Бу DOD Омск "Център за продължаващо обучение", "деца на Eureka
Град конференция на студентите "Стъпки в науката"
Раздел: Физика
Тема: "Моят първи модел на индукция ускорител - Гаус пистолет"
Завършен: Korablev Александър Романович,
Студентски клас 8 Бу "High School № 92"
Ръководител: Pochatkova Елена,
физика учител Бу "High School № 92"
Глава 1. Принцип на действие и приложение на газта маса.
1. 1. Предшестващо .......................................................... 4
1. 2. Принципът на работа на оръжието Гаус ............................................. 4
1.3. Прилагане на масови ускорители ................................................ 5
Глава 2: Моделиране и изследване на Гаус бобината.
2. 1. Моделиране и монтаж Coilgun ..................................... 7
2. 3. Изследване на ефективността на оръжието Гаус ............................... 8
Библиография ...................................................... .... 10
От средата на ХХ век, води системна научна работа върху създаването на принципно нова електромагнитна маса газта. Един от основателите на вътрешните развитие в тази сфера е един изключителен съветски учен, изследовател плазма LA Артсимович. Наскоро, уникални тестове на устройства са били проведени в лабораторията на Shatura клон на Съединените Института за високи температури на Българската академия на науките - Артсимович цял водач, който е електромагнитен пистолет, стрелба е все още много малки черупки - до три грама тегло. Въпреки това, разрушителната капацитета на "грах", са поразителни. Достатъчно е да се каже, че целта, поставена на пътя му стоманена пластина, просто изчезна и се превръща в плазма. (Приложение 1, фигура 1)
Значение. Последните постижения по отношение на педала на газта, съхраняване на енергия, както и формирането на импулси, вероятността стават очевидни, че системата за оръжие в близко бъдеще може да бъде оборудван с електромагнитни оръжия. Това също така ще бъде по-силен импулс на техническия напредък и иновациите със значителен ефект в гражданския сектор. От екзотични методи за ускорители на приложения, базирани на концепцията за соленоиди заслужава да се отбележи стартовите обекти в космоса, без да използвате ракети.
Целта на моята работа е: създаване на съществуващата индукция пилотен образец пистолета - Cannon Гаус и поредица от експерименти, за да се изследва ефектът от това устройство.
- разгледа съществуващата информация за това как да се ускори масата и електромагнитното поле, устройствата за прилагане на този метод;
- изберете необходимите материали за изграждане на модел прототип;
- извърши серия от тестове с оглед на експериментална проверка на разстоянието на полета, кинетичната енергия на снаряда;
- изследва ефективността на модела, за да се изчисли ефективността на растението.
Глава 1.Printsip действие и използването на газта маса
Смята се, че за пръв път изложи идеята на електромагнитен пистолет Fauchon френските инженери и Villeple през 1916. (Приложение 1, фиг. 2) Въз основа на принципа на индукция Карл Гаус, те се използват като електромагнитни бобини барел верига, които ток се подава последователно. Техният модел на работа на индукция оръдия разпръснати снаряд с тегло 50 грама до 200 метра в секунда скорост. В сравнение с барут артилерийски системи резултат на това, разбира се, се оказа доста скромен, обаче, показа възможността за създаване на оръжие, което снарядът се ускорява без помощта на движещи се газове. Въпреки това, французите и след това моделът на "Гаус пистолет" не се получи, тъй като по това време на развитието изглежда твърде фантастично. Освен това новост, както вече беше отбелязано, той не предоставя предимство по отношение на праха.
Работата по модернизацията на електромагнитно оръжие, се движи бързо в САЩ и в други страни започва. Cannon Гаус като оръжия има предимства не притежавани от други видове огнестрелни оръжия. Тази липса на ръкави и неограничен избор на начална скорост и енергия на боеприпаса, възможността за тихи снимки, сравнително малка продукция, на теория, по-висока надеждност и издръжливост, както и способност за работа при всякакви условия, включително и космическото пространство.
1.2. Операционната принципа на пистолета Гаус
Cannon Гаус - магнитен ускорител маса. След учен и математик Гаус на, на името на което са посочени единици за измерване на магнитното поле. (Приложение 2, фигура 3)
Магнитна ускорител се състои от намотка вътре, което е багажника (обикновено диелектрик). В единия край на стеблото се вкарва в корпуса (направен от феромагнитен материал). Когато електрически ток тече в соленоида, магнитно поле, което ускорява снаряд, "дърпа", това вътре в соленоида. Но летят на средната макарата, тя започва да се забавя, тъй като бобината го дърпа в обратната посока. Но ако в момента на преминаването на куршума през средата на соленоида да го изключим, ток, магнитното поле ще изчезне, а куршумът ще лети от другия край на цевта. Но когато изключване намотка на захранващия блок се формира в самоиндукционна ток, който има обратна посока ток и по този начин се променя полярността на бобината. Това означава, че остър завой от обвивката на захранване, управляван от център намотка ще се изгради и получаване ускорение по-нататък. В противен случай, ако куршумът не стигнете до центъра, той ще бъде потиснато.
1.3. Прилагане на масови ускорители
Тези бустери отдавна се използват в промишлеността и сектора на транспорта. В по-тесен смисъл това устройство, известно като соленоид и линеен мотор. Тези мотори са широко използвани във високоскоростни влакове. Жив пример - на магнитна възглавница влак Maglev. (Приложение 2, Фигура 4)
Дори и по-широко приложно поле на линейните мотори - прецизни манипулатори в металорежещи машини, модерни автоматични врати и други подобни устройства. Като цяло - навсякъде, където има нужда да се трансформират властта в линейно движение на определени обекти.
По-обещаващ се счита за изграждането на космически ускорители на нашия естествен спътник - Луната. (Приложение 3, фиг. 6) съществено отсъствие на атмосферното и ниско тежестта плюс ниска температура на околната среда предлага прекрасни перспективи за свръхпроводящи магнити. Монорелса ускорител на базата на линеен двигател или соленоид на тунела се поставя хоризонтално върху повърхността лунен под лек ъгъл. Feed растение могат или от слънчеви панели или от Луната донесе ядрени реактори. По този начин, на космическия кораб ще бъдат уведомени по висока начална скорост, а след получаване на акт йонни двигатели.
Луна в тази форма ще се превърне в арена на база за по-нататъшно изследване на Слънчевата система и дори в първата наземна космодрума. Лесно е да си представим, че гигантските ускорители, задвижвани от термоядрени реактори ще могат да се ускори космически апарат, скоростта, при които пътуването до далечни планети ще отнеме месеци, а не години.
Глава 2: Моделиране и изследване на Гаус бобината
2.1. Моделиране и монтаж Coilgun
Първото нещо, което научих, принципа на действие и различни схеми Гаус пистолет и направи своя първи контур на устройството. Следващата стъпка е изборът на части и материали, за да се създаде електромагнитен ускорител маса: изборът ми падна на свързващите проводници, емайлирани медни проводници 0.7 mm в диаметър, дървена дъска, на 5 галванични клетки (NOK), кондензаторите на 4700 UF 63V 3 бр. бутони 4 бр. и месинг тръба.
Първият модел е прототип върху дървена дъска с кондензатор и бобина, разбира се, че не е без своите недостатъци: Чък прелетя край. Внимателно се анализира опитът на прототип монтаж, съставихме следните схеми и модернизирани прототип осигуряването му с втори соленоид, тиристор, фотодиод, LED и още две кондензатори (Приложение 4, фиг. 7).
Да се отървем от липсата на прототип, аз започнах да се съберат работещ модел на Гаус пушки.
Първо навита намотка използване на медни тръби, два нарязани и покриване емайлирани медни проводници. Барабан, както следва: използване на изрезки се включва като ограничител Поклатих тел слой по слой. След бобините са навити, аз намали с три чертички за монтаж тръба, кондензатор и две скоби за бутоните, и след това да ги наведе. Определяне на рязане батерия от пластмаса. Повече свързване е установено, че на тиристор и фотодиод с LED. Следваща сложих всички компоненти и марки тяхното местоположение и разположение на дупките, необходими за осигуряване на частите. След закрепен електрохимични клетки, кондензатори, бутони на тиристор модел борда, фотодиод и LED върху тръбата с намотките. Но преди да се монтира фотодиод и LED, аз нарязани две дупки в тръбата за излагане на светлина с LED. Последва запояване. (Допълнение 4, Фигура 8)
подобрение ми на това устройство е, както следва: през втората схема са използвани два соленоиди, един от които е включен, веднага след като тя достига черупката е позволено да се постигне по-висока начална скорост и да се повиши ефективността на устройството.
2.2. Тест. изчисления
Как за 10 изстрела с всеки един от снарядите и изчисляване на кинетична енергия снаряди, аз повдигнах данните в таблицата, която съдържа цялата инсталация на данни - е енергията, съхранявана в кондензаторите, височината на багажника, началната скорост на куршума, неговата енергия и маса.
Енергията се съхранява в кондензатор: W = CU2 / 2
U - кондензатор напрежение (в волта)
С - капацитет кондензатор (в Farads). Енергията се съхранява в кондензатори паралелно свързване е:
W = 4,801144 J. (кондензатор)
W = 9,602288 J. (две кондензатори)
Кинетичната енергия на снаряда
, = ℓ, където полет ℓ разстояния тяло (координата х), з - височината, на която тялото на капки (координатната у), който е получил хоризонтална скорост - масата на снаряд (в кг) - скоростта му на оста х (в м / сек) , (Приложение 5, Таблица №1. Таблица №2)
Заключение: Изчисленията показват, че при скорост на отклонение на снаряда е достатъчно висока, когато се използва система с множествен намотка.
2.3.Issledovanie Coilgun ефективност
В тази книга се опитах да оцени потенциалната ефективност на ц на растенията, тъй като
Основният му недостатък - ниска ефективност. Само 1-7% от кондензатор на зареждане се превръща в кинетична енергия на куршума.
Хипотеза: криволичещите параметрите на снаряда и кондензатори трябва да се координират по такъв начин, че по времето, когато снарядът наближава средата на бобината, тока в последната е успяла да намали до минимум стойност, т.е. зареждане кондензатори биха били напълно консумирани. В този случай, трябва да се увеличи до максимум ефективност.
Както се използва месинг направляваща тръба, намотката е навита медна жица с диаметър D = 0.7 мм в К = 9 слоеве за N = 22 във всяка намотка, използвана като снаряд стоманена пръчка с стомана дължина топка S = 66 mm и тегло М = 4452 пулсът на ток в съпротивлението навиване на първата намотка с активни R = 3 ома стана по време на разреждане на кондензатор капацитет С. = 4700 МФ, за сметка на напрежението U = 45.2 V. за оценка на пистолет изпичане диапазон измерва с височина Н = 81 см. Падането време τ на снаряда се определя височината часа. и полет разстояние скорост ℓ полет с.
I са монтирани в тръбата на Δ разстояние от ръба на корпуса си, и преброяване ефективност, ефективност зависи от първоначалното положение на снаряд, който е представен в таблицата. (Приложение 6, Таблица № 3)
Заключение: Както можете да видите от таблицата, максимална ефективност при черупка раздела, в който нейния център е вътре в бобината и рязко спада при ефективност vydviganii прът намотка.
Електромагнитни ускорители - обещаващ устройства, които несъмнено ще се прилага в бъдеще за промишлеността, науката, живота и военното дело. Въпреки това, основната пречка за използването им е изключително ниска ефективност. Максимална ефективност в раздел черупка, в който нейния център е вътре в бобината и по-добре да не се използва моделът на единична намотка и многоетапно на електромагнитно газта.
Има няколко начина за подобряване на соленоида за електромагнитна ускорител, който в сравнение с първоначалните резултати дават значителен ръст, но в общи линии, ефективността е все още сравнително ниска и не надвишава 17%.
В допълнение, към днешна дата, електромагнитен ускорител - Гаус пистолета няма практически перспективи като оръжие, тъй като много по-долу от другите видове леко стрелково оръжие. Перспективи са възможни само за в бъдеще ще бъдат създадени, ако компактни и мощни източници на електрически ток и високи свръхпроводници (200-300K).
2. Маликов VG Признати преждевременната / V.G.Malikov // младежки технологии. - 1987 - №5. - С - 30.
3. висока мощност устройства полупроводникови: Референтен / V.Ya.Zamyatin, V.Kondratev, V.M.Petuhov. - М. радио и комуникация, 1988 - С. 336.
Фиг. 1. Тест на електромагнитно оръдие в лабораторията Shatura клон на Съединените Института за високи температури на Българската академия на науките.
Фиг. 2. Общ вид на електромагнитния оръдието Fauchon и Villeple.
Фиг.3 електромагнитна ускорител маса.
Фигура 4 магнитна възглавница влак Maglev.
Фиг. 5 Многофункционално ново поколение разрушител DD (X)
Фиг. Ускорители 6 масови на Луната.
Фиг. Диаграма 7 събрание текущия модел - Coilgun
Фиг. 8 Настоящият модел на Гаус пушки.
Резултати Таблица №1 изчисление за снаряд с маса четиригр