Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Гармата Гаусса



План:


Введення

Не слід плутати з рельсотрона.
Ілюстрація принципу дії

Гармата Гаусса ( англ. Gauss gun, Coil gun, Gauss cannon ) - Одна з різновидів електромагнітного прискорювача мас. Названа по імені німецького вченого Карла Гаусса, який заклав основи математичної теорії електромагнетизму. Слід мати на увазі що даний метод прискорення мас використовується в основному в аматорських установках так як даний метод не є достатньо ефективним для практичної реалізації. За своїм принципом роботи (створення біжить магнітного поля) схожа з пристроєм відомим як лінійний двигун


1. Принцип дії

Гармата Гауса складається з соленоїда, всередині якого знаходиться ствол (як правило, з діелектрика). В один з кінців ствола вставляється снаряд (зроблений з феромагнетика). При протіканні електричного струму в соленоїді виникає магнітне поле, яке розганяє снаряд, "втягуючи" його всередину соленоїда. На кінцях снаряда при цьому утворюються полюса, орієнтовані згідно полюсів котушки, через що після проходу центру соленоїда снаряд притягується у зворотному напрямку, тобто гальмується. В аматорських схемах іноді як снаряд використовують постійний магніт так як з виникає при цьому ЕРС індукції легше боротися. Такий же ефект виникає при використанні феромагнетиків, але виражений він не так яскраво завдяки тому що снаряд легко перемагнічуватися ( коерцитивна сила).

Для найбільшого ефекту імпульс струму в соленоїді повинен бути короткочасним і потужним. Як правило, для отримання такого імпульсу використовуються електричні конденсатори з високим робочим напругою.

Параметри прискорюють котушок, снаряда і конденсаторів повинні бути узгоджені таким чином, щоб при пострілі до моменту підльоту снаряда до соленоїда індуктивність магнітного поля в соленоїді була максимальна, але при подальшому наближенні снаряда різко падала. Варто зауважити що можливі різні aлгорітми роботи прискорюють котушок.

Кінетична енергія снаряда

E = {mv ^ 2 \ over 2}
~ M - Маса снаряда
~ V - Його швидкість

Енергія запасається в конденсаторі

E = {CU ^ 2 \ over 2}
~ U - Напруга конденсатора

~ C - Ємність конденсатора

Час розряду конденсаторів

Це час за який конденсатор повністю розрядиться. Воно дорівнює чверті періоду:
~ T = {\ pi \ sqrt {LC} \ over 2}
~ L - Індуктивність
~ C - Ємність

Час роботи котушки індуктивності

Це час за який ЕРС котушки індуктивності зростає до максимального значення (повний розряд конденсатора) і повністю падає до 0. Воно дорівнює верхньому напівперіоду синусоїди.
~ T = \ pi \ sqrt {LC}
~ L - Індуктивність
~ C - Ємність


2. Застосування

Пристрої, засновані на цьому принципі, практично не можуть застосовуватися в якості зброї.

Також теоретично можливе застосування гармат Гаусса для запуску легких супутників на орбіту.

Основне застосування - аматорські установки, демонстрація властивостей феромагнетиків.

Так само досить активно використовується в якості дитячої іграшки або розвиваючої технічна творчість саморобної установки (простота і відносна безпека).


3. Переваги та недоліки

Гармата Гауса в якості зброї має переваги, якими не володіють інші види стрілецької зброї. Це відсутність гільз і необмеженість у виборі початкової швидкості і енергії боєприпасу, можливість безшумного пострілу (якщо швидкість досить обтічного снаряда не перевищує швидкості звуку) в тому числі без зміни стовбура і боєприпаси, відносно мала віддача (рівна імпульсу вилетів снаряда, немає додаткового імпульсу від порохових газів або рухомих частин), теоретично, велика надійність і теоретично зносостійкість, а також можливість роботи в будь-яких умовах, у тому числі в космічному просторі.

Однак, незважаючи на гадану простоту гармати Гаусса, використання її в якості зброї пов'язане з серйозними труднощами.

Перша і основна складність - низький ККД установки. Лише 1-7% заряду конденсаторів переходять в кінетичну енергію снаряда. Частково цей недолік можна компенсувати використанням багатоступеневої системи розгону снаряда, але в будь-якому випадку ККД рідко досягає 27%. В основному в аматорських установках енергія запасена у вигляді магнітного поля ніяк не використовується, а є причиною використання потужних ключів (часто застосують доступні IGBT модулі) для розмикання котушки ( правило Ленца).

Друга складність - велика витрата енергії (через низький ККД).

Третя складність (випливає з перших двох) - великий вага і габарити установки при її низькій ефективності.

Четверта проблема - досить тривалий час накопичувальної перезарядки конденсаторів, що змушує разом з гарматою Гауса носити і джерело живлення (як правило, потужну акумуляторну батарею), а також висока їх вартість. Можна теоретично збільшити ефективність, якщо використовувати надпровідні соленоїди, проте це потребуватиме потужної системи охолодження, що приносить додаткові проблеми, і серйозно вплине на область застосування установки.

