Uno scatto nel futuro: una pistola Gauss fai-da-te. La pistola Gauss più semplice senza condensatori Pistola Gauss elettromagnetica

Cannone Gauss (fucile Gauss)

Altri nomi: pistola Gauss, pistola Gauss, fucile Gauss, pistola Gauss, fucile acceleratore.

Il fucile Gauss (o la sua variante più grande, il cannone Gauss), come il cannone a rotaia, è un'arma elettromagnetica. Al momento non esistono campioni industriali militari, sebbene un certo numero di laboratori (per lo più amatoriali e universitari) continuino a lavorare con insistenza sulla creazione di queste armi. Il sistema prende il nome dallo scienziato tedesco Carl Gauss (1777-1855). Personalmente non riesco a capire perché il matematico fosse così spaventato (ancora non riesco, o meglio, non ho le informazioni al riguardo). Gauss aveva molto meno a che fare con la teoria dell'elettromagnetismo rispetto, ad esempio, a Oersted, Ampere, Faraday o Maxwell, ma, tuttavia, la pistola prese il nome in suo onore. Il nome è rimasto e quindi lo useremo anche noi.

Principio operativo:
Un fucile Gauss è costituito da bobine (potenti elettromagneti) montate su una canna di dielettrico. Quando viene applicata la corrente, gli elettromagneti si accendono per un breve istante uno dopo l'altro nella direzione da ricevitore alla canna. A turno, attirano un proiettile d'acciaio (un ago, un dardo o un proiettile, se parliamo di un cannone) e quindi lo accelerano a velocità significative.

Vantaggi dell'arma:
1. Mancanza di cartuccia. Ciò consente di aumentare notevolmente la capacità del caricatore. Ad esempio, un caricatore da 30 colpi può caricare 100-150 proiettili.
2. Alta cadenza di fuoco. In teoria, il sistema consente al proiettile successivo di iniziare ad accelerare prima che il precedente abbia lasciato la canna.
3. Scatto silenzioso. Il design dell'arma stessa consente di eliminare la maggior parte dei componenti acustici dello sparo (vedi recensioni), quindi sparare con un fucile gauss sembra una serie di schiocchi appena udibili.
4. Nessun flash di smascheramento. Questa proprietà è particolarmente utile di notte.
5. Basso rinculo. Per questo motivo, quando si spara, la canna dell'arma praticamente non si solleva e quindi aumenta la precisione del fuoco.
6. Affidabilità. Il fucile Gauss non utilizza cartucce e quindi la questione delle munizioni di bassa qualità scompare immediatamente. Se, oltre a ciò, ricordiamo l'assenza di un meccanismo di sparo, allora il concetto stesso di "mancata accensione" può essere dimenticato come un brutto sogno.
7. Maggiore resistenza all'usura. Questa proprietà è dovuta al numero limitato di parti mobili, ai bassi carichi su componenti e parti durante lo sparo e all'assenza di prodotti di combustione della polvere da sparo.
8. Possibilità di utilizzo come in spazio e in atmosfere che sopprimono la combustione della polvere da sparo.
9. Velocità del proiettile regolabile. Questa funzione consente, se necessario, di ridurre la velocità del proiettile al di sotto del suono. Di conseguenza, i caratteristici schiocchi scompaiono e il fucile Gauss diventa completamente silenzioso e quindi adatto per operazioni speciali segrete.

Svantaggi dell'arma:
Tra gli svantaggi dei fucili Gauss, vengono spesso citati i seguenti: bassa efficienza, elevato consumo energetico, peso e dimensioni elevati, a lungo condensatori di ricarica, ecc. Voglio dire che tutti questi problemi sono causati solo dal livello sviluppo moderno tecnologia. In futuro, con la creazione di fonti di energia compatte e potenti, utilizzando nuovi materiali strutturali e superconduttori, la pistola Gauss potrà davvero diventare un'arma potente ed efficace.

Nella letteratura, ovviamente, letteratura fantastica, William Keith armò i legionari con un fucile gauss nella sua serie “Quinta Legione Straniera”. (Uno dei miei libri preferiti!) Era anche in servizio con i militaristi del pianeta Klisand, a cui Jim di Gris è arrivato nel romanzo di Harrison "La vendetta del topo d'acciaio inossidabile". Dicono che Gausovka si trova anche nei libri della serie S.T.A.L.K.E.R, ma ne ho letti solo cinque. Non ho trovato nulla del genere lì e non parlerò per gli altri.

Per quanto riguarda il mio lavoro personale, nel mio nuovo romanzo "Predoni" ho regalato una carabina gauss Metel-16 prodotta a Tula al mio personaggio principale Sergei Korn. È vero, lo possedeva solo all'inizio del libro. Dopotutto personaggio principale dopo tutto, il che significa che merita una pistola più impressionante.

Oleg Shovkunenko

Recensioni e commenti:

Alessandro 29/12/13
Secondo il punto 3, uno sparo con una velocità supersonica sarà comunque rumoroso. Per questo motivo armi silenziose vengono utilizzate speciali cartucce subsoniche.
Secondo il punto 5, il rinculo sarà inerente a qualsiasi arma che spara a “oggetti materiali” e dipende dal rapporto tra le masse del proiettile e dell'arma e dall'impulso della forza che accelera il proiettile.
Secondo il paragrafo 8, nessuna atmosfera può influenzare la combustione della polvere da sparo in una cartuccia sigillata. Nello spazio, anche le armi da fuoco spareranno.
Il problema può risiedere solo nella stabilità meccanica delle parti delle armi e nelle proprietà dei lubrificanti a temperature ultra-basse. Ma questo problema può essere risolto e nel 1972 furono effettuati test di lancio nello spazio da una pistola orbitale di un militare stazione orbitale OPS-2 (Salyut-3).

Oleg Shovkunenko
Alexander, è un bene che tu l'abbia scritto. Ad essere sincero, ho fatto una descrizione dell'arma in base alla mia comprensione dell'argomento. Ma forse mi sbagliavo su qualcosa. Scopriamolo insieme punto per punto.

