Не хватит пальцев на руках (да и на ногах), чтобы пересчитать все
фантастические книги, фильмы и игры, где фигурирует энергетическое
оружие. Признайтесь, каждому из вас хотелось заиметь подобную штуку,
чтобы со зловещим хохотом поджаривать врагов многометровыми
искусственными молниями. Товарищ с ником Rob не стал исключением, и под
впечатлением от комикса The Five Fists of Science собрал свою
собственную Тесла-пушку.
Оружие не стало точной копией пушки из
комикса, но от своего литературного прототипа оно выгодно отличается
тем, что реально существует. И работает!
В основе пушки лежит, как вы наверное догадались, резонансный
трансформатор Теслы. Использована простейшая его разновидность — на
искровом промежутке (SGTC — Spark Gap Tesla Coil).
Корпус
Корпус сделан из алюминия методом литья в песчаную
форму. Как образец для формы был использован детский пистолет (Nerf
Swarmfire).
После литья получается довольно грубая поверхность, поэтому корпус
был обработан на фрезерном станке с ЧПУ до достижения идеального
совпадения половинок корпуса.
Высоковольтный разрядник
Сердцем катушки Теслы является
высоковольтный ключ, в роли которого в данном случае выступает
неуправляемый разрядник. Ток в импульсе достигает тысяч ампер, поэтому
нужно выбрать материалы, устойчивые к громадным температурам и
обладающие хорошими электрическими свойствами.
Корпус камеры разрядника был изготовлен из фарфора. Прежде всего, на 3D-принтере была напечатана форма.
Форма была заполнена керамической массой, и после пары дней высушивания на воздухе детали отправились в печь на обжиг.
В качестве электродов разрядника использованы вольфрамовые сварочные
электроды. Во время работы через камеру разрядника с помощью вентилятора
будет непрерывно продуваться воздух, для охлаждения электродов и
гашения электрической дуги.
Источник питания
Пушка
питается от 18-вольтового литиевого аккумулятора от шуруповерта. Низкое
напряжение поступает на преобразователь, который повышает его до 20 000
вольт. Преобразователь выполнен по двухтактной схеме с переключением при
нулевом напряжении (ZVS — zero voltage switch).
(для увеличения нажмите на изображение)
Схема помещается в пластиковой крышке для канализационных труб.
В качестве повышающего трансформатора использован строчник от телевизора.
Батарея конденсаторов
Еще одним обязательным компонентом
катушки Теслы является накопительная батарея конденсаторов. Батарея
собрана из конденсаторов 942C20P15K-F 0.15 мкФ 2000 В, 6 штук
последовательно. Каждый зашунтирован резистором для выравнивания
напряжений и безопасного разряда после выключения. Для конденсаторов
пришлось сделать отдельный корпус из оргстекла. Детали корпуса нарезаны
лазером.
Катушка
Первичная обмотка состоит из пяти витков
высоковольтного провода, и закрыта двумя фрезерованными крышками из
полиэтилена высокого давления (ПЭВД).
Вторичная обмотка намотана на 2.5-дюймовой трубе из АБС-пластика и
содержит 1100 витков провода диаметром 0.25 мм (30 AWG). Снаружи обмотка
покрыта аэрозольным полиуретановым лаком, а нижняя часть дополнительно
изолирована фторопластовой лентой.
Венчает катушку алюминиевый тор, обеспечивающий нужную для резонанса
емкость вторичной обмотки. Именно из него будут бить молнии. Напоследок
несколько фотографий разрядов:
Видео: