Могу поделиться очередными результатами работы над проектом Долго я это вымучивал, был период когда подкрадывались мысли отступить и сделать по-проще. Проект перерабатывался на-ходу раза три или четыре именно из-за технологических заморочек. То то оказывалось сделать невозможным в домашних условиях, то это, а иной раз техпроцесс вносил коррективы. 

Короче смотрите - 4-зарядный RailGun с  магазином на 3 заряда, четвертый можно предустановить в захваты экстрактора вручную.

Увы больше запихнуть в магазин не получается. Гильзы по 15 мм в диаметре, а высота магазина порядка 95 мм, точно уже не помню. Там ведь кроме гильз еще места для пружины надобно. В общем, скажем так :  "если строггу не хватило 4 зарядов рейлгана для устранения проблемы, то такой строгг Макрону не нужен"

На фотках общего вида можно видеть старого знакомого - успешно испытанный еще в сентябре статор с обмоткой подмагничивания. Самая тяжелая деталь в изделии.

Магазин пришлось поставить сверху, ибо ставить снизу он длинный слишком, гильзы чай не промежуточный патрон, а полноценные 160 мм. Сбоку его тоже не впихнуть было, ибо с боку в сварной раме закреплены направляющие, по которым перемещается инжектор.

Прицел - или коллиматорный или ЛЦУ. И то и другое можно легко закрепить на специальной планке. Пришлось вынести его вбок.  На снимке ниже хорошо видны направляющие, по которым перемещается инжектор.

А это почти полностью вытянутая из статора гильза, инжектор отведен назад, но не до конца.

RailGun соединяется с конвертором кабелем, по которому передается сигнал выжима спускового крючка по которому конвертор отключается от батареи конденсаторов в момент выстрела. А из конвертора приходят на светодиоды 2 сигнала :  готовность батареи к выстрелу и сигнал аварии.

Пушка уже не соединяется с конденсаторной батареей кабелем намертво посредством пайки, а ее можно отсоединить. Для этой цели специально разработал уникальные силовые разъемы на базе старых советских марки ШР. Изоляторы проточил из эбонита, контакты проточены на конус с уклоном в 1 градус из латуни. Раз идея с конусом сработала в гильзах, то почему бы конусный разъем не использовать и для соединения с конденсаторной батареей ? Папа в маму входит настолько плотно, что для размыкания приходится применять отвертку. Площадь контактной поверхности порядка 900 мм^2 будет смазываться еще и смазкой токопроводящей.

Процесс перезарядки пушки выглядит так. Рычажок, показанный на снимке ниже поднимается, поднимается вместе с ним и стопорная вилка, которая зажимает инжектор с гильзой в статоре. Дальше можно отводить инжектор за ручку назад до упора.

При этом магазин начинает опускаться вниз влекомый тягами в виде троссиков.

Это необходимо для того, чтобы магазин оказался на линии подачи новой гильзы. При этом, когда инжектор отведен в крайнее заднее положение происходит экстракция стрелянной гильзы вниз. Она выдавливается магазином. Потом, когда инжектор подается вперед,  магазин чуть приподнимается и становится на задержку. На снимке ниже показан механизм, который обеспечивает и перемещение магазина и задержку его в необходимом положении.

Магазин удерживается в таком положении, чтобы инжектор зацепил новую гильзу и выдвинул ее из магазина. После этого срывается задержка магазина, он поднимается возвратными пружинами вверх освобождая путь инжектору, который подает новую гильзу в камору статора. Остается только опустить рычаг и зафиксировать инжектор.

Под крышечкой механизма перемещения магазина расположена также 3 вольтовая батарейка для питания светодиодов индикации и датчика выжима спускового крючка. Эти вещи гальванически отвязаны от цепей конвертора, что сделано для того, чтобы исключить возможность повреждения электроники из-за наводки, возникающей в момент выстрела.

Фотки "подбрюшья" RailGun. Можно заметить вилку стопора инжектора, гильза в магазине, захват экстрактора.

И напоследок фотки "натюрморта" из пушки, гильз и пуль. Если приглядеться, то можно засечь гильзу, которая уже стреляла.

Девайс еще не стрелял в таком исполнении, но думаю проблем быть не должно, статор испытывался, результаты были неплохие, должно работать, просто обязано

Сложноватая конструкция получилась, особенно с перемещающимся магазином. Деталей - немеряно. Можно было бы попробовать подняв газовый канал инжектора вверх сделать магазин неперемещаемым, но боюсь что тогда возникла бы проблема с выбрасыванием гильзы из захвата экстрактора. Сейчас это реализуется путем выдавливания гильзы  самим магазином.

Теперь осталось переделать конвертор, хочу сделать разные режимы работы (режим постоянной подкачки и режим периодической, допускающий саморазряд батареи), режим определения аварии и аварийного отключения конвертора (если вдруг в цепи возникнет замыкание, например в стволе будет находиться гильза с проводящей копотью на стенках после выстрела)

Но, чтобы оперативно менять участок электропушки с рельсами необходимо решить проблему, как рельсы будут входить в электрический контакт с основной частью электропушки. Решил, что единственным надежным вариантом плотного контакта может быть только посадка на конус, по аналогии как усаживаются на конус Морзе сверла с коническим хвостовиком.  В итоге родилась конструкция гильзы, представленная на рисунке ниже.

Только величину конусности я выбрал не стандартную, а 1:25 (стандартные 1:30 и 1:50). А вот детали гильз в реальности

Наружный диаметр гильзы получился 15 мм, внутренний - 13, материал - дюраль (отличная по качеству импортная трубка из строительного гипермаркета ) Длина - 168 мм. Калибр - 8 мм. Их можно растачивать как минимум до 9 мм калибра с шагом 0.25 мм.

Далее. В сварном корпусе из обычной конструкционной стали толщиной 6 мм (в миру - хреновое ржавое железо) была размещена обмотка подмагничивания из 8-ми витков, направляющая лейнера и сам сменный лейнер, тот самый, через который пуля проходит после разгона в гильзе. И конечно же ответная часть конического разъема - кольцо с конусной проточкой, которое было расфрезеровано на 2 половинки после заливки смолой всей начинки.

На фото показаны некоторые детали моего нового проекта. Слева видны две крышки - задняя (с латунной вставкой) и передняя, с торчашим лейнером. Потом следует сам сварной корпус, специально изготовленная оправка для взаимной центровки всех деталей в корпусе перед применением смолы. Далее, обмотка подмагничивания, склеенная при помощи эпоксидной смолы с кварцевым песком. Такое решение позволило сделать из обмотки фактически очень прочный монолит, не поддающийся деформациям, что очень важно для борьбы с силами, стремящимися деформировать и разорвать обмотку во время выстрела. Ну и последее - три экземпляра гильз под новую пушку.

Конечно же, это не все и я намеренно не показываю чертежи казенной части с механизмом перезарядки, так как это еще предстоит сделать. Но вот самое главное - испытания нового ствола я уже провел. Инжектор я просто временно винтами за планку притягивал к казенной части гильзы. Оно было нужно как воздух этот тест устройства, ведь было много сомнений, а сработает ли вообще концепция гильзового RailGun и собственно вопросы были такие :

1. не раздует ли гильзу так, что я ее потом не вытащу из патронника ?

2. не фрагментируется ли гильза в патроннике от нагрузок ?

3. Будет ли обеспечен качественный контакт на конусе или же все в реальности настолько фигово вышло, что контакт или приварится или просто будет ничего не значащий пшик ?

4. Не окажет ли трубка гильзы отрицательного влияния на величину индукции магнитного поля в канале ствола ?

5. Не сожмется ли трубка гильзы под действием электромагнитного импульса, как алюминиевая банка в Can-крашере ?

6. как пуля перейдет из гильзы в лейнер и не возникнет ли тут проблем с соосностью ?

7. В конце концов выдержит ли вся конструкция нагрузки и не возникнет ли опять где-то замыкания или разрыва паянного соединения шин ?

8. Наконец выдаст ли устройство пристойный результат по начальной скорости или все сведется к унылому бабаху. По расчетам на RailGun-калькуляторе, система должна была выдать порядка 340 м/с.

В общем, сомнений было много и смысла делать казенную часть не было пока эти сомнения не будут устранены или наоборот подтверждены.  Что же показало испытание ? Честно говоря я был просто в шоке и даже сил не имел на выражение бурной радости от полученных результатов.

1. Начальная скорость - зафиксировано 358 м/с. Это уже стабильное повторение сверхзвуковых результатов пулей массой 2 грамма.

2. Гильза совершенно нормально извлеклась из патронника за экстрактор, Это первый плюс в копилку гильзового RailGun

3. Блок ускорителя с лейнером и обмоткой подмагничивания полностью в рабочем состоянии. Т.е. прочность конструкции доказана.

4. Судя по результатам конический контакт с конусностью 1:25 полностью себя оправдал, хоть я и взял одну из трех гильз, у которой пятно контакта было сомнительным по качеству. Две другие гильзы как-бы заметно плотнее притирались к конусу.

5. Гильза - практически цела !!! Я в шоке до сих пор.  Есть незначительные повреждения, которые вполне допустимы, их можно легко поправить и использовать эту гильзу повторно. Более того, повреждения гильзы можно предотвратить в будущем несколько доработав ее конструкцию. Часть плазмы прорвалась между рельсами и смолой, что обусловило ее небольшое закопчение возле контакта.

6. Есть прорыв газов между выходом гильзы и лейнером. Нужно будет придумать какой-то обтюратор, который бы с одном стороны не препятствовал посадке гильзы на конус контакта, а с другой - предотвращал прорыв газов в патронник. Это совершенно не смертельно для конструкции, но все же как-то грязно и потому неэтично

Теперь фотки. Мишенью был многострадальный мультиметр. Пожалуй после этой дырки я его все же выкину. Железный лист за мишенью не получил никаких повреждений, вся энергия легковесной пули ушла на пробитие мишени.  Пушку я потом отпаял от кабелей, так как ее теперь нужно достраивать казенной частью, стрелянную гильзу уже прочистил и привел в порядок.

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.

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.

В качестве ствола была взята медная трубка с внутренним диаметром 10 мм, и длиной ствола 155 мм. В качестве снаряда использовалась пуля от электропушки, чтобы видеть как полетит именно то, что и должно ускоряться в ETC инжекторе.

Ток коммутировался тиристором T143-630, затвор тиристора управлялся от 3-вольтовой таблеточной батарейки.

Источником тока послужила маленькая батарея из 2-х конденсаторов, которая заряжаясь до 820-ти вольт накапливала заряд энергии в 790J.

В качестве рабочего вещества использовал крем для обуви (он вроде как хорошо выпаривался паяльником) замешанный с латунными опилками. Получилась эдакая испаряемая электропроводная паста.  Я далек от мысли, что крем идеальное для питания ETC решение. Наверняка можно подобрать более интересное вещество по скорости перехода из пастообразного или даже твердого состояния в состояние сильно разогретого пара, но ...... давеча под рукой был только этот самый обувной крем.

Результаты эксперимента.

Скорость инструментально не мерял. Оценивал на глаз. Субъективно эта вещь мощнее, чем пневматический инжектор, получаемый в результате кастрации ижевского пистолета.

 Простой ETC эксперимент

В качестве мишени использовал крышку из фольгированного текстолита с плотной латунной сеткой на вырезе в центре крышки. Пуля попала аккурат в край сетки, очень близко к месту пайки. Конечно, это вовсе не "сцукобластер", но и сетка эта довольно плотная, тем более рядом с местом пайки к фольге текстолита.

На фото хорошо видны пятна невыпарившейся пасты, прилетевшие в мишень вместе с пулей. Это наводит на мысль о том, что в условиях рельсовой электропушки будет происходить дожигание рабочего тела, что в свою очередь может дать существенное повышение КПД устройства в целом.

