Надо Знать

добавить знаний



Пушка Гаусса


Coilgun animation.gif

План:


Введение

Не стоит путать с рельсотрона.
Coilgun animation.gif

Пушка Гаусса ( англ. Gauss gun, Gauss cannon ) - Одна из разновидностей электромагнитного ускорителя масс. Названа именем великого немецкого ученого Карла Гаусса, который исследовал физические принципы электромагнетизма, на которых и основано данное устройство.


1. Принцип действия

Пушка Гаусса состоит из соленоида, внутри которого находится ствол (как правило, с диэлектрика). В один из концов ствола вставляется снаряд (сделанный из ферромагнетика). При протекании электрического тока в соленоиде возникает магнитное поле, которое ускоряет снаряд, "втягивая" его внутрь соленоида. На концах снаряда при этом образуются полюса симметричные полюсам катушки, из-за чего после прохода центра соленоида снаряд притягивается в обратном направлении, т.е. тормозится.

Для наибольшего эффекта импульс тока в соленоиде должен быть кратковременным и мощным. Как правило, для получения такого импульса используются электрические конденсаторы с высоким рабочим напряжением.

Параметры обмотки, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлете снаряда к середине обмотки ток в уже успевал бы уменьшиться до минимального значения, то есть заряд конденсаторов был бы уже полностью израсходованным. В таком случае КПД односходинковои пушки Гаусса будет максимальным.


2. Расчеты

2.1. Энергия накопителя в конденсаторе

E = {U ^ 2 C \ over 2}
~ U - Напряжение конденсатора (в Вольтах)
~ C - Емкость конденсатора (в Фарадах)

Энергия накопителя при последовательном и параллельном соединении конденсаторов равна.

2.2. Кинетическая энергия снаряда

E = {mv ^ 2 \ over 2}
~ M - Масса снаряда (в килограммах)
~ V - Его скорость (в м / с)

2.3. Время разрядки конденсаторов

Это время, за которое конденсатор полностью разряжается. Он равен четверти периода:
~ T = {\ pi \ sqrt {LC} \ over 2}
~ L - Индуктивность (в Генри)
~ C - Емкость (в Фарадах)

2.4. Время работы катушки индуктивности

Это время за которое ЭДС катушки индуктивности возрастает до максимального значения (полный разряд конденсатора) и полностью падает до 0. Он равен верхнем полупериода синусоиды.
~ T = \ pi \ sqrt {LC}
~ L - Индуктивность (в Генри)
~ C - Емкость (в Фарадах)

3. Преимущества и недостатки

Пушка Гаусса имеет преимущества, которых не имеют другие виды стрелкового оружия. Это отсутствие гильз и неограниченность в выборе начальной скорости и энергии боеприпаса, скорострельность, возможность бесшумного выстрела (если скорость снаряда не превышает скорости звука), в том числе без изменения ствола и боеприпаса, относительно небольшая отдача (равная импульсу вылетевшего снаряда, нет дополнительного импульса от пороховых газов или движущихся частей), теоретически, большая надежность и износостойкость, а также возможность работы в любых условиях, в том числе в условиях космического пространства.

Однако, несмотря на кажущуюся простоту пушки Гаусса и ее преимущества, использование ее в качестве оружия сопряжено с серьезными трудностями.

Первая сложность - низкий КПД установки. Лишь 1-7% заряда конденсаторов переходят в кинетическую энергию снаряда. Частично этот недостаток можно компенсировать использованием многошаговой системы разгона снаряда, но в любом случае КПД редко достигает даже 27%. Поэтому пушка Гаусса по силе выстрела проигрывает даже пневматическом оружии.

Вторая трудность - большой расход энергии (из-за низкого КПД) и достаточно долгое время перезарядки конденсаторов, что заставляет вместе с пушкой Гаусса носить и источник питания (как правило, мощную аккумуляторную батарею). Можно значительно увеличить эффективность, если использовать сверхпроводящие соленоиды, однако это требует мощной системы охлаждения, что снижает мобильность пушки Гаусса.

Третья трудность (следствие первых двух) - большой вес и габариты установки при ее низкой эффективности.

Таким образом, на сегодняшний день пушка Гаусса не имеет особых перспектив в качестве оружия, поскольку значительно уступает другим видам стрелкового оружия. Перспективы возможны лишь в будущем, если будут созданы компактные и мощные источники электрического тока и высокотемпературные сверхпроводники (200-300К).


4. Пушка Гаусса в научной фантастике

Пушка Гаусса весьма популярна в научной фантастике, где выступает в качестве персональной высокоточного смертоносного оружия, а также стационарной высокоточного и (реже) высокоскоростной оружия.

Кроме того, пушка Гаусса фигурирует в ряде компьютерных игр. Забавно то, что в основном оружие наделено спецэффектами, которых быть не должно.

  • В Master of Orion и Master of Orion 2 космические корабли могут вооружаться пушками Гаусса. Потери, нанесенные снарядами в случае попадания, не уменьшается с уменьшением расстояния до цели.
  • В Crimsonland есть оружие Gauss Gun - Пушка Гаусса, поражающая врага мгновенно и по всей линии выстрела. Также есть Gauss Shotgun - оружие того же принципа действия, но стреляющая несколькими снарядами, каждый из которых имеет меньше мощности, чем одиночный выстрел Gauss Gun.
  • В Fallout 2 существует ружье Гаусса и пистолет Гаусса, точная и мощная оружие из "легкого" (по классификации игры) оружия вселенной Fallout, которая вследствие своей забийности стреляет только одиночными выстрелами. Также в Fallout Tactics есть четырехствольный пулемет Гаусса, собранный по системе Гатлинга. Также Гаусс-винтовка появилась в Fallout 3 (если установить мини-дополнение Operation Anchorage), только теперь она относится к энергетической оружия. По свойствам осталась прежней.
  • В Half-Life является экспериментальное оружие, наименованная Тау-пушкой. Во второй части игры такую ​​пушку устанавливают на песчаном багги Гордона Фримена, а также она функционирует в бета-версии игры и в модификации SMod.
  • Во вселенной Battletech (цикл книг, игры серий MechCommander и MechWarrior) пушку Гаусса можно установить на мех. Относится к баллистического оружия большой дальности и наносит такихож потерь, как PPC, но перезаряжается быстрее.
  • в Ogame пушка Гаусса является одним из возможных планетарных оборонительных сооружений, уступая по мощности только плазменной оружия.
  • В Savage: The Battle For Newerth есть оружие Coil Rifle, действующее по принципу пушки Гаусса.
  • В STALKER: Shadow of Chernobyl есть снайперская винтовка "Гаусс пушка" - оружие, имеющее очень низкую скорострельность, но максимальную мощность. По описанию, она использует энергию аномальных образований Зоны: ?Источником энергии является капсулированный фрагмент артефакта" Вспышка "".
  • В StarCraft пехотинцы (Marine) вооруженные автоматической винтовкой Гаусса C-14 "Impaler". Призраки (Ghost) также имеют винтовки C-10, именуемый "Canister Rifles" ("картечных винтовки").
  • В Supreme Commander много войск UEF вооружены пушкой Гаусса.
  • В X-COM: Terror From The Deep есть ручная пушка Гаусса, которая может стрелять под водой.
  • В игровой вселенной Warhammer 40,000 воины Некроны вооружены пушками Гаусса. Нужно учесть, что хотя оружие и носит название "Пушка Гаусса", ее функции отличаются, поскольку пушка Некроны создает электромагнитное излучение, разрушающее молекулярные связи цели.
  • В Crysis главному герою предоставляют винтовку Гаусса, представляя собой снайперскую оружие с максимальной ущербом.
  • В Gun Metal пушка Гаусса выдается как последнее оружие для костюма, имеет большую мощность, но низкую скорострельность из-за перегрева.
  • В Command & Conquer 3 пушка Гаусса устанавливается на танки "Мамонт", улучшая убойную силу машин. Также она является в базовом снаряжении пехоты под названием "Штурмовики".
  • В Halo много боевых кораблей оснащаются такими пушками, а также ее компактная версия может быть установлена ​​на джип "Бородавочник".
  • В Liero Gauss gun - самая мощная стрелковое оружие, но с низкой скорострельностью.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам