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.

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.

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

Ширина получившегося пакета не позволила уже разместить начинку внутри “стандартной” трубки с внутренним диаметром 30 и наружным 33 мм. Пришлось взять другой форм-фактор в виде квадратного профиля с 40 мм стенкой по наружи. Сверху и снизу от канала ствола были проложены дополнительные пластины железа для образования магнитопровода. Потом все было установлено в тиски и залито смолой.

После проточки канала ствола на 10 мм разверткой и обработки ламелей ножевого разъема получился ствол длиной 210 мм и массой 1508 грамм. На ствол был установлен “штатный” ЛЦУ, но подключать его пришлось через переходник, так как непосредственно контакт ЛЦУ уже не попадал на контакт батареи на корпусе инжектора.

Стоит также обратить внимание на то, что “штатные” замки уже невозможно было реализовать на данном стволе и потому пришлось притягивать его к инжектору за уши, некогда использовавшиеся на предыдущей версии инжектора. В итоге система перед испытанием выглядела вот так

Рекомендую также обратить внимание на то, как закреплены питающие провода друг относительно друга. С хомутами пришлось серьезно повозиться, равно как и с креплением проводов на корпусе инжектора. Менее жесткие и прочные крепления, применявшиеся ранее, позволяли кабелям значительно изгибаться во время выстрела отталкиваясь друг от друга. Эти колебания были настолько большими по амплитуде и сильными, что приводили к порче изоляторов разъема на инжекторе и выгибанию самих контактов разъема. На этот раз система крепления кабелей сработала на 5 с “+”.

Серьезным переделкам подвергся также и хронометр. Крепление датчика хронометра к дульному срезу как-то смущало, давало повод сомневаться в правдивости показаний. Поэтому решено было сделать новый хронометр с бОльшим сечением канала для пролета пули и размещать его на некотором расстоянии от испытываемой системы, на расстоянии порядка 0.5 метра. Датчик хронометра состоял из крепления для намотки сеточек из тонкой проволоки (0.1 мм толщиной). Обе сетки находятся на расстоянии 20 см друг от друга

На корпусе хронометра закреплен отсек для двух батареек, которые дают питание 2-м инфракрасным светодиодам, установленным уже на измерительной PCI-плате внутри компьютера. Пока проволочки на датчике целы питание на светодиоды подается, разрыв проволочки выключает светодиод. Система измерения в компьютере отсчитывает число 30 нс. тиков прошедшее с сомента разрыва входной сетки и до момента разрыва выходной, пока пуля находилась внутри хронометра. Электромагнитный импульс, возникающий во время выстрела RailGun, влияет на провод питания светодиодов синфазно и это совершенно не приводит к случайным срабатываниям датчика, так как разность потенциалов на светодиоде остается неизменной при синфазной помехе.

И наконец испытание и его результаты.

Вот собственно видео.

Была получена скорость 280 м/с. И это уже результат, не подлежащий сомнению.

Тут следует сделать отступление и принести читателям извинения за ввод их в заблуждение относительно скорости, полученной при испытаниях 3-виткового ствола. Ввиду того, что ранее хронометр крепился у дульного среза, он измерял не скорость пули, а скорость вылета плазмы из ствола. Ну что-ж, теперь мы знаем, какова скорость плазмы была у 3-виткового ствола

Конечно, витковый ствол оказался заметно мощнее 3-виткового и это наглядно видно и на видео и на фото. Вот это входная дыра в корпусе

она раза в 1.5-2 больше по диаметру, чем сама пуля. Влетев в корпус, пуля разворотила карман для крепления жестких дисков. Я специально ставил мишень таким образом, чтобы пуля встретила преграды внутри корпуса

пыталась вылететь через днище, но уже не хватило энергии, металлическим носиком металл порвала, но протащить фтороплатовую тушку не смогла

Интересно также сравнить результаты попаданий пуль, выпущенных из 2-виткового, 3-виткового и 5-виткового стволов. На первом фото

показаны входные отверстия, на втором - они же только изнутри. По центру расположена дыра от 2-виткового ствола, справа - попадание из 3-виткового и слева - из 5-виткового. Явно видно, что чем выше скорость пули, тем больше дырка получается в пробиваемой поверхности.

Итого наши результаты с 5-витковым стволом

Исходные данные :

- масса пули 3.5 грамм

- калибр 10 мм.

- энергия батареи конденсаторов 7770 Дж.

- напряжение 820 Вольт.

Получено :

- скорость пули 280 м/с

- дульная энергия 137 Дж.

- импульс 0.98 кг*м/с

- КПД 1.78%

Сначала был изготовлен и испытан 2-витковый ствол.  В нем шина питания входила в корпус ствола, проходила до конца, переходила на другую сторону ствола, проходила вдоль рельсы назад, к казенной части ствола и тут уже подключалась к одной из рельс, другая рельса подключалась сразу к наружному терминалу - ламели разъема. Даже без каких-либо измерений результаты испытаний показали эффективность выбранного направления.  Пробив стенку корпуса пуля прошла по касательной в 2-х местах по внутренней арматуре корпуса в результате чего фрагментировалась и оставила своими кусками значительную вмятину на противоположной стороне корпуса. Красными контурами и цифрами показаны места полета пули по внутренностям корпуса после пробития наружной крышки.

Следующим шагом стала попытка создать 3-витковый ствол. Это оказалось нетривиальной задачей. Сразу всплыла очередная проблема. Пакет шин образовывал внутри корпуса ствола 2 конденсатора - между одной рельсой и шиной, подключаемой к противоположной рельсе и между шинами и корпусом. Эти емкости пробивались при постоянных напряжениях около 800 вольт. Только с применением слюды в качестве изоляционного материала удалось повысить пробивное напряжение и с третьей попытки удалось сделать 3-витковый ствол, который выдержал накачку в 827 вольт. Он и был испытан вслед за 2-витковым стволом. Однако, на этот раз решено было измерить скорость пули и получить реальные числа, а не субъективную оценку качества проделанной в мишени дыры. Вот видео, снятое на испытаниях 3-виткового ствола

Была зарегистрирована скорость 458 м/с.

Что примечательно, 1 витковый ствол по предварительным оценкам давал скорость в 3-2.5 раза меньше, т.е.  примерно в 150-180 м/с. Попытки измерить скорость делались и раньше, но они были неудачные, в силу недостатков в конструкции хронографа. Также, на такое соотношение скоростей 1-виткового и 3-виткового стволов указывала длина участка рельс со следами электродуговой эрозии.

Пуля поразила мишень своим донышком. Переворот скорее всего произошел из-за смещающих воздействий трубки хронографа на пулю. При этом скорость на момент удара была настолько высокой, что шайба М3 вырезала из корпуса кусок металла по своему 6-гранному профилю. Его хорошо видно на фото справа.

А вот так выглядело место, где стояла мишень. Пыль с контурами - это не пыль, это рассыпавшееся в порошок медноугольное донышко пули.

В заднюю стенку пуля пришла плашмя, оставила глубокую вмятину с рваным дном. Т.е. вполне можно предположить, что при нормальном выстреле, без хронометрической насадки на стволе и заходе пули в цель точно носиком можно ожидать сквозное пробитие мишени типа “корпус системного блока”.

Следующим шагом будет попытка создать 5-витковый ствол, что будет уже пожалуй пределом наращивания числа витков.

И напоследок - фото конструкции шин 3-виткового ствола

Батарея содержит 20 штук конденсаторов ELZET 4700 µF на 400V и вмещает 7770 Дж энергии при напряжении 820 вольт.  Таким образом требовался конвертор мощностью около 300-400 ватт. Отличительной особенностью такого конвертора является работа в режиме перегрузки и практически короткого замыкания по выходу, когда батарея конденсаторов полностью разряжена. И если для большинства систем питания режим заряда фильтрующих емкостей является переходным, то для данного случая - это основной режим работы конвертора. С топологией конвертора вопросов не возникло - только push-pull может обеспечить возгонку из аккумуляторных 12-ти в 820В да при мощности 400 ватт. Также надо было сделать рекуператор, который бы разряжал батарею конденсаторов обратно в аккумулятор. Для систем RailGun это совершенно необходимо как с точки зрения экономии громадного количества энергии, так и с точки зрения безопасности транспортировки и хранения.

После полутора месяцев напряженной работы на свет родились 2 версии push-pull насосов и одна версия рекуператора.

На фото с вентиляторами - это push-pull насосы, внизу - рекуператор. Оба насоса могли работать некоторое время на режиме короткого замыкания выхода, от моментального пробоя ключей спасала надежная защита по току, а тепловой пробой не успевал наступить, так как тестовая батарея конденсаторов достаточно быстро заряжалась. Один насос показал мощность 300 Ватт на резистивной нагрузке и около 200 при зарядке конденсаторов, а второй (справа) выдал 480 ватт на резистивную нагрузку и около 300 на емкостную. Позже был сделан 3-ий вариант насоса, который выдал 500 ватт на резисторе и также около 300 на емкость. В нем был введен еще канал регулировки по входному напряжению. Он мог работать со слабыми и подсевшими аккумуляторами ограничивая свою прожорливость и не допуская просадки аккумулятора ниже 11 вольт.

Рекуператор был реализован с топологией полумоста и имеет 2 канала регулировки, необходимых для зарядки аккумуляторов - по выходному напряжению (не более 14-ти вольт) и по току. Изначально, конверторы были упакованы в такие аккуратные корпуса.

Когда же настало время провести испытания на боевой батарее с емкостью 7.77 КДж, то выяснилась неприятная вещь, что системы охлаждения ключей в виде двух радиаторов от старых процессоров может и нехватить для надежного охлаждения ключей. Режим перегрузки уж слишком затягивался и радиаторы успевали сильно нагреться, по крайней мере руку было уже не комфортно держать на радиаторе. Возможно, что ключи бы и пережили тяжелый режим нормально, но решено было поискать другое решение с охлаждением ключей. Сложность ситуации заключалась в том, что поставить радиатор по-более проблематично, так как ввиду прямого контакта со стоками ключей он будет уже как антенна работать. Изолировать радиатор от стоков ключей к сожалению нельзя, потому что заметно ухудшается отвод тепла от корпуса ключа на радиатор. В итоге решено было сделать жидностное охлаждение.

Чтобы быстрее получить результат прототип был сделан из тех деталей, которые можно достать на строительных и авто-рынках. В итоге прототип системы пополнился еще одной коробочкой - в ней содежится водяной насос и радиатор от автомобильного отопителя, а также небольшой аккумулятор для питания насоса и вентилятор для обдува радиатора.

Система показала просто фантастическую эффективность охлаждения ключей и громадную избыточность по объему жидкости и диаметрам патрубков.  За все время испытаний еще ни разу не удавалось нагреть радиатор до ощутимого на ощупь нагрева. Значительное уменьшение габаритов системы может быть получено с применением компонент жидкостного охлаждения, применяемых в персональных компьютерах.

К обесстволенному корпусу МР-651 крепился брусок латуни, в котором протачивался канал для газовой трубки, протачивался канал для батарейки ЛЦУ и необходимые крепежные отверстия. На бруске латуни по бокам крепились силовые разъемы и замки для запирания ствола на инжекторе.  Ламели силового разъема перекочевали с проводов непосредственно в корпус ствола. Таким образом подключение ствола к батарее конденсаторов стало происходить одновременно с установкой его на инжектор. Каждый ствол снабжался собственным ЛЦУ, оптическая ось которого настраивалась на параллельность оси ствола на стенде. Под дюралевой крышечкой установлен обычный резистор токоограничительный для питания лазерного диода ЛЦУ, а также контакт, который замыкается при выжиме спускового крючка. Т.е. подсветка цели лазером осуществляется с началом выжима спуска. На этой фото показано как новый инжектор подключался к батарее конденсаторов при первых испытаниях.

“Шайба” на силовых проводах - это для того, чтобы провода сильно не разлетались отталкиваясь друг от друга в момент выстрела магнитными полями. Вверху снимка виден разъем для подключения экспериментального варианта инжектора, эдакий рудимент.

Испытания проводились уже пулями с медноугольным донышком. Было достигнуто стабильное пробивание одной стороны корпуса системного блока и вмятины на внутренних деталях. Калибр пуль - 10 мм.

Донышки со стопорными шайбами конечно же слетали с пули и разрушались в момент проникновения в цель, но фторопластовая обойма с винтом оставались вместе, деформированными.

Видео со стрельбой нового RailGun

1. Ствол. Ствол - сменный, но многоразовый. Так как производить новый выстрел без прочистки ствола после предыдущего выстрела практически невозможно (наличие металлического конденсата от плазмы на его стенках), значит ствол нужно просто менять с каждым выстрелом. Ствол должен стать неким симбиозом гильзы и собственно ствола. Стрелянные стволы после, в спокойной обстановке  прочищаются и переснаряжаются пулями. Так как износ медных рельс ствола довольно интенсивен, то в одном калибре он может выдержать около 5-ти выстрелов после чего начнет резко падать КПД системы , после чего потребуется переточка в следующий калибр. Ряд калибров был выбран 10.0мм, 10.5мм, 11.0мм, 11.5мм, 12.0мм и 12.5мм.

2. Боеприпас. Различные эксперименты показали, что ничего более эффективного нет, чем винтик М3 с насаженными на его фторопластовой обоймой, медноугольным донышком толщиной 3-4 мм и стопорной шайбой позади. В стволе перед выстрелом пуля должна размещаться конечно же у казенного торца ствола, прилегающего к инжектору. Для удержания пули в этом пложении до выстрела оказалось достаточно обмазки ее консистентной смазкой. Она же испаряясь повышает ETC (электро-термохимическую) составляющую сил, разгоняющих пулю. Стабилизация боеприпаса в полете - гироскопическая, за счет турбинного раскручивания пули в канале ствола раскаленными газами.

3. Подключение ствола к инжектору. Конечно же, испытанная ранее система с 2-мя накидными хомутами не выдерживала никакой критики из-за продолжительности процедуры смены стволов. Поэтому было решено опробовать фиксацию ствола двумя поворотными замками, входящими в некие пазы на теле ствола. Это конечно тоже далеко не идеал, но это было гарантированно возможно изготовить в домашних условиях с достаточной точностью. Центровка ствола на инжекторе - за счет углубления в казеннике ствола и цилиндрической бобышки на инжекторе диаметром 15 мм. (это потом уже станет ясно, что лучше делать было бы 16 мм, так как пальчиковые фрезы есть на 14 и на 16 мм, на 15 - нет)

4. Подключение ствола к источнику энергии. Конечно же ножевой разъем должен быть установлен на корпусе инжектора и ствол должен входить в контакт с энерго-системой непосредственно при установке на инжектор. Это должно избавить также и от выдергивания контактов из разъема вследствие действия сил Ампера на кабели.

5. Прицельное приспособление. Это был вопрос, который чуть было не заставил полностью закрыть проект, ведь стволы постоянно меняются и меняется их угол установки на инжектор. Поэтому устанавливать прицельное приспособление на раме RailGun, на инжекторе нет никакого смысла. Следовательно устанавливать прицельное приспособление можно только непосредственно на сам сменный ствол. О пристрелке в случае реализации механического прицела (например, прорези и мушки) тоже речи быть не может, так как ресурс сменных стволов и без того ограничен. Выход был найден в виде ЛЦУ - лазерного целеуказателя.  Решено было опробовать снабжать каждый ствол своим собственным ЛЦУ, а оптическую ось вывести в параллель к оси канала ствола без пристрелки можно достаточно легко и с достаточно высокой точностью. ЛЦУ RailGun по сути своей должно быть некой планкой или трубкой, содержащей только один лазерный диод, который подключается в систему RailGun непосредственно при установке ствола на инжектор перед выстрелом.