На выше приведенном видео виден сноп искр в казенной части орудия. Это прорыв плазмы через негерметичные соединения корпуса/изолятора/центрального электрода.  А на замедленном повторе можно заметить место попадания пули в сетку.

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

разрушалась пайка оловянно-свинцовым припоем методом "стык в стык" Ниже показаны фотографии вскрытия стволов с разрушенными и неразрушенными местами пайки.

Вскрытие ствола

Разрез ствола, показывающий неразрушенное соединение шин

Разрез ствола с выпарившимся припоем

 Оловянно-свинцовый припой имеет погонное сопротивление на порядок большее, чем медь. Точки пайки получаются как-бы встроенными резисторами, которые как оказалось не держат прокачиваемого через них тока. После непродолжительных раздумий решено было просто изменить методику пайки заменив оловянно-свинцовый припой на более тугоплавкий и более электропроводный серебрянно-медно-фосфорный, с температурой плавления около 700 град. Вместо электропаяльника использовался сварочный инвертор с угольным электродом.  Паять медные шины таким способом оказалось совсем не трудно.  Между шинами прокладывалась стеклоткань, которая не плавилась во время пайки и в то же время хорошо впитывала смолу при проклейке всей обмотки подмагничивания после пайки.  В то же время было решено прокладывать перемычки между наборами шин только по одну сторону от канала ствола, чтобы токи, протекающие в них в одном направлении не стремились сжать эти перемычки и раздавить близлежащий канал ствола.

Очередная серия испытаний показала, что пайка перестала уже разрушаться, но после выстрелов возникали пробои изоляции между рельсами и корпусом. Это соответственно приводило к безвозвратной потере ствола. Результаты были на уровне 230-250 м/с

Испытание 1 - результат почти 250 м/с, (динамик в приемнике с виду как живой)

Испытание 2 - результат 230 м/с. Игрушечная пушечка была сделана из довольно толстого и прочного дюраля. Ниже фотки мишени до обстрела, после обстрела и того, что удалось найти от пули.

Далее. Вновь испорченный ствол был дизассемблирован при помощи разрезания корпуса абразивным диском по 4-рем кромкам. Это дало возможность понять, что же стало на пути к успеху на этот раз. Оказалось, что ствол портится аккурат в самой середине рельс. Там, где создается максимальный рычаг на раздутие ствола вширь под действием сил Ампера и на обжатие ствола в вертикальной плоскости мощным магнитным полем.  Т.е. банально не хватает прочности железного короба с толщиной стенок 2.5 мм. Короб в момент выстрела начинает раздуваться вширь и сжиматься в поперечном направлении.  Это приводит к появлению трещин в эпоксидной заливке ствола, разрушению стенок канала ствола и проникновению паров металла (плазмы) в образовавшиеся трещины. И конденсированные пары металла (меди) дают образуют проводящие каналы между обмоткой подмагничивания, рельсами и корпусом с сопротивлением в несколько КОм. Попытка пережечь током эти сопротивления приводит только к уменьшению сопротивления за счет выгорания смолы с образованием токопроводящих шлаков. На фото ниже показан препарированный ствол. Хорошо видна токопроводнкопоть на внутренней поверхности широких граней корпуса ствола, а также разрушение в центре, между рельсами.

Вот так вот.  Оконечный вывод.
Силы там действуют настолько громадные, что железный короб деформируется, смола трескается и ствол приходит в негодность. Делать бандаж - обвешивать копус "бронеплитами" в центре - думаю бесполезно. Так как широкие грани железного профиля магнитным полем катушки просто втягиваются вовнутрь ломая смолу. Это эффект Can-crusher-а, когда мощный импульс тока, подаваемый на плоскую спиралевидную катушку сминает консервную банку аки Дарт Вейдер горло повстанца. К тому же бандаж, наваривание металла еще больше утяжелят стволы, усложнят их изготовление.  Это уже будет не переносная система, а система с тележкой для подвоза сменных стволов.

Решение проблемы.
Повидимому решение только в том, что нужно делать стационарную обмотку подмагничивания и сменный лейнер.  Скорее всего обмотку подмагничивания я размещу в коробе, крытом толстыми стальными панелями из поверочных линеек, а лейнер будет вставляться как длинный патрон и будет выполнен в алюминиевой трубке с наружным диаметром 25 мм.  Это еще даже облегчит перезарядку устройства, упростит изготовление стволов и возможно даже повысит КПД.

И напоследок, два видеоролика последних испытаний.

Испытание 21.09.2009

Испытание 25.07.2009

1. Число витков в обмотке подмагничивания было снижено до 5-ти при этом выбранный форм-фактор для ствола позволил сделать толщину шин обмотки в 2 мм увеличив сечение меди в шинах с 15.5 квадратов до 31. Т.е. сопротивление по постоянному току снижено было вдвое за счет толщины меди и почти втрое за счет уменьшения суммарной длины проводника в обмотке. На рисунках ниже показаны фотографии процесса сборки 5-виткового ствола.

Собранный ствол и проточенный в калибр 10 мм при помощи лежащей рядом оснастки.

2. С целью повышения КПД газового инжектора сам прототип RailGun претерпел значительные изменения в конструкции.  Основным было уменьшение длины газовой трубки от клапана к стволу более чем в 4 раза. Для этого потребовалось кардинально переделать систему запирания ствола и в конечном итоге RailGun получил внешний вид, изображенный на фото ниже.

3. Третье нововведение - это при помощи специально выточенной проставки я перешел к использованию 12-граммовых баллонов CO2 в инжекторе. На одном из фото, приведенных выше хорошо заметно, как далеко выступает винт, прижимающий баллончик в рукояти RailGun.

4. И последнее. Пуля тоже претерпела значительные изменения. Канавки спиральные решил удалить и вместо них делать наддуваемый поясок, призванный запирать плазму за пулей.

Результаты.

Всего было сделано 3 выстрела из 3-х 5-витковых стволов.

1.  Главное.  Испытания показали, что снижение сопротивления обмотки за счет уменьшения числа витков и увеличения сечения шин дает ощутимый прирост КПД всей установки.

2. Было произведено три выстрела, результаты оказались нестабильны в силу того, что все три ствола разрушились. Их вскрытие посредством распиливания показало, что разрушалась пайка элементов обмотки подмагничивания, осуществлявшаяся стык в стык. Так паять нельзя, нужно только внахлест.

Первый выстрел показал скорость пули 316 м/с и 250 Джоулей кинетической энергии !!! Пулей оторвало магнит с динамика на магнитофоне-мишени и разнесло в мелкую крошку стоявший рядом на плате трансформатор в ферритовых чашках.

5 turn barrell test

Второй выстрел не позволил сделать правильные измерения скорости пули, так как из ствола она вылетела с осколком от самого ствола, который по всей видимости повлиял на работу измерителя скорости. Цель - убитые паршивые китайские колонки. Не интересно, разнесло вторую колонку почти в клочья.

Railgun test 21.05.09

Третий выстрел показал результат 232 м/с Цель - старый, поломанный китайский ногофенкциональный автомобильный фонарик. Цель была пробита насквозь, через аккумулятор тоже.

Test 250509

Резюме. Осталось мне решить теперь 2 проблемы :

1. Выработать технологию пайки шин в обмотке подмагничивания такой, чтобы не разрушались паянные соединения.

2. Опробовать формирование нарезов в канале ствола, чтобы пули вжимаясь в них фторопластовыми поясками закручивались как в обычном огнестреле.

Первый вариант имеет токопроводящее кольцо в виде стаканчика, сочетая в себе образ предыдущей, отработанной конструкции и удлинение. Дюралевая гайка полностью утапливается в стаканчик и прижимает его к фторопластовой обойме. Второй вариант более радикальный - медноугольный контакт выполнен в виде колечка высотой 7 мм и толщиной стенки 1 мм. Сзади его подпирает центрующая дюралевая шайба.

А вот как это выглядит в реале.

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.

Чтобы сформировать шинные пакеты пришлось изготовить специальную оснастку. Без нее никак не удалось бы аккуратно собрать шинные пакеты. Из медного листа толщиной 1 мм нарезались шины шириной 13 мм и проклеивались эпоксидным клеем на приспособлении. Цилиндрические латунные стойки и стальная плита смазывались консистентной смазкой, чтобы излишки смолы, выдавливаемые из зазора между склеиваемыми шинами не прилипали.

В итоге были изготовлены 2 шинных пакета и на них были наклеены шины с рельсами

Опосля шинные пакеты обжимались в тисках на штыре и между шинными пакетами пропаивались образующие катушку подмагничивания перемычки.

По ходу дела были подготовлены кожух будущего ствола из железного короба с профилем 25 на 50 мм и передняя латунная пробка, а также штуцера для заливки эпоксидной смолы в корпус.

Когда все было готово, начинка была одета на смазанный консистентной смазкой штырь калибром 9.4 мм и вставлена в корпус будущего ствола. Дырки под крепеж ЛЦУ завернуты винтами, чтобы защитить резьбу в них от залива смолой.

Процесс заливки показывать не буду, там нет ничего интересного. Но вот результат - покажу.

Ствол до проточки в калибр 10 мм успешно прошел тестирование на пробой напряжением 830 вольт.  Теперь осталось только незначительно его доработать - проточить в калибр, подчистить казенную часть от натеков смолы и проточить стопорную канавку для фиксации ствола на RailGun.

На испытаниях ствол показал очень посредственные результаты. Всего 200 м/с выдал. Причина повидимому заключается в том, что катушку подмагничивания следует делать в виде улитки, чтобы все витки были в одной плоскости, т.е. обмотка должна быть плоской. Только при таком условии соотношение "число витков/еденица длины" будет максимальным и соответственно будет максимальной индукция. А с катушкой витки которой уложены вдоль ее оси (в данном случае перпендикулярно каналу ствола) результат получается примерно таким, как если бы дать всего два витка подмагничивания. В общем, следующий шаг - изготовление нового 8-виткового ствола с обмоткой подмагничивания в виде плоской катушки.

Инжектор разделялся на 2 части : рукоятку с клапаном и баллоном CO2 и суппорт силового разъема. Между ними предполагалось разместить поворотный замок, который в закрытом положении защелкивался бы за выступы на раме прижимая инжектор к торцу ствола, в свою очередь также упертого в раму посредством шлицов. При открытии замка он выходит из-за выступов рамы и весь инжектор оттягивается назад, высвобождая контакты ствола из силового разъема. Освобожденный ствол снимается со шлицов рамы.

ЛЦУ предполагалось крепить либо на каждом стволе - для вариантов, разгоняющих пулю выше 500 м/с, либо для стрельб на близкие расстояния - достаточно закрепить один общий ЛЦУ на раму, а сменные стволы не оснащать им.

Подвод питания предполагалось осуществлять уже по четырем проводам AWG-4. Два провода на контакт обладали бы суммарным сечением 26 квадратных мм.  При закрытии замка ножевые контакты поджимаются в силовом разъеме специальными рокерами увеличивая площать пятна контакта.

Сменные стволы предполагалось производить уже на основе прямоугольного профиля 50 на 25 мм. который позволит разместить до 16-ти витков подмагничивающей обмотки. По идее это позволит получить индукцию в стволе раза в 3-4 большую, чем в последнем испытанном варианте ствола с 4-мя витками подмагничивания.

Теперь практическая реализация.

Некоторая куча отдельных деталей, входящих в состав инжектора.

Сборка переднего подшипника замка. Суппорт силового разъема с подшипником замка и его крышкой.

Установка кондуктора на рукоять пистолета МР-651 и сборка заднего подшипника замка с крышкой.

Две части инжектора. Суппорт силового разъема (справа) и рукоять инжектора с кондуктором (слева)

Детали замка - две оськи, Г-образная рукоятка, стальная упорная плита и гровер с винтиками, а после и сам собранный замок.

Сборка несущей конструкции инжектора. Рукоять, суппорт разъема и замок объединяются с направляющей посредством нижней стальной балки. Газопроводная трубка пронизывает всю конструкцию от клапана, размещенного в рукояти пистолета и до торца суппорта силового разъема проходя через поворотный замок.

Сборка силового разъема. Вместо 4 кусков провода AWG-6 нашел еще лучше вариант - AWG-2, у которого сечение 34 квадрата и сопротивление 0.00046 Ома на метр.

Собственно почти полностью законченный инжектор. Отсутствует только платка с драйвером лазерного диода ЛЦУ, к которой должен подключаться болтающийся в воздухе проводок и крышка на эту самую платку.

На фото ниже - детали несущей рамы

Ну и собственно весь комплекс в сборе перед испытанием 10-виткового ствола. Непосредственно RailGun :

Комплекс - система питания, батарея конденсаторов 7.7 КДж и RailGun

На "огневой позиции"

И еще несколько фото, сделанных уже после испытаний

Работа с прототипом RailGun позволила сформулировать основные требования к системе управления энергией (PMS) будущего опытного образца RailGun. По замыслу PMS должна была позволять :

1. Заряжать батарею конденсаторов любой емкости от 12-вольтового аккумулятора с контролем его разряда, предохраняющим АКБ от глубокого разряда

2. Заряжать батарею конденсаторов от сети переменного тока 220V

3. Безопасно разряжать батарею конденсаторов до 0V с перекачкой энергии в аккумуляторную батарею.

4. обладать функцией зарядного устройства для заряда АКБ от сети переменного тока 220V

5. отключать PMS от конденсаторной батареи на момент выстрела.

Прототип PMS позволил ранее отработать практически все вопросы за исключением питания системы от сети 220V.  Были заказаны и изготовлены заводским образом печатные платы для PMS

На плате размещено сразу 3 DC/DC конвертора. Один конвертор выполнен по схеме Push-Pull и преобразует 12 вольт АКБ в 800 вольт боевого напряжения RailGun. Второй конвертор выполнен по схеме полного моста и преобразует выпрямленные сетевые 220 вольт в 800V.  И, наконец, третий конвертор выполнен по схеме полумоста и преобразует напряжение от 100 вольт до 800 вольт в 13.5 вольт заряда АКБ. При разряде батареи конденсаторов до 100 вольт конвертор отключается и открывается IGBT-ключ который остатки энергии конденсаторов разряжает на резистивную нагрузку.

По опытам с прототипом PMS было известно, что ключи PUSH-PULL конвертора потребуют водяного охлаждения. С этой целью был заказан ряд деталей для водяного охлаждения, применяемых в компьютерах. Помпа, расширительный бачок, радиатор под установку одного 120 мм вентилятора, соединительные шлаги (это совсем не то, что продается на базарах под маркой ПВХ) и переходники для них. Водяные блоки было решено делать самостоятельно, так как из готового в ассортименте магазина не было ничего подходящего. В контур водяного охлаждения решено было включить не только ключи PUSH-PULL конвертора, но и ключи полного моста, а также выходной диодный мост, который, как показала практика, изрядно греется при заряде большой емкости.

На второй картинке, слева-направо: теплообменник для диодов выходного моста, теплообменник для четырех ключей полного моста (под ключи подкладываются термопроводные изоляционные прокладки) и два теплообменника для ключей PUSH-PULL, они устанавливаются на ключи без изоляционных прокладок, для лучшего теплоотвода. На третьем фото показано обжатие диодов к теплообменнику (под корпусами диодов проложена слюдяная изоляционная пластина).

Компоновка будущего конвертора в воображаемом корпусе.....

Испытания системы охлаждения в сборе показали столь высокую эффективность системы, что даже только один теплообменник PUSH-PULL конвертора способен вообще не дать разогреться 100W паяльнику свыше 70 град.

По результатам испытаний система была признана полностью пригодной к охлаждению ключей конверторов. Заполненная охлаждающей жидкостью и протестированная система охлаждения была объединена с платой конвертора на общем шасси.

Крупным планом силовая часть. В центре основной трансформатор с 3-мя обмотками (выходной, мостовой и push-pull), ключи PUSH-PULL конвертора под своими теплообменниками, позади виднеется теплообменник ключей моста. Слева - выходной мост и трансформатор рекуператора, производящего заряд АКБ от конденсаторов или от сети 220V.

Необходимо отметить, что место на печатной плате под основной трансформатор может принимать сердечники типа EE42, EE55 и EE65. Сейчас используется EE55. Также печатная плата рассчитана на возможность установки до 4-х ключей параллельно в плечах PUSH-PULL конвертора, что сделано с расчетом на более мощные варианты исполнения системы.

На передней панели корпуса PMS расположены

1. Индикатор включения питания системы (белый).

2. Индикатор полного разряда батареи. Красный светодиод засвечивается при напряжении АКБ 10.5V

3. Переключатель вольтметра. В одном положении переключателя 3 вольтметр индицирует напряжение на АКБ, в другом - напряжение на батарее конденсаторов.

4. Встроенный электронный вольтметр.

5. Разъем для подключения оптически развязанных датчиков состояния RailGun.

6. Индикатор заряда батареи конденсаторов до напряжения 800V, готовность к стрельбе.

7. Разъем для подключения батареи конденсаторов.

8. Индикатор разряда конденсаторной батареи до безопасного напряжения. Зажигается при снижении напряжения до 15-20-ти вольт.

9. Замок, блокирующий включение конверторов на выработку высокого напряжения.

10. Замок, посредством которого включается питание PMS.

11. Разъем для подключения кабеля питания сети 220V AC.

12. Тумблер включения конверторов, вырабатывающих напряжение 800V.

13. Селектор, выбирающий источник для накачки высокого напряжения. В зависимости от положения этого тумблера включается либо PUSH-PULL конвертор и в качестве источника энергии используется аккумулятор, либо включается полный мост, который преобразует энергию из сети 220VAC

14. Тумблер включения зарядного устройства/рекуператора. Логически работа PMS сделана так, что включить разряд конденсаторов и заряд аккумулятора можно только, если выключена система накачки конденсаторной батареи.

15. Выбор режима работы зарядного устройства/рекуператора. В зависимости от положения тумблера энергия либо выкачивается из конденсаторов в АКБ, либо производится заряд аккумулятора от сети 220.

Результаты, плюсы и минусы PMS версии 1.0

1. Мощность конверторов на резистивной нагрузке 500W. Ничего удивительного тут как-бы и нет, так как параметры трансформатора взяты такими же как и в прототипе. Разница в том, что добавлена обмотка полного моста.

2. Система охлаждения пока что по-прежнему избыточна. Однако в планах есть и заряд батареи конденсаторов на 15 и на 21 КДж. Возможно радиатор с принудительным обдувом еще и понадобятся.

3. Как минус можно отметить применение расширительного бачка и радиатора. Это скорее результат отсутствия опыта сборки подобных систем. В будущем возможно будет эффективным пропускать поток нагретой ОЖ через рубашку охлаждения, сделанную в радиаторной плите, работающей по совместительству одной из сторон корпуса всей системы.

4. Систему перекачки энергии из конденсаторной батареи в АКБ разумно делать двухступенчатой. Т.е. сначала из напряжения 100-800 вольт формировать 14-112 вольт при помощи полумостового преобразователя, а уже из них стабилизировать зарядное напряжение и ток для аккумулятора посредством чопперной схемы.

5. Ключи необходимо ставить вертикально. Это конечно усложнит констуркцию теплообменников, но значительно сократит место на плате.

6. Как минус - постоянная работа водяного насоса и вентилятора, независимо от температуры жидкости и ключей. Нужно вводить схему включения насоса и вентилятора в зависимости от температуры теплообменников и ключей. Также желательно сделать тепловую защиту в случае выхода из строя насоса.