logo
Среда, 26 Декабрь 2012 00:00

Моделирование Gauss Gun. Начало. Избранное

Оцените материал
(1 Голосовать)
Итак, наигравшись несколько лет назад с катушкой и тиристором, я забросил гауссо-строение. Пришло время для аналитического подхода.

Первое, что приходит в голову после просмотра Всемирного Арсенала - почему такие низкие скорости снарядов? максимум 100м/с, а в основном - менее пятидесяти. При таких скоростях прицельная стрельба возможна лишь на очень маленьких дистанциях (не более 10м). Это в то время как самый заурядный пистолет на CO2 имеет начальную скорость снаряда 150-180 м/с. Гаусс-ган станет привлекательной игрушкой, если хотя бы сравняется с воздушкой по характеристикам. В то же время он не должен попадать в разряд оружия, т.е. энергия пули не должна превысить 7 Дж. Это значит, что брать тяжелый снаряд нельзя. Для максимальной скорости 150 м/с это 0.62 г.

Начал я с просмотра форумов, где нашел скрипт, позволяющий моделировать одну ступень гаусса. Скрипт выполняет пошаговый расчёт электромагнитной системы в программе FEMM, большое спасибо авторам за него. С его помощью промоделировал с десяток вариантов для круглой пули от воздушки - 4.5мм, сталь. Результаты удручающие - очень низкий КПД и малое время нахождения пули в катушке делают невозможным их применение. Для цилиндрической пули особым подбором заниматься не стал, решив сначала проверить правильность работы скрипта.

Для начала сравним результаты работы скрипта с результатами моделирования схемы (SPICE). Напряжение на конденсаторе и ток через него по данным скрипта показаны на Рис.1. Ток в катушке нарастает в течение 400мкс до значения 275А, затем плавно убывает из-за падения напряжения на конденсаторе. Ко времени 780мкс скрипт посчитал, что снаряд достиг середины катушки, и ток упал до нуля. Начальное напряжение на конденсаторе 95В, к концу выстрела падает до 76В.

Напряжение и ток конденсатора, результат выполнения скрипта

Рис.1

Моделирование проводилось в среде Altium, принципиальная схема показана на Рис.2. Номиналы компонентов на схеме повторяют входные данные скрипта, источник Vg подает импульс шириной 780мкс на затвор транзистора VT1. Схема замещения катушки состоит из L1 и R1. Диод D1 Замыкает отрицательный выброс на катушке после выключения VT1. 

Схема принципиальная  

Рис.2

Низкий КПД (1.34%) дает право пренебречь потерями энергии на разгон пули при сравнении результатов. Ток через R1 и напряжение на конденсаторе C1 показаны на Рис.3. Характер графиков очень схож с результатами скрипта, максимальный ток 315.9А достигается через 509 мкс, напряжение конденсатора к концу моделирования снижается до 74.38В.

В общем, результаты разняться незначительно, особенно если вспомнить, что наличие пули в катушке увеличивает индуктивность, а сопротивление ключа в модели SPICE 2.5мОм вместо 50 мОм, за счет чего в рассчете с помощью скрипта ток чуть ниже.



Рис.3

Следующий шаг проверки скрипта - изготовление макета и измерение скорости патрона.
  • Другие материалы в этой категории: Моделирование Gauss Gun. Рекуперация. »
    Авторизуйтесь, чтобы получить возможность оставлять комментарии