Пушка Гаусса (англ. Gauss gun, Coil gun, Gauss cannon) - одна из разновидностей электромагнитного ускорителя масс. Названа по имени немецкого учёного Карла Гаусса, заложившего основы математической теории электромагнетизма.
Принцип действия
Пушка Гаусса состоит из соленоида, внутри которого находится ствол (как правило, из диэлектрика). В один из концов ствола вставляется снаряд (сделанный из ферромагнетика). При протекании электрического тока в соленоиде возникает магнитное поле, которое разгоняет 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, то есть тормозится)- Это распространённое заблуждение. На самом деле снаряд втягивается и ускоряется до самого конца катушки.
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 подлета снаряда к середине обмотки ток в последней уже успевал бы уменьшится до минимального значения, то есть заряд конденсаторов был бы уже полностью израсходован. В таком случае КПД одноступенчатой пушки Гаусса будет максимальным. Кпд «однокатушечных» систем растёт с повышением напряжения и увеличением индуктивности катушки.
Преимущества и недостатки
Пушка Гаусса в качестве оружия обладает преимуществами, которыми не обладают другие виды стрелкового оружия. Это отсутствие гильз и неограниченность в выборе начальной скорости и энергии боеприпаса, возможность бесшумного выстрела (если скорость достаточно обтекаемого снаряда не превышает скорости звука) в том числе без смены ствола и боеприпаса, относительно малая отдача (равная импульсу вылетевшего снаряда, нет дополнительного импульса от пороховых газов или движущихся частей), теоретически, больша́я надежность и износостойкость, а также возможность работы в любых условиях, в том числе космического пространства.
Однако, несмотря на кажущуюся простоту пушки Гаусса и её преимущества, использование её в качестве оружия сопряжено с серьёзными трудностями.
Первая трудность - низкий КПД установки. Лишь 1-7 % заряда конденсаторов переходят в кинетическую энергию снаряда. Отчасти этот недостаток можно компенсировать использованием многоступенчатой системы разгона снаряда, но в любом случае КПД редко достигает 27 %. Поэтому пушка Гаусса по силе выстрела проигрывает даже пневматическому оружию.
Вторая трудность - большой расход энергии (из-за низкого КПД) и достаточно длительное время накопительной 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 потребует мощной системы охлаждения, что значительно уменьшит мобильность пушки Гаусса.
Третья трудность (следует из первых двух) - большой вес и габариты установки при её низкой эффективности.
Видеоролик. Пушка Гаусса в игре S.T.A.L.K.E.R., в игре Fallout 2 и самодельная реальная пушка Гаусса
Электромагнитный пистолет «Псков-1100», созданный российским конструктором-любителем Евгением Васильевым в 2002-2003 гг.
Тема альтернативного оружия с футуристическим дизайном и возможностями давно ходит в пытливых умах. И если раньше это было всего лишь «виртуальная» модель из всем знакомой игры, то теперь русские энтузиасты сделали прототип.
Пока чиновники решают вопрос о распространении огнестрельного оружия среди рядовых граждан, эти ребята не стали ждать, сделав электромагнитный-ствол.
Вес пистолета составляет 1155 грамм. Питается от шести аккумуляторов AA NiCd установленных внутри корпуса. Использует металлические снаряды, диаметров 5 мм, длиной 25 мм и весом 2,75 грамма. Скорость пули на вылете составляет 33 метра в секунду. Кинетическая энергия снаряда составляет 1,5 дж. Преобразователь тока (DC/DC) заряжает конденсаторы по 800 Вольт. При этом ток по катушке составляет около 400 ампер.
Пистолет может произвести до 50 выстрелов без перезарядки. Время между выстрелами составляет 25 секунд. При выстреле пистолет не издает никакого шума. Пистолет может легко пробить стеклянную бутылку или лист олова. В магазине пистолета располагается 8 патронов.
Кто знает возможно в НИИ военных разработок РФ уже есть опытные более мощные образцы.
Технические характеристики:
Калибр, мм: 4,95 мм;
Вес пистолета, г: 1155;
Вес пули, г: 2,75;
Начальная скорость, м/с: 33;
Емкость магазина, пуль: 8;
Время перезарядки, с: 22;
Источник питания: 6 стандартных пальчиковых аккумуляторов АА
Только Россия имеет на вооружении электромагнитные боеприпасы September 29th, 2017
Предприятиями российского оборонно-промышленного комплекса создана мощная электромагнитная ракета "Алабуга", имеющая боевой блок с генератором электромагнитного поля высокой мощности. Сообщалось, что она способна одним ударом накрыть территорию 3,5 километров и вывести из строя всю электронику, превратив ее в "груду металлолома".
Михеев разъяснил, что "Алабуга" не является конкретным оружием: под этим шифром в 2011-2012 годах завершился целый комплекс научных исследований, в ходе которых были определены основные направления развития радиоэлектронного оружия будущего.
"Была проведена очень серьёзная теоретическая оценка и практическая работа на лабораторных макетах и специализированных полигонах, в ходе которой определена номенклатура радиоэлектронного оружия и степень его воздействия на технику", - рассказал Михеев.
Это воздействие может быть разным по интенсивности: "Начиная с обычного помехового влияния с временным выводом систем вооружения и военной техники противника из строя вплоть до её полного радиоэлектронного поражения, приводящего к энергетическому, деструктивному повреждению основных электронных элементов, плат, блоков и систем".
После окончания этой работы все данные о её результатах были закрыты, а сама тема СВЧ-оружия попала в разряд критических технологий с наивысшим грифом секретности, подчеркнул Михеев.
"Сегодня мы можем только сказать, что все эти наработки переведены в плоскость конкретных опытно-конструкторских работ по созданию электромагнитного оружия: снарядов, бомб, ракет, несущих на себе специальный взрывомагнитный генератор, в котором за счёт энергии взрыва создаётся так называемый СВЧ-электромагнитный импульс, выводящий из строя на определённом расстоянии всю технику противника", - отметил собеседник.
Подобные разработки ведут все ведущие мировые державы – в частности, США и Китай, заключил представитель КРЭТ.
Россия на сегодняшний день является единственной в мире страной, на вооружении которой стоят боеприпасы, оснащенные электромагнитными генераторами, заявил главный редактор журнала "Арсенал Отечества", член экспертного совета коллегии ВПК Виктор Мураховский.
Так он прокомментировал слова советника первого заместителя гендиректора концерна "Радиоэлектронные технологии" Владимира Михеева, заявившего, что в России создаются радиоэлектронные боеприпасы, способные вывести технику противника из строя за счет мощного СВЧ-импульса.
"Такие штатные боеприпасы у нас есть – например, такие генераторы есть в боевых частях зенитных ракет, также существуют выстрелы для ручных противотанковых гранатометов, оснащенные такими генераторами. По этому направлению мы находимся на передовых позициях в мире, аналогичных боеприпасов, насколько я знаю, пока на снабжении иностранных армий нет. В США и Китае такая техника сейчас находятся лишь на стадии испытаний", - цитирует В. Мураховского РИА Новости.
Эксперт отметил, что сегодня российская "оборонка" работает над увеличением эффективности таких боеприпасов, а также усилением электромагнитного импульса за счёт новых материалов и новых конструктивных схем. При этом Мураховский подчеркнул, что называть такое оружие "электромагнитными бомбами" не совсем корректно, поскольку на сегодняшний день на вооружении российской армии стоят только зенитные ракеты и гранатометные выстрелы, оснащенные такими генераторами.
Говоря о радиоэлектронном оружии будущего, разрабатываемом сегодня в России, собеседник привел в пример проект "СВЧ-пушки", находящийся сегодня на стадии научно-исследовательских работ.
"На стадии НИР есть новое изделие на гусеничном шасси, которое генерирует излучение, способное на большом расстоянии вывести из строя беспилотник. Это именно то, что в просторечии сейчас называют "СВЧ-пушкой", - рассказал Мураховский.
Впервые мир увидел реально действующий прототип электромагнитного оружия на выставке вооружений ЛИМА-2001 в Малайзии. Там был представлен экспортный вариант отечественного комплекса «Ранец-E». Он выполнен на шасси МАЗ-543, имеет массу около 5 тонн, обеспечивает гарантированное поражение электроники наземной цели, летательного аппарата или управляемого боеприпаса на дальностях до 14 километров и нарушения в её работе на расстоянии до 40 км. Несмотря на то, что первенец произвел настоящий фурор в мировых СМИ, спецалисты отметили ряд его недостатков. Во-первых, размер эффективно поражаемой цели не превышает 30 метров в диаметре, а во-вторых, оружие одноразовое - перезарядка занимает более 20 минут, за которые чудо-пушку уже раз 15 подстрелят с воздуха, а работать по целям она может только на открытой местности, без малейших визуальных преград. Наверное, именно по этим причинам американцы и отказались от создания подобного ЭМИ-оружия направленного действия, сконцентрировавшись на лазерных технологиях. Наши оружейники решили испытать судьбу и попытаться «довести до ума» технологию направленного ЭМИ-излучения.
По активному импульсному излучению получается подобие ядерного взрыва, только без радиоактивной компоненты. Полевые испытания показали высокую эффективность блока – не только радиоэлектронная, но и обычная электронная аппаратура проводной архитектуры, выходит из строя в радиусе 3,5 км. Т.е. не только выводит из штатной эксплуатации главные гарнитуры связи, ослепляя и оглушая противника, но и фактически оставляет целое подразделение без каких-либо локальных электронных систем управления, в том числе вооружением. Преимущества такого «нелетального» поражения очевидны – противнику останется только сдаться, а технику можно получить в качестве трофея. Проблема лишь в эффективных средствах доставки этого заряда – он обладает сравнительно большой массой и ракета должна быть достаточно большой, и, как следствие, весьма уязвимой для поражения средств ПВО/ПРО», - объяснил эксперт.
Интересны разработки НИИРП (ныне подразделение концерна ПВО «Алмаз-Антей») и Физико-технического института им. Иоффе. Исследуя воздействие мощного СВЧ-излучения с земли на воздушные объекты (цели), специалисты этих учреждений неожиданно получили локальные плазменные образования, которые получались на пересечении потоков излучения от нескольких источников. При контакте с этими образованиями воздушные цели претерпевали огромные динамические перегрузки и разрушались. Согласованная работа источников СВЧ-излучения, позволяла быстро менять точку фокусировки, то есть производить перенацеливание с огромной скоростью или сопровождать объекты практически любых аэродинамических характеристик. Опыты показали, что воздействие эффективно даже по боевым блокам МБР. По сути, это уже даже не СВЧ-оружие, а боевые плазмоиды. К сожалению, когда в 1993 году коллектив авторов представил проект системы ПВО/ПРО, основанной на этих принципах, на рассмотрение государства, Борис Ельцин сразу предложил совместную разработку американскому президенту. И хотя сотрудничество по проекту не состоялось, возможно, именно это подтолкнуло американцев к созданию на Аляске комплекса HAARP (High freguencu Active Auroral Research Program) - научно-исследовательский проект по изучению ионосферы и полярных сияний. Отметим, что тот мирный проект почему-то имеет финансирование агентства DARPA Пентагона.
Справка:
Элементная база РЭС весьма чувствительна к энергетическим перегрузкам, и поток электромагнитной энергии достаточно высокой плотности способен выжечь полупроводниковые переходы, полностью или частично нарушив их нормальное функционирование. Низкочастотное ЭМО создает электромагнитное импульсное излучение на частотах ниже 1 МГц, высокочастотное ЭМО воздействует излучением СВЧ-диапазона – как импульсным, так и непрерывным. Низкочастотное ЭМО воздействует на объект через наводки на проводную инфраструктуру, включая телефонные линии, кабели внешнего питания, подачи и съема информации. Высокочастотное ЭМО напрямую проникает в радиоэлектронную аппаратуру объекта через его антенную систему. Помимо воздействия на РЭС противника, высокочастотное ЭМО может также влиять на кожные покровы и внутренние органы человека. При этом в результате их нагрева в организме возможны хромосомные и генетические изменения, активация и дезактивация вирусов, трансформация иммунологических и поведенческих реакций.
