Очень много людей занимаются конструированием электромагнитных пушек, начиная от военных, занимающимися многомиллиондолларовыми разработками и заканчивая неимоверным количеством маньякофанатов - радиолюбителей.

В то время, как военные помешаны на сбивании снарядами из магнитных ускорителей баллистических ракет, любители, как правило, доводят свою систему до состояния действующего экспериментального прототипа, на чем и бросают. Но ведь изначально идея гауссовки подразумевала именно создание оружия, а не просто настольно – лабораторного образца, демонстрирующего интересный способ применения электромагнетизма!

Данная статья предназначена для тех, кому мало сделать гауссовку лишь для того, чтобы убедится, что железные предметы действительно вылетают из катушки, а хочется продолжить свой путь в “гауссостроении”. Ведь сделать магнитный ускоритель масс и оружие на его основе – совершенно разные вещи!

Оружие, помимо определённой мощности выстрела, которую тоже необходимо обеспечить, подразумевает так же определённую компоновку элементов системы, простоту эксплуатации, надежность и заданные тактико-технические характеристики (ТТХ).

Наиболее остро в конструировании магнитных ускорителей масс, как всегда, стоит проблема получения большой кинетической энергии снаряда – точнее – повышение КПД гауссовки. С этого и начнем.

Как правило, магнитные ускорители масс имеют КПД не боле 1% - т.е. лишь 1 сотая часть энергии конденсаторов переходит в кинетическую энергию снаряда. Поэтому достаточной для оружия энергией обладают лишь большие стационарные пушки, общей массой от 50 и более килограмм, которые, естественно, совершенно непригодны для использования в качестве ручного оружия. Создатели таких тяжеловесных систем любят снимать на видео процесс пробивания многосантиметровых досок, разнесения в пыль кирпичей, а потом с гордостью показывать это всем кому не попадя, пытаясь показать какое мощное оружие гаусс ган. Но стоит вспомнить о массе пушки, как все восхищение от мощности моментально отпадает! Гауссовка массой 50 кг метает железный гвоздь с кинетической энергией не более 100Дж, в то время, как наш “родной” Пистолет Макарова имеет энергию пули 300Дж, а весит вместе с полным магазином 850 грамм! И это при том при всем, что патроны ПМ-а безнадежно устарели и считаются слабыми, а современные пистолетные патроны придают пуле энергию аж в 450-500Дж!... А что уж там говорить о снайперских винтовках!... Снайперская винтовка СВД с расстояния в 100 метров пробивает на вылет до 36 сосновых досок, толщиной 2,5 см каждая, а полный вес винтовки едва достигает 4 кг.

Поэтому при проектировании ручной гауссовки не рассчитывайте на энергию пули как у огнестерла. Рассчитывать вы можете на мощность, аналогичную мощности российских пневматических винтовок – т.е. примерно от 4 до 7 джоулей. Правда не стоит особо расстраиваться – этого вполне достаточно для отстрела мелких птичек и битья бутылок с расстояния до 10-15 метров.

И так, как же получить эти 4-7 джоулей? Можно просто взять побольше конденсаторов, с общей энергоемкостью достаточной для придания гвоздю энергии в 4Дж при КПД 1% и на этом успокоится. Однако масса такой пушки будет достигать 4-5 Кг, что как-то не очень способствует созданию на основе этого ручного оружия.

Поэтому, естественно, было бы очень хорошо поработать над повышением КПД устройства. На одноступенчатой системе вполне реально получить КПД 4,5%, что значительно лучше. Как широко известно, КПД магнитного ускорителя тем выше, чем лучше согласованы параметры соленоида с параметрами конденсаторов и параметрами гвоздя. Т.е. при выстреле к моменту подлета гвоздя к середине обмотки ток в катушке уже близко к нулю и магнитное поле отсутствует, не препятствуя снаряду вылетать из соленоида. Однако на практике получить такое удается редко – малейшее отклонение от теоретического идеала резко снижает КПД.

Остальная энергия конденсаторов, как известно, теряется на активном сопротивлении проводов, а так как удельное сопротивления меди ограничено и постоянно, то уменьшить потери на активном сопротивлении практически нельзя, но все таки возможно за счет варьирования параметров катушки.

Как известно, мощность потерь растет пропорционально квадрату тока. Снаряд ускоряет магнитное поле, величина которого определяется током и индуктивностью катушки. Так как увеличивать ток очень нехорошо, но требуется мощное магнитное поле, да ещё и ограниченное по времени существования, то можно поступить следующим образом.

Длину соленоида можно увеличить, при этом возрастет количество витков и его индуктивность, но так как длина соленоида станет больше, время импульса тоже можно увеличить. При меньшем токе величина магнитного поля будет больше.

Если кому-то трудно представить общий вид ситуации в целом, попробую описать ситуацию на примере крайностей.

Другая крайность – обмотка малого диаметра из толстого провода в несколько витков и сердечник размером с обрезок иголки. КПД такой штуки чрезвычайно низок, зато иголка при выстреле приобретает огромную скорость. Именно в эту крайность и упираются магнитные ускорители масс!

Примечательно то, что в обоих случаях длина обмотки особой роли, как ни странно, не играет – решающую роль играет толщина проводов и количество витков, которые, в сущности, взаимосвязаны. Увеличивая диаметр провода с целью уменьшить его сопротивление, мы неизбежно сталкиваемся с увеличением диаметра обмотки, что нехорошо сказывается на плотности магнитного поля в её середине.

Из всего вышесказанного вытекает, что экспериментировать надо не только с параметрами обмотки и конденсаторов, но и с параметрами метаемого тела. Есть смысл делать диаметр снаряда больше, правда за счет этого так же возрастет его масса, что отрицательно скажется на его скорости полета. А ведь для стрелкового оружия важна не только мощность, но и настильность траектории.

Сами конденсаторы необходимо оснастить индикаторным светодиодом для контроля их заряда. Нет смысла при эксплуатации пушки постоянно контролировать напряжение конденсаторов при помощи вольтметра, если известно максимальное напряжение преобразователя и время полного заряда конденсаторов.