Экспериментальное исследование пушки Гаусса

Слайд #1

Экспериментальное исследование пушки Гаусса Авторы: ученики 10 класса ГОУ СОШ № 1273, ЮЗАО, Коньково, ул. Капицы, 12. Волдинер Игорь, Автомонов Андрей. Научный руководитель: Устюгина Галина Павловна, учитель физики

Слайд #2

Цель проекта , 1. Создать опытный образец пушки Гаусса. 2. Исследовать действие этого устройства. 3. Предложить свой электромагнитный способ ускорения массы. 4. Получить сравнительные характеристики двух способов.

Слайд #3

Фридрих Гаусс ( 1777 г — 1855) Родился в Германии. Выдающийся немецкий математик, астроном и физик. В честь него была названа единица-Гаусс — единица измерения магнитной индукции в системе СГС.

Слайд #4

Актуальность В настоящее время большой интерес вызывают новые виды  электромагнитного оружия, имеющие целый ряд преимуществ перед известными видами стрелкового оружия.  В основе таких видов оружия лежат физические принципы электромагнетизма. Эти современные устройства представляют собой электромагнитные ускорители масс.

Слайд #5

Пушка Гаусса в качестве оружия обладает преимуществами, которыми не обладают другие виды стрелкового оружия. Это отсутствие гильз и неограниченность в выборе начальной скорости и энергии боеприпаса, а так же скорострельности орудия, возможность бесшумного выстрела (если скорость снаряда не превышает скорости звука) в том числе без смены ствола и боеприпаса, относительно малая отдача (равная импульсу вылетевшего снаряда, нет дополнительного импульса от пороховых газов или движущихся частей), теоретически, больша я надежность и износостойкость, а так же возможность работы в любых условиях, в том числе космического пространства. Главная проблема — низкий КПД установки. КПД редко достигает даже 27 % Отчасти этот недостаток можно компенсировать использованием многоступенчатой системы разгона снаряда.

Слайд #6

Многоцелевой эсминец нового поколения DD(X) обещает стать идеальной энергетической платформой для ЭМ пушек. Вся мощность системы (78 мегаватт) может перераспределяться между различными потребителями в любых пропорциях.

Слайд #7

Пушка Гаусса в космосе для мирных и военных целей. Конденсаторы заряжаются от солнечных батарей.

Слайд #8

Гигантская ЭМП, для вывода спутников на орбиту. Главной проблемой для осущесвления данной задачи отсутствие мощного источника возобновляемой энергии.

Слайд #9

Принцип действия При протекании электрического тока в катушке индуктивности возникает магнитное поле, которое разгоняет снаряд, «втягивая» его внутрь катушки индуктивности. Если в момент прохождения снаряда через середину катушки отключить ток, то магнитное поле исчезнет, и снаряд вылетит из другого конца ствола.

Слайд #10

Наш способ ускорения тела электромагнитным полем В качестве перемещаемого тела в пушке Гаусса использовалось тело из немагнитного материала, на котором имелось кольцо из проводящего материала. Процесс ускорения массы наблюдался в момент разрядки конденсатора, когда в катушке индуктивности нарастал электрический ток, и как следствие, образующийся магнитный поток, пронизывающий кольцо, возбуждал в нем индукционный ток. Противодействующие поля приводили к выталкиванию кольца из катушки.

Слайд #11

Первые эксперименты

Слайд #12

Пушка Гаусса в действии

Слайд #13

Тестирование нашего метода

Слайд #14

Результаты Создана экспериментальная модель индукционной пушки, с помощью которой проведена серия экспериментов.

Слайд #15

Выполнены расчеты основных физических величин, характеризующих  действие  пушки Гаусса: энергии, запасаемой в конденсаторе при его зарядке, кинетической энергии снаряда, кпд устройства и т.д.

Слайд #16

Энергия электрического поля конденсатора Wc = CU2/2 U- напряжение на обкладках конденсатора (в Вольтах) С- ёмкость конденсатора (в Фарадах) Кинетическая энергия снаряда E = mv2/ 2, где скорость наряда вычислялась по формуле v = l √g/2h, где l –дальность полета тела (координата x), h – высота, с которой падает тело (координата y), которое получило горизонтальную скорость m- масса снаряда (в килограммах) v - его скорость по оси ОХ (в м/с ).

Слайд #17

Получены сравнительные характеристики способов.

Слайд #18

Наши расчеты Масса (кг) m Координата (м) Y Координата(м) X Скорость (м/с) V Кинетическая энергия (Дж) E Электри ческая энергия Конденса ора (Дж) W К.П.Д. % E/W*100% 4*10-4 3*10-2 1,5 19,4 0,0722 49 0,15 7*10-3 5*10-2 0,5 5 0,0875 49 0,18

Слайд #19

экспериментально подтверждена гипотеза - возможность ускорения тел из немагнитного вещества электромагнитным способом.

Слайд #20

Авторы проекта: ученики 10 «б» класса школы № 1273 г. Москвы Волдинер Игорь, Автомонов Андрей.