Главным техническим средством получения мощных электромагнитных импульсов, составляющих основу низкочастотного ЭМО, является генератор с взрывным сжатием магнитного поля. Другим потенциальным типом источника низкочастотной магнитной энергии высокого уровня может быть магнитодинамический генератор, приводимый в действие с помощью ракетного топлива или взрывчатого вещества. При реализации высокочастотного ЭМО в качестве генератора мощного СВЧ-излучения могут использоваться такие электронные приборы, как широкополосные магнетроны и клистроны, работающие в миллиметровом диапазоне гиротроны, генераторы с виртуальным катодом (виркаторы), использующие сантиметровый диапазон, лазеры на свободных электронах и широкополосные плазменно-лучевые генераторы.
источники
Этот проект был реализован еще в 2011 году. На данный момент уже давно все разобрано, но в будущем планируется возрождение проекта.
Характеристики:
Количество ступеней: 1
Энергия конленсаторов: 141Дж
Энергия снаряда: 2-3Дж
Тип коммутации: Тиристорный.
Напряжение зарядки конденсаторов: 450В
Напряжение аккумуляторов: 7.4В (2х3.7В Li-Ion)
Емкость аккумуляторов: 2.4Ач
Мощность преобразователя: 70Вт
Дополнительные опции: тактический фонарь, лазерный прицел.
Общая схема выглядит так:
Сборка началась с подбора деталей и выбора концепции корпуса. Фото первого этапа сборки, заготовки корпуса.
Корпус был склеен из пластика при помощи циакринолата.
Крепление крышки планировалось обычными болтами. Но как оказалось, места под них не хватило, и были придуманы зацепы-защелки, такие как в различный китайских корпусах. Это позволило уменьшить количество болтов до 2х на основной крышке и одного от отсека питания.
На видео показан выстрел, видео было на снято на этапе до создания преобразователя и покраски.
В корпус был установлен лазерный прицел и тактический фонарь из 4х ярких светодиодов. На фото ниже так-же видны тумблеры управления фонарем и прицелом, переключатель питания и панель индикации.
И тут началось самое сложное- проектировка и сборка преобразователя. Преобразователь должен был иметь достаточную мощность и при этом обходится напряжением питания 7.4В. Была спроектирована эта схема:
Транзистору IRL 2505 для полного открытия необходимо напряжение порядка 10В, поэтому применена такая схема. Здесь для запуска преобразователя использован верхний по схеме диод, таймер подает несколько импульсов, далее второе выходное напряжение трансформатора поступает на шину питания и этот диод закрывается, далее таймер работает от напряжения которое сам-же генерирует. Такие требования к напряжению открытия полевого транзистора необходимы ввиду того, что при полном открытии транзистор имеет сопротивление порядка 0.5-0.6 Ом и практически не греется, что особенно актуально в компактных носимых устройствах.
Преобразователь получился как и задумывалось, компактный и мощный.
На фото преобразователь зажигает 100Вт лампу накаливания в почти полный накал питаясь от 6В 1.3Ач свинцового аккумулятора. На тестере видно напряжение на шине питания равное 10.72В, чего вполне достаточно для полного открытия транзистора.
На видео работа преобразователя на лампочку.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Программируемый таймер и осциллятор | NE555 | 1 | В блокнот | |||
| MOSFET-транзистор | IRL2505 | 1 | В блокнот | |||
| Выпрямительный диод | HER307 | 4 | В блокнот | |||
| 2200 мкФ | 1 | В блокнот | ||||
| Электролитический конденсатор | 470 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| Конденсатор | 10 нФ | 2 | В блокнот | |||
| Резистор | 1 кОм | 1 | В блокнот | |||
| Резистор |
