простой гаусган

Решил тоже немного занятся творчеством в строительстве гаус ганов.
Так как новичок в этом деле то схемы простые.

Первое желание было создать переносной одноступенчатый гаусган.
На деревяном шасси установил основную конструкцию. Катушка по замыслу должна находится в пласмасовом пистолете. Цепь управления тиристора замыкалась бы при нажатии кнопки пистолета.
Для зарядки конденсатора имеется конвертор 12В в 220В. Аккомулятор на 12В используется также в цепи управления тиристора. Выпрямитель ~220В в -220В собрал по схеме двухполупериодного выпрямителя. Чтобы ток при зарядке конденсатора через диоды не был превышен- поставил ограничительное сопротивление около 10 Ом. Вся конструкция легко помещается в небольшой спортивной сумке.
[attachment=9:2b4nhzje]обший вид.JPG[/attachment:2b4nhzje]
[attachment=8:2b4nhzje]ПУ.JPG[/attachment:2b4nhzje]
[attachment=6:2b4nhzje]ПУ сбоку.JPG[/attachment:2b4nhzje]
[attachment=7:2b4nhzje]снаряды.JPG[/attachment:2b4nhzje]
Электрическая схема- кондесатор соединен на катушку через тиристор. Конденсатор заряжается от двухполупериодного выпрямителя. Этот выпрямитель подключен к инвертору 12 в 220в. Инвертор подключен к аккомулятору 12В. Цепь управления тиристора замыкается черех кнопку и резистор на аккомулятор 12В.

Конденсатор стартерный- 4700мкФ 350В
[attachment=5:2b4nhzje]конденсатор.jpg[/attachment:2b4nhzje]
Тиристор- Т171-320, пропускает ударный ток 7000А в течении 10мс.
[attachment=4:2b4nhzje]тиристор.jpg[/attachment:2b4nhzje]

К цепи управления тиристора обязательно подключять расчитаное сопротивление по ВАХ цепи управления. Если ток управления будет меньше минимального (ток помехи)- тиристор может выйти из строя, особено силовой.. При прывышение предельного тока управления- тоже самое.
Эту конструкцию немного видоизменил для удобства опытов- 220В подавал не от инвертора ,а непосредственно от сети 220В ,чтобы не гонять аккомулятор, кнопку установил на выпрямителе, катушка рядом с конденсатором.
В целях безопасности конденсатор находится в одной комнате, пульт управления в другой- на случай взрыва конденсатора.

Первые опыты дали результат просадку полета гвоздя на высоту 0,5 м на растоянии в 2м. Тоесть скорость около 6,3м/с.
При КПД 1% скорость должна была быть 46м/с.
Надо оптимизировать обмотку.
По ссылке http://payalo.at.ua/index/0-112
расчитал в маткаде число витков - 2,6 витка!
После этого гвоздь еле двигался.
Доводить в ручную, наматывать новые обмотки пока нет медного провода, оставил на потом.

Преположение о том ,что ток должен выключаться в тот момент когда снаряд находится в середине (предний торец снаряда в середине катушки) похоже на миф.
Ток должен выключаться в тот момент, когда передний торец снаряда достигнет конца обмотки. На рисунке снаряд движется слева на право.
[attachment=3:2b4nhzje]прирост энергии снаряда.JPG[/attachment:2b4nhzje]
[attachment=2:2b4nhzje]прирост энергии снаряда2.JPG[/attachment:2b4nhzje]
Для согласованости импульс тока в катушке должен заканчиваться в тот момент когда передний торец снаряда пересекает конец катушки.
Для подгонки остается вручную добавлять, убавлять колич витков, опять ставить опыты.

Потом значительно упростил конструцию- катушка замыкается на 220 В через АЗС на 220В. Тоесть через катушку некоторое время течет ток КЗ! Из нескольких АЗС подобрал тот который дает наибольшую скоротость гвоздя. Пробивает кастрюльку (делает отверстие).
Гораздо большая мощность.
[attachment=1:2b4nhzje]кастрюлька.jpg[/attachment:2b4nhzje]
Есть также видео со стрельбой из гаусгана второй конструкции.

Удобнее бы было бы если катушку нетрогать, а изменять длительность импульса тока для достижения условия согласованости. Тоесть нужен генератор одиночных мощных импульсов тока с изменяемой длительностью.

Такой генератор нашелся.
[attachment=0:2b4nhzje]им.ген.общий вид.jpg[/attachment:2b4nhzje]

В импульсе может дать несколько тысяч ампер. Самое главное длительность импульса можно менять от 0 до 10мс. Так как в блоке не используютя мощные конденсаторы- он относительно компактен. Принцип работы- КЗ на некоторое время.
По мере увеличения длительности импульса гвоздь легко навылет пробывал пивную банку, но начинала срабатывать АЗС на трехфазной сети.
Предполагаю этот генератор использовать в дальнейшем для рельсотрона.

