçün tələb olunan enerji Çikaqonun yarısını işıqlandırmaq üçün kifayət edərdi. 1950-ci ildə avstraliyalı fizik Mark Oliphan 1962-ci ildə hazır olan və elmi təcrübələr üçün istifadə edilən 500 MJ topun yaradılmasına başladı.
2000-ci illərin ortalarında ABŞ ordusu öz donanması üçün elektromaqnit silahının döyüş versiyasını hazırlamağa başladı. Onlar 2020-ci ilə qədər çoxlu sayda gəmiləri bu tip silahlarla təchiz etməyi planlaşdırırlar (şək. 2).
151765112395
düyü. 2 - elektromaqnit silahlarının quraşdırılması planlaşdırılan USS Zumwalt
8255207645
(Şəkil 3 - Karl Qauss)
Karl Qauss (1777 - 1855) dünya elminə xidmətlərini qiymətləndirmək çətin olan alman alimidir. Bütün həyatı boyu mexanik, astronom, riyaziyyatçı, yerölçən və fizik kimi tanınıb. Karl Qauss elektromaqnit qarşılıqlı təsir nəzəriyyəsinin əsasını qoydu. Sözügedən kütlə sürətləndiricisinin hərəkəti elektromaqnit qarşılıqlı təsirə əsaslanır, ona görə də bu hadisəni başa düşmək üçün təməl qoyan şəxsin adı ilə adlandırılıb.
2.1 Quraşdırma seçimləri
Əsas quraşdırma parametrlərinin hesablanması üçün düsturlar
Mərmi kinetik enerjisi
E=mv22m - mərmi kütləsi
v- onun sürəti
Kondensatorda saxlanılan enerji
E=CU22U- kondansatör gərginliyi
C - kondansatörün tutumu
Kondansatörün boşalma müddəti
Bu, kondansatörün tamamilə boşaldığı vaxtdır:
T=2πLCL - endüktans
317533401000C - tutum
düyü. 4 - quraşdırma diaqramı
2.2 Sürətin hesablanması
Mərminin uçuş sürəti eksperimental olaraq hesablanıb. Quraşdırmadan 1 m aralıda maneə qoyulub, sonra atəş açılıb. Bu zaman güllə atıldığı andan mərminin maneəyə dəydiyi ana qədər səs yazıcıda qeydə alınıb. Sonra audio faylı səs redaktə proqramına yüklədik və diaqram məlumatlarından (şək. 5) istifadə edərək mərminin hədəfə uçuş vaxtını hesabladıq. Quraşdırmadan maneəyə qədər kiçik məsafə və ölçmələrin aparıldığı otağın kiçik ölçüsü səbəbindən səsin anında və əks olunmadan yayıldığına inanılırdı.
düyü. 5 - kompüterdə əldə edilən şəkil
Maqnit sahəsini yaradan bobinin parametrlərini hesablayaq. Kondansatör sarğı sistemi salınan dövrədir.
Onun salınma müddətini tapaq. Salınmaların ilk yarım dövrünün vaxtı, mismarın sarımın başlanğıcından ortasına qədər uçduğu vaxta bərabərdir və dırnaq əvvəlcə istirahətdə olduğundan, təxminən bu müddət bölünmüş sarım uzunluğuna bərabərdir. mərminin sürətinə görə.
Biz mərmi uçuş vaxtının t = 0,054 s olduğunu müəyyən etdik
Mərminin sürətini hesablayaq:
v= St= 18,5 m/s Quraşdırmanın səmərəliliyini hesablayaq:
η= mv2CU2∙100%=1,13% . Faydalı enerji 1,8 J-ə bərabərdir.
Yığılmış quraşdırmanın səmərəliliyi həvəskar quraşdırma üçün məqbuldur.
2.3 Bobin xüsusiyyətləri
sağ 4445
Dönüşlərin sayı: ~ 280
Radius: 2R = 12; w = 8 mm
Sarma uzunluğu: l - 41 mm
Bobinin endüktansını hesablayaq:
L=μ0∙N2R22π(6R+9l+10w)μ0 - polad mismarın nisbi maqnit keçiriciliyi, təxminən 100-ə bərabərdir.
L = 14,4 µH
düyü. 6 - hazır quraşdırma
Nəticə
İş zamanı ilkin olaraq qarşıya qoyduğumuz bütün məqsədlərə uğurla nail olundu.
Əmin olduq ki, məktəbdə əldə etdiyimiz fizika bilikləri ilə səmərəli iş yaratmaq olar elektromaqnit silahı.
Mərminin uçuş sürəti müstəqil olaraq icad edilmiş üsulla eksperimental olaraq müəyyən edilmişdir.
Eksperimental qurğunun səmərəliliyi ölçüldü. 1,13%-ə bərabərdir. Əldə edilən məlumatlar real şəraitdə belə qənaətə gəlməyə imkan verir bu tip aşağı effektivliyə görə silahlar uğurla istifadə edilməyəcək. Effektiv praktik tətbiq yalnız enerjini misdən daha səmərəli şəkildə yayan materiallar icad edildikdə mümkün olacaq.
Artıq yəqin ki, 50 ildir ki, hamı deyir ki, barıtın dövrü başa çatıb, artıq odlu silahlar inkişaf edə bilmir. Bu bəyanatla qətiyyən razı olmamağıma və müasir odlu silahların, daha doğrusu patronların hələ də böyümək və təkmilləşdirmək üçün yer olduğuna inanmağıma baxmayaraq, barıtın dəyişdirilməsi cəhdlərini və ümumiyyətlə, silahların adi iş prinsipini nəzərdən qaçıra bilmərəm. Aydındır ki, indiyə qədər icad edilənlərin çoxu, əsasən, kompakt elektrik cərəyanı mənbəyinin olmaması və ya istehsal və texniki xidmətin mürəkkəbliyi səbəbindən sadəcə qeyri-mümkündür, lakin eyni zamanda bir çox maraqlı layihələr var. tozlu rəf və öz vaxtını gözləyir.
Gauss silahı
Bu xüsusi nümunə ilə başlamaq istərdim ki, olduqca sadədir, həm də belə bir silah yaratmaqda öz kiçik təcrübəm var və deməliyəm ki, ən uğursuzu deyil.
Şəxsən mən bu silah növü haqqında ilk dəfə "Stalker" oyunundan öyrəndim, baxmayaraq ki, onun sayəsində milyonlarla insan bu silah haqqında bilir, hətta Fallout oyunundan deyil, ədəbiyyatdan, yəni UT jurnalından. Jurnalda təqdim olunan Gauss topu ən primitiv idi və uşaq oyuncağı kimi yerləşdirildi. Beləliklə, "silahın" özü, elektrik cərəyanı verildikdə elektromaqnit rolunu oynayan, mis məftil sarğısı olan plastik bir borudan ibarət idi. Boruya cərəyan tətbiq edildikdə elektromaqnit cəlb etməyə çalışan metal bir top yerləşdirildi. Topun elektromaqnitdə "asılmasının" qarşısını almaq üçün cərəyan təchizatı elektrolitik kondansatördən qısamüddətli idi. Beləliklə, top elektromaqnitə qədər sürətləndi və sonra elektromaqnit söndürüldükdə öz-özünə uçdu. Bütün bunlar üçün elektron hədəf təklif edildi, amma gəlin keçmişdə maraqlı, faydalı və ən əsası populyar ədəbiyyatın nə olduğu mövzusuna girməyək.
Əslində, yuxarıda təsvir edilən cihaz ən sadə Gauss topudur, lakin çox böyük və güclü tək elektromaqnit olmadığı təqdirdə belə bir cihazın açıq şəkildə silah ola bilməyəcəyi təbiidir. Qəbul edilən mərmi sürətlərinə nail olmaq üçün, belə desək, pilləli sürətləndirmə sistemindən istifadə etmək lazımdır, yəni bareldə bir-birinin ardınca bir neçə elektromaqnit quraşdırılmalıdır. Evdə belə bir cihaz yaratarkən əsas problem elektromaqnitlərin işinin sinxronlaşdırılmasıdır, çünki atılan mərminin sürəti birbaşa bundan asılıdır. Düz əllər, bir lehimləmə dəmiri və köhnə televizorlar, maqnitofonlar, rekord oyunçular və heç bir çətinlik olmayan çardaq və ya kottec dəhşətli deyil. Hal-hazırda, insanların yaradıcılıqlarını nümayiş etdirdikləri saytlara nəzər saldıqda, demək olar ki, hər kəs elektromaqnit rulonlarını lülənin özünə qoyur, kobud desək, sadəcə rulonları onun ətrafına dolayır. Bu cür nümunələrin sınaq nəticələrinə əsasən, bu cür silahlar səmərəlilik baxımından mövcud ictimaiyyətə açıq olan pnevmatikadan uzaq deyil, lakin onlar istirahət üçün atışma üçün olduqca uyğundur.
Əslində, məni ən çox əzablandıran şey, nə üçün rulonları barelə yerləşdirməyə çalışırlar ki, eyni nüvələr tərəfindən barelə yönəldilmiş elektromaqnitlərdən istifadə etmək daha effektiv olardı; Beləliklə, əvvəllər bir elektromaqnit tərəfindən işğal edilmiş ərazidə, məsələn, 6 elektromaqnit yerləşdirmək mümkündür, bu, atılan mərminin sürətində daha çox artım verəcəkdir; Barelin bütün uzunluğu boyunca bu cür elektromaqnitlərin bir neçə bölməsi kiçik bir polad parçasını layiqli sürətlərə sürətləndirə biləcək, baxmayaraq ki, quraşdırma cərəyan mənbəyi olmadan da çox çəkəcəkdir. Nədənsə hamı rulonları bir-biri ilə koordinasiya etmək üçün sarğıları gücləndirən kondansatörün boşalma müddətini sınayır və hesablayır ki, mərmi yavaşlatmaq əvəzinə sürətləndirsin. Razıyam, oturub düşünmək çox maraqlı bir fəaliyyətdir, ümumiyyətlə fizika və riyaziyyat gözəl elmlərdir, amma niyə foto və LED-lərdən və sadə sxemdən istifadə edərək rulonları koordinasiya etməyək, deyəsən çox çatışmazlıq yoxdur və siz kifayət qədər məqbul bir ödəniş üçün lazımi hissələri əldə edə bilərsiniz, baxmayaraq ki, siz hesab edə bilərsiniz, əlbəttə, daha ucuz. Yaxşı, enerji mənbəyi bir elektrik şəbəkəsi, bir transformator, bir diod körpüsü və paralel olaraq birləşdirilmiş bir neçə elektrolitik kondansatördür. Ancaq avtonom elektrik cərəyanı mənbəyi olmadan təxminən 20 kiloqram ağırlığında belə bir canavarla belə, təsirli nəticələr əldə etmək mümkün deyil, baxmayaraq ki, bu, nə qədər təsir edici olduğundan asılıdır. Xeyr, yox, mən belə bir şey etmədim (başımı aşağı saldım, ayağımı terliklə döşəmə boyunca gəzdirdim), sadəcə bir rulonla UT-dən o oyuncağı etdim.
Ümumiyyətlə, bir növ stasionar silah kimi istifadə edildikdə belə, yerini dəyişdirməyən bir obyekti qorumaq üçün eyni pulemyotu söyləyin, belə bir silah, əlbəttə ki, olduqca bahalı və ən əsası ağır və ən təsirli olmayacaqdır. beş metrlik gövdəsi olan bir canavardan deyil, ağlabatan ölçülərdən danışırıq. Digər tərəfdən, yarım ton üçün bir qəpik qiymətində çox yüksək nəzəri atəş və sursat çox cəlbedici görünür.
Beləliklə, Gauss silahı üçün əsas problem elektromaqnitlərin çox çəkiyə sahib olmasıdır və həmişə olduğu kimi, elektrik cərəyanı mənbəyi tələb olunur. Ümumiyyətlə, heç kim Gauss silahı əsasında silah hazırlamır; Gauss silahına maraq yalnız kino və kompüter oyunları, hətta başları və əlləri ilə işləməyi sevən həvəskarlar sayəsində qorunur, təəssüf ki, bizim dövrümüzdə çox deyil. Silahlar üçün elektrik cərəyanını istehlak edən daha praktik bir cihaz var, baxmayaraq ki, burada praktikliyi mübahisə etmək olar, lakin Gauss silahından fərqli olaraq, müəyyən dəyişikliklər var.
RailGun və ya bizim fikrimizcə Railgun
Bu silah Gauss silahından daha az məşhur deyil, bunun üçün kompüter oyunları və kino sayəsində deməliyik, lakin bu silah növü ilə maraqlanan hər kəs Gauss silahının işləmə prinsipi ilə tanışdırsa, onda hər şey deyil. railgun ilə aydındır, gəlin bunun hansı heyvan olduğunu anlamağa çalışaq, necə işləyir və onun perspektivləri nədir?
Hər şey 1920-ci ildə başladı, məhz bu il bu silah növü üçün patent alındı və ilkin olaraq heç kim ixtiradan dinc məqsədlər üçün istifadə etməyi planlaşdırmırdı. Dəmirli silahın və ya daha məşhur relsli silahın müəllifi fransızdır - Andre Louis-Octave Fauchon Vieple. Dizaynerin düşmən şəxsi heyətini məğlub etməkdə müəyyən uğur qazanmasına baxmayaraq, onun ixtirası heç kəsi maraqlandırmırdı, dizayn çox çətin idi və nəticə odlu silahlarla belə və kifayət qədər müqayisə oluna bilərdi. Beləliklə, təxminən iyirmi ildir ki, elmin inkişafına və xüsusən də elmin öldürə biləcək hissəsinə külli miqdarda pul xərcləyə biləcək bir ölkə tapılana qədər ixtiradan imtina edildi. Söhbət nasist Almaniyasından gedir. Məhz orada Joachim Hansler fransız ixtirası ilə maraqlandı. Alimin rəhbərliyi altında cəmi iki metr uzunluğunda olan, lakin mərmi özü mərmidən hazırlanmış olsa da, mərmi saniyədə 1200 metrdən çox sürətə çatdıran daha effektiv qurğu yaradıldı. alüminium ərintisi və 10 qram ağırlığında. Lakin bu, həm düşmənin şəxsi heyətinə, həm də zirehli maşınlarına atəş açmaq üçün kifayət edirdi. Xüsusilə, dizayner öz inkişafını hava hədəfləri ilə mübarizə vasitəsi kimi yerləşdirdi. Daha çox yüksək sürət bir mərminin uçuşu, odlu silahla müqayisədə, dizaynerin işini çox perspektivli etdi, çünki hərəkət edən və daim hərəkət edən hədəflərə atəş açmaq daha asan idi. Bununla belə, dizayn təkmilləşdirmə tələb etdi və dizayner onu təkmilləşdirmək üçün çox iş gördü bu nümunədən, işinin ilkin prinsipini bir qədər dəyişdirərək.
Birinci nümunədə hər şey az-çox aydın idi və fantastik heç nə yox idi. Silahın "lüləsi" olan iki rels var idi. Mərmi özü onların arasına yerləşdirildi, nəticədə elektrik cərəyanı keçən materialdan hazırlanmışdı, Lorentz qüvvəsinin təsiri altında relslərə cərəyan tətbiq edildikdə, mərmi irəli və içəri atıldı; ideal şərait, təbii ki, heç vaxt əldə olunmayacaq, onun sürəti işıq sürətinə yaxınlaşa bilərdi. Mərminin belə sürətlərə çatmasına mane olan bir çox amillər olduğundan konstruktor onlardan bəzilərindən qurtulmaq qərarına gəlib. Əsas nailiyyət o idi ki, son inkişaflarda artıq atılan mərmi dövrəni bağladı. Beləliklə, dizayner atılan mərminin uçuş sürətinə saniyədə 3 kilometrə yaxınlaşmağı bacardı, bu, ötən əsrin 1944-cü ili idi. Xoşbəxtlikdən, dizaynerin işini başa çatdırmaq və silahda olan problemləri həll etmək üçün kifayət qədər vaxtı yox idi və onlardan kifayət qədər az idi. Və o qədər ki, bu inkişaf amerikalılara sövq edildi və Sovet İttifaqında bu istiqamətdə heç bir iş aparılmadı. Yalnız yetmişinci illərdə biz inkişaf etməyə başladıq bu silah və hal-hazırda, təəssüf ki, geridəyik, yaxşı, ən azı ictimaiyyətə açıq olan məlumatlara görə. ABŞ-da onlar çoxdan saniyədə 7,5 kilometr sürətə çatıblar və dayanmaq fikrində deyillər. Hal-hazırda bir vasitə kimi relsli silahın inkişafı istiqamətində işlər aparılır hava hücumundan müdafiə, dərslik kimi odlu silahlar railgun hələ elmi fantastika və ya çox uzaq gələcəkdir.
Dəmir silahının əsas problemi ondan ibarətdir ki, maksimum səmərəliliyə nail olmaq üçün o, çox aşağı müqavimətə malik relslərdən istifadə etməlidir. Hal-hazırda onlar gümüşlə örtülmüşdür, görünür, o qədər də bahalı deyil maliyyə cəhətdən, lakin silahın "lüləsinin" bir və ya iki metr uzunluğunda olmadığını nəzərə alsaq, bu, artıq əhəmiyyətli bir xərcdir. Bundan əlavə, bir neçə atışdan sonra relsləri dəyişdirmək və bərpa etmək lazımdır, bu da pula başa gəlir və belə silahların atəş sürəti çox aşağı olaraq qalır. Bundan əlavə, unutmamalıyıq ki, relslər özləri mərmi sürətləndirən eyni qüvvələrin təsiri altında bir-birindən uzaqlaşmağa çalışırlar. Bu səbəbdən struktur kifayət qədər gücə malik olmalıdır, lakin eyni zamanda relslərin özləri də tez bir zamanda dəyişdirilə bilməlidir. Amma bu yox əsas problem. Bir atış böyük miqdarda enerji tələb edir, buna görə də arxanızda bir avtomobil akkumulyatoru ilə qaça bilməyəcəksiniz, belə bir sistemin hərəkətliliyini şübhə altına alan daha güclü elektrik cərəyanı mənbələrinə ehtiyacınız var; Beləliklə, ABŞ-da oxşar qurğuları esmineslərə quraşdırmağı planlaşdırırlar və artıq mərmilərin tədarükünün avtomatlaşdırılması, soyutma və sivilizasiyanın digər ləzzətlərindən danışırlar. Hazırda atış məsafəsi elan edilib yer hədəfləri 180 kilometrdir, amma havadan olanlar haqqında susurlar. Dizaynerlərimiz öz inkişaflarını harada tətbiq edəcəklərinə hələ qərar verməmişlər. Bununla birlikdə, məlumat qırıntılarından belə nəticəyə gələ bilərik ki, relsli silah hələlik müstəqil bir silah kimi deyil, artıq mövcud uzun mənzilli silahları tamamlayan bir vasitə kimi, saniyədə istədiyiniz bir neçə yüz metri əhəmiyyətli dərəcədə əlavə etməyə imkan verir. atılan mərminin sürəti, relsli silah var yaxşı perspektivlər, və belə bir inkişafın dəyəri öz gəmilərimizdəki bəzi meqagunlardan xeyli aşağı olacaq.
Qalan yeganə sual, bu məsələdə bizi geridə qoymalı olub-olmamasıdır, çünki adətən zəif işləyəni hamı təbliğ etməyə çalışır. mümkün yollar“Hər kəs bundan qorxurdu”, amma həqiqətən təsirli olan, amma vaxtı hələ gəlməyib, yeddi qıfıl arxasında kilidlənib. Ən azından inanmaq istədiyim budur.
DÖVLƏT BÜDCƏLİ ALİ İXTİSAL TƏHSİL MÜƏSSİSƏSİ
"SAMARA DÖVLƏT REGIONAL AKADEMİYASI (NAYANOVA)"
Ümumrusiya tədqiqat müsabiqəsi
“İdrak-2015”
(Fizika bölməsi)
Tədqiqat işi
mövzuda: " « -danEVDƏN QAZ TABANASI HAZIRLANMASI VƏ ONUN XÜSUSİYYƏTLƏRİNİN Öyrənilməsi»
istiqamət : fizika
Tamamlandı:
Tam adı Egorshin Anton
Murzin Artem
SGOAN, 9 "A2" sinfi
təhsil müəssisəsi, sinif
Elmi rəhbər:
Tam adı Zavershinskaya I. A.
fəlsəfə doktoru, fizika müəllimi
baş Fizika kafedrası SGOAN
(elmi dərəcə, vəzifə)
Samara 2015
1. Giriş…………………………………………………………3
2. Qısa tərcümeyi-halı………………………………………………5
3. Gauss Gun modelinin xarakteristikalarının hesablanması üçün düsturlar...6
4. Praktiki hissə………………………………….…..…….8
5. Modelin səmərəliliyinin təyini………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………10
6. Əlavə tədqiqat………………………….….…11
7. Nəticə................................................................
8. İstinadların siyahısı…………………………………………………………14
Giriş
Bu işdə bir çoxlarının bəzi kompüter oyunlarında görmüş ola biləcəyi Gauss silahını araşdırırıq. Elektromaqnit silahı Gauss bütün kompüter oyunları və elmi fantastika həvəskarlarına məlumdur. Bu, elektromaqnetizm prinsiplərini tədqiq edən alman fiziki Karl Qaussun şərəfinə adlandırılmışdır. Bəs ölümcül fantaziya silahları reallıqdan bu qədər uzaqdırmı?
Məktəbin fizika kursundan öyrəndik ki, keçiricilərdən keçən elektrik cərəyanı onların ətrafında maqnit sahəsi yaradır. Cərəyan nə qədər çox olarsa, maqnit sahəsi bir o qədər güclü olar. Ən böyük praktik maraq cərəyan keçirən bobinin, başqa sözlə, induktorun (solenoid) maqnit sahəsidir. Cərəyanı olan bir rulon nazik keçiricilərə asılırsa, o, kompas iynəsi ilə eyni vəziyyətdə quraşdırılacaqdır. Bu o deməkdir ki, induktorun iki qütbü var - şimal və cənub.
Gauss silahı içərisində bir dielektrik lüləsi olan bir solenoiddən ibarətdir. Barelin bir ucuna ferromaqnit materialdan hazırlanmış mərmi daxil edilir. Solenoiddə elektrik cərəyanı axdıqda, mərmi sürətləndirən, onu solenoidə "çəkən" bir maqnit sahəsi yaranır. Bu zaman mərminin uclarında bobinin qütblərinə simmetrik olan qütblər əmələ gəlir ki, bunun sayəsində solenoidin mərkəzindən keçdikdən sonra mərmi əks istiqamətə çəkilə və ləngiyə bilər.
Ən böyük təsir üçün solenoiddəki cari nəbz qısamüddətli və güclü olmalıdır. Bir qayda olaraq, belə bir impuls əldə etmək üçün elektrik kondansatörləri istifadə olunur. Sarımın, mərminin və kondansatörlərin parametrləri elə əlaqələndirilməlidir ki, atəş açıldıqda, mərmi solenoidə yaxınlaşdıqda, solenoiddəki maqnit sahəsinin endüktansı maksimum olsun, lakin sonrakı yaxınlaşma ilə. mərmi kəskin şəkildə düşür.
Bir silah olaraq Gauss topunun digər atıcı silah növlərinin sahib olmadığı üstünlükləri var. Bu, patronların olmaması, ilkin sürət və sursat enerjisinin qeyri-məhdud seçimi, lülə və sursat dəyişdirilmədən səssiz atış imkanıdır. Nisbətən aşağı geri çəkilmə (atılan mərminin impulsuna bərabərdir, toz qazlarından və ya hərəkət edən hissələrdən əlavə impuls yoxdur). Teorik olaraq, daha çox etibarlılıq və aşınma müqaviməti, eləcə də istənilən şəraitdə, o cümlədən kosmosda işləmək bacarığı. Yüngül peykləri orbitə çıxarmaq üçün Gauss silahlarından istifadə etmək də mümkündür.
Ancaq görünən sadəliyinə baxmayaraq, onu silah kimi istifadə etmək ciddi çətinliklərlə doludur:
Aşağı səmərəlilik - təxminən 10%. Bu çatışmazlıq çox mərhələli mərmi sürətləndirmə sistemindən istifadə etməklə qismən kompensasiya edilə bilər, lakin istənilən halda səmərəlilik nadir hallarda 30% -ə çatır. Buna görə də, Gauss silahı atış gücü baxımından hətta pnevmatik silahlardan da aşağıdır. İkinci çətinlik yüksək enerji istehlakı və kondansatörlərin kifayət qədər uzun məcmu doldurulma müddətidir ki, bu da Gauss silahı ilə birlikdə enerji mənbəyini daşımağı zəruri edir. Superkeçirici solenoidlərdən istifadə etməklə səmərəliliyi xeyli artırmaq olar, lakin bunun üçün Gauss silahının hərəkətliliyini əhəmiyyətli dərəcədə azaldacaq güclü soyutma sistemi tələb olunacaq.
Atışlar arasında yüksək yükləmə müddəti, yəni aşağı atəş dərəcəsi. Rütubətdən qorxun, çünki nəm olarsa, atıcının özünü şoka salacaq.
Ancaq əsas problem silahın güclü enerji mənbələridir, hazırda çox böyükdür və bu, hərəkətliliyə təsir göstərir.
Beləliklə, bu gün kiçik silahlar üçün Gauss silahı ölümcüllük(pulemyotlar, pulemyotlar və s.) digər növlərdən əhəmiyyətli dərəcədə aşağı olduğu üçün silah kimi çox perspektivə malik deyil. kiçik silahlar. Onu iri çaplı dəniz silahı kimi istifadə edərkən perspektivlər yaranır. Məsələn, 2016-cı ildə ABŞ Hərbi Dəniz Qüvvələri relsli silahı su üzərində sınaqdan keçirməyə başlayacaq. Dəmir silahı və ya relsli silah, mərminin partlayıcının köməyi ilə deyil, çox güclü bir cərəyan impulsunun köməyi ilə atıldığı bir silahdır. Mərmi iki paralel elektrod - relslər arasında yerləşir. Mərmi, dövrə bağlandıqda meydana gələn Lorentz qüvvəsi hesabına sürətlənmə əldə edir. Bir dəmir tüfəngindən istifadə edərək, bir mərmi toz yükündən daha yüksək sürətlə sürətləndirə bilərsiniz.
Bununla belə, kütlələrin elektromaqnit sürətləndirilməsi prinsipi praktikada uğurla istifadə edilə bilər, məsələn, tikinti alətləri yaratarkən - aktual və müasir tətbiqi fizikanın istiqaməti. Sahə enerjisini bədən hərəkətinin enerjisinə çevirən elektromaqnit qurğular müxtəlif səbəblərdən praktikada hələ də geniş tətbiq tapmamışdır, ona görə də bu barədə danışmaq mənasızdır. yenilik bizim işimiz.
Layihənin aktuallığı : Bu layihə fənlərarası xarakter daşıyır və çoxlu materialı əhatə edir.
İşin məqsədi : elektromaqnit kütlə sürətləndiricisinin (Gauss silahı) strukturunu, həmçinin onun işləmə və tətbiqi prinsiplərini öyrənmək. Gauss topunun işləyən modelini yığın və onun effektivliyini təyin edin.
Əsas vəzifələr :
1. Cihazı çertyojlara və sxemlərə uyğun olaraq yoxlayın.
2. Elektromaqnit kütlə sürətləndiricisinin quruluşunu və iş prinsipini öyrənin.
3. İşləyən model yaradın.
4. Modelin səmərəliliyini müəyyən edin
İşin praktik hissəsi :
Kütləvi sürətləndiricinin evdə işləyən modelinin yaradılması.
Hipoteza : Evdə Gauss Silahının ən sadə işləyən modelini yaratmaq mümkündürmü?
Qaussun özü haqqında qısaca.
(1777-1855) - alman riyaziyyatçısı, astronomu, geodeziyaçısı və fiziki.
Qaussun işi nəzəri və tətbiqi riyaziyyat arasında üzvi əlaqə və problemlərin genişliyi ilə xarakterizə olunur. Gaussun əsərləri var idi böyük təsir cəbrin inkişafı (cəbrin əsas teoreminin sübutu), ədədlər nəzəriyyəsi (kvadrat qalıqlar), diferensial həndəsə (səthlərin daxili həndəsəsi), riyazi fizikanın (Qauss prinsipi), elektrik və maqnetizm nəzəriyyəsi, geodeziya (ən kiçiklərin işlənməsi). kvadratlar üsulu) və astronomiyanın bir çox sahələri.
Karl Qauss 30 aprel 1777-ci ildə indiki Almaniyanın Brunsvik şəhərində anadan olub. 23 fevral 1855-ci ildə Göttingen, Hannover Krallığı, indiki Almaniya). Sağlığında “Riyaziyyatçılar Şahzadəsi” fəxri adına layiq görülüb. O idi tək oğlu kasıb valideynlər. Məktəb müəllimləri onun riyazi və linqvistik qabiliyyətlərinə o qədər heyran qaldılar ki, dəstək istəyi ilə Brunsvik hersoquna müraciət etdilər və hersoq məktəbdə və Göttingen Universitetində təhsilini davam etdirmək üçün pul verdi (1795-98). Qauss 1799-cu ildə Helmstedt Universitetində doktorluq dərəcəsi almışdır.
Fizikada kəşflər
1830-1840-cı illərdə Qauss fizikanın problemlərinə çox diqqət yetirirdi. 1833-cü ildə Wilhelm Weber ilə sıx əməkdaşlıqda Qauss Almaniyanın ilk elektromaqnit teleqrafını qurdu. 1839-cu ildə Qaussun əsəri " Ümumi nəzəriyyə məsafənin kvadratına tərs mütənasib olaraq hərəkət edən cazibə və itələmə qüvvələri”. potensial nəzəriyyənin əsas müddəalarını və məşhur Qauss-Ostroqradski teoremini sübut edir. Qaussun "Dioptrik tədqiqat" (1840) əsəri mürəkkəb optik sistemlərdə təsvirlərin qurulması nəzəriyyəsinə həsr edilmişdir.
Silahın işləmə prinsipi ilə bağlı düsturlar.
Mərmi kinetik enerjisi
https://pandia.ru/text/80/101/images/image003_56.gif" alt="~m" width="17"> - масса снаряда!}
- onun sürəti
Kondensatorda saxlanılan enerji
https://pandia.ru/text/80/101/images/image006_39.gif" alt="~U" width="14" height="14 src="> - напряжение конденсатора!}
https://pandia.ru/text/80/101/images/image008_36.gif" alt="~T = (\pi\sqrt(LC) \2-dən çox)" width="100" height="45 src=">!}
https://pandia.ru/text/80/101/images/image007_39.gif" alt="~C" width="14" height="14 src="> - ёмкость!}
İndüktörün işləmə müddəti
Bu, induktorun EMF-nin maksimum dəyərinə (kondansatörün tam boşalması) yüksəldiyi və tamamilə 0-a düşdüyü vaxtdır.
https://pandia.ru/text/80/101/images/image009_33.gif" alt="~L" width="13" height="14 src="> - индуктивность!}
https://pandia.ru/text/80/101/images/image011_23.gif" alt=" çoxqatlı rulonun endüktansı, formula" width="201" height="68 src=">!} 
Bobin içərisində bir dırnaq varlığını nəzərə alaraq endüktansı hesablayırıq. Beləliklə, nisbi maqnit keçiriciliyini təxminən 100-500 götürək. Silahı düzəltmək üçün 350 növbəli (hər biri 50 növbədən ibarət 7 təbəqə) öz induktor rulonumuzu düzəltdik, nəticədə 13,48 μH endüktanslı bir rulon əldə etdik.
Standart düsturdan istifadə edərək tellərin müqavimətini hesablayırıq.
Nə qədər az müqavimət bir o qədər yaxşıdır. İlk baxışdan tel kimi görünür böyük diametr daha yaxşı, lakin bu, bobinin həndəsi ölçülərinin artmasına və onun ortasındakı maqnit sahəsinin sıxlığının azalmasına səbəb olur, buna görə də burada qızıl ortanızı axtarmalısınız.
Ədəbiyyatın təhlilindən belə nəticəyə gəldik ki, Gauss silahı üçün 0,8-1,2 mm diametrli evdə hazırlanmış mis sarma teli olduqca məqbuldur.
Aktiv itkilərin gücü [W] düsturu ilə tapılır Burada: I – amperdə cərəyan, R – ohm ilə naqillərin aktiv müqaviməti.
