Термическое плазменное ружье – ЧАСТЬ 1

November 6, 2011 by admin Комментировать »

Плазменное ружье PPROl использует электрокинетическую энергию, которую получает при испарении металлического материала, создавая импульс давления достаточной величины, чтобы заставить снаряд достигать баллистических скоростей (рис. 5.1). Показанная здесь система представляет собой устройство с относительно малой скоростью, построение которого находится в пределах возмож1 юстей большинства любителей. Проект можно развить до уровня серьезных исследований при использовании более высоких напряжений и постановке баллистических задач. Проект требует опыта работы с высоковольтными устройствами высокой энергии.

Рис. 5.1. Термическое плазменное ружье

Конструирование устройства требует применения работающего импульсного генератора высокой энергии, описанного в главе 3 «Импульсный генератор большой мощности». Проект здесь приведен с использованием конденсаторов накопления энергии, имеющихся в свободной продаже. Могут использоваться конденсаторы разных емкостей в заданных пределах, что позволяет конструктору выбрать из числа имеющихся в его распоряжении нужный для конкретного проекта.

Теоретические основы роботы устройство

Конденсатор накопления энергии заряжается от программируемого управляемого источника напряжения до заданного высокого напряжения. Конденсатор переключается искровым разрядником и сбрасывает всю накопленную энергию во взрывную камеру малого размера и испаряет находящуюся там тонкую алюминиевую проволоку. Импульс давления выбрасывает снаряд из ствола с большой скоростью. Проект подходит для демонстрации научных экспериментов в физическом кабинете школы, но при этом требуется наблюдение со стороны квалифицированного сотрудника, например ассистента преподавателя.

Порядок сборки термического ружья

При конструировании термического ружья выполните следующие действия:

1. Изготовьте ствол и поршень затвора, как показано на рис. 5.2, закруглив все края и внутренние кромки ствола.

Изготовьте казенную часть ствола в соответствии с рис. 5.3. Обратите внимание на то, что точное соответствие ствола и поршня затвора является

Рис. 5.2. Изготовление ствола и поршня затвора

Рис. 5.3. Изготовление казенной части ствола

результатом сверления с высокой точностью и применения специального сверла. Внутренний диаметр должен быть на 0,17-0,20 мм больше внешнего диаметра ствола и поршня затвора, чтобы обеспечить место для взрывающегося провода, как показано на рис. 5.4.

Если оставлено слишком маленькое пространство, будет трудно вставить ствол и поршень затвора, не сломав при этом провод. Если пространство слишком большое, возникает недостаточный контакт с взрывающимся проводом. Сверлите понемногу для обеспечения правильной подгонки отверстия.

2.         Припаяйте латунные прокладки, как указано на рисунке, чтобы обеспечить необходимую глубину вставления ствола и поршня затвора в казенную часть.

3.         Изготовьте снаряды длиной 1,27 см из стержня диаметром 0,64 см и любого плотного материала (из пластика, поликарбоната или дерева). Закруглите концы, чтобы придать им обтекаемую форму пули. Ружье в окончательно собранном виде должно выглядеть, как показано на рис. 5.4, и части должны легко соединяться для заряжания нового провода и снаряда. Изготовленные из металла ствол и поршень затвора одновременно являются электродами, которые соединены с взрывающимся проводом и образуют с ним своеобразный «бутерброд». На эти электроды поступает мощный импульс тока, приводящий к взрыву провода, образуется нагретый плазменный пар, который создает импульс давления, выталкивающую снаряд из дула.

4.         Соберите стенд для испытаний, как показано на рис. 5.5 и 5.6. Он дает возможность быстрой разборки и обеспечивает хороший электрический

Рис. 5.4. Казенная часть и термическое ружье в собранном виде

контакт с электродами ружья. У вас могут быть свои идеи относительно конструкции стенда, но цель остается той же: хороший электрический контакт, удобная разборка и заряжение.

Процедура сборки стенда с поршнем затвора небольшого диаметра следующая:

–           точно локализуйте все отверстия и дульную часть;

–           просверлите пробное отверстие диаметром 0,32 см;

–           расширьте отверстия до окончательного размера с использованием сверла большего диаметра;

–           просверлите отверстие диаметром 0,16 см для винта фиксации пружинного электрода; •

–           просверлите два отверстия 0,16 см для прикрепления блоков на основании;

–           ленточной пилой выпилите секции блоков (см. рис. 5.5, пунктирная линия). Для доводки размеров и окончательной обработки воспользуйтесь напильником.

5. Изготовьте пружинные электроды и придайте им показанную на рисунке форму. Для правильного сгибания пользуйтесь тисками и плоскогубцами.

Рис. 5.5. Монтажная схема, показывающая составные блоки

 

Рис. 5.6. Плазменное ружье: вид сверху во время выстрела и взрывная волна из дула

Рис. 5.7. Схема подключения термического плазменного ружья

Эти детали должны защелкивать оружие в сборе и обеспечивать хороший контакт.

6.         Изготовьте основание из фанеры толщиной 1,9 см (см. рис. 5.6). Из эстетических соображений отшлифуйте и покройте его лаком. Смонтируйте компоненты, как показано на рисунке, и поместите провода на место с помощью нейлоновых зажимов и винтов диаметром 1,27 см (0,5 дюйма). Припаяйте провода к пружинным электродам.

7.         Выполните соединения, как показано на рис. 5.7. Используйте как минимум провод #16. Провода должны быть короткими и прямыми.

8.         Подготовьте подходящую цель, например небольшую подушку, и хорошо цельтесь в нее. Это предотвратит рикошет снаряда по всему помещению, после чего его будет трудно найти и снова зарядить.

9.         Подготовьте ружье с взрывающимся проводом (см. рис. 5.4). Вставьте его в держатели и вставьте снаряд в точном соответствии с указаниями на рисунке.

10.       Предполагается, что импульсный генератор правильно подключен и нормально функционирует, снабжен калиброванным вольтметром и искровой разрядник установлен. Ознакомьтесь с работой импульсного генератора в главе 3.

11.       Подключите импульсный генератор высокой энергии, как показано на рис. 5.7. Обратите внимание, что в данном проекте не используется катушка индуктивности L2.

12.       Доведите напряжение заряда до 2000 В, а затем проверьте узел, осуществляющий пуск. При пуске нельзя не заметить громкий треск, когда снаряд вылетает из ствола. Увеличьте напряжение шагами по 500 В и следите за увеличением скорости вылета снаряда из ствола. Экспериментируйте, используя снаряды разной формы и из различных материалов, разные цели и т.д.

Внимание! Прежде чем коснуться какой-либо части собранного ружья, удостоверьтесь, что конденсаторы накопления энергии полностью разряжены. Перед началом работы всегда закорачивайте клеммы конденсатора с помощью пробника безопасного разряда, это не позволяет аккумулироваться остаточной накопленной энергии.

Особые замечания

Описанная здесь система была испытана с двумя параллельно включенными масляными конденсаторами 32 мкФ, 4 кВ с общей энергией более 500 Дж. Скорость снаряда была более 200 м/с. Предполагается, что для научно-исследовательских или познавательных целей будет использоваться один конденсатор.

В серьезных исследованиях необходимо иметь в виду, что при применении нашего устройства заряд имеют высокую энергию НЕР90 и дополнительные конденсаторы накопления энергии. При любом значительном увеличении энергии необходимо усиливать стреляющую часть устройства. Ниже даются несколько предложений для случаев, когда накопленная энергия превышает 1000 Дж:

•          все устройство должно быть помещено в защищающий от взрыва экран, изготовленный из лексана толщиной 1,25 см;

•          удерживающие прокладки должны быть заменены многослойными прокладками или втулкой, которые должны быть тщательно припаяны;

•          казенная часть должна быть помещена во вторичную втулку с такой же толщиной стенок. Вся сборка казенной части сейчас вставлена в стальную трубку для дальнейшего укрепления;

•          монтажные блоки должны быть усилены уголками 0,64 см из алюминия или стали;

•          основание также должно быть изготовлено из алюминия или стали.

При попытке построить более крупную систему для выстрела важно увеличивать энергию по шагам^ всегда тщательно проверяя целостность системы на предмет возникновения повреждений от предыдущих выстрелов. Для построения системы вам потребуются следующие детали:

•          детали, показанные на рис. 5.3 и 5.4. Их можно приобрести на заводе нашей фирмы, но потребуется конечная обработка. Материалы недефицитны и их можно приобрести в большинстве фирм по продаже оборудования;

•          в приведенном примере использованы масляные конденсаторы накопления энергии 32 мкФ, 4500 В. Их можно приобрести на заводе фирмы. Можно использовать конденсаторы других номиналов из иных источников, но при этом мы не можем гарантировать результат;

•          зарядное устройство/импульсный генератор/искровой разрядник НЕРЗ можно приобрести на нашем заводе в виде набора или как узел для сборки. Вариант такого устройства с большей энергией НЕР9 предназначен для более серьезных экспериментальных исследований и также имеется в наличии. Он может заряжать набор конденсаторов до 5000 Дж.

Внимание! Если выключатель системы имеет фиксирующие положения енлюченс/еыключено.

то после пуска будет автоматически происходить повторный заряд накопительного конденсатора.

Для исключения повторного заряда устройство использует включатель в виде кнопки без фиксации. Для заряда в этом случае нужно всегда держать кнопку нажатой, что обеспечивает более безопасную работу, но менее удобно. Красная лампочка (LA1) показывает, что система включена. Зеленая или желтая лампочка (LA2) также включается, но во время цикла заряда выключается и загорается по достижении заданного уровеня заряда, показывая, что система готова к пуску.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты