"Pistolet Gaussa" lub "Gauss Gun" - przedstawiam projekt perspektywicznej broni, którą można zrobić w domowych warunkach w ciągu 20 minut.
Zasada działania pistoletu Gaussa (zwanego dalej GG) jest następująca: jeśli na uzwojenie elektromagnesu podamy napięcie stałe, to każde ciało wykonane z ferromagnetyka, znajdujące się koło jednego z jego końców, zostanie wciągnięte do środka.
W jaki sposób uzyskać krótki i silny impuls prądu? Odpowiedź: za pomocą kondensatora.
Ładujemy kondensator, a następnie rozładowujemy go przez cewkę. Najważniejsze to pilnować, aby starczyło ładunku w kondensatorze do momentu, w którym nabój osiągnie środek - wtedy też sprawność będzie największa. Tyle z teorii.
Najprostszy jednostopniowy GG
Taki GG (schemat na rysunku) składa się z baterii kondensatorów magazynujących, komutatora (półprzewodnikowy - tyrystor lub tranzystor czy przekaźnik elektromechaniczny), zasilania i uzwojenia.
W praktyce sprawność jednostopniowego akceleratora jest nie większa niż 1% (7% przy zastosowaniu odpowiedniego uzwojenia).
Prostownik
Prostownika używamy do ładowania kondensatorów elektrolitycznych z sieci o napięciu 220V 50Hz. Najlepiej użyć rezystora o dużej mocy i zamontować go na radiatorze. Diody dobieramy według uznania, o napięciu 350V [1000V, przyp. tłum.].
Bateria magazynująca składa się z trzech kondensatorów elektrolitycznych połączonych równolegle - sumaryczna pojemność wynosi 3000µF, a napięcie 300V. Uzwojenie jest wykonane z przewodu o średnicy 0,8mm na wkładzie od długopisu. Długość uzwojenia wynosi 5cm. Cewka wielozwojowa (5 warstw, oddzielonych taśmą izolacyjną). Opór 0,3Ω.
Uzwojenie jest połączone z ogniwami kondensatorów za pomocą klucza mechanicznego. Jako naboi możemy użyć wierteł o średnicy 3mm lub gwoździ.
Włączenie urządzenia
W celu włączenia akceleratora należy włożyć nabój do lufy, jak pokazano na rysunku. Następnie podłączamy równolegle woltomierz z kondensatorami. Włączamy do sieci prostownik. Podłączamy kondensatory do prostownika. Czekamy aż woltomierz pokaże wartość napięcia 300V (lub inną, w zależności od kondensatorów). Odłączamy prostownik od kondensatorów i sieci. Dołączamy kondensatory do cewki.
Nabój napędzany uzyskaną w ten sposób energią może przebić na wylot arkusz papieru o grubości 1mm lub kawałek styropianu o grubości 4mm.
Tak wygląda mój GG:
Ponieważ taką broń, którą w grach komputerowych można znaleźć tylko w laboratorium szalonego uczonego, wielu chciałoby posiadać, przechodzimy zatem do konkretów.
Jak już wspomniałem, wybraliśmy urządzenie prostszego typu - broń indukcyjną, posiadającą jedną cewkę. Eksperymenty z wielostopniowym przyspieszeniem naboju zostawmy bardziej doświadczonym elektronikom.
Żeby zrobić GG , trzeba kupić kilka kondensatorów o napięciu 350-400V i całkowitej pojemności 1000-2000µF, emaliowany przewód miedziany o średnicy 0,8mm, złączki do baterii 9V i dwóch 1,5-woltowych bateryjek typu C, przełącznik i przycisk. Potrzebujemy również pięć jednorazowych aparatów Kodak, przekaźnik elektryczny, opakowanie słomek do napojów oraz plastikowy pistolet - rodzaj w zależności od potrzeb.
Głównym elementem naszego urządzenia jest cewka. I dlatego od niej zaczniemy. Bierzemy kawałek słomki o długości 30mm oraz dwie duże nakładki (z plastiku lub kartonu) i za pomocą śruby i nakrętki składamy z nich cewkę. Następnie dokładnie nawijamy na nią emaliowany przewód, zwój przy zwoju (przy dużej średnicy przewodu nie powinno to być trudne). Trzeba uważać, żeby przewód się nie zaginał, a izolacja nie uszkodziła. Po nawinięciu pierwszego zwoju, zalewamy go klejem i zaczynamy nawijać kolejny. I tak z każdym następnym. Powinno wyjść 12 zwojów. Następnie rozbieramy naszą konstrukcję, usuwamy nakładki, a cewkę nakładamy na długą słomkę, która posłuży za lufę. Jeden koniec słomki zaślepiamy. Gotową cewkę sprawdzamy przez podłączenie do 9-woltowej baterii - jeśli wytrzyma ciężar spinacza do papieru, znaczy, że się udało. Można też włożyć słomkę w cewkę i przetestować ją w roli uzwojenia - powinna wtedy wciągnąć kawałek spinacza, a przy zasilaniu impulsowym wyrzucić go nawet na odległość 20-30cm.
Określamy efektywność
Najlepszym źródłem silnego impulsu elektrycznego będzie bateria kondensatorów. Kondensatory są dobre nie tylko ze względu na swoją pojemność elektryczną, ale także zdolność przekazania całej energii w bardzo krótkim czasie zanim nabój osiągnie środek cewki. Jednak kondensatory trzeba jakoś ładować. Na szczęście ładowarka, której potrzebujemy znajduje się w dowolnym aparacie fotograficznym - kondensator jest tam wykorzystywany jako źródło impulsu o dużym napięciu, pobudzającym elektrodę lampy błyskowej. Dlatego przydadzą nam się jednorazowe aparaty - kondensator i ładowarka to jedyne elementy elektroniczne jakie posiadają, więc bardzo łatwo je pozyskać.
Rozbieranie aparatu to etap, w którym należy działać coraz bardziej ostrożnie. W momencie otwarcia obudowy nie należy dotykać elementów obwodu elektrycznego, gdyż kondensator może zawierać ładunek przez dłuższy czas. Dlatego kiedy dostaniemy się do kondensatora, należy zewrzeć jego wyjścia śrubokrętem z izolowaną rączką. Dopiero wtedy można dotknąć płytki. Następnie usuwamy z ładowarki uchwyty na baterie, wylutowujemy kondensator i montujemy przedłużkę do kontaktów przycisku ładowarki. W ten sposób przygotowujemy co najmniej pięć ładowarek. Zwróćcie uwagę na rozkład ścieżek na płytce - do tych samych elementów układu można się podłączyć w kilku miejscach.
Wyznaczamy priorytety
Dobór pojemności kondensatorów to wybór między siłą wystrzału a czasem ładowania urządzenia. Ja wybrałem cztery kondensatory po 470µF (400V), połączone równolegle. Przed każdym wystrzałem przykładowo czekamy minutę na błysk diody w układzie ładowania, co oznacza, że napięcie na kondensatorach wynosi wymagane 330V. Można przyspieszyć moment ładowania, podłączając równolegle do układu ładowania kilka 3V zespołów baterii. Jednak należy wziąć pod uwagę, że baterie typu C mają zbyt wiele mocy jak na słabiutkie układy w aparacie fotograficznym. Żeby tranzystory na płytkach się nie spaliły, na każdy 3V zespół powinno wypadać 3-5 układów ładowania, połączonych równolegle.
Określamy zasady bezpieczeństwa
Nikomu nie polecam trzymać palca na spuście, rozładowującym ogniwo 400V kondensatorów. W tym celu lepiej skorzystać z przekaźnika elektrycznego. Jego obwód sterowania podłączamy do 9V ogniwa poprzez przycisk spustu, a sterowanie jest włączone do obwodu pomiędzy cewką, a kondensatorami. Całość można zmontować przy pomocy schematu. Przy montażu obwodu o dużym napięciu najlepiej korzystać z przekroju przewodu o co najmniej milimetrowej grubości; w przypadku obwodu lądującego i sterowania zaś można użyć dowolnych cienkich przewodów. Przy eksperymentach z obwodem należy pamiętać, że na kondensatorach może być ładunek. Dlatego zanim ich dotkniemy, należy je rozładować.
Podsumowanie
Samo strzelanie wygląda następująco: włączamy zasilanie, czekamy aż diody się zaświecą. Wkładamy nabój do lufy w ten sposób, żeby był trochę z tyłu cewki. Wyłączamy zasilanie, żeby w momencie wystrzału baterie nie przejmowały energii. Celujemy i naciskamy spust migawki. Efekt zależy od masy naboju. Nam udało się przestrzelić gwoździem bez główki puszkę z napojem energetycznym, która wybuchła i zalała płynem pół pomieszczenia. Kolejny gwóźdź trafił w ścianę z odległości 50m.
Jednak żeby trafić do serc miłośników fantastyki i gier komputerowych, nasze urządzenie nie potrzebuje naboi.
Źródło: http://www.sdelaysam-svoimirukami.ru/news/pushka_gaussa/2010-04-08-68
Od tłumacza: Ze względu na wysokie napięcie i energię, jaką posiada pocisk nie biorę żadnej odpowiedzialności za wykorzystanie projektu, opisu i schematu urządzenia. Przetłumaczyłam jedynie oryginalny tekst w celu przybliżenia idei zbudowania takiego działa w celach eksperymentalnych.
Fajne? Ranking DIY