 

"Преположение о том ,что ток должен выключаться в тот момент когда снаряд находится в середине (предний торец снаряда в середине катушки) похоже на миф."

Если бы не было добавлено пояснение в скобках, то фраза читалась бы верно и логично. Именно центр снаряда должен находиться в середине катушки.
Тиристор ведь не закроется сам, пока ток в цепи не упадет до определенного значения? Тогда как в данной схеме ограничивать импульс? Тиристорное управление здесь, видимо, не подходит. А для определения момента прерывания тока, как бы напрашивается оптопара, отслеживающая прохождение снаряда в стволе.

 

Конденсатор купил в радиомагазине. По цене где-то 2-3тыс. Точно не помню.
Тиристор покупал в районе 1200р если не изменяет память. В радиомагазине под заказ.
Продавец сказал что тиристор можно эксплуатировать только с радиатором. Но для такого тиристора радиатора на складах не нашлось. Очень захотел испробовать тиристор. Под страхом выхода из строя подключил к гаусгану без радиатора (на фотографии видно) . Тиристор как был холодный таким и остовался во время испытаний.
Вообще я хотел первоначально купить мощный тиристор с повышеной скоростью отпирания, но из списка ни одного не нашли даже под заказ.

 

Возникла идея вот таким образом запитать катушку.
[attachment=1:143z9b9o]разрыв цепи катушки.JPG[/attachment:143z9b9o]
В момент достижения конца катушки нос снаряда воздействует на пластину, она разрывает электрическую цепь.
Для подстраховки если что пойдет не так (например снаряд заклинит), сработает АЗС.
При нормальной работе системы АЗС не срабатывает.
В момент разрыва цепи на разрывателе будет искрение. Чтобы выключатель был договечней Часть его делается из графита (щеток от двигателя имеется много).

Можно попробовать реализовать на других физ. эффектах.

Относительно просто реализовать многоступечатую систему, без всякой хитрой электроники.

Возможный вариант разрывателя
[attachment=0:143z9b9o]подробно разрыватель.JPG[/attachment:143z9b9o]

 

Высшим уровнем технологичности был бы подбор тау конденсатора и длины катушки таким образом, чтобы при достижении середины катушки кондёр был полностью разряжен.

А кстати, ведётся ли борьба со своевременностью возникновения ЭДС индукции? Т.к. она имеет противоположный знак, то ей самое время возникать по достижении снарядом середины катушки. Если она возникнет раньше она будет паразитной. Так понимаю, для этого импульс должен быть прямоугольным, что не вяжется с первым абзацем...

 

Несколько не понял вопрос. ЭДС самоиндукции E=-dФ/dt=-d(LI)/dt=-I*dL/dt-L*dI/dt. Индуктивность меняется со временем (снаряд входит в катушку), ток тоже меняется со временем, левая часть уравнения все время с минусом, знак правой части зависет от знака dI/dt. Единственный момент когда ЭДС равно нулю это dI/dt<0 (ток уменьшается со временем) и вторая часть компенсирует первую часть уравнения- в какойто мгновение времени. В другие моменты времени ЭДС все время есть (конечно имеются в виду те моменты времени когда течет ток по катушке). Вы наверно имели ввиду обратное подключение диода к катушке для подавления ЭДС размыкания?

 

расчет маткад

Перед тем как продолжать опыты с гаусган на переменном токе, хотелось бы проверить работу на компютере модели гаусган. Желательно в маткаде. Нужны графики зависемостей энергии пули, скорости пули от времени, КПД. Прочитал книгу по маткад 14. Но там про интерацию ничего нет. А такая возможнасть там вроде бы есть.
Достаточно ли начальных данных для решения на рисунке.
[attachment=0:3v7obz35]формулы модели гаусган.JPG[/attachment:3v7obz35]

 

Я имел в виду подбор момента отключения питания катушки, чтобы не гасить индукционный выброс, а использовать его по целевому назначению.

 

mathcad&gausgun ~I

В первой конструкции с конденсатором индукционных выбросов нет, так как ток уменьшается сам сабой пости до нуля когда передний торец снаряда находется в конце катушки (если подобраны емкость, напряжение, идуктивность).
Во второй конструкции на переменном токе имперически был подобран АЗС та чтобы давал максимальную энергию снаряда. Основной удар индукционого выброса видимо принимал АЗС.
В третей конструкции с генератором импульсного тока индукционный выброс на себя принимал тиристор внутри генератора.
Момент когда ЭДС равно 0 это когда формула обращается в 0 E=-dФ/dt=-d(LI)/dt=-I*dL/dt-L*dI/dt. В этот момент нет идукционого выброса. Логично бы было разрывать цепь имено в этот момент. Этот момент времени немного позже максимума амплитуды переменного тока. Что с блоком с регулируемой длительностью импульса тока вполне возможно достигуть. Так как импульс тока всегда начинается с 0 А.

Удобно бы было бы смоделировать работу гаусган на переменном токе на кампюьтере и отдуда уже делать выводы о КПД, скорости пули, кинетической энергии пули, оптимизация индуктивности , длине катушки и т.д. Первый "блин" попробовал написать в mathcadе. Теперь попробую чтобы рисовались графики зависемостей от времени скорости пули, энергии пули, КПД. Принцип алгоритма -интерация по времени формулы dA=dФI=(dLI+LdI)I.
Размерность формулы энергия- фомула вроде верна. Единственная страность в ней- если пуля не имеет идуктивности- идуктивность катушки не меняется. Фомула сворачивается до dA=L*dI*I. Тоесть если ток увеличевается dI>0. I>0 Положительный полупериод. L>0. Поэтому у пули увеличевается кинетическая энергия, но ведь она не из феромагнитного вещества, у диэлектрика нет токов фуко . Почему пуля набирает скорость ?
Вот фото c mathcada первого вариант программы "Гаусган на переменном токе. Расчет энергии, скорости, КПД пули.
[attachment=0:38b3aq1c]mathcad_вар1.JPG[/attachment:38b3aq1c]

 

mathad_var2&gausgun ~ I

Дабавил графики зависемостей от времении для энергии, скорости, КПД пули. В этой модели не учитывается насыщение пули (тоесть считается постояной зависемость между Ф и I). КПД считается как энергии пули отнесенная к отношению времени к времени периода (количество периодов) умноженное на энергию на нагрев за период (энергия потери на нагрев). Зависемость индуктивности катушки с пулей считается пропорциональной от глубины вхождения пули. Промежуточные даннные расчета хранятся в массиве С.
Расчет прерывается в двух случаях- текущее время больше заданного или передний торец пули вышел за конец катушки.
[attachment=0:1mubp6da]mathcad_вар2.JPG[/attachment:1mubp6da]

 

А кто нибудь может выложить печатку для зарядки кондеров?

 

Re: mathcad&gausgun ~I

Потому что про диэлектрик ты попутал. Пуля из проводника, а в проводнике токи Фуко есть.

 

Re: mathcad&gausgun ~I

Имел в виду если взять пулю чисто пластиковую- немагнитная, ток не проводит (токов фуко в ней нет). Ну и как выше написано фомула сворачивается до dA=L*dI*I. Тоесть если ток увеличевается dI>0. I>0 Положительный полупериод. L>0. Поэтому у пули увеличевается кинетическая энергия, но ведь она не из феромагнитного вещества, у диэлектрика нет токов фуко . Почему пуля (чисто пластиковая) набирает скорость ?

 

mathad&gausgun ~I

В третьем варианте расчета в маткаде ввел:
1. Расчет индуктивности катушки (однослойная) без пули и с пулей. В качестве исходных данных используются диаметр провода обмотки (расчет каличества витков), длина катушки, диаметр катушки, средняя магнитная проницаемость железа.
Однослойную катушку взял так как для многослойной катушки для расчета индуктивности надо смотреть в какие то графики. Пока упростил ситуацию. В маткаде есть возможность вводить графики в ручную и он высчитывает формулы. Оставил многослойную катушку пока на потом.

2. Учет изменения тока из-за изменения индуктивности катушки (пуля постепенно входит в катушку). По вышенаписанным данным значения высчитывается активное и реактивное сопроивление и подставляется в формулу расчета текущего тока.

3. Расчет массы пули по длине катушки, диаметру катушки, плотности железа.

ссылка на расчет в маткад14 [attachment=0:23u3a7q5]Энергия скорость кпд пули.rar[/attachment:23u3a7q5]

Такой маленький КПД получился потому, что сопротивление однослойной обмотки маленькое- потребляемая мощность большая. Магнитное поле слабое- полезная работа небольшая.
[attachment=3:23u3a7q5]mathcad_вар3_рис1.JPG[/attachment:23u3a7q5]
[attachment=2:23u3a7q5]mathcad_вар3_рис2.JPG[/attachment:23u3a7q5]
[attachment=1:23u3a7q5]mathcad_вар3_рис3.JPG[/attachment:23u3a7q5]

 

droopel, схема и печатка есть тут
http://future-weapons.ru/converters/201 ... 2400v.html