В умовах водного середовища застосування гармати без захисного кожуха також серйозно обмежене - дистанційної індукції струму достатньо, щоб розчин солей дисоційований на кожусі на сверхкороткое час з утворенням агресивних (розчинювальних) середовищ що вимагає додаткового магнітного екранування.

Таким чином, на сьогоднішній день біля гармати Гаусса немає перспектив в якості зброї так як значно поступається іншим видам стрілецької зброї і навряд чи є перспективи з'являться в майбутньому так як не може скласти конкуренцію установкам працюють на інших принципах. Теоритически перспективи можливі лише в майбутньому, якщо будуть створені компактні і потужні джерела електричного струму і високотемпературні надпровідники (200-300К). Однак, установка подібна гарматі Гауса може використовуватися в космічному просторі, так як в умовах вакууму і невагомості багато недоліків подібних установок нівелюються. Зокрема, у військових програмах СРСР і США розглядалася можливість використання установок подібних гарматі Гауса на орбітальних супутниках для ураження інших космічних апаратів (снарядами з великою кількістю дрібних вражаючих деталей) або об'єктів на земній поверхні.


4. У літературі

Досить часто в літературі науково-фантастичного жанру згадується гармата Гауса. Вона виступає там у ролі високоточної смертоносної зброї. Прикладом такого літературного твору є книги з серії "STALKER", тому що вони були написані з ігор STALKER, де Гаус-гармата була одним з найпотужніших видів зброї. Але першим у науковій фантастиці гармату Гаусса втілив у реальність Гаррі Гаррісон у своїй книзі " Помста Сталевий Пацюка ". Цитата з книги:" Кожен мав при собі гауссовку - багатоцільове та особливо смертоносну зброю. Його потужні батареї накопичували вражаючий заряд. Коли натискали на спуск, в стовбурі генерувалося сильне магнітне поле, що розганяють снаряд до швидкості, не поступається швидкості снаряда будь-якого іншого зброї з реактивними патронами. Але гауссовка мала ту перевагу, що володіла більш високою скорострільністю, була абсолютно безшумною і стріляла-якими снарядами, від отруєних голок до розривних куль. "


5. У комп'ютерних іграх

  • У BattleTech, в серіях MechWarrior і MechCommander.
  • У грі STALKER гаус-гармата має величезну потужність і повільно перезаряджається. Вона працює на батареях, які використовують енергію артефакту "Спалах". У грі "STALKER Заклик Прип'яті" під аномалією "Залізний ліс" є приміщення, де стоїть величезна гармата Гауса.
  • В " Half-Life "гаус-гармата - експериментальна зброя, вперше з'являється в розділі" Сумнівна етика ". Її можна знайти на другому поверсі лабораторії біологічних досліджень. Якщо гравець вирішує не брати її в дослідницькій лабораторії, він може отримати її на складі постачання реактора в кінці голови "Ядро Лямбда".
  • В " StarCraft "піхотинці озброєні автоматичною гвинтівкою Гаусса C-14 "Impaler". Привиди також мають гвинтівки C-10, які називаються "картечних гвинтівки".
  • В " Crysis "гвинтівка Гаусса є снайперське зброю, що завдає максимальної шкоди.
  • В " Fallout 2 "гвинтівка Гаусса є найпотужнішою зброєю з високою дальністю стрільби, майже не поступається снайперським гвинтівок.
  • В " Fallout 3 "і в" Fallout New Vegas "гвинтівка Гаусса - енергетична снайперська гвинтівка, оснащена оптичним прицілом і відрізняється високою ефективністю на середніх і великих дистанціях. Завдає дуже великої шкоди.
  • В " Fallout Tactics "є три види зброї, що є гаус-гарматами. По-перше, це Гаусс-пістолет - найпотужніший пістолет в грі, що володіє слабким утратою, але високими, порівняно з іншими пістолетами, бронебійними характеристиками і прицільною дальністю. Гаус-гвинтівка володіє снайперської дальністю і хорошим втратою - це один з небагатьох видів зброї, які можуть вбити супротивника з одного пострілу (якщо противник не робот і не супермутантів). Це наймогутніша зброя з класу Small Guns ("Маленькі гармати"). Четирехствольний Гаус-кулемет - забійне автоматичну зброю, що є найпотужнішим кулеметом в грі. Все це зброя використовує двухмілліметровий безгільзовим патрони. Додаткових джерел електроенергії не вимагають.
  • У грі UFO (Terror from the Deep) знаряддя Гаусса є однією з перших розробок для знищення інопланетян під водою.
  • У браузерної грі "Правила війни - Ядерна стратегія" гармата Гауса - ефективна зброя захисту проти артилерії та авіації

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Пряма Гаусса
Премія Гаусса
Ряд Гаусса
Метод Гаусса
Дискримінант Гаусса
Постійна Гаусса
Кривизна Гаусса
Теорема Гаусса - Ванцеля
Метод Гаусса (оптимізація)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru