«Моя первая модель индукционного ускорителя - пушка Гаусса»

С середины ХХ века ведутся систематические научные работы по созданию принципиально новых электромагнитных ускорителей массы. Современные успехи говорят о том, что системы вооружения в недалеком будущем могут быть оснащены электромагнитными пушками. Но актуальность применения ЭМ ускорителей не ограничивается их военным применением, есть  возможность их мирного использования. И мне очень захотелось собрать свою действующую модель ЭМ и испытать ее для осмысления перспективности использования данного устройства.

 Целью  работы является: создание опытного действующего образца  индукционной пушки - Пушки Гаусса и проведения ряда  экспериментов для исследования действия этого устройства.

 Для достижения цели работы были поставлены  задачи:

1.Изучить существующую информацию о способах ускорения масс электромагнитным  полем и  устройствах, осуществляющих этот способ.

2. Выбрать необходимые материалы для создания опытного образца  модели.

3. Провести комплекс испытаний с целью экспериментальной проверки  дальности полета, кинетической энергии снаряда.

4. Исследовать эффективность модели, вычислить КПД установки.

Начать я решил с простейшей конструкции – однокатушечной индукционной пушки. Следующим шагом стал выбор деталей и материалов для создания электромагнитного ускорителя масс, и мой выбор пал на гетинакс, алюминиевый уголок, многожильные провода, колодка,  медный эмалированный провод диаметром 0.5 мм, клей, деревянный брусок, блок питания БП 10-12, конденсаторы 4700 мкФ 16V 10 шт., тумблера 2 шт. Первой моделью стал прототип на куске пластика с одним конденсатором и, естественно, он был не без недостатков: не был известен статус зарядки конденсатора. Тщательно  проанализировав опыт сборки прототипа, я составил последующую схему и модернизировал его, снабдив модель параллельно соединенными относительно конденсатора и последовательно между собой лампочку и резистор.  

Избавившись от недостатка прототипа и добавив лампочку на 12V, патрон к ней и резистор сопротивлением 40 Ом, я приступил к сборке рабочей модели пушка Гаусса. После проверки на работоспособность был выявлен один недостаток: не было выключателя всей системы – пришлось ставить третий тумблер в не очень удобной позиции.  

 Параметры обмотки, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы к моменту подлета снаряда к середине обмотки ток в последней уже успевал уменьшиться до минимального значения, т.е. заряд конденсаторов был бы уже полностью израсходован. В таком случае КПД  должно быть максимальным.

Проведя многочисленные испытания баллистических свойств пушки с разными снарядами,  и со смещением снаряда относительно центра катушки я пришел к выводу, что КПД максимально при такой закладке  снаряда, при которой его центр будет внутри катушки, а при выдвигании стержня из катушки КПД резко падает. Чтобы увеличить скорость вылета снаряда,  следовательно и КПД лучше использовать не однокатушечную, а многоступенчатую модель ЭМ ускорителя.