Проєкт на тему: "Електромагнітний прискорювач. Гармата Гауса."

Мета роботи - вивчити будову електромагнітного прискорювача мас (гармати Гаусса), а також принципи її дії та застосування. Зібрати діючу модель Гармати Гауса. 

Завдання роботи:

 Вивчити будову та принцип дії електромагнітного прискорювача мас.

Предмет дослідження - електромагнітна індукція.

Об’єкт дослідження - модель гармати Гауса.

Електромагнітні гармати - це загальна назва пристроїв, призначених для прискорення об'єктів за допомогою електромагнітних сил. Такі пристрої називають електромагнітними прискорювачами мас.

Являє собою електродний мпульсний    прискорювач мас. Робота цього приладу полягає в пересуванн снаряду мж двома електродамирейками, по яких тече струм. Завдяки цьому

електромагнтн гармати такого типу  отримали свою назву - рейкотрон. У таких приладах

джерела струму пдключаються до основи рейок, внаслдок чого струм тече "навздогн" об’єкту, що

рухається. Магнтне поле створюється навколо провдникв, якими проткає струм, воно

зосереджене за рухомим снарядом. У результат об’єкт, по сут , є провдником, який помщений у перпендикулярне магнтне поле, створюване

рейками. Згдно з законами фзики, на снаряд впливає сила Лоренца, яка спрямована в

протилежний бк вд мсця пдключення рейок, вона  прискорює об'єкт.

Згдно з законами фзики, на снаряд впливає сила Лоренца, яка спрямована в протилежний бк вд мсця пдключення рейок, вона  прискорює об'єкт.

Французький винах дник Андре Луї Октав ФушонВ лл пл розробив концепц ю рейкотрона у 1917.

 П д час Першої св тової в йни Жуль-Луї Бретон поручив йому створити "електричн гармати" у 1918 роц , але проєкт був покинутий. У 1922 .

розрахунки 1944 року показали його висок витрати енерг ї.

Нараз рейкотрон як зброя, наявний у США, але не розробляється  (в д компан ї  BAE Systems), Китаю (на

корабл  Type 072 III Haiyang Shan) та без доказ в у “другої

арм ї св ту”

Це ндукц йн прискорювач мас. В основу роботи ндукц йних гармат закладено принципи електромагн тної ндукц ї. У котушц пристрою виникає швидко наростаючий струм, в н викликає у простор магн тне поле зм нного характеру. Обмотка намотана навколо феритового осердя, на к нц якого знаходиться струмопров дне к льце. Завдяки впливу магн тного потоку, який пронизує к льце, виникає зм нний струм. В н створює магн тне поле, що має протилежну полю обмотки спрямован сть. Пров дне к льце своїм полем в дштовхується в д протилежного поля обмотки , прискорюючись, зл тає з феритового стрижня. Швидк сть  потужн сть вильоту к льця безпосередньо залежать в д сили мпульсу струму.

Увага! на відео допущено помилку, кільце не з алюмінію!

Алюміній не проявляє магнітних властивостей!

 Соленоїд (котушка Томпсона) складається приблизно з 400 витків суцільного дроту 12

дюймів, який тимчасово споживає 15 ампер від розетки 120 В змінного струму. Сердечник

                           складається з корпусу з полівінілхлоридної

труби, заповненої ламінованими сталевими прутками.

Соленоїд - це простий, але важливий пристр й у ф зиц та нженер ї, який складається з дроту, що обмотаний у вигляд сп рал навколо цил ндричної або кон чної ос . Ця структура має численн застосування в   р зних галузях науки  техн ки завдяки своїй здатност створювати магн тне поле та генерувати магн тну силу.

Принцип д ї соленоїда полягає в використанн амперових закон в, як описують взаємод ю струму з магн тним полем. Коли струм проходить через обмотку соленоїда, в н створює магн тне поле в центр соленоїда. Зазвичай, соленоїди мають залежн сть м ж к льк стю витк в дроту, струмом, що проходить через них,  створеним магн тним полем.

Це магн тний прискорювач мас. Гармата названа на честь математика-вченого Карла Гауса. Основним елементом гармати

Гауса є соленоїд. В н намотується на д електричну трубку (ствол). В один к нець трубки вставляється феромагн тний об'єкт. У момент

появи в котушц електричного струму в соленоїд виникає магн тне поле, п д д єю якого розганяється снаряд (у напрямку центру

соленоїда). При цьому на к нцях снаряду утворюються полюси, як

ор єнтуються в дпов дно до полюс в котушки, внасл док чого, п сля проходження снаряда через центр соленоїда, в н починає

притягатися в протилежному напрямку (гальмується), в д йсност його гальмуванню запоб гають налагоджен конденсатори, як  дають струм  лише поки куля не д йшла до середини катушки.

                Сучасна наука значно просунулася у галуз вивчення прискорення  накопичення енерг ї, а також утворення мпульс в.

Можна припустити, що в найближчому    майбутньому людство з ткнеться з новим типом зброї - електромагн тними

гарматами. Для розвитку ц єї технолог ї

прискорювач в мас, включно з снарядами та енергопостачанням. Найважлив шу

роль в д грають нов матер али. Будуть

потр бн потужн  компактн джерела електричної енерг ї. А також

високотемпературн надпров дники (як понад популярний нещодавно LK-99).

Зараз гармата Гауса як зброя має переваги,  якими не волод ють нш види стр лецької зброї:

    В дсутн сть г льз  можлив сть гнучко вар ювати початкову швидк сть  енерг ю снаряда;

 В дносно мала в ддача (дор внює мпульсу снаряда, що вилет в, немає додаткового

мпульсу в д порохових газ в або рухомих частин), що дає змогу встановлювати її на ударн  БПЛА;

 Безшумн сть постр лу та в дсутн сть вогню (не можливо визначити зв дки стр ляли);

 Велика над йн сть  зносост йк сть, а також можлив сть роботи в будь-яких умовах, зокрема косм чного простору.

Але мен , як пациф сту, особливо зараз, коли в св т в йськових конфл кт в вже через край, хочеться в рити, що в недалекому

майбутньому людство, зам сть в йськових вар ант в, з ткнеться з   мирними застосування електромагн тних прискорювач в мас.

Наприклад, у такому пристрої як пневмомолоток пневматику можна зам нити на портативний прискорювач, що допоможе зменшити

розм ри цього пристрою  шум, який в н виробляє, кр м того, це дасть змогу регулювати, наприклад, глибину занурення цвяха в деревину.

 Також сл д зазначити можлив сть використання гармати Гауса для   запуску об'єкт в у космос (щось на кшталт гармати з роману Жюля Верна "Із Земл на М сяць прямим шляхом за 97 годин 20 хвилин"). 

Передбачається, що, побудувавши к лометровий прискорювач, можна роз гнати т ло до 1-ї косм чної швидкост . При цьому, на в дм ну в д    рейкової гармати або звичайного постр лу на основ теплового

розширення газ в (як у роман Жуля Верна), об'єкту, що запускається, забезпечується в дносно плавне прискорення. Це уможливлює

в дправлення не т льки складного  тенд тного наукового обладнання, що боїться перевантажень, а й людини.

найдешевших елемент в нав ть при шк льних знаннях  ф зики. Основними елементами Гармати Гауса є конденсатори, параметри яких визначають параметри майбутньої магн тної гармати.

    Для побудови гармати Гауса з гарними характеристиками, кр м конструкторської роботи,

доводиться проробляти досить складн розрахунки.   Це пов'язано з тим, що час д ї на снаряд мпульсу магн тного поля, що прискорює, має бути суворо

узгодженим з тривал стю знаходження снаряда

всередин котушки - накше ККД прискорення буде  дуже малий, а нод снаряд узагал може полет ти у зворотний б к.

Так розрахунки можна виконати "на око", з використанням лише базових р внянь теор ї

ланцюг в. Под бний п дх д дос практикують багато людей, як створюють так установки. Але в останн

роки з'явилися методи розрахунку з використанням програмного забезпечення для математичного   моделювання, найпоширен шою з яких є FEMM.   