6. Конденсаторная батарея.  По результатам ранее проведенных экспериментов сформировалось мнение, что будут получены интересные характеристики, если накапливать энергию порядка 7-8 КДж. С этой задачей вполне справится батарея из 20-ти конденсаторов типа Elzet 4700 мкФ на 400V Носить такое конечно будет тяжело, но еще реально, к тому же предполагалось провести исследования в плане увеличения КПД и сокращения размеров батареи. С энергией в 7 КДж предполагалось получить стабильное пробитие корпуса системного блока. Последний был выбран как мишень для наглядной и понятной оценки мощности RailGun.

7. Система обработки энергии. Эта система должна быть способной быстро закачать 7-8 кДж энергии в батарею конденсаторов. В проекте виделось время зарядки около 20 сек. Т.е. DC-конвертор должен был обладать мощностью порядка  400-500 ватт. Также система должна была быть способной перекачать энергию из конденсаторов обратно в аккумулятор и как частный случай - заряжать аккумулятор от сети переменного тока 220V.

8. Источник энергии. Конечно отдать 500 и более ватт по 12-ти вольтам способен далеко не каждый аккумулятор. Токи по 40-50А в течение короткого времени могут выдать только свинцовые кислотные аккумуляторы, применяемые для пуска двигателей внутреннего сгорания автомобилей и мотоциклов. Последние как раз и отличаются малыми габаритами при достаточной энергоемкости. 

Для начала необходимо было переработать инжектор и сопряжение инжектора со стволом. Решено было использовать замки, удерживающие ствол на пистолете-инжекторе. В итоге устройство приобрело вид :

Это было уже более удобно для использования в эксперниментах, по крайней мере в экспериментах…..

Конечно же, методика прикручивания проводов от ствола к батарее конденсаторов, использовавшаяся ранее совершенно не годится для практического применения в будущем. Поэтому на очередном витке развития проекта решено было протестировать подключение ствола через мощный ножевой разъем и через кабель к батарее конденсаторов. Испытания показали отсутствие подгорания поверхностей в ножевых разъемах, но в то же время высветили новую проблему - силовые провода взаимодействуя между собой посредством электромагнитного поля, создают очень сильные рывки, разрывающие соединение в силовом разъеме. Но эта проблема не являлась первостепенной и ее решение можно было отложить, тем более было уже ясно, что стыковать ствол с инжектором и отдельно подключать провода от ствола к разъему тоже будет совершенно не технологично в полевых условиях.

Самой важной вехой на пути развития проекта стало нахождение способа стабилизации пули. Существовала проблема - пули прилетали в цель как угодно, но только не носиком. Эта проблема грозила полностью остановить проект на этом этапе. После раздумий решено было попробовать сделать перепуск части плазмы через винтовые канавки на теле пули, без особой надежды на успех. Однако произошло Двух канавок, противоположных друг другу, оказалось достаточно для надежного закручивания пули как ротора турбины и создания гироскопической стабилизации. В последующем была выточена оснастка, позволяющая за 2 быстрых прохода проточить канавки. Выяснилось также, что калибр RailGun менее 10мм нет смысла делать. Плечо разворота пули оказывается уже слишком малым. Со временем материалы, составляющие пулю, тоже претерпели изменение. На смену дюралевому токопроводящему донышку пришло донышко медноугольное и пуля приобрела вид

Медноугольное донышко меньше выгорает, но плазмы по-прежнему достаточно как для создания токопроводного канала, так и для стравливания ее части через винтовые канавки на пуле.

Каковы же были результаты экспериментов ?

Для накапливания энергии использовалась конденсаторная батарея на 8 кДж энергии при напряжении 800 вольт. Точнее, состав батареи конденсаторов постоянно менялся и менялась суммарная энергия, но в незначительных пределах - от 7 до 8 кДж. Изначально стрельба велась вот такими пулями

При попадании в пустой корпус системного блока компьютера они оставляли вот такие глубокие вмятины.

