Электромагнитная пушка Гаусса на микроконтроллере
Всем привет. В данной статье рассмотрим, как изготовить портативную электромагнитную пушку Гаусса, собранную с применением микроконтроллера. Ну, насчет пушки Гаусса я, конечно, погорячился, но то, что это – электромагнитная пушка, нет сомнения. Данное устройство на микроконтроллере было разработано для того, чтобы обучить начинающих программированию микроконтроллеров на примере конструирования электромагнитной пушки своими руками.Разберем некоторые конструктивные моменты как в самой электромагнитной пушке Гаусса, так и в программе для микроконтроллера.
С самого начала нужно определиться с диаметром и длиной ствола самой пушки и материалом, из которого она будет изготовлена. Я применил пластиковый футляр диаметром 10 мм из-под ртутного термометра, поскольку он у меня валялся без дела. Вы можете использовать любой доступный материал, обладающий не ферромагнитными свойствами. Это стекло, пластик, медная трубка и т. д. Длина ствола может зависеть от количества применяемых электромагнитных катушек. В моем случае используется четыре электромагнитных катушки, длина ствола составила двадцать сантиметров.
Что касается диаметра применяемой трубки, то в процессе работы электромагнитная пушка показала, что нужно учитывать диаметр ствола относительно применяемого снаряда. Проще говоря, диаметр ствола не должен намного превышать диаметр применяемого снаряда. В идеале, ствол электромагнитной пушки должен подходить под сам снаряд.
Материалом для создания снарядов послужила ось от принтера диаметром пять миллиметров. Из данного материала и были изготовлены пять болванок длиной 2,5 сантиметра. Хотя также можно применять стальные болванки, скажем, из проволоки или электрода – что найдется.
Нужно уделить внимание и весу самого снаряда. Вес по возможности должен быть небольшим. Мои снаряды слегка тяжеловаты получились.
Перед созданием данной пушки были проведены эксперименты. В качестве ствола использовалась пустая паста от ручки, в качестве снаряда – иголка. Иголка с легкостью пробивала обложку журнала, установленного неподалеку от электромагнитной пушки.
Поскольку оригинальная электромагнитная пушка Гаусса строится по принципу заряда конденсатора большим напряжением, порядка трехсот вольт, то в целях безопасности начинающим радиолюбителям следует запитывать её низким напряжением, порядка двадцати вольт. Низкое напряжение приводит к тому, что дальность полета снаряда не очень большая. Но опять же, всё зависит от количества применяемых электромагнитных катушек. Чем больше электромагнитных катушек применяется, тем больше получается ускорение снаряда в электромагнитной пушке. Также имеют значение диаметр ствола (чем меньше диаметр ствола, тем снаряд летит дальше) и качество намотки непосредственно самих электромагнитных катушек. Пожалуй, электромагнитные катушки – самое основное в устройстве электромагнитной пушки, на это нужно обратить серьёзное внимание, чтобы добиться максимального полета снаряда.
Я приведу параметры своих электромагнитных катушек, у вас они могут быть другими. Катушка наматывается проводом диаметром 0,2 мм. Длина намотки слоя электромагнитной катушки составляет два сантиметра и содержит шесть таких рядов. Каждый новый слой я не изолировал, а начинал намотку нового слоя на предыдущий. Из-за того, что электромагнитные катушки запитываются низким напряжением, вам нужно получить максимальную добротность катушки. Поэтому все витки наматываем плотно друг другу, виток к витку.
Что касается подающего устройства, то тут особые пояснения не нужны. Все паялось из отходов фольгированного текстолита, оставшегося от производства печатных плат. На рисунках все подробно отображено. Сердцем подающего устройства является сервопривод SG90, управляемый микроконтроллером. Купить можно тут
Подающий шток изготовлен из стального прутка диаметром 1,5 мм, на конце штока запаяна гайка м3 для сцепления с сервоприводом. На качалке сервопривода для увеличения плеча установлена загнутая с двух концов медная проволока диаметром 1,5 мм.
Данного нехитрого устройства, собранного из подручных материалов, вполне хватает, чтобы подать снаряд в ствол электромагнитной пушки. Подающий шток должен полностью выходить из загрузочного магазина. В качестве направляющей для подающего штока послужила треснувшая латунная стойка с внутренним диаметром 3 мм и длиной 7 мм. Жалко было выбрасывать, вот и пригодилось, собственно, как и кусочки фольгированного текстолита.
Программа для микроконтроллера atmega16 создавалась в AtmelStudio, и является полностью открытым проектом для вас. Рассмотрим некоторые настройки в программе микроконтроллера, которые придется произвести. Для максимально эффективной работы электромагнитной пушки вам понадобится настроить в программе время работы каждой электромагнитной катушки. Настройка производится по порядку. Сначала подпаиваете в схему первую катушку, все остальные не подключаете. Задаете в программе время работы (в миллисекундах).
Источник
Электромагнитное оружие
На нашем сайте по схемотехнике периодически поднимаются темы, связанные с электронным оружием — пушки Гаусс, глушилки радиочастот и так далее. А что же наша армия, имеющая милиардные бюджеты — как далеко сумели продвинуться военные разработчики на пути создания оружия будущего? Небольшой обзор имеющихся уже сейчас на вооружении образцов мы и рассмотрим далее. Импульсное электромагнитное оружие является реальным, уже проходящим испытания, типом вооружений армии России. Америка и Израиль также проводят успешные разработки в этой области, однако сделали ставку на использование ЭМИ-систем для генерации кинетической энергии боезаряда. У нас же пошли по пути прямого поражающего фактора и создали прототипы сразу нескольких боевых комплексов – для сухопутных войск, ВВС и ВМФ. Сегодня наша «Алабуга», разорвавшись на высоте 300 метров, способна отключить всю электронную аппаратуру в радиусе 3 км и оставить войсковое подразделение без средств связи, управления, наведения огня, при этом превратив всю имеющуюся технику противника в груду бесполезного металлолома. Это ракета, боевым блоком которой является высокочастотный генератор электромагнитного поля большой мощности. Но прежде чем говорить о применении ЭМИ-оружия, следует сказать, ещё что Советская Армия готовилась воевать в условиях применения поражающего фактора ЭМИ. Поэтому вся военная техника разрабатывалась с учётом защиты от этого поражающего фактора. Способы различны — начиная от простейшего экранирования и заземления металлических корпусов аппаратуры и заканчивая применением специальных предохранительных устройств, разрядников и устойчивой к ЭМИ архитектурой аппаратуры. Так что говорить, будто от него нет защиты, тоже не стоит. Да и радиус действия у ЭМИ-боеприпасов не такой большой — плотность его мощности убывает пропорционально квадрату расстояния. Соответственно, убывает и воздействие. Конечно, вблизи точки подрыва защитить технику сложно.
Глушилка электроники
Впервые мир увидел реально действующий прототип электромагнитного оружия на выставке вооружений ЛИМА-2001 в Малайзии. Там был представлен экспортный вариант отечественного комплекса «Ранец-E». Он выполнен на шасси МАЗ-543, имеет массу около 5 тонн, обеспечивает гарантированное поражение электроники наземной цели, летательного аппарата или управляемого боеприпаса на дальностях до 14 километров и нарушения в её работе на расстоянии до 40 км. Несмотря на то, что первенец произвел настоящий фурор в мировых СМИ, спецалисты отметили ряд его недостатков. Во-первых, размер эффективно поражаемой цели не превышает 30 метров в диаметре, а во-вторых, оружие одноразовое — перезарядка занимает более 20 минут, за которые чудо-пушку уже раз 15 подстрелят с воздуха, а работать по целям она может только на открытой местности, без малейших визуальных преград. Возможно по этим причинам американцы и отказались от создания подобного ЭМИ-оружия направленного действия, сконцентрировавшись на лазерных технологиях. Наши оружейники решили испытать судьбу и попытаться «довести до ума» технологию направленного ЭМИ-излучения.
Интересны и другие разработки НИИРП. Исследуя воздействие мощного СВЧ-излучения с земли на воздушные цели, специалисты этих учреждений неожиданно получили локальные плазменные образования, которые получались на пересечении потоков излучения от нескольких источников. При контакте с этими образованиями воздушные цели претерпевали огромные динамические перегрузки и разрушались. Согласованная работа источников СВЧ-излучения, позволяла быстро менять точку фокусировки, то есть производить перенацеливание с огромной скоростью или сопровождать объекты практически любых аэродинамических характеристик. Опыты показали, что воздействие эффективно даже по боевым блокам МБР. По сути, это даже не просто СВЧ-оружие, а боевые плазмоиды. Возможно, именно это подтолкнуло американцев к созданию на Аляске комплекса HAARP (High freguencu Active Auroral Research Program) — научно-исследовательский проект по изучению ионосферы и полярных сияний. Отметим, что тот мирный проект почему-то имеет финансирование агентства DARPA Пентагона.
Электроника на вооружении российской армии
Чтобы понять, какое место занимает тема радиоэлектронной борьбы в военно-технической стратегии российского военного ведомства, достаточно посмотреть Госпрограмму вооружений до 2020 года. Из 21 трлн рублей общего бюджета ГПВ 3,2 трлн (около 15%) планируется направить на разработку и производство систем нападения и защиты, использующих источники электромагнитного излучения. Для сравнения, в бюджете Пентагона, по оценке экспертов, эта доля значительно меньше – до 10%. В общем заметно прибавилась заинтересованность государства в оружии на новых физических принципах. Программы по нему сейчас носят приоритетный характер. А теперь давайте посмотрим на те изделия, которые дошли до серии и поступили на вооружение за последние несколько лет.
Мобильные комплексы радиоэлектронной борьбы «Красуха-4» подавляют спутники-шпионы, наземные радары и авиационные системы АВАКС, полностью закрывает от радиолокационного обнаружения на 300 км, а также может нанести радиолокационное поражение вражеским средствам РЭБ и связи. Работа комплекса основывается на создании мощных помех на основных частотах радаров и прочих радиоизлучающих источников.
Средство радиоэлектронной борьбы морского базирования ТК-25Э обеспечивает эффективную защиту кораблей различного класса. Комплекс предназначен для обеспечения радиоэлектронной защиты объекта от радиоуправляемого оружия воздушного и корабельного базирования путем создания активных помех. Предусмотрено сопряжение комплекса с различными системами защищаемого объекта, такими как навигационный комплекс, радиолокационная станция, автоматизированная система боевого управления. Аппаратура ТК-25Э обеспечивает создание различных видов помех с шириной спектра от 60 до 2000 МГц, а также импульсных дезинформирующих и имитационных помех с использованием копий сигналов. Комплекс способен одновременно анализировать до 256 целей. Оснащение защищаемого объекта комплексом ТК-25Э в несколько раз снижает вероятность его поражения.
Многофункциональный комплекс «Ртуть-БМ» разработан и выпускается на предприятиях КРЭТ с 2011 года и является одной из наиболее современных систем РЭБ. Основное назначение станции – защита живой силы и техники от одиночного и залпового огня артиллерийских боеприпасов, оснащенных радиовзрывателями. Отметим, что радиовзрывателями сейчас оснащены до 80% западных снарядов полевой артиллерии, мин и неуправляемых реактивных снарядов и почти все высокоточные боеприпасы, эти достаточно простые средства позволяют защитить от поражения войска в том числе непосредственно в зоне контакта с противником.
Концерн «Созвездие» производит серию малогабаритных (автономных) передатчиков помех серии РП-377. С их помощью можно глушить сигналы GPS, а в автономном варианте, укомплектованном источниками питания, ещё и расставив передатчики на некоторой площади, ограниченной только количеством передатчиков. Сейчас готовится экспортный вариант более мощной системы подавления GPS и каналов управления оружием. Она уже является системой объектовой и площадной защиты от высокоточных средств поражения. Построена она по модульному принципу, который позволяет варьировать площади и объекты защиты. Из несекретных разработок известны также изделия МНИРТИ — «Снайпер-М» «И-140/64» и «Гигаватт», выполненные на базе автоприцепов. Они используются для отработки средств защиты радиотехнических и цифровых систем военного, специального и гражданского назначения от поражения ЭМИ.
Полезная теория
Элементная база РЭС весьма чувствительна к энергетическим перегрузкам, и поток электромагнитной энергии достаточно высокой плотности способен выжечь полупроводниковые переходы, полностью или частично нарушив их нормальное функционирование. Низкочастотное ЭМО создает электромагнитное импульсное
излучение на частотах ниже 1 МГц, высокочастотное ЭМО воздействует излучением СВЧ-диапазона – как импульсным, так и непрерывным. Низкочастотное ЭМО воздействует на объект через наводки на проводную инфраструктуру, включая телефонные линии, кабели внешнего питания, подачи и съема информации. Высокочастотное ЭМО напрямую проникает в радиоэлектронную аппаратуру объекта через его антенную систему. Помимо воздействия на РЭС противника, высокочастотное ЭМО может также влиять на кожные покровы и внутренние органы человека. При этом в результате их нагрева в организме возможны хромосомные и генетические изменения, активация и дезактивация вирусов, трансформация иммунологических и поведенческих реакций.
Главным техническим средством получения мощных электромагнитных импульсов, составляющих основу низкочастотного ЭМО, является генератор с взрывным сжатием магнитного поля. Другим потенциальным типом источника низкочастотной магнитной энергии высокого уровня может быть магнитодинамический генератор, приводимый в действие с помощью ракетного топлива или взрывчатого вещества. При реализации высокочастотного ЭМО в качестве генератора мощного СВЧ-излучения могут использоваться такие электронные приборы, как широкополосные магнетроны и клистроны, работающие в миллиметровом диапазоне гиротроны, генераторы с виртуальным катодом (виркаторы), использующие сантиметровый диапазон, лазеры на свободных электронах и широкополосные плазменно-лучевые генераторы.
Таким образом в будущем, однозначно победа будет за тем, кто сумеет разработать и внедрить наиболее совершенные радиоэлектронные методы ведения боя. А нам остаётся следиь за разработками специалистов и пытаться если не превзойти, то по крайней мере повторить некоторые простые конструкции в домашних радиолюбительских лабораториях. По материалам сайта expert.ru
| ||
Бесколлекторный двигатель постоянного тока — занимательная теория работы мотор-колеса.
Класс A — схема самодельного УМЗЧ высокого качества на полевых MOSFET транзисторах.
Теория работы импульсных источников питания и варианты схемотехники.