Principiul de funcționare
A doua dificultate este consumul mare de energie (datorită eficienței scăzute) și timpul destul de lung de reîncărcare a condensatoarelor, ceea ce face necesară transportul unei surse de alimentare (de obicei o baterie puternică) împreună cu pistolul Gauss. Eficiența poate fi crescută semnificativ prin utilizarea solenoizilor supraconductori, dar acest lucru va necesita un sistem de răcire puternic, care va reduce semnificativ mobilitatea pistolului Gauss.
A treia dificultate (urmează din primele două) - greutate mareși dimensiunile instalației, cu randamentul său scăzut.
Pistolul Gauss în science fiction
Pistolul Gauss este foarte popular în operă științifico-fantastică, unde acționează ca o armă letală personală de înaltă precizie, precum și ca arme staționare de înaltă precizie și (mai rar) de mare viteză.
În plus, pistolul Gauss apare într-o serie de jocuri pe calculator. Lucrul amuzant este că majoritatea armelor au efecte speciale care nu ar trebui să existe.
Legături
- Totul despre acceleratoarele electromagnetice (blog în revista „Mecanica populară”)
- Video. Tun Gauss în jocul S.T.A.L.K.E.R., în jocul Fallout 2 și un tun Gauss real de casă
Fundația Wikimedia. 2010.
La un moment dat, un astfel de dispozitiv precum pușca Gauss a devenit larg răspândit printre scriitorii de știință ficțiune și dezvoltatorii de jocuri pe computer. Este adesea folosit de eroii invincibili ai romanelor și ea este cea care apare de obicei în jocuri pe calculator. Cu toate acestea, de fapt, pușca Gauss nu și-a găsit practic niciun folos lumea modernă, iar acest lucru se datorează în principal caracteristicilor designului său.
Faptul este că acțiunea unei astfel de puști se bazează pe principiul accelerației de masă bazată pe alergare camp magnetic. Pentru a face acest lucru, utilizați un solenoid în care este plasat țeava puștii și trebuie să fie din dielectric. Pușca Gauss folosește doar proiectile fabricate din feromagneți. Astfel, atunci când se aplică curent solenoidului, acesta apare în el, ceea ce atrage proiectilul spre interior. În acest caz, impulsul trebuie să fie foarte puternic și de scurtă durată (pentru a „accelera” proiectilul și, în același timp, să nu-l încetinească în interiorul solenoidului).
Acest principiu de funcționare oferă modelului avantaje care nu sunt disponibile pentru multe alte tipuri. brate mici. Nu necesită carcase, are un recul scăzut, care este egal cu impulsul proiectilului aruncat și are un potențial mare. împușcare tăcută(dacă există proiectile suficient de raționalizate, a căror viteză inițială nu va depăși. Mai mult, o astfel de pușcă face posibilă tragerea în aproape orice condiții (cum se spune, chiar și în spațiul cosmic).
Și, desigur, mulți „meșteri” apreciază faptul că o pușcă Gauss cu propriile mâini acasă poate fi asamblată cu ușurință din practic nimic.
Cu toate acestea, unii caracteristici de proiectareși principiile de funcționare care sunt caracteristice unui produs precum o pușcă Gauss au și ele laturile negative. Cea mai importantă dintre ele este eficiența scăzută, care utilizează de la 1 la 10% din energia transferată de condensator către solenoid. Cu toate acestea, încercările multiple de a corecta acest neajuns nu au adus rezultate semnificative, ci doar au crescut eficiența modelului la 27%. Toate celelalte dezavantaje pe care le are pușca Gauss provin tocmai din eficiența sa scăzută. Pușca necesită un numar mare de energie pentru munca eficienta, are si un aspect voluminos, dimensiuni mariși greutate, iar procesul de reîncărcare este destul de lung.
Se pare că dezavantajele unei astfel de puști Gauss sunt acoperite de cel mai meritele sale. Poate că, odată cu inventarea supraconductorilor, care pot fi clasificați ca fiind de înaltă temperatură, și apariția surselor de energie compacte și puternice, aceste arme vor atrage din nou atenția oamenilor de știință și a armatei. Deși majoritatea practicanților cred că până în acest moment vor exista și alte tipuri de arme care sunt mult superioare puștii Gauss.
Singurul domeniu de aplicare al acestui tip de arme care este deja profitabil în vremea noastră sunt programele spațiale. Guvernele majorității națiunilor spațiale au plănuit să folosească pușca Gauss pentru instalarea pe navete spațiale sau pe sateliți.
X-Com, Fallout, inamic necunoscut... Mirosul amar al incendiilor și sunetul trosnet al unui contor Geiger. Dar oriunde mergeam în deșertul ars, era mereu cu mine - pușca Gauss...
Dar acesta nu mai este un joc. Aceasta este o adevărată pușcă Gauss produsă de compania rusă Silent Flash. Și această armă, precum pistolul Gauss, poate fi comandată online.
Bineînțeles că le au pe ale lor nume proprii- „Fulger” și „Ac”. După cum puteți vedea, ei aspect aproape copiază celebra pușcă de asalt F2000 din Belgia și pistolul mitralieră mp7a1 de la Heckler&Koch. Ce înseamnă acest lucru? Cu astfel de recuzită vei fi primul invitat la orice petrecere!
Principiul puștii Gauss se bazează pe accelerația electromagnetică a corpurilor cu proprietăți magnetice. Aceste modele, „Molniya” și „Igle”, folosesc un principiu neobișnuit - nu glonțul în sine accelerează, ca în alte arme moderne Gauss, ci o ancoră care împinge glonțul. Datorită acestui fapt, a fost posibilă nu numai îmbunătățirea parametrilor de luptă (întrucât ancora este realizată din materiale speciale), ci și trecerea la gloanțe nemagnetice. Pentru plumb obișnuit din magazinele de vânătoare.
Puterea de luptă a armelor „Gauss” este în mod deliberat, la cererea autorităților, limitată la 7 Jouli (în modificarea airsoft puterea va fi redusă la 3 Jouli), dar așa cum scriu dezvoltatorii înșiși, această limită poate fi structural. ocolit și puterea loviturii poate fi crescută mai mult.
Acum, parametrii armei sunt după cum urmează:
Calibru - plumb 00 (4,5 mm, vândut în orice magazin de vânătoare);
Rata de tragere - 1 lovitură la 5 secunde („Fulger”) sau 7,5 („Ac”)
Viteza inițială a glonțului - 170 m/s ("Fulger"), 165 m/s ("Ac")
Raza maximă de tragere este de 100 de metri („Fulger”), 80 de metri („Igla”).
Potrivit legendei, totul a început așa. Trei studenți au asamblat primul model în 1991 pistol electromagnetic, dar după doi ani de teste au abandonat totul, dezamăgiți de rezultate. În 2002, găsesc accidental un model vechi și decid să continue experimentele. În 2004, au fost asamblate primele mostre de producție, iar producția a început în 2005. Au vrut să vândă prin magazine de arme, dar din cauza fricțiunilor cu autoritățile, au trecut exclusiv la comerțul online.
„Fulgerul” va costa 11.200 de ruble. sau 16.400 de ruble. intr-o varianta premium (difera prin faptul ca corpul este din aluminiu anodizat, si nu din plastic rezistent la impact, ca cel obisnuit. Arata mai misto si se simte mult mai placut). „Ac” - 7300 sau, respectiv, 9800. Pachetul include 500 de gloanțe, plus dispozitiv de încărcare din retea, de la bricheta din masina, documentatie etc.
Ei bine, cred că este deja clar pentru toată lumea că viitorul a sosit deja? Rămâne de văzut când apare în magazinele online RailGun, sau, despre ce nu glumește Baronul Iadului, BFG.
Fotografii cu „Fulger”:
Iată ce se întâmplă cu o cutie de Coca-Cola neglijentă care îndrăznește să fie nepoliticos cu noi la barul Three Brahmins!
Principiul de funcționare
Parametrii bobinelor de accelerare, proiectilului și condensatorilor trebuie să fie coordonați în așa fel încât atunci când se trage un foc, în momentul în care proiectilul se apropie de solenoid, inducția câmpului magnetic în solenoid să fie maximă, dar cu apropierea ulterioară a proiectilului scade brusc. Este de remarcat faptul că sunt posibili diferiți algoritmi pentru funcționarea bobinelor de accelerare.
Energia cinetică proiectilă
Masa proiectilului
- viteza sa
Energia stocată într-un condensator
Tensiunea condensatorului
- capacitatea condensatorului
Timpul de descărcare a condensatorului
Acesta este timpul în care condensatorul este complet descărcat. Este egal cu un sfert din perioada:
- inductanță
- capacitate
Timp de funcționare a inductorului
Acesta este timpul în care fem-ul inductorului crește la valoare maximă(descărcare completă a condensatorului) și scade complet la 0. Este egal cu semiciclul superior al undei sinusoidale.
- inductanță
- capacitate
Aplicație
Teoretic, este posibil să se folosească pistoale Gauss pentru a lansa sateliți ușori pe orbită. Aplicația principală este instalațiile de amatori, demonstrarea proprietăților feromagneților. Este, de asemenea, destul de activ folosit ca jucărie pentru copii sau pentru dezvoltarea creativității tehnice. instalare de casă(simplitate și siguranță relativă).
Avantaje și dezavantaje
Tunul Gauss ca armă are avantaje pe care alte tipuri de arme de calibru mic nu le au. Aceasta este absența cartușelor și alegerea nelimitată a vitezei inițiale și a energiei muniției, posibilitatea unei împușcături silențioase (dacă viteza unui proiectil suficient de raționalizat nu depășește viteza sunetului), inclusiv fără a schimba țeava și muniția, relativ recul scăzut (egal cu impulsul proiectilului aruncat, nu există un impuls suplimentar din partea gazelor pulbere sau a pieselor mobile), teoretic, fiabilitate mai mare și rezistență teoretică la uzură, precum și capacitatea de a lucra în orice condiții, inclusiv în spațiul cosmic .
Cu toate acestea, în ciuda simplității aparente a tunului Gauss, folosirea lui ca armă este plină de dificultăți serioase.
Prima și principala dificultate este eficiența scăzută a instalației. Doar 1-7% din sarcina condensatorului este convertită în energia cinetică a proiectilului. Acest dezavantaj poate fi compensat parțial prin utilizarea unui sistem de accelerare a proiectilului în mai multe etape, dar, în orice caz, eficiența ajunge rareori la 27%. Practic, în instalațiile de amatori, energia stocată sub formă de câmp magnetic nu este folosită în niciun fel, ci este motivul folosirii întrerupătoarelor puternice (folosind adesea module IGBT disponibile) pentru deschiderea bobinei (regula lui Lenz).
A doua dificultate este consumul mare de energie (datorită eficienței scăzute).
A treia dificultate (urmează din primele două) este greutatea și dimensiunile mari ale instalației cu randamentul său scăzut.
A patra dificultate este timpul de reîncărcare cumulativ destul de lung al condensatorilor, ceea ce face necesară transportul unei surse de alimentare (de obicei o baterie puternică) împreună cu pistolul Gauss, precum și costul ridicat al acestora. Teoretic este posibilă creșterea eficienței prin utilizarea solenoizilor supraconductori, dar acest lucru va necesita un sistem de răcire puternic, care aduce probleme suplimentare și afectează grav domeniul de aplicare al instalației.
A cincea dificultate este că, odată cu creșterea vitezei proiectilului, timpul de acțiune a câmpului magnetic în timpul trecerii solenoidului de către proiectil este redus semnificativ, ceea ce duce la necesitatea nu numai de a porni fiecare bobină ulterioară a sistemul în mai multe etape în avans, dar și pentru a crește puterea câmpului său proporțional cu reducerea acestui timp. De obicei, acest dezavantaj este imediat trecut cu vederea, deoarece majoritatea sistemelor de casă au fie un număr mic de bobine, fie o viteză insuficientă a glonțului.
In conditii mediu acvatic utilizarea unui pistol fără carcasă de protecție este, de asemenea, serios limitată - inducția de curent la distanță este suficientă pentru ca soluția de sare să se disocieze pe carcasă cu formarea de medii agresive (solvent), ceea ce necesită ecranare magnetică suplimentară.
Astfel, astăzi tunul Gauss nu are perspective ca armă, deoarece este semnificativ inferior altor tipuri. brate mici, și este puțin probabil să apară perspective în viitor, deoarece nu poate concura cu instalațiile care funcționează pe alte principii. Teoretic, perspectivele sunt posibile doar în viitor dacă sunt compacte și surse puternice curent electricși supraconductori de înaltă temperatură (200-300K). Cu toate acestea, poate fi folosită o configurație similară cu un pistol Gauss spațiul cosmic, deoarece în condiții de vid și imponderabilitate multe dintre dezavantajele unor astfel de instalații sunt nivelate. În special, programele militare ale URSS și SUA au luat în considerare posibilitatea utilizării unor instalații similare cu un tun Gauss pe sateliții care orbitează pentru a distruge alte nave spațiale (cu proiectile cu o cantitate mare părți mici dăunătoare) sau obiecte de pe suprafața pământului.
În literatură
Destul de des în literatura științifico-fantastică este menționat pistolul Gauss. Acționează acolo ca o armă letală de înaltă precizie. Un exemplu în acest sens operă literară sunt cărți din seria „S.T.A.L.K.E.R.”, scrise pe baza seriei de jocuri S.T.A.L.K.E.R. , unde pistolul Gauss era una dintre cele mai puternice arme. Dar primul din science-fiction care a adus tunul Gauss în realitate a fost Harry Garrison în cartea sa „Răzbunarea șobolanului de oțel” (nu este adevărat, cu mult înainte de Garrison, A. Kazantsev, „Insula arzătoare”, poate să fi existat chiar mai devreme). mențiuni). Citat din carte: „Toată lumea avea cu ei un gaussian - multifuncțional și mai ales armă letală. A lui baterii puternice a acumulat o încărcătură impresionantă. Când trăgaciul a fost apăsat, în țeavă a fost generat un câmp magnetic puternic, accelerând proiectilul la o viteză comparabilă cu cea a oricărei alte arme cu cartușe propulsate de rachete. Dar Gaussianul avea avantajul că avea o cadență de foc mai mare, era absolut tăcut și trăgea orice proiectile, de la ace otrăvite până la gloanțe explozive.”
În jocurile pe calculator
- Crimsonland are un tun Gauss care străpunge în tăcere inamicii, provocând daune grele.
- În Warzone 2100, când este dezvoltat la 70%, accesul la tunul Gauss este acordat.
- În BattleTech, în seria MechWarrior și MechCommander.
- În strategiile Command & Conquer 3: Tiberium Wars și Command & Conquer 3: Kane’s Wrath, există o îmbunătățire a „Gauss Cannon”, care crește daunele pentru tancurile Predator și Mammoth, roboții Titan și armele defensive Sentinel. De asemenea, forțele speciale GDI din joc sunt înarmate cu puști Gauss cu foc rapid.
- În jocul S.T.A.L.K.E.R. Tunul gauss are o putere enormă și se reîncarcă lent. Funcționează cu baterii care folosesc energia artefactului Flash. În jocul „S.T.A.L.K.E.R Call of Pripyat” sub anomalia „Iron Forest” există o cameră în care a fost testat, există și tun imens Gauss.
- În StarCraft, infanteriștii sunt înarmați cu pușca C-14 Impaler Gauss. Ghosts au și puști C-10, care se numesc „Buckshot Rifles”.
- În Crysis, pușca Gauss este o armă de lunetist care provoacă daune maxime.
- În „Crysis 2” pistolul Gauss este o modificare pentru pușcă de asalt, împreună cu un lansator de grenade sub țeava. Posedă pagube mariși reîncărcare lentă.
- În Fallout 2, pușca Gauss este cea mai puternică armă cu o rază lungă de tragere, aproape la fel de bună ca puștile cu lunetă.
- În „Fallout 3” și în „Fallout New Vegas” pușca Gauss este o pușcă cu energie pusca cu luneta, echipat vizor opticși este foarte eficient la distanțe medii și lungi. Oferă daune foarte mari.
- În „Fallout Tactics” există un pistol gauss, o pușcă gauss și o mitralieră gauss cu patru țevi.
- În jocul X-COM: Terror From The Deep, pistolul Gauss este unul dintre primele modele pentru distrugerea extratereștrilor sub apă.
- În jocurile X³: Reunion / X³: Terran Conflict Gauss Cannon - armă puternică pentru distrugătoare, cu o rază bună, dar cu viteză redusă a proiectilului. Practic nu consumă energie, dar necesită muniție specială.
- Tunul B Ogame Gauss este o structură defensivă puternică.
- În Red Faction: Guerrilla, pușca Gauss este o armă de mare putere, dar are o putere distructivă medie în comparație cu alte arme distructive.
- În jocul MMOTPS S4 League, tunul Gauss este o mitralieră a cărei precizie scade treptat atunci când este tras în mod continuu.
- În seria de jocuri Warhammer 40.000, tunurile Gauss sunt folosite în mod activ de către Necroni. În acest caz, un pistol Gauss se referă la o armă cu energie care trage un fulger verde și distruge legăturile intermoleculare, în unele cazuri se pretinde că victima este supusă anihilării.
Principiul de funcționare
Pistolul Gauss constă dintr-un solenoid, în interiorul căruia se află un țevi (de obicei din dielectric). Un proiectil (făcut dintr-un material feromagnetic) este introdus într-un capăt al țevii. Când un curent electric curge în solenoid, apare un câmp magnetic, care accelerează proiectilul, „trăgându-l” în solenoid. În acest caz, proiectilul primește poli la capete simetric față de polii bobinei, motiv pentru care, după ce trece de centrul solenoidului, proiectilul este atras în sens invers, adică. incetineste. Dar dacă, în momentul în care proiectilul trece prin mijlocul solenoidului, curentul din el este oprit, câmpul magnetic va dispărea, iar proiectilul va zbura din celălalt capăt al țevii. Dar când sursa de alimentare este oprită, în bobină se formează un curent de auto-inducție, care are direcția opusă curentului și, prin urmare, schimbă polaritatea bobinei. Aceasta înseamnă că atunci când sursa de alimentare este oprită brusc, un proiectil care zboară pe lângă centrul bobinei va fi respins și accelerat în continuare. În caz contrar, dacă proiectilul nu a ajuns în centru, acesta va decelera.Pentru cel mai mare efect, pulsul de curent din solenoid trebuie să fie pe termen scurt și puternic. De regulă, condensatoarele electrice sunt utilizate pentru a obține un astfel de impuls. Dacă se folosește un condensator polar (de exemplu, pe un electrolit), atunci circuitul trebuie să aibă diode care vor proteja condensatorul de curentul de auto-inducție și explozie.
Parametrii înfășurării, proiectilului și condensatorilor trebuie să fie coordonați în așa fel încât atunci când sunt trase, în momentul în care proiectilul se apropie de mijlocul înfășurării, curentul din acesta din urmă ar fi scăzut deja la o valoare minimă, adică încărcarea condensatoarelor ar fi fost deja consumată complet. În acest caz, eficiența unui pistol Gauss cu o singură treaptă va fi maximă.
Calcule
Energia stocată într-un condensator
V - tensiunea condensatorului (în volți)C - capacitatea condensatorului (în Farads)
Energia stocată la conectarea condensatoarelor în serie și în paralel este egală.
Energia cinetică proiectilă
m - masa proiectilului (în kilograme)
u - viteza acesteia (în m/s)
Timpul de descărcare a condensatorului
Acesta este timpul în care condensatorul este complet descărcat. Este egal cu un sfert din perioada:
L - inductanță (în Henry)
C - capacitate (în Farads)
Timp de funcționare a inductorului
Acesta este timpul în care EMF al inductorului crește la valoarea maximă (descărcarea completă a condensatorului) și scade complet la 0. Este egal cu semiciclul superior al undei sinusoidale.
L - inductanță (în Henry)
C - capacitate (în Farads)
Avantaje și dezavantaje
Tunul Gauss ca armă are avantaje pe care alte tipuri de arme de calibru mic nu le au. Aceasta este absența cartușelor și alegerea nelimitată a vitezei și energiei inițiale a muniției, precum și rata de tragere a pistolului, posibilitatea unei împușcături silențioase (dacă viteza proiectilului nu depășește viteza sunetului), inclusiv fără schimbarea țevii și a muniției, recul relativ scăzut (egal cu impulsul proiectilului aruncat, fără impuls suplimentar de la gaze pulbere sau piesele mobile), teoretic, fiabilitate și rezistență la uzură mai mari, precum și capacitatea de a lucra în orice condiții , inclusiv spațiul cosmic.Cu toate acestea, în ciuda simplității aparente a pistolului Gauss și a avantajelor sale, folosirea lui ca armă este plină de dificultăți serioase.
Prima dificultate este eficiența scăzută a instalației. Doar 1-7% din încărcarea condensatorului intră în energie kinetică proiectil. Acest dezavantaj poate fi compensat parțial prin utilizarea unui sistem de accelerare a proiectilului în mai multe etape, dar, în orice caz, eficiența ajunge rareori chiar și la 27%. Prin urmare, pistolul Gauss este inferior în ceea ce privește forța de împușcare chiar și armele pneumatice.
A doua dificultate este consumul mare de energie (datorită eficienței scăzute) și timpul destul de lung de reîncărcare a condensatoarelor, ceea ce face necesară transportul unei surse de alimentare (de obicei o baterie puternică) împreună cu pistolul Gauss. Eficiența poate fi crescută semnificativ prin utilizarea solenoizilor supraconductori, dar acest lucru va necesita un sistem de răcire puternic, care va reduce semnificativ mobilitatea pistolului Gauss.
A treia dificultate (urmează din primele două) este greutatea și dimensiunile mari ale instalației, cu randamentul său scăzut.
Astfel, astăzi tunul Gauss nu are prea multe perspective ca armă, deoarece este semnificativ inferior altor tipuri de arme de calibru mic. Perspectivele sunt posibile în viitor doar dacă se creează surse compacte, dar puternice de curent electric și supraconductori la temperatură înaltă (200-300K).
Se încarcă...