Punto n.3. "Scatto silenzioso."
Per quanto ne so, il suono di uno sparo proviene da qualsiasi armi da fuocoè costituito da diversi componenti:
1) Il suono, o meglio ancora, i suoni del meccanismo dell'arma in funzione. Ciò include l'impatto del percussore sulla capsula, il rumore metallico dell'otturatore, ecc.
2) Il suono creato dall'aria che riempie la canna prima dello sparo. Viene spostato sia dal proiettile che dai gas in polvere che filtrano attraverso i canali del fucile.
3) Il suono che i gas in polvere stessi creano durante l'improvvisa espansione e raffreddamento.
4) Suono creato da un'onda d'urto acustica.
I primi tre punti non si applicano affatto alla gaussiana. Prevedo una questione di aria nella canna, ma in una botte Gauss-vintage non è affatto necessario che sia solida e tubolare, il che significa che il problema scompare da solo. Resta quindi il punto numero 4, che è esattamente ciò di cui tu, Alexander, stai parlando. Voglio dire che l'onda d'urto acustica è lontana dalla parte più rumorosa dello scatto. Silenziatori armi moderne Praticamente non lo combattono affatto. Eppure, un'arma da fuoco con silenziatore è ancora chiamata silenziosa. Di conseguenza la gaussiana può anche essere definita silenziosa. A proposito, grazie mille per avermelo ricordato. Ho dimenticato di citare tra i vantaggi della pistola Gauss la possibilità di regolare la velocità del proiettile. Dopotutto, è possibile impostare la modalità subsonica (che renderà l'arma completamente silenziosa e destinata ad azioni segrete nel combattimento ravvicinato) e supersonica (questo è per la vera guerra).

Punto n.5. "Quasi nessun ritorno."
Naturalmente anche la pistola a gas è dotata di rinculo. Dove saremmo senza di lei?! La legge di conservazione della quantità di moto non è stata ancora cancellata. Solo il principio di funzionamento di un fucile gauss lo rende non esplosivo, come in un'arma da fuoco, ma piuttosto allungato e liscio, e quindi molto meno evidente al tiratore. Anche se, a dire il vero, questi sono solo i miei sospetti. Non ho mai sparato con una pistola come questa prima :))

Punto n.8. “Possibilità di utilizzo come nello spazio...”.
Ebbene, sull'impossibilità di usare armi da fuoco spazio Non ho detto niente. Solo che dovrà essere rifatto in modo tale che dovranno essere risolti così tanti problemi tecnici che sarà più facile creare una pistola gauss :)) Per quanto riguarda i pianeti con atmosfere specifiche, l'uso di armi da fuoco su di essi può infatti essere non solo difficile, ma anche pericoloso. Ma questo è già dalla sezione fantasy, in effetti, che è ciò che sta facendo il tuo umile servitore.

Vyacheslav 05/04/14
grazie per storia interessante sulle armi. Tutto è molto accessibile e disposto sugli scaffali. Vorrei anche uno schema per maggiore chiarezza.

Oleg Shovkunenko
Vyacheslav, ho inserito lo schema, come mi hai chiesto).

interessato 22.02.15
"Perché un fucile Gaus?" - Wikipedia lo dice perché gettò le basi della teoria dell'elettromagnetismo.

Oleg Shovkunenko
In primo luogo, in base a questa logica, la bomba aerea avrebbe dovuto essere chiamata “Bomba Newton”, perché cade al suolo, obbedendo alla Legge gravità universale. In secondo luogo, nella stessa Wikipedia, Gauss non è affatto menzionato nell'articolo "Interazione elettromagnetica". È un bene che tutti noi persone educate e ricordiamo che Gauss derivò il teorema con lo stesso nome. È vero, questo teorema è incluso nelle equazioni più generali di Maxwell, quindi Gauss sembra essere tornato sulla buona strada con il “gettare le basi della teoria dell’elettromagnetismo”.

Eugenio 05.11.15
Fucile Gaus è un nome inventato per l'arma. È apparso per la prima volta nel leggendario gioco post-apocalittico Fallout 2.

Romano 26/11/16
1) su cosa c’entra Gauss con il nome) letto su Wikipedia, ma non sull’elettromagnetismo, ma sul teorema di Gauss che è alla base dell’elettromagnetismo ed è la base delle equazioni di Maxwell;
2) il rombo di uno sparo è dovuto principalmente alla forte espansione gas in polvere. perché il proiettile è supersonico e viene tagliato a 500 metri dalla canna, ma non si sente alcun ruggito! solo un fischio nell’aria tagliato dall’onda d’urto di un proiettile e questo è tutto!)
3) sul fatto che ci sono dei campioni Braccia piccole ed è silenzioso perché dicono che il proiettile è subsonico - questa è una sciocchezza! Quando vengono presentati degli argomenti, è necessario comprendere l'essenza del problema! lo sparo è silenzioso non perché il proiettile sia subsonico, ma perché i gas in polvere non fuoriescono dalla canna! leggi della pistola PSS in Wik.

Oleg Shovkunenko
Roman, sei per caso parente di Gauss? Stai difendendo troppo zelantemente il suo diritto a questo nome. Personalmente, non me ne frega niente, se alla gente piace, lascia che sia una pistola gaussiana. Per quanto riguarda tutto il resto, leggi le recensioni all'articolo, lì la questione della silenziosità è già stata discussa in dettaglio. Non posso aggiungere nulla di nuovo a questo.

Dasha 03/12/17
Scrivo fantascienza. Opinione: L'ACCELERAZIONE è l'arma del futuro. Non attribuirei a uno straniero il diritto di avere il primato su quest'arma. L’ACCELERAZIONE russa farà sicuramente avanzare il marcio Occidente. È meglio non dare ad uno straniero marcio il DIRITTO DI CHIAMARE UN'ARMA CON IL SUO NOME DI MERDA! I russi hanno un sacco di ragazzi intelligenti! (immeritatamente dimenticato). A proposito, la mitragliatrice Gatling (pistola) è apparsa PIÙ TARDI della russa SOROKA (sistema a canna rotante). Gatling ha semplicemente brevettato un'idea rubata alla Russia. (d'ora in poi lo chiameremo Goat Gatl per questo!). Pertanto, anche Gauss non ha nulla a che fare con l'accelerazione delle armi!