НИЗЬКИЙ ККД. ККД ГАРМАТИ ГАУССА СТАНОВИТЬ НЕ БІЛЬШЕ 27

ДІВСОТКІВ, А У БІЛЬШОСТІ - 2-3%, ЩО ОЗНАЧАЄ, ЩО БІЛЬША ЧАСТИНА

ЕНЕРГІЇ, ВИКОРИСТОВУВАНОЇ ДЛЯ ЇЇ ЗАРЯДЖАННЯ, ВТРАЧАЄТЬСЯ У

ВИГЛЯДІ ТЕПЛА ТА ІНШИХ ВИДІВ ЕНЕРГІЇ. ЦЕ РОБИТЬ ГАРМАТИ ГАУССА МЕНШ ЕФЕКТИВНИМИ, НІЖ ТРАДИЦІЙНІ АРТИЛЕРІЙСЬКІ СИСТЕМИ.

ВЕЛИКІ ГАБАРИТИ І ВАГА. ГАРМАТИ ГАУССА ВИМАГАЮТЬ ВЕЛИКИХ

СОЛЕНОЇДІВ І КОНДЕНСАТОРІВ, ЯКІ МОЖУТЬ БУТИ ДОСИТЬ ВЕЛИКИМИ І ВАЖКИМИ. ЦЕ УСКЛАДНЮЄ ЇХ ТРАНСПОРТУВАННЯ І ВИКОРИСТАННЯ В БОЙОВИХ УМОВАХ.

ДОВГИЙ ПЕРІОД ПЕРЕЗАРЯДКИ. ГАРМАТАМ ГАУССА ПОТРІБЕН ЧАС ДЛЯ

ЗАРЯДЖАННЯ КОНДЕНСАТОРІВ, ПЕРШ НІЖ ВОНИ ЗМОЖУТЬ ЗРОБИТИ ПОСТРІЛ. ЦЕ МОЖЕ БУТИ НЕДОЛІКОМ У БОЙОВИХ УМОВАХ, ДЕ ПОТРІБНЕ ШВИДКЕ РЕАГУВАННЯ.

ВИСОКА ВАРТІСТЬ. ГАРМАТИ ГАУССА Є ДОРОГИМИ СИСТЕМАМИ, ЩО ОБМЕЖУЄ ЇХНЄ ШИРОКЕ ПОШИРЕННЯ.

HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=PMU9TQUDHOW

HTTP://COILGUN.UCOZ.COM/MATHEMATICS_OF_A_COILGUN.PDF

HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=WO8IHWSS0DK

HTTPS://UPLOAD.WIKIMEDIA.ORG/WIKIPEDIA/COMMONS/F/F7/COILGUN_ANIMATION.GIF

HTTPS://VODATULA.RU/UK/ZANIMATELNAYA-ANATOMIYA/ELEKTROMAGNITNYE-USKORITELI-

MASS-PUSHKA-GAUSSA-START-V-NAUKE/

HTTPS://VOICEBOT.SU/RU/SOUND/24382-ZVUK-VYSTRELA-GAUSS-PUSHKA/

HTTP://COILGUN.UCOZ.COM/

HTTPS://ALFALAND.SITEEDU.MD/MEDIA/SUB/353/DOCUMENTS/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA

%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BC%D0%B0%D0%B3%D0%BD%D0%B8%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0

%B9_%D1%83%D1%81%D0%BA%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C_%D0%

83%D1%81%D1%81%D0%B0.PDF

HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=908ZSUCGEAW

HTTPS://WWW.YOUTUBE.COM/WATCH?V=OWKOUE3AUL4

HTTPS://UK.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BE%D1%97%D0

%B4

HTTPS://EN.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/M16_RIFLE

HTTPS://WWW.BRITANNICA.COM/TECHNOLOGY/M16A1-RIFLE

HTTPS://WWW.IKKARO.NET/COILGUN-RAILGUN/

HTTPS://WORLDBUILDING.STACKEXCHANGE.COM/QUESTIONS/27763/WHAT-ARE-THEADVANTAGES-OF-A-COILGUN-V-S-A-RAILGUN

Гармата Гауса має незаперечну перевагу перед ншими прискорювачами мас: по-

перше, вона найпростша у виготовленн , по-друге, вона має довол високий

порвняно з ншими електромагнтними прискорювачами ККД , по-третє, може

Крм того, гармата Гауса, незважаючи на свою простоту, має неймоврно великий простр для конструкторських ршень та нженерних вишукувань, тож цей напрямок досить цкавий  перспективний.