Да, да, да. Наконец-то могу поведать и о них. Куда же без них, не серьезно как-то. 
Привести все к цифрам давно собирался, но вот получив, так сказать, определенный багаж экспериментальных данных смог проверить правильность выведенных формул. Оговорюсь сразу, что при выведении формул я принимал некоторые упрощения, излишне тонко геометрию шин в обмотках подмагничивания и самих рельс я не учитывал. Основным желданием было получить прикидочные формулы, позволяющие с погрешностью 5-10 процентов вычислить "что будет если...." Итак, упрощения были приняты следующие
1. шины и рельсы - просто тонкие, круглые проводники с током.
2.батарея конденсаторов разряжается по экспененте, но за время T, равное постоянной цепи (емкость на омическое сопротивление всей системы), разряд предполагался линеным. За это время ток от значения Imax снижался до значения Imax/e, где e - 2.7182
3. Округлость рельс как-бы учитывалась при расчете длины проводника в магнитном поле
4. Сопротивление источника тока в виде конденсаторной батареи вычислялось исходя из того, что 20 капов соединены параллельно/последовательно и у каждого из них сопротивление 0.05 Ома. Я не претендую на 100% точность этого значения, но где-то я такое число вычитывал в доках, да и расчеты говорят в пользу его правильности.
5.При расчете основного параметра - магнитной индукции во внимание принималось и калибр ствола и расстояния каждого витка обмотки подмагничивания до центра канала ствола.
6. Массогабаритные параметры пули вычислялись на основе того, что тело (как показано на рисунке ниже) состоит из центрального скрепляющего болта диаметром 3/4/5/6 мм в зависимости от калибра пули, из медноугольного донышка и корпуса-изолятора. Носик пули заточен под конус 30 градусов от оси вращения пули. Длина цилиндрической части изолятора равна калибру. Т.е. как-бы получилась масштабируемая модель
Что же получилось. Ниже дан с криншот сварганенной в дельфях проги
В верхней части таблица с исходными данными. Для проверки я заложил исходные данные последнего 8-виткового ствола с калибром 9 мм. В исходных данных указываются параметры конденсаторной батареи, зазоры в обмотках подмагничивания и между обмоткой и рельсами, сопротивления - отдельно по участкам цепи - батарея-кабеля питания-скользящий контакт. Также указываются плотности материалов из которых выточены компоненты пули. В нижней таблице - результаты. В таблицу результатов можно выбрать что выводить при помощи всплывающего меню. Можно узнать магнитную индукцию, токи, дульные энергии, скорости пули, длины участков разгона, импульсы силы, узнать длину обмотки - сколько меди прийдется потратить, чтоб это спаять. Колонки таблицы формируются по возможным калибрам (в верхней строчке перечисляются калибры и вес пули для этого калибра). Строки формируются по числу витков в обмотке подмагничивания. Например, для 8-мивиткового 9-мм-вого ствола масса пули составит 2.5 грамма, а расчетная скорость - 372.65 м/с Рекомендую запомнить это число для чтения отчета о испытании, проведенном 3.05.2010
Что же собственно дала эта программа. В первую очерепдь - четкое понимание того, что можно получить на выходе из ускорителя с имеющимися у запасами энергии и параметрами системы. Видно, что стоит стремиться к понижению калибра, при котором масса пули будет снижаться, а начальная скорость, энергетика и КПД системы увеличиваться.
Вводя различные исходные данные, сопоставлял результаты расчетов с данными, полученными при испытаниях 5-виткового ствола калибром 13 мм и 8-ми витковых стволов калибром 10 мм, выполненных еще в старом корпусе и более тяжелыми пулями, с тяжелым фторопластом.
Любопытно, что 8 витков обмотки подмагничивания получаются как-бы оптимальными для параметров существующей конднесаторной батареи. Однако, они показывают, что при увеличении ее емкости и/или уменьшении внутреннего сопротивления оптимальное число витков может снизиться.
Осенью 2009 года стало ясно, что конструкцию RailGun необходимо кардинально перерабатывать. Кардинально перерабатывать, поскольку многовитковые стволы увеличивались в размерах и тяжелели обрастая материалом и при этом в ряде испытаний они физически не выдерживали сил, возникающих в обмотке подмагничивания в момент выстрела. Т.е. идея сменных стволов становилась все менее реализуемой, так как тягать с собой десяток килограммовых железяк - удовольствие крайне сомнительное. В итоге решился все же пожертвовать скорострельностью и сделать конструкцию RailGun, в которой требуется прочистка ствола после каждого выстрела, а его смена возможна путем откручивания 4 винтов. Очень напоминает историю развития порохового стрелкового оружия, когда первые мушкеты прочищались после кадого выстрела перед перезарядкой. В итоге получилась "переломка", показанная выше.
Ствол имеет 5 витков в обмотке подмагничивания и чтобы он не рвался от распирающих нагрузок в момент выстрела я его сварил из 4-х листов стали толщиной 6 мм. Он же является и магнитопроводом.
Инжектор.
Механизм запирания ствола претерпел серьезные изменения. Реализовал конструкцию которую давно хотел уже попробовать сделать. Основа механизма - поворачивающийся на 90 градусов вал в центре которого проходит газовая трубка от клапана. При повороте вала - затвора в положение "заперто" происходит защемление ножевых контактов ствола в разъеме и одновременно с этим происходит накат упорной плиты затвора на казенный срез ствола. А при отпирании механизм разблокирует разъем, отводит плиту затвора назад и разжимает два крюковых захвата, удерживающих ствол сверху и снизу. На фотках ниже показаны детали механизма в разобранном виде и подсобранный инжектор.
Накат плиты затвора осуществляется за счет резьбы М10x1.5. Он происходит на величину порядка 0.25 мм, что оказалось вполне достаточно для надежного запирания канала ствола.
Далее, на латунный корпус инжектора устанавливаются тектолитовые изоляторы и контакты разъемов. Сверху разъемы прикрываются двумя фигурными крышками, которые по совместительству поддерживают ствол.
Оси ствола сделаны так, что конструкция может переламываться при отводе ствола в крайнее переднее положение по отношению к инжектору. Поднятием рычага затвора вверх до упора ствол освобождается от захватов крюками сверху и снизу и от захвата контактов разъема. Он легко выдвигается вперед до упора перемещаясь на боковых осях по прорезям в боковых крышках. При этом контакты выходят из разъема и после этого ствол можно провернуть дулом вниз открывая доступ к каналу ствола для прочистки и перезарядки.
Лазерный целеуказатель также претерпел серьезные изменения. Ввиду того, что оптическая ось лазера ниразу не совпадает с геометрической осью корпуса его приходится выворачивать при настройке. Для свободы маневра сделал в дюралевой коробочке, разделенной на 2 половинки сферические углубления. Снабдив лазерный диод втулкой из фторопласта получил возможность поворачивать его в сфере корпуса, легко выводя его оптическую ось в нужном направлении.
Инжектор закрывается сверху фигруно фрезерованной дюралевой крышкой, под которой размещаются батарейка, питающая лазерный диод целеуказателя, датчик выжима спускового крючка, светодиод заряда конденсаторной батареи и датчик открытия ствола. Назначение последнего - блокировать работу конвертора, т.е. накачку высокого напряжения, когда ствол открыт.
Традиционно места паянного соединения кабелей и контактов разъемов взяты в фиксирующие короба с заливкой эпоксидной смолой. Короба крепятся к корпусу инжектора и препятствуют вылому разъемов под действием силы Ампера во время выстрела, стремящейся раздвинуть провода.
Остается добавить, что ствол проточен в калибр 12.4 мм. Имеет длину рельс 140 мм и общую длину 390 мм.
Тип инжектора для новой версии электропушки тоже решился изменить. Пневматика надоела. Проколотый баллончик долго не может храниться - неминуемо стравливается. Снижается энергия предразгона пули от выстрела к выстрелу. Да и сама начальная скорость маловата, а ведь известно, что КПД рельсового ускорителя растет с увеличением начальной скорости снаряда на входе в ускоритель. Альтернативы пневме - пружина, похер (в смысле порох) и электро-термо-химическая система. Пружина - все равно не выдаст больше, чем пневмат. Похер - уголовщина. Осталось только ETC, которое можно реализовать так, чтоб это не потянуло на статью
В общем, сделал за 2 вечера по-быстрому подготовил и провел эксперимент с ETC. Система состояла из ствола, тиристора T143-630, батареи конденсаторов, конвертора и аккумулятора.
Долгое отсутствие вестей было вызвано напряженной выработкой технологии изготовления стволов с несколькими витками подмагничивания.
Эксперименты с 8-витковыми обмотками подмагничивания не дали желаемых результатов по КПД и дульной энергии именно из-за того, что малое сечение шин (13 мм^2) давало большие резистивные потери на обмотке и снижало ток. Стволы работали беспроблемно, выдавали стабильно 212 м/с и соотвественно 112 J дульной энергии 5 граммовой пулей, но этого мало.
Перешел на технологию 5-витковых стволов с использованием медных шин сечением 30-34 мм^2. Это дало значительный прирост дульной энергии, достигались скорости до 316 м/с и 250 J дульной энергии, но при этом возникли неожиданно проблемы с целостностью стволов после выстрела. Они разрушались. Оказалось, что
Ряд испытаний стволов с 8-витковой обмоткой подмагничивания показал стабильные результаты на уровне 212 м/с. С одной стороны эта стабильность работы системы радовала, но с другой стороны низкий результат несколько огорчал и наводил на мысли о том, что что-то сделано не так и можно добиться лучшего. Решено было испробовать сразу 4 решения.
Несколько модифицировал исходную конструкцию пули. Прислушавшись к советам наблюдателей решил увеличить ширину токоведущего пояска в 2 раза, с 3.5 мм до 7. Но так как медноугольный материал тяжеловат решил колечко делать не сплошное, а частично полое. Это потребовалозамены обычной железной гайки у донышка на специально проточенную дюралевую. В итоге появились 2 новые конструкции. Вот их чертежи.
На рисунках ниже - эскизы, как изначально задумывалось сделать ствол. Он должен был иметь длину 310 мм, калибр - все тот же, 10 мм и длину рельс 135 мм.
Обмотка подмагничивания - 10 витков, в основе своей несет две сборки горизонтальных шин, по 10 шин в каждой сборке. Между собой шины в сборках соединяются напаиваемыми перемычками прокинутыми поперек канала ствола над ним и под ним. В сумме, когда пуля замыкает контакты рельс, образуется 11-витковая катушка индуктивности с перемещаемым витком, в поле которой и разгоняется пуля.
Экспериментальный образец виделся в виде сборки трех основных частей - инжектора, сменного ствола и рамы. Появление рамы в общей конструкции вызвано желанием облегчить и упростить механизм стыковки ствола с инжектором и улучшить механизм запирания ствола. На рисунке 1 показан эскиз конструкции экспериментального образца в первом приближении.
Всегда хочется получить результаты больше, быстрее, мощнее... Особенно в вопросах построения метательного оружия. Вот и в этом случае желание получить результат лучше сподвигло на изготовление уже 5-виткового ствола.
Применительно к RailGun дополнительные витки набрасываются плоскими шинами параллельно каналу ствола и токопроводным рельсам. Шины делались плоскими и нарезались из листа меди толщиной 1 мм.
Ширина каждой шины принималась равной 13 мм. Таким образом, сечение проводника получалось равным 13 мм^2, что было немного меньше, чем сечение проводов, подводящих ток от конденсаторной батареи. (В будущем полагаю есть смысл делать сечение шин, равное сечению токоподводящих проводов) Далее... шины собирались при помощи эпоксидного клея и изоляционных материалов в пакеты, контакты шин загибались и пропаивались на оправке, образуя многовитковую начинку RailGun