Oleg Shovkunenko
Dasha, il patriottismo è ovviamente buono, ma solo sano e ragionevole. Ma con la pistola di Gauss, come si suol dire, il treno è partito. Il termine ha già preso piede, come molti altri. Non cambieremo i concetti: Internet, carburatore, calcio, ecc. Tuttavia, non è così importante di chi prende il nome questa o quell'invenzione, la cosa principale è chi può portarla alla perfezione o, come nel caso del fucile Gauss, almeno in uno stato di combattimento. Sfortunatamente, non ho ancora sentito parlare del serio sviluppo dei sistemi di combattimento Gauss, sia in Russia che all'estero.

Bozhkov Alessandro 26.09.17
Tutto chiaro. Ma è possibile aggiungere articoli su altri tipi di armi?: A proposito pistola alla termite, elettrolanciatore, BFG-9000, balestra di Gauss, mitragliatrice ectoplasmatica.

Ogni fan della fantascienza ha familiarità con le armi elettromagnetiche. Tali tecnologie sono rappresentate come una combinazione di componenti meccanici, elettronici ed elettrici. Ma che aspetto ha un'arma del genere? vita reale, ha anche la minima possibilità di esistere?

Caratteristiche tecnologiche

Il fucile Gauss è interessante per i ricercatori per diversi motivi contemporaneamente. L'implementazione di questa tecnologia eviterà il riscaldamento dell'arma. Di conseguenza, le sue qualità di fuoco rapido aumenteranno fino a limiti precedentemente sconosciuti. Inoltre, l'implementazione delle idee tecnologiche nella realtà costringerà ad abbandonare le cartucce, il che semplificherà notevolmente le riprese.

Per impostazione predefinita, il fucile Gauss può sparare proiettili sottili e stretti con il massimo potere di penetrazione. L'accelerazione della cartuccia in questo caso è assolutamente indipendente dal diametro.

Perché l'arma funzioni è sufficiente ricaricarla con corrente elettrica. Per quanto riguarda i circuiti noti, nella loro struttura non sono praticamente presenti elementi in movimento.

Principio di ripresa

Attualmente l'arma rimane in fase di sviluppo. Secondo il piano, dovrebbe sparare con cartucce di ferro. Tuttavia, a differenza delle armi da fuoco, i proiettili non vengono azionati dalla pressione dei gas in polvere, ma dall'influenza di un campo magnetico.

In effetti, il fucile Gauss funziona secondo un principio piuttosto primitivo. Lungo la canna è presente una fila di bobine elettromagnetiche. Le cartucce vengono caricate meccanicamente dal caricatore. Una delle bobine solleva la carica. Non appena la cartuccia raggiunge il centro della canna, viene attivata la bobina successiva, grazie alla quale viene accelerata.

Il posizionamento sequenziale di un numero arbitrario di bobine lungo la canna consente teoricamente di accelerare istantaneamente un proiettile a velocità inimmaginabili.

Vantaggi e svantaggi

Un fucile elettromagnetico, in teoria, presenta vantaggi irraggiungibili per qualsiasi altra arma conosciuta:

• possibilità di selezionare la velocità del proiettile;
• mancanza di maniche;
• eseguire riprese assolutamente silenziose;
• basso rinculo;
• alta affidabilità;
• resistenza all'usura;
• funzionamento in ambienti senz'aria, in particolare nello spazio esterno.

Nonostante il principio di funzionamento abbastanza semplice e il design semplice, il fucile Gauss presenta alcuni svantaggi che creano barriere al suo utilizzo come arma.

Il problema principale è la bassa efficienza delle bobine elettromagnetiche. Test speciali mostrano che solo il 7% circa della carica viene convertito in energia cinetica, che non è sufficiente per spingere la cartuccia.

La seconda difficoltà è il consumo significativo e l'accumulo a lungo termine di energia da parte dei condensatori. Insieme alla pistola dovrai portare con te una fonte di energia abbastanza pesante e voluminosa.

Sulla base di quanto sopra, possiamo concludere che in condizioni moderne Non ci sono praticamente prospettive per implementare l'idea come piccola arma. Uno spostamento positivo nella giusta direzione è possibile solo se si sviluppano fonti di corrente elettrica potenti, autonome e allo stesso tempo compatte.

Prototipi

Attualmente non esiste un solo esempio riuscito di creazione di armi elettromagnetiche altamente efficaci. Tuttavia, ciò non impedisce lo sviluppo di prototipi. L'esempio di maggior successo è l'invenzione dell'ufficio di ingegneria Delta V Engineering.

Il dispositivo da quindici colpi degli sviluppatori consente un fuoco abbastanza rapido, sparando 7 colpi al secondo. Purtroppo la forza di penetrazione del fucile è sufficiente solo per colpire vetri e lattine. Armi elettromagnetiche Pesa circa 4 kg e spara proiettili da 6,5 ​​mm.

Ad oggi, lo sviluppatore non è ancora riuscito a superare il principale inconveniente del fucile: la velocità iniziale estremamente bassa dei proiettili. Qui questa cifra è di soli 43 m/sec. Se tracciamo dei paralleli, allora velocità iniziale cartuccia sparata da un fucile ad aria compressa è quasi 20 volte superiore.

L'invenzione di Gauss nei giochi per computer

Nei giochi di fantascienza, la pistola elettromagnetica è quasi la più potente, la più veloce e davvero potente arma mortale. È divertente, ma la maggior parte degli effetti speciali non sono caratteristici di questa invenzione.

Maggior parte un fulgido esempio Ci sono una pistola e un fucile Gauss a disposizione dei personaggi della serie di giochi cult Fallout. Come prototipo reale, le armi virtuali funzionano sulla base di particelle elettromagnetiche cariche.

Nel gioco S.T.A.L.K.E.R. Il cannone Gauss ha una cadenza di fuoco bassa, che si avvicina alle qualità dei prototipi reali. Allo stesso tempo, l'arma ha la potenza più alta. Secondo la descrizione, la pistola funziona basandosi sull'energia di fenomeni anomali.

I giochi Master of Orion consentono anche al giocatore di equipaggiarsi astronavi Pistole gaussiane. Qui l'arma spara proiettili elettromagnetici, la cui intensità del danno non dipende dalla distanza dal bersaglio.

Ciao a tutti. In questo articolo vedremo come realizzare una pistola gauss elettromagnetica portatile assemblata utilizzando un microcontrollore. Ebbene, per quanto riguarda la pistola Gauss, ovviamente, mi sono emozionato, ma non c'è dubbio che si tratti di una pistola elettromagnetica. Questo dispositivo microcontrollore è stato progettato per insegnare ai principianti come programmare i microcontrollori utilizzando un esempio di progettazione pistola elettromagnetica con le nostre mani Diamo un'occhiata ad alcuni punti di progettazione sia nella stessa pistola gauss elettromagnetica che nel programma per il microcontrollore.

Fin dall'inizio è necessario decidere il diametro e la lunghezza della canna della pistola stessa e il materiale con cui sarà realizzata. Ho usato la custodia in plastica da 10 mm di un termometro a mercurio perché ne avevo uno in giro. È possibile utilizzare qualsiasi materiale disponibile che abbia proprietà non ferromagnetiche. Questi sono vetro, plastica, tubo di rame, ecc. La lunghezza della canna può dipendere dal numero di bobine elettromagnetiche utilizzate. Nel mio caso vengono utilizzate quattro bobine elettromagnetiche, la lunghezza della canna era di venti centimetri.

Per quanto riguarda il diametro del tubo utilizzato, durante il funzionamento la pistola elettromagnetica ha dimostrato che è necessario tenere conto del diametro della canna rispetto al proiettile utilizzato. In poche parole, il diametro della canna non dovrebbe essere molto più grande del diametro del proiettile utilizzato. Idealmente, la canna della pistola elettromagnetica dovrebbe adattarsi al proiettile stesso.

Il materiale per creare i proiettili era un asse di una stampante con un diametro di cinque millimetri. Con questo materiale sono stati realizzati cinque pezzi grezzi lunghi 2,5 centimetri. Anche se puoi anche usare pezzi grezzi di acciaio, ad esempio filo o elettrodo, qualunque cosa tu possa trovare.

È necessario prestare attenzione al peso del proiettile stesso. Il peso dovrebbe essere il più leggero possibile. Le mie conchiglie si sono rivelate un po' pesanti.

Prima di creare questa pistola, sono stati effettuati esperimenti. Una pasta vuota di una penna veniva usata come canna e un ago come proiettile. L'ago ha perforato facilmente il coperchio di un caricatore installato vicino alla pistola elettromagnetica.

Poiché il cannone elettromagnetico originale di Gauss è costruito sul principio di caricare un condensatore con un'alta tensione, circa trecento volt, per motivi di sicurezza, i radioamatori alle prime armi dovrebbero alimentarlo con una bassa tensione, circa venti volt. Una bassa tensione significa che il raggio di volo del proiettile non è molto lungo. Ma ancora una volta, tutto dipende dal numero di bobine elettromagnetiche utilizzate. Più bobine elettromagnetiche vengono utilizzate, maggiore è l'accelerazione del proiettile nella pistola elettromagnetica. Contano anche il diametro della canna (minore è il diametro della canna, più lontano vola il proiettile) e la qualità dell'avvolgimento delle bobine elettromagnetiche stesse. Forse, le bobine elettromagnetiche sono la cosa più basilare nella progettazione di una pistola elettromagnetica, è necessario prestare molta attenzione per ottenere il massimo volo del proiettile;

Fornirò i parametri delle mie bobine elettromagnetiche; le tue potrebbero essere diverse. La bobina è avvolta con filo con un diametro di 0,2 mm. La lunghezza dell'avvolgimento dello strato della bobina elettromagnetica è di due centimetri e contiene sei file di questo tipo. Non ho isolato ogni nuovo strato, ma ho iniziato ad avvolgere un nuovo strato su quello precedente. Dato che le bobine elettromagnetiche sono alimentate a bassa tensione, è necessario ottenere il massimo fattore di qualità della bobina. Pertanto, avvolgiamo tutte le curve strettamente l'una verso l'altra, girando per girare.

Per quanto riguarda il dispositivo di alimentazione non sono necessarie spiegazioni particolari. Il tutto è stato saldato con la lamina di scarto PCB rimasta dalla produzione di circuiti stampati. Tutto è mostrato in dettaglio nelle immagini. Il cuore dell'alimentatore è il servoazionamento SG90, controllato da un microcontrollore.

L'asta di alimentazione è costituita da un'asta di acciaio del diametro di 1,5 mm all'estremità dell'asta per l'innesto del servoazionamento. Per aumentare il braccio, sul bilanciere del servoazionamento è installato un filo di rame con un diametro di 1,5 mm piegato su entrambe le estremità.

Questo semplice dispositivo, assemblato con materiali di scarto, è sufficiente per sparare un proiettile nella canna di una pistola elettromagnetica. L'asta di alimentazione deve fuoriuscire completamente dal caricatore. Un supporto in ottone fessurato con un diametro interno di 3 mm e una lunghezza di 7 mm serviva da guida per l'asta di alimentazione. È stato un peccato buttarlo via, quindi è tornato utile, proprio come i pezzi di pellicola PCB.

Il programma per il microcontrollore atmega16 è stato creato in AtmelStudio ed è un progetto completamente aperto per te. Diamo un'occhiata ad alcune impostazioni che dovranno essere effettuate nel programma del microcontrollore. Per il funzionamento più efficiente della pistola elettromagnetica, sarà necessario configurare il tempo di funzionamento di ciascuna bobina elettromagnetica nel programma. Le impostazioni vengono effettuate in ordine. Innanzitutto, salda la prima bobina nel circuito, non collegare tutte le altre. Impostare il tempo di funzionamento nel programma (in millisecondi).

PORTA |=(1<<1); // катушка 1
_ritardo_ms(350); / / ore lavorative

Flasha il microcontrollore ed esegui il programma sul microcontrollore. La forza della bobina dovrebbe essere sufficiente per ritrarre il proiettile e dare l'accelerazione iniziale. Dopo aver raggiunto la portata massima del proiettile, regolando il tempo di funzionamento della bobina nel programma del microcontrollore, collega la seconda bobina e regola anche il tempo, ottenendo una portata di volo del proiettile ancora maggiore. Di conseguenza, la prima bobina rimane accesa.

PORTA |=(1<<1); // катушка 1
_ritardo_ms(350);
PORTA &=~(1<<1);
PORTA |=(1<<2); // катушка 2
_ritardo_ms(150);

In questo modo si configura il funzionamento di ciascuna bobina elettromagnetica, collegandole in ordine. All'aumentare del numero di bobine elettromagnetiche nel dispositivo di una pistola gauss elettromagnetica, anche la velocità e, di conseguenza, la portata del proiettile dovrebbero aumentare.

Questa scrupolosa procedura di impostazione di ciascuna bobina può essere evitata. Ma per fare questo, dovrai modernizzare il dispositivo della pistola elettromagnetica stessa, installando sensori tra le bobine elettromagnetiche per monitorare il movimento del proiettile da una bobina all'altra. I sensori in combinazione con un microcontrollore non solo semplificheranno il processo di configurazione, ma aumenteranno anche la portata di volo del proiettile. Non ho aggiunto questi fronzoli e non ho complicato il programma del microcontrollore. L'obiettivo era implementare un progetto interessante e semplice utilizzando un microcontrollore. Quanto sia interessante, ovviamente, spetta a te giudicarlo. Ad essere sincero, ero felice come un bambino, "macinando" da questo dispositivo, e l'idea di un dispositivo più serio su un microcontrollore è maturata. Ma questo è argomento per un altro articolo.

Programma e schema -

Avere un'arma che, anche nei giochi per computer, può essere trovata solo nel laboratorio di uno scienziato pazzo o vicino a un portale temporale verso il futuro è fantastico. Guardando come le persone indifferenti alla tecnologia fissano involontariamente gli occhi sul dispositivo e i giocatori accaniti sollevano frettolosamente la mascella dal pavimento: per questo vale la pena passare una giornata ad assemblare un cannone Gauss.

Come al solito, abbiamo deciso di iniziare con il design più semplice: una pistola a induzione a bobina singola. Gli esperimenti con l'accelerazione multistadio di un proiettile sono stati lasciati a ingegneri elettronici esperti che sono stati in grado di costruire un complesso sistema di commutazione utilizzando potenti tiristori e mettere a punto i momenti di attivazione sequenziale delle bobine. Ci siamo invece concentrati sulla capacità di creare un piatto utilizzando ingredienti ampiamente disponibili. Quindi, per costruire un cannone Gauss, prima di tutto devi fare shopping. Nel negozio della radio è necessario acquistare diversi condensatori con una tensione di 350-400 V e una capacità totale di 1000-2000 microfarad, filo di rame smaltato con un diametro di 0,8 mm, vani batteria per la Corona e due C- da 1,5 volt tipo batterie, un interruttore a levetta e un pulsante. Negli articoli fotografici, prendiamo cinque fotocamere usa e getta Kodak, nei ricambi auto - un semplice relè a quattro pin di una Zhiguli, nei "prodotti" - un pacchetto di cannucce da cocktail e nei "giocattoli" - una pistola di plastica, una mitragliatrice, un fucile , fucile o qualsiasi altra pistola che desideri trasformare in un'arma del futuro.

Andiamo a fare casino

L'elemento di potenza principale della nostra pistola è l'induttore. Con la sua fabbricazione vale la pena iniziare ad assemblare l'arma. Prendi un pezzo di paglia lungo 30 mm e due grandi rondelle (di plastica o di cartone), assemblali in una bobina utilizzando una vite e un dado. Inizia ad avvolgere con attenzione il filo smaltato, gira per girare (con un filo di grande diametro è abbastanza semplice). Fare attenzione a non piegare bruscamente il cavo o a danneggiare l'isolamento. Dopo aver terminato il primo strato, riempilo con la supercolla e inizia ad avvolgere quello successivo. Fallo con ogni strato. In totale devi avvolgere 12 strati. Quindi puoi smontare la bobina, rimuovere le rondelle e mettere la bobina su una lunga cannuccia, che servirà da botte. Un'estremità della cannuccia dovrebbe essere tappata. È facile testare la bobina finita collegandola a una batteria da 9 volt: se contiene una graffetta, ci sei riuscito. Puoi inserire una cannuccia nella bobina e testarla come un solenoide: dovrebbe attirare attivamente un pezzo di graffetta su se stessa e, quando collegata a impulsi, lanciarla anche fuori dalla canna di 20-30 cm.

Una volta che ti senti a tuo agio con un semplice design a bobina singola, puoi mettere alla prova la tua forza costruendo un cannone multistadio: dopo tutto, questo è esattamente come dovrebbe essere un vero cannone Gauss. I tiristori (potenti diodi controllati) sono ideali come elemento di commutazione per circuiti a bassa tensione (centinaia di volt) e gli spinterometri controllati sono ideali per circuiti ad alta tensione (migliaia di volt). Il segnale agli elettrodi di controllo dei tiristori o degli spinterometri verrà inviato dal proiettile stesso, volando oltre le fotocellule installate nella canna tra le bobine. Il momento in cui ciascuna bobina si spegne dipenderà interamente dal condensatore che la alimenta. Attenzione: aumentare eccessivamente la capacità del condensatore a parità di impedenza della bobina può portare ad un aumento della durata dell'impulso. A sua volta, ciò può portare al fatto che dopo che il proiettile ha superato il centro del solenoide, la bobina rimane accesa e rallenta il movimento del proiettile. Un oscilloscopio ti aiuterà a tracciare e ottimizzare in dettaglio i momenti di accensione e spegnimento di ciascuna bobina, oltre a misurare la velocità del proiettile.

Valori di dissezione

Una batteria di condensatori è ideale per generare un potente impulso elettrico (in questa opinione siamo d'accordo con i creatori dei più potenti cannoni da laboratorio). I condensatori sono buoni non solo per la loro elevata capacità energetica, ma anche per la loro capacità di rilasciare tutta l'energia in un tempo molto breve, prima che il proiettile raggiunga il centro della bobina. Tuttavia, i condensatori devono essere caricati in qualche modo. Fortunatamente, il caricabatterie di cui abbiamo bisogno si trova in qualsiasi fotocamera: lì viene utilizzato un condensatore per generare un impulso ad alta tensione per l'elettrodo di accensione del flash. Le fotocamere usa e getta funzionano meglio per noi perché il condensatore e il “caricatore” sono gli unici componenti elettrici che hanno, il che significa che estrarre il circuito di ricarica è un gioco da ragazzi.

Il famoso cannone a rotaia della serie Quake occupa con ampio margine il primo posto nella nostra classifica. Per molti anni, l'uso magistrale del "binario" ha distinto i giocatori avanzati: l'arma richiede una precisione di tiro filigranata, ma se colpisce, il proiettile ad alta velocità fa letteralmente a pezzi il nemico.

Smontare una macchina fotografica usa e getta è un passaggio in cui è necessario iniziare a fare attenzione. Quando si apre la custodia, cercare di non toccare gli elementi del circuito elettrico: il condensatore può mantenere la carica per lungo tempo. Una volta ottenuto l'accesso al condensatore, cortocircuitare prima i suoi terminali con un cacciavite con impugnatura dielettrica. Solo dopo puoi toccare la tavola senza timore di prendere una scossa elettrica. Rimuovere le staffe della batteria dal circuito di ricarica, dissaldare il condensatore, saldare un ponticello ai contatti del pulsante di ricarica: non ne avremo più bisogno. Preparare almeno cinque schede di ricarica in questo modo. Presta attenzione alla posizione delle piste conduttrici sulla scheda: puoi connetterti allo stesso circuito elementi in punti diversi.

Il fucile da cecchino della zona di esclusione riceve il secondo premio per il realismo: l'acceleratore elettromagnetico, realizzato sulla base del fucile LR-300, brilla di numerose bobine, ronza tipicamente quando carica i condensatori e uccide il nemico a enormi distanze. La fonte di energia è l'artefatto Flash.

Stabilire le priorità

La scelta della capacità del condensatore è una questione di compromesso tra l’energia del colpo e il tempo di ricarica della pistola. Abbiamo optato per quattro condensatori da 470 microfarad (400 V) collegati in parallelo. Prima di ogni scatto, aspettiamo per circa un minuto un segnale dai LED sui circuiti di ricarica, che indica che la tensione nei condensatori ha raggiunto i 330 V richiesti. È possibile accelerare il processo di ricarica collegando più vani batteria da 3 volt in parallelo ai circuiti di carica. Tuttavia, vale la pena tenere presente che le potenti batterie "C" hanno una corrente eccessiva per i circuiti deboli della fotocamera. Per evitare che i transistor sulle schede si brucino, ogni gruppo da 3 volt deve avere 3-5 circuiti di carica collegati in parallelo. Sulla nostra pistola un solo vano batterie è collegato ai “caricabatterie”. Tutti gli altri servono come magazzini di riserva.

Posizione dei contatti sul circuito di ricarica di una fotocamera usa e getta Kodak. Prestare attenzione alla posizione delle piste conduttrici: ogni filo del circuito può essere saldato alla scheda in diversi punti convenienti.

Definizione delle zone di sicurezza

Non consigliamo a nessuno di tenere sotto il dito un pulsante che scarica una batteria di condensatori da 400 volt. Per controllare la discesa è meglio installare un relè. Il suo circuito di controllo è collegato a una batteria da 9 volt tramite il pulsante di scatto e il circuito di controllo è collegato al circuito tra la bobina e i condensatori. Un diagramma schematico ti aiuterà a montare correttamente la pistola. Quando si assembla un circuito ad alta tensione, utilizzare un filo con una sezione di almeno un millimetro; eventuali fili sottili sono adatti per i circuiti di carica e controllo. Quando sperimenti il ​​circuito, ricorda: i condensatori possono avere una carica residua. Scaricarli per cortocircuito prima di toccarli.

In uno dei giochi di strategia più popolari, i soldati del Consiglio di Sicurezza Globale (GDI) sono equipaggiati con potenti cannoni anticarro. Inoltre, i cannoni a rotaia vengono installati anche sui carri armati GDI come aggiornamento. In termini di pericolo, un carro armato del genere è più o meno lo stesso dello Star Destroyer di Star Wars.

Riassumiamo

Il processo di ripresa è simile al seguente: accendi l'interruttore di alimentazione; attendere che i LED si accendano intensamente; abbassare il proiettile nella canna in modo che sia leggermente dietro la bobina; spegnere l'alimentazione in modo che durante l'accensione le batterie non assorbano energia da se stesse; prendi la mira e premi il pulsante di scatto. Il risultato dipende in gran parte dalla massa del proiettile. Usando un chiodo corto con la testa mozzata siamo riusciti a sparare attraverso una lattina di bevanda energetica, che è esplosa e ha allagato mezza redazione. Quindi la pistola, ripulita dalla soda appiccicosa, ha lanciato un chiodo nel muro da una distanza di cinquanta metri. E la nostra arma colpisce il cuore degli appassionati di fantascienza e di giochi per computer senza proiettili.

Ogame è una strategia spaziale multiplayer in cui il giocatore si sentirà un imperatore dei sistemi planetari e intraprenderà guerre intergalattiche con gli stessi avversari viventi. Ogame è stato tradotto in 16 lingue, incluso il russo. Il cannone Gauss è una delle armi difensive più potenti del gioco.

Probabilmente da 50 anni ormai tutti dicono che l’era della polvere da sparo è giunta al termine e che le armi da fuoco non possono più svilupparsi. Nonostante io sia assolutamente in disaccordo con questa affermazione e creda che le moderne armi da fuoco, o meglio le cartucce, abbiano ancora spazio per crescere e migliorare, non posso ignorare i tentativi di sostituire la polvere da sparo e, in generale, il consueto principio di funzionamento delle armi. È chiaro che finora gran parte di ciò che è stato inventato è semplicemente impossibile, principalmente a causa della mancanza di una fonte compatta di corrente elettrica o a causa della complessità della produzione e della manutenzione, ma allo stesso tempo ci sono molti progetti interessanti sul tavolo uno scaffale polveroso e aspettano il loro momento.

Pistola gaussiana

Vorrei iniziare con questo particolare campione perché è abbastanza semplice, e anche perché ho la mia piccola esperienza nel tentativo di creare un'arma del genere e, devo dire, non quella più infruttuosa.

Personalmente, ho appreso per la prima volta di questo tipo di arma non dal gioco "Stalker", anche se è grazie ad esso che milioni di persone conoscono quest'arma, e nemmeno dal gioco Fallout, ma dalla letteratura, in particolare dalla rivista UT. Il cannone Gauss presentato nella rivista era il più primitivo ed era posizionato come un giocattolo per bambini. Pertanto, l '"arma" stessa consisteva in un tubo di plastica su cui era avvolta una bobina di filo di rame, che svolgeva il ruolo di un elettromagnete quando veniva applicata corrente elettrica. Nel tubo è stata inserita una sfera di metallo che, quando veniva applicata la corrente, cercava di attirare un elettromagnete. Per evitare che la sfera “si bloccasse” nell'elettromagnete, l'alimentazione elettrica era a breve termine, da un condensatore elettrolitico. Pertanto, la palla ha accelerato verso l'elettromagnete e poi, quando l'elettromagnete è stato spento, ha volato da sola. Per tutto questo è stato proposto un bersaglio elettronico, ma non entriamo nel tema di cosa fosse una volta la letteratura interessante, utile e, soprattutto, popolare.

In realtà, il dispositivo sopra descritto è il più semplice cannone Gauss, ma è naturale che un dispositivo del genere chiaramente non possa essere un'arma, a meno che non abbia un unico elettromagnete molto grande e potente. Per raggiungere velocità accettabili del proiettile, è necessario utilizzare, per così dire, un sistema di accelerazione graduale, ovvero è necessario installare diversi elettromagneti sulla canna, uno dopo l'altro. Il problema principale quando si crea un dispositivo del genere a casa è la sincronizzazione del funzionamento degli elettromagneti, poiché la velocità del proiettile lanciato dipende direttamente da questo. Anche se le mani dritte, un saldatore e una soffitta o un cottage con vecchi televisori, registratori, giradischi e nessuna difficoltà non sono terribili. Al momento, dopo aver dato un'occhiata ai siti in cui le persone dimostrano la propria creatività, ho notato che quasi tutti posizionano le bobine degli elettromagneti sulla canna stessa, in parole povere, semplicemente avvolgono le bobine attorno ad essa. A giudicare dai risultati dei test su tali campioni, tali armi non sono lontane dall'attuale pneumatica disponibile al pubblico in termini di efficienza, ma sono abbastanza adatte per il tiro ricreativo.

In realtà, ciò che mi tormenta di più è il motivo per cui stanno cercando di posizionare le bobine sulla canna; sarebbe molto più efficace utilizzare elettromagneti con nuclei che sarebbero diretti da questi stessi nuclei alla canna. Pertanto è possibile posizionare, ad esempio, 6 elettromagneti nell'area precedentemente occupata da un elettromagnete, ciò comporterà un maggiore aumento della velocità del proiettile lanciato; Diverse sezioni di tali elettromagneti lungo l'intera lunghezza della canna saranno in grado di accelerare un piccolo pezzo di acciaio a velocità decenti, sebbene l'installazione peserà molto anche senza una fonte di corrente. Per qualche motivo, tutti cercano di calcolare il tempo di scarica del condensatore che alimenta la bobina per coordinare le bobine tra loro in modo che accelerino il proiettile anziché rallentarlo. Sono d'accordo, è un'attività molto interessante su cui sedersi e riflettere, in generale la fisica e la matematica sono scienze meravigliose, ma perché non coordinare le bobine utilizzando foto e LED e un semplice circuito, sembra che non manchi molto e tu puoi ottenere le parti necessarie a un prezzo abbastanza ragionevole, anche se, ovviamente, puoi contare su un prezzo più economico. Ebbene, la fonte di alimentazione è una rete elettrica, un trasformatore, un ponte a diodi e diversi condensatori elettrolitici collegati in parallelo. Ma anche con un mostro del genere del peso di circa 20 chilogrammi senza una fonte autonoma di corrente elettrica, è improbabile che si ottengano risultati impressionanti, anche se dipende da quanto si è impressionabili. E no, no, non ho fatto niente del genere (abbassare la testa, muovere il piede in una pantofola lungo il pavimento), ho semplicemente realizzato quel giocattolo dell'UT con una bobina.

In generale, anche se usata come una sorta di arma fissa, ad esempio la stessa mitragliatrice per proteggere un oggetto che non cambia la sua posizione, tale arma sarà piuttosto costosa e, soprattutto, pesante e non la più efficace, a meno che ovviamente stiamo parlando di dimensioni ragionevoli e non di un mostro con un tronco di cinque metri. D'altra parte, una velocità di fuoco teorica molto elevata e munizioni al prezzo di un centesimo per mezza tonnellata sembrano molto interessanti.

Pertanto, per una pistola Gauss il problema principale è che gli elettromagneti hanno molto peso e, come sempre, è necessaria una fonte di corrente elettrica. In generale, nessuno sta sviluppando armi basate sulla pistola Gauss; esiste un progetto per lanciare piccoli satelliti, ma è piuttosto teorico e non è stato sviluppato da molto tempo. L'interesse per la pistola Gauss è mantenuto solo grazie al cinema e ai giochi per computer, e persino agli appassionati che amano lavorare con la testa e le mani, di cui purtroppo non ce ne sono molti ai nostri tempi. Per le armi, esiste un dispositivo più pratico che consuma corrente elettrica, sebbene la praticità qui possa essere discussa, ma a differenza della pistola Gauss, ci sono alcuni cambiamenti.

RailGun o secondo noi Railgun

Quest'arma non è meno famosa della pistola Gauss, per la quale dobbiamo dire grazie ai giochi per computer e al cinema, tuttavia, se tutti coloro che sono interessati a questo tipo di armi hanno familiarità con il principio di funzionamento della pistola Gauss, allora non tutto è chiaro con il railgun. Proviamo a capire che tipo di bestia è, come funziona e quali sono le sue prospettive?

