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E-Book

Experimente mit Electric Guns

Geschichte, Grundlagen und Selbstbau elektronischer Kanonen

AutorThomas Rapp
VerlagFranzis
Erscheinungsjahr2009
Seitenanzahl140 Seiten
ISBN9783772330759
FormatPDF
KopierschutzWasserzeichen/DRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis9,99 EUR
Seit dem amerikanischen SDI-Projekt, besser bekannt unter dem Namen 'Krieg der Sterne', und der weiten Verbreitung von Computer-Ballerspielen sind futuristische Waffensysteme wie Coil- und Railguns einem breiten Publikum zwar bekannt, wurden aber noch nicht zusammenfassend beschrieben. Dieses Buch bietet eine Übersicht über die historische Entwicklung und erläutert die zu Grunde liegenden technischen und physikalischen Prinzipien dieser Waffen.

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Leseprobe
4 Spezielle Bauelemente (S. 80-82)

4.1 Speicherelemente

Bei den hier beschriebenen Projekten werden hauptsächlich Kondensatoren als Speicher verwendet. Für die meisten Schaltungen sind Elkos gut geeignet, nur für Wirbelstrom und Induktionskanonen sollten Hochspannungskondensatoren mit kleiner Kapazität verwendet werden, um die erforderlichen kurzen Pulszeiten zu erreichen.

4.1.1 Elektrolytkondensatoren/Elkos

Die hier in Frage kommenden Elkos sind Aluminium-Elektrolytkondensatoren. Das Dielektrikum dieser Kondensatoren besteht aus einer dünnen Aluminiumoxidschicht, die während der Herstellung durch Elektrolyse auf den Aluminiumelektroden entsteht (Formierung). Durch eine falsche Polung während des Betriebs kann dieser Vorgang rückgängig gemacht werden, wodurch der Kondensator unbrauchbar wird und in manchen Fällen sogar explodieren kann. Dies ist besonders unangenehm, da sich dann die leitfähige Elektrolytflüssigkeit im Gerät verteilt und später zu schwer aufzuspürenden Kurzschlüssen und Kriechströmen führt.

Deshalb ist immer auf die am Kondensator angegebene Polung zu achten. Die gleiche Wirkung wie eine Falschpolung hat auch eine Überspannung, die die angegebene Nennspannung wesentlich überschreitet. Besonders Elektrolytkondensatoren reagieren empfindlich darauf. Aufgrund der konstruktionsbedingten Innenwiderstände der Kondensatoren ist es günstiger, und meist auch billiger, mehrere kleine Kondensatoren parallel zu schalten als einen großen zu verwenden. Besonders gut für diese Anwendungen sind natürlich spezielle Pulselkos, welche auf Grund ihres Aufbaus für hohe Entladeströme geeignet sind.

Blitzelkos oder Stützelkos aus Schaltnetzteilen und Invertern erfüllen diese Bedingungen. Auf dem folgenden Bild sind drei solcher Kondensatoren abgebildet. Die beiden Elkos im Hintergrund stammen aus Schaltnetzteilen, der vordere ist ein Blitzelko aus einem Fotoblitzgerät. Interessant ist die technologische Entwicklung. Der linke Elko aus dem Jahr 1980 hat bei 2000 µF und 250 V einen Energieinhalt von 62,5 Joule, während der rechte von 1992 bei 5700 µF und 360 V bei gleicher Größe schon 363 Joule speichert.

4.1.2 Hochspannungskondensatoren

Spezielle Hochspannungsimpulskondensatoren für höchste Entladeströme, niedrigste Induktivität und 100 % Spannungsumkehr sind für den Bastler meist viel zu teuer. Die riesigen Kondensatorbänke der militärischen Forschungslabors hätten im Hobbykeller auch kaum Platz. Gut erhältlich und nicht zu teuer sind dagegen Kondensatoren aus der Massenproduktion. Die Kondensatoren aus Mikrowellenöfen sind gut geeignet.

Diese Kondensatoren habe eine Kapazität von etwa 1 µF bei einer Betriebsspannung von etwa 2000 V/AC. Oft werden auch auf Flohmärkten und bei Ebay Bosch-Kondensatoren angeboten. Mit einer Kapazität von 40 µF bei 2.5 kV DC Betriebsspannung sind sie für unsere Zwecke hervorragend geeignet. Da diese Typen offenbar in großen Stückzahlen produziert wurden, ist der Preis von ca. 5 bis 10 Euro pro Stück nicht zu hoch. So halten sich die Kosten für eine kleine Kondensatorbank in überschaubaren Grenzen.

Diese MP- (Metall/Papier) Kondensatoren haben ein Dielektrikum aus speziellem Papier und aufgedampften Elektroden aus einer dünnen Aluschicht und dadurch die angenehme Eigenschaft der Selbstheilung. Bei einem Durchschlag des Dielektrikums verdampft ein Teil der Elektrode und so entsteht kein bleibender Schaden. Auf dem Bild links ist der einer Konservendose ähnliche Bosch-Kondensator, rechts ein Kondensator aus einem Mikrowellenofen. Wenn man schon dabei ist, Mikrowellenöfen zu zerlegen, sollte man auf jeden Fall auch den zugehörigen Netztrafo und die Gleichrichterdiode sichern.

4.1.3 Spulen und Batterien

Auch Batterien sind als Energiequelle geeignet. Die gute alte Autobatterie, die korrektere Bezeichnung wäre Bleiakku, ist in der Lage sehr hohe Ströme zumindest für eine kurze Zeit zu liefern. Bei einem Test lieferte ein frisch geladener 12-V-/45-Ah-Akku, einen Strom von 756 Ampere.
Inhaltsverzeichnis
Vorwort4
Inhalt6
1 Geschichtliche Entwicklung8
2 Grundlagen – Die verschiedenen Beschleunigungsarten13
2.1 Spulenkanonen / Coilguns13
2.2 Die Reluktanzkanone14
2.3 Wirbelstrom-Spulenkanone15
2.4 Fliegender Ring15
2.5 Reconnection Coilgun16
2.6 Mehrstufige Spulenkanonen18
3 Selbstbauprojekte33
3.1 Spulenkanone Einsteigermodell33
3.2 Einfache Spulenkanone mit Hochspannungstreiber35
3.3 Mehrstufige Spulenkanone mit Gleitkontakten37
3.4 Mehrstufige Spulenkanone mit optischer Triggerung40
3.5 Vierstufige Induktionsspulenkanone43
3.6 Achtstufige Induktionskanone47
3.7 Fliegender Ring51
3.8 Fliegende Scheibe53
3.9 Prallplattenbeschleuniger54
3.10 Reconnection Coilgun58
3.11 Mehrstufige Reconnection Gun60
3.12 Schienenkanone/Railguns60
3.13 Railgun mit serieller Augmentation61
3.14 Hochleistungsrailgun64
3.15 Railgun mit Plasmaarmatur67
3.16 Elektrische Schleuder71
3.17 Elektrische Schleuder 272
3.18 Elektrische Armbrust73
4 Spezielle Bauelemente79
4.1 Speicherelemente79
4.2 Die Hochleistungsschalter82
5 Messtechnik94
5.1 Geräte zur Messtechnik94
5.2 Spannungsmessung95
5.3 Strommessung95
5.4 Die Rogowskispule96
5.5 Geschwindigkeitsmessungen98
5.6 Das ballistische Pendel98
5.7 Die Wurfparabel100
5.8 Elektronische Geschwindigkeitsmessung101
5.9 Hochgeschwindigkeitsfotografie103
5.10 Kurzzeitblitzgerät103
5.11 Verzögerungsschaltung105
5.12 Verzögerungsgenerator mit PIC-Prozessor106
5.13 Sensoren109
6 Aktuelle wissenschaftliche undmilitärische Projekte114
Anhang124
Referenzliste134
Sachverzeichnis138

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