Задумка была в том, что дюраль немного выпарится с донышка и парами своими улучшит проводимость в зазорах между рельсами и медноульной частью донышка пули.

За мишень был взят сгоревший в электротермических экспериментах тиристор таблеточной конструкции (я догадывался, что ствол будет мощным), за тиристором - малость недобитый мультиметр и лист нержавеющей стали толщиной 1 мм. За всем этим - дверь с 50-мм вой доской.

Выстрел..... Собственно скоромно так (видео чуть позже залью) ... Вот результат,  вызвал у меня суточный пивной запой.

С мишенью.... ровным счетом нифига. Где-то я поторопился к калибровкой ЛЦУ. Целился в тиристор, не попал, ни разу. Пуля прошла мимо прогнула край листа стали и ушла в дерево. Достать не могу, а жаль, ушла на глубину 26-27 мм.  Лист стали пуля отогнула  в стиле "уйди, жывотное,  не мешай лететь"

Собственно расчеты... Опубликованные в предыдущей записи. Согласно им я должен был получить порядка 372 м/с. Точность ожидаемого и получаемого меня вполне устроила. Есть повод попытаться выйти на следующий рубеж в 500 м/с. Но тут уже однозначно прийдется добавить в конденсаторную батарею не менее 6-ти капов.

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.

Результат незамедлил сказаться. Пуля получилась весом не более 5 грамм и была разогнана до скорости 223 м/с.

И конечно же видео

Тест пули с эбонитовым корпусом

Однако.... Ничего хорошего не вышло. Вышло всего 129 м/с.

 И вот почему. Уменьшив вес пули более чем в два раза я также уменьшил в 2 раза длину поперечного проводника с 11-12 мм до 6 мм. Фактически Сила Лоренца, разгоняющая пулю, действовала на 6-мм-вом отрезе донышка пули. В остальной части пули, в "усиках" ток тек параллельно рельсам и не работал на ускорение. Таким образом существенного приращения скорости не было. Более того, конструкция оказалась нежизнеспособной еще и по причине выгорания одной из токосъемных четвертинок. Слишком уж мало металла. Килоамперные токи испаряют его.

Неудачность испытаний усугублялась промахом по цели. Очевидно деформация пули еще в стволе за счет выгорания части хвоста привела к существенному отклонению ее от точки прицеливания.

Видео с испытаний

Проваленное испытание нового типа пули.

Общий вес пули получился порядка 9 грамм, не менее 8-ми точно. В качестве мишени были поставлены частично раскуроченный мультиметр и старый мобильник эриксон.

Сам RailGun был закреплен в штативе на позиции

Результаты.

В мобильник я не попал. Попал в ранее выбитую дырку в мультиметре, чем довел его до перелома пополам. Скорость в метре от дульного среза составила 106 м/с. Самое главное, что выстрел прошел удачно, без разрушения ствола, что позволило использовать его результаты в теоретических расчетах.

Видео с испытаний.

Модель 2010-12.4 тест 1

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.