Tutto iniziò nel 1920, fu in quest'anno che fu ricevuto un brevetto per questo tipo di arma e inizialmente nessuno prevedeva di utilizzare l'invenzione per scopi pacifici. L'autore del railgun, o del più famoso railgun, è il francese Andre Louis-Octave Fauchon Vieple. Nonostante il fatto che il progettista sia riuscito a ottenere un certo successo nello sconfiggere il personale nemico, nessuno era interessato alla sua invenzione, il design era molto ingombrante e il risultato era così così e abbastanza paragonabile alle armi da fuoco. Così per quasi vent'anni l'invenzione fu abbandonata, finché non si trovò un Paese che poteva permettersi di spendere ingenti somme di denaro per lo sviluppo della scienza, e soprattutto di quella parte della scienza che poteva uccidere. Stiamo parlando della Germania nazista. Fu lì che Joachim Hansler si interessò all'invenzione francese. Sotto la guida dello scienziato, fu creata un'installazione molto più efficace, che era lunga solo due metri, ma accelerava il proiettile a una velocità di oltre 1200 metri al secondo, sebbene il proiettile stesso fosse realizzato in lega di alluminio e pesasse 10 grammi . Tuttavia, questo era più che sufficiente per sparare sia al personale nemico che ai veicoli non corazzati. In particolare, il progettista ha posizionato il suo sviluppo come mezzo per combattere bersagli aerei. La maggiore velocità di volo di un proiettile, rispetto alle armi da fuoco, ha reso il lavoro del progettista molto promettente, poiché era molto più facile sparare su bersagli in movimento e in costante movimento. Tuttavia, il design richiedeva miglioramenti e il progettista ha lavorato molto per migliorare questo campione, modificando leggermente il principio iniziale del suo funzionamento.

Nel primo campione tutto era più o meno chiaro e non c'era niente di fantastico. C'erano due binari, che costituivano la "canna" dell'arma. Tra di loro è stato posto il proiettile stesso, che era fatto di un materiale che trasmette corrente elettrica, di conseguenza, quando viene fornita corrente alle rotaie, sotto l'influenza della forza di Lorentz, il proiettile tende ad avanzare e in condizioni ideali, che, naturalmente, non potrà mai essere raggiunta, la sua velocità potrebbe avvicinarsi a quella della luce. Poiché c'erano molti fattori che impedivano al proiettile di accelerare a tali velocità, il progettista ha deciso di eliminarne alcuni. Il risultato principale è stato che negli ultimi sviluppi, il proiettile non più lanciato chiudeva il circuito, ciò avveniva mediante un arco elettrico dietro il proiettile lanciato infatti questa soluzione è ancora utilizzata oggi, solo in fase di miglioramento; Pertanto, il progettista è riuscito ad avvicinarsi alla velocità di volo di un proiettile lanciato pari a 3 chilometri al secondo, era il 1944 del secolo scorso. Fortunatamente, il progettista non ha avuto abbastanza tempo per completare il suo lavoro e risolvere i problemi che aveva l'arma, e ce n'erano parecchi. E a tal punto che questo sviluppo fu spinto verso gli americani e in Unione Sovietica non fu svolto alcun lavoro in questa direzione. È stato solo negli anni settanta che abbiamo iniziato a sviluppare queste armi e al momento, purtroppo, siamo in ritardo, almeno secondo i dati disponibili al pubblico. Negli Stati Uniti hanno raggiunto da tempo una velocità di 7,5 chilometri al secondo e non si fermeranno. Attualmente si sta lavorando per lo sviluppo del cannone a rotaia come mezzo di difesa aerea, quindi come arma da fuoco portatile il cannone a rotaia è ancora una fantasia o un futuro molto lontano.

Il problema principale con il railgun è che per ottenere la massima efficienza deve utilizzare rotaie con una resistenza molto bassa. Al momento sono rivestiti d'argento, il che non sembra essere così costoso economicamente, ma tenendo conto del fatto che la “canna” dell'arma non è lunga uno o due metri, questa è già una spesa significativa. Inoltre, dopo diversi colpi, i binari devono essere cambiati e ripristinati, il che costa denaro e la velocità di fuoco di tali armi rimane molto bassa. Inoltre, non dobbiamo dimenticare che i binari stessi cercano di allontanarsi l'uno dall'altro sotto l'influenza delle stesse forze che accelerano il proiettile. Per questo motivo la struttura deve avere sufficiente robustezza, ma allo stesso tempo i binari stessi devono poter essere rapidamente sostituiti. Ma questo non è il problema principale. Uno scatto richiede un’enorme quantità di energia, quindi non puoi farla franca solo con la batteria dell’auto sulla schiena: sono già necessarie fonti di corrente elettrica più potenti, il che mette in discussione la mobilità di un tale sistema; Quindi negli Stati Uniti stanno progettando di installare installazioni simili sui cacciatorpediniere e stanno già parlando di automatizzare la fornitura di proiettili, raffreddamento e altre delizie della civiltà. Al momento, il raggio di tiro dichiarato per gli obiettivi terrestri è di 180 chilometri, ma sugli obiettivi aerei non si parla ancora. I nostri progettisti non hanno ancora deciso dove applicheranno i loro sviluppi. Tuttavia, da frammenti di informazioni possiamo concludere che per ora il cannone a rotaia non sarà utilizzato come arma indipendente, ma come mezzo che integra le armi a lungo raggio già esistenti, consentendo di aggiungere in modo significativo le due centinaia di metri al secondo desiderate a la velocità del proiettile lanciato, il cannone a rotaia ha buone prospettive, sì, e il costo di un tale sviluppo sarà molto inferiore a quello di alcuni megacannoni sulle nostre stesse navi.

L’unica domanda che rimane è se dobbiamo essere considerati indietro in questa materia, dal momento che di solito ciò che funziona male si cerca di promuovere in tutti i modi “nel caso in cui tutti avessero paura”, ma ciò che è veramente efficace, ma non è ancora il momento vieni, è chiuso dietro sette serrature. Beh, almeno questo è quello che voglio credere.