Bu işdə cari gücün ölçülməsini və itkilərin hesablanmasını nəzərdə tutmadıq, bunlar suallardır gələcək iş, burada rulonun cərəyanını və enerjisini təyin etməyi planlaşdırırıq..jpg" width="552" height="449"> .gif" eni="12" hündürlük="23"> ;https://pandia.ru/text/80/101/images/image021_8.jpg" width="599 height=906" height="906">
MODELİN SƏMƏRƏLİYİNİN MƏYYƏN EDİLMƏSİ.
Effektivliyi müəyyən etmək üçün biz aşağıdakı təcrübəni apardıq: kütləsi məlum olan almaya məlum olan mərmi atdıq. Alma 1 m uzunluğunda bir ipə asılmışdı. Biz almanın sapacağı məsafəni təyin etdik. Bu sapmaya əsaslanaraq Pifaqor teoremindən istifadə edərək yüksəlişin hündürlüyünü təyin edirik.
Effektivliyi hesablamaq üçün eksperimentlərin nəticələri
Cədvəl №1
Əsas hesablamalar qorunma qanunlarına əsaslanır:
Enerjinin saxlanması qanununa görə, alma ilə birlikdə mərminin sürətini təyin edirik:
https://pandia.ru/text/80/101/images/image024_15.gif" eni="65" hündürlük="27 src=">
https://pandia.ru/text/80/101/images/image026_16.gif" eni="129" hündürlük="24">
https://pandia.ru/text/80/101/images/image029_14.gif" eni="373" hündürlük="69 src=">
0 " style="border-collapse:collapse">
Cədvəl göstərir ki, atışın gücü mərminin növündən və kütləsindən asılıdır, çünki qazma birlikdə 4 iynə ilə eyni ağırlığa malikdir, lakin daha qalın, daha möhkəmdir, ona görə də onun kinetik enerjisi daha böyükdür.
Mərmilərin müxtəlif cisimlərə nüfuz etmə dərəcələri:
Hədəf növü: notebook vərəqi.
Burada hər şey aydındır, vərəq mükəmməl şəkildə qırılır.
Hədəf növü: 18 vərəqli notebook .
Məşq etmədik, çünki bu, kütdür, lakin geri çəkilmə əhəmiyyətlidir.
Bu zaman mərmilərin dəftəri deşmək üçün kifayət qədər enerjisi var idi, lakin sürtünmə qüvvəsini aşmağa və qarşı tərəfdən uçmağa kifayət etmədi. Burada çox şey mərminin nüfuz etmə qabiliyyətindən, yəni formasından və kobudluğundan asılıdır.
Nəticə.
İşimizin məqsədi elektromaqnit kütlə sürətləndiricisinin (Gauss silahı) strukturunu, həmçinin onun işləmə və tətbiqi prinsiplərini öyrənmək idi. Gauss topunun işləyən modelini yığın və onun effektivliyini təyin edin.
Biz məqsədə nail olduq: biz elektromaqnit kütlə sürətləndiricisinin (Gauss silahı) eksperimental iş modelini etdik, İnternetdə mövcud olan sxemləri sadələşdirdik və modeli standart xüsusiyyətlərin alternativ cərəyan şəbəkəsinə uyğunlaşdırdıq.
Nəticədə modelin səmərəliliyi müəyyən edilmişdir. Effektivlik təxminən 1% oldu. Səmərəliliyin əhəmiyyəti azdır, bu da ədəbiyyatdan öyrəndiyimiz hər şeyi təsdiqləyir.
Araşdırma apardıqdan sonra aşağıdakı nəticələrə gəldik:
1. Elektromaqnit kütləsi sürətləndiricisinin işləyən prototipini evdə yığmaq olduqca mümkündür.
2. Elektromaqnit kütləsinin sürətləndirilməsinin istifadəsi gələcəkdə böyük perspektivlərə malikdir.
3. Elektromaqnit silahları iri çaplı odlu silahların layiqli əvəzedicisinə çevrilə bilər.
İstinadlar:
1. Vikipediya http://ru. vikipediya. org
2. EMO-nun əsas növləri (2010) http://www. gauss2k. insanlar ru/index. htm
3. Yeni elektromaqnit silahları 2010
http://vpk. name/news/40378_novoe_elektromagnitnoe_oruzhie_vyizyivaet_vseobshii_interes. html
4. Gauss Topu haqqında hər şey
http://catarmorgauss. ucoz. ru/forum/6-38-1
5. www. popmech. ru
6. gauss2k. insanlar ru
7. www. fizika ru
8. www. sfiz. ru
12. Fizika: fizikanın dərindən öyrənilməsi ilə 10-cu sinif dərsliyi/ və s.; tərəfindən redaktə edilmişdir , . – M.: Təhsil, 2009.
13. Fizika: fizikanın dərindən öyrənilməsi ilə 11-ci sinif dərsliyi/ və s.; tərəfindən redaktə edilmişdir , . – M.: Təhsil, 2010.