Повреждения металла были такие, что создавалось ощущение, что еще немного энергии и корпус будет пробит. Ради интересы была испытана первая пуля с медноугольным донышком и результат впечатлил. Пуля попала в цель боком, но при этом она порвала металл в виде широкой щели, влетела внутрь и помяла раму системного блока, как видно на этих фотографиях

и

Сама же пуля превратилась в обгрызанный кусок фторопласта

Несмотря на наличие газоотводных канавок пуля попала в цель плашмя, а причиной такого кувыркания стал отрыв медноугольного донышка в стволе. Поэтому по-началу выстрел был рассмотрен как неудачный. Это уже много после произойдет возврат к медноугольному донышку и уже много после донышко будет подпираться сзади стопорной гаечкой, препятствующей разрушению пули в стволе, а пока…. пока были пробы создать отделяемый железный сердечник, чтобы повысить проникающую способность боеприпаса.

Однако, пули такой конструкции оказались совсем неудачные и после серии выстрелов идея с отделяемым заточенным сердечником была отброшена. Неудачными они оказались потому, что требовалось обеспечить очень точную центровку тяжелого куска металла в обойме, а этого сделать не удавалось и пули кувыркались в полете и точно носиком не приходили в цель.

В этом файле можно увидеть компиляцию видео нескольких выстрелов, сделанную в тот период

Первой и самой существенной проблемой оказался именно ствол-ускоритель. Как его делать ? из каких материалов ? какой геометрии ? В результате исследования информации по другим проектам стало ясно, что скорый износ ствола в результате дугообразования неизбежен, что ствол понадобится периодически прочищать от нагара, что на самом деле участок разгона пули/снаряда не столь велик при достижимо-разумных размерах накопителя энергии и, наконец, что пулю необходимо как можно плотнее подгонять по размерам к геометрии ствола. Вариации на тему скручивающегося болтами ствола, горячо любимые творцами RailGun на западе, были отметены практически сразу как не технологичные и по части изготовления, и по части настройки при окончательной сборке, и по части обслуживания ствола в ходе эксплуатации, а также по части соблюдения идентичной геометрии канала ствола в условиях тиражирования изделия. Решение было найдено в виде короткого ствола, состоящего из наружного стакана и рельс залитых эпоксидной смолой с последующей проточкой круглого канала ствола разверткой. На снимках ниже Вы можете видеть самый первый ствол.

Он не стрелял ни разу, он был сделан в куске пластиковой водопроводной трубы просто для проверки технической возможности изготовления литого ствола с последующей проточкой канала. Далее последовало изготовление нескольких стволов. Они крепились к инжектору на основе пневматического пистолета МР-651 посредством прижима хомутом.

Примерно в это же время была отработана первоначальная конструкция пули, которая не меняясь в своей основе постоянно претерпевает изменения. Сердечником является винтик М3, на который накручены фторопластовый изолятор и токопроводное донышко. С помощью винта М3 заготовка пули зажимается в патроне для токарной обработки. Изолятор из фторопласта является по сути поршнем, препятствующим срыву плазмы с поверхности токопроводного донышка при работе ускорителя. Собственно, токопроводное донышко. В начале исследований использовался дюраль для выточки донышек. Испарение дюраля создавало в стволе дополнительную составляющую - давление раскаленной плазмы, способствовавшее ускорению пули.

В первых лабораторных стволах калибр был принят 12 мм, их длина была не более 7 самнтиметров и длина рабочей поверхности рельс - около 4 см.

Перед выстрелом шины питания прикручивались непосредственно к конденсаторной батарее, состоявшей на тот момент из 6-ти конденсаторов 4700 мкФ на 400В. В батарее накапливалось около 2300 Дж энергии. Уже с первыми испытаниями стало понятно, что вещь может получиться довольно забавная и интересная. Но предстояло решить еще очень много технических проблем.