5. Снаряд.
Это целая отдельная история.
Если просто выстрелить отпиленным куском гвоздя (как это делается в большинстве любительских coilgun’ов), то можно получить хорошую начальную скорость и красиво дырявить пивные банки и прочие предметы, приставив их вплотную к стволу. Большинство любителей coilgun снимают пару таких роликов, выкладывают в Интернет и этим ограничиваются. Проблемы начинаются, если мишень отодвинуть дальше, чем на метр – снаряд кувыркается в полете и приходит в цель непредсказуемой стороной, что резко снижает проникающую способность и может привести к рикошету в любом направлении.
Проблема стабилизации снаряда известна давно и многократно
обсуждалась. Пути ее решения тоже давно известны – это гироскопическая (раскручиваем перед выстрелом) или аэродинамическая (приделываем хвостик) стабилизация. Евгений Васильев вот даже
патент оформил.
Приступая к разработке coilgun, я поставил эту проблему на первое место и сначала провел небольшое изучение вопроса по научным публикациям в Интернете (например,
вот). Оказалось, что для гироскопической стабилизации нужны высокие скорости вращения снаряда (по-крайней мере, сотни оборотов в секунду). В огнестрельном оружии они достигают и нескольких тысяч. Я не смог придумать, как простым методом реализовать раскрутку снаряда до таких скоростей в процессе выстрела. Предложенный Евгением метод тоже не подошел, потому что система планировалась всего с одной-двумя ступенями. Поэтому гироскопическую стабилизацию пришлось отбросить.
Осталось попробовать аэродинамическую, то есть изготовить снаряд вытянутой формы с воздушным «тормозом» в задней части (такой вариант предлагался
вот здесь). Но длинный снаряд в coilgun плохо ускоряется (оптимальная длина составляет от двух до четырех диаметров), поэтому я с неизбежностью пришел к выводу о необходимости изготовления снаряда в виде стрелы с металлическим наконечником (он же служит сердечником, втягивающимся в катушку при выстреле) и легким удлиненным древком. Так как древко должно проходить через катушку вслед за наконечником, то стрела должна быть неоперенной.
Оказалось, что для таких стрел существуют
определенные соотношения между длиной наконечника и древка и их массой, при которых достигается стабилизация в полете. Если объяснять «на пальцах», то древко должно быть как можно более легким и длинным по сравнению с наконечником.
Оставалось найти подходящие заготовки и изготовить снаряд в соответствии с этими теоретическими соотношениями. Здесь пришлось немало повозиться и поэкспериментировать. Например, вначале я пытался изготовить снаряд с наконечником из острия 8-мм гвоздя (достать который тоже оказалось непростой задачей – в обычных строительных магазинах продаются гвозди диаметром только до 6 мм) и древком из букового стержня, соединив их при помощи термоусадочной трубки подходящего диаметра.
Так как диаметр ствола с уже намотанными катушками оказался меньше 8 мм, то каждый «полуфабрикат» из 8-мм гвоздя приходилось обтачивать. К тому же, чтобы термоусадочная трубка не мешала движению, диаметр наконечника после острия должен был уменьшаться на 0,3 – 0,5 мм. В итоге, деталям пришлось придать специальную форму, как показано на рис. 6.