В этой статье мы подробно разберём историю, механизм пушки, затронем электродинамику
Но перед тем как начать, расскажу чем отличается Пушка Гаусса от Рельсотрона. Пушка Гаусса использует магниты для ускорения снарядов (Магнитный ускоритель). Рельсотрон же использует силу Ампера для придания скорости снаряду.
История рельсотрона
Ещё до Первой Мировой Войны инженеры, очарованные духом небывалого технического прогресса, стали задумываться о поиске достойной альтернативы классической огнестрельной артиллерии.
Всё дело в том, что возможности пороха, как метательного средства, лимитированы скоростью расширения газов при его взрыве. Поэтому для того, чтобы осуществить «артиллерийскую революцию», необходимо применить что-то иное, причем речь не идет о более сильной взрывчатке, а о другой форме энергии, например, об электричестве.
Использование порохов достигло своего предела — скорость выпущенного с их помощью заряда ограничена 2,5 км/сек
Название «оружие будущего» было придумано в Советском Союзе в конце 50-х годов, автором термина стал академик Лев Арцимович. Есть несколько разных версий относительно того, кто, когда и где собрал первый опытный образец, однако, это не так уж важно, поскольку теоретическая база, на основе которой создавалась «рельсовая пушка», не являлась секретной, так что соорудить нечто подобное в лабораторных условиях могли бы многие страны.
Первые упоминания о рэйлгане появились в западной прессе в 70-е годы. Предполагалось, что такие установки будут изготавливаться для вооружения военных космических «шаттлов». Затем рельсотрон рассматривали как часть проекта, известного под названием СОИ («стратегическая оборонная инициатива»). Электромагнитная пушка должна была уничтожать советские баллистические ракеты на заатмосферных участках их траектории. Как известно, до практической реализации СОИ дело не дошло.
Новую и несколько неожиданную популярность «рэйлган» получил после появления в 90-е годы компьютерных игр «от первого лица». На этот раз он превратился в мощное ручное оружие, способное уничтожить самого сильного противника одним точным выстрелом. Всё это, разумеется, не имело никакой связи с реальностью. Разработка первых настоящих боевых рельсотронов началась в США в середине нулевых годов. Создателем нового оружия является компания General Atomics. Американские военные планировали использовать электромагнитные пушки для оснащения своих кораблей. В первую очередь речь шла о перспективных эсминцах Zumwalt.
Устройство и принцип действия.
Какова кинетическая энергия большого самосвала, с горкой гружёного песком и разогнанного до 100 километров в час? Такова была энергия снаряда, выпущенного из электромагнитной пушки ВМС США.
Высокие показатели рельсотрона обусловлены его специфическим устройством. Давайте рассмотрим его подробнее: вся движуха сосредоточена в незамысловатой схеме из двух параллельных шпал (так называемых рельс), подрезанных со старых школьных брусьев, к которым подключается источник мощного тока, и замыкающий скользящий по рельсам снаряд. Карнавал начинается, когда мы пускаем по цепи постоянный ток: запитанные рельсы создают вокруг себя магнитное поле, и ранее упомянутый снаряд, пропуская через себя поток электричества, поддаётся влиянию поля рельс и приходит в движение. В физике это явление называется силой Ампера, и действует эта сила на проводник с током, помещённый в магнитное поле. В рельсотроне располагается и кайфует тяжёлый снаряд, разгоняемый подвижным контактов до чудовищных скоростей. Механизм чем-то напоминает арбалет, в котором болт получает ускорение от тетивы.
При протекании тока через снаряд, материал снаряда и рельсы должны обладать: как можно более высокой проводимостью, снаряд — как можно меньшей массой, источник тока — как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью.
Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен малые массы до очень больших скоростей (скорость снаряда в
огнестрельном оружии ограничивается кинетикой проходящей в оружии химической реакции). На практике рельсы изготавливают из бескислородной меди, покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки или проволоку.
В любом случае, цель военных — получить электромагнитное рельсовое орудие, способное уничтожать морские и наземные цели на большом расстоянии.
Представьте, иметь такую у себя дома…
А чё там на практике?
Первые выстрелы из рэйлгана были сделаны в лабораторных условиях. В частности, еще в 80-е годы в СССР проводились опыты, в ходе которых небольшие пластиковые снаряды весом в несколько грамм удавалось разгонять до скорости в 8-10 километров в секунду. При этом полученной кинетической энергии хватило для того, чтобы буквально испарить мишень, представлявшую собой стальной лист. Американский военный рельсотрон испытывался уже многократно. Впервые это произошло, видимо, в 2008 году. Согласно заявлению представителей ВМФ США, снаряд весом в 2 килограмма обладал дульной энергией в 10 МДж, вылетая из ствола со скоростью в 2,5 километра в секунду. (В 2010 году была проведена демонстрация усовершенствованного рельсового орудия. Вес снаряда увеличили до 3,2 кг, а дульная энергия при этом выросла до 32-33 МДж.)
Конечно, рельсотрон обладает целым рядом весомых преимуществ: Теоретически неограниченная скорость снаряда. Уже сегодня она такова, что от выстрела из электромагнитной пушки не сможет увернуться даже самолет, находящийся в зоне прямой видимости;
Огромная дальность выстрела, недоступная для обычной артиллерии. В частности, в США утверждают, что их морской рельсотрон сможет уничтожать цели, находящиеся на расстояниях до 400 километров;
Дешевизна снарядов. Болванки из вольфрама обходятся совсем недорого, а их разрушительный эффект, обусловленный огромным запасом кинетической энергии, не требует применения взрывчатки;
Возможность применения пушки для выведения на орбиту космических аппаратов.
Но рельсотрон обладает так же рядом недостатков:
Проблемы энергообеспечения. Расчеты показывают, что для придания трёхкилограммовому снаряду энергии в 32 МДж мощность необходимого электромагнитного импульса составит 1,6 гигаватта – в полтора с лишним раза больше, чем у типичного ядерного реактора.
Перегрузки в момент выстрела достигают 25 000 – 30 000 G, что не даёт возможности «начинить» снаряд какой-либо взрывчаткой, тем более детонаторами;
При ведении огня на большие расстояния точность существенно снижается;
Пока не удается обеспечить высокий темп стрельбы, что ограничивает возможности рельсотрона как орудия ПВО и ПРО;
Направляющие изготовлены из дорогих материалов, при этом не выдерживают большого количества выстрелов;
Эффективность поражения крупных целей небольшими болванками вызывает сомнения.
Что самое неприятное, каждый из недостатков рельсотрона представляет собой настоящую ловушку: при попытке решения проблемы трудности начинают нарастать буквально в геометрической прогрессии. Например, попытка увеличить вес болванок неизбежно вызовет необходимость в многократно более мощной энергетической установке. Оборудование снарядов модулем самонаведения (американцы утверждают, что им это удалось, что крайне сомнительно) неизбежно приводит к резкому росту стоимости выстрела. В итоге возникает вопрос, а не проще ли использовать обычную управляемую ракету?
Ко всему прочему, для поражения площадных целей рельсотрон совершенно не подходит. Даже если бы его снаряды и удалось начинить взрывчаткой, они всё равно слишком малы для этого вида стрельбы. Весьма примечательным фактом стало сворачивание программы Zumwalt. Этот «корабль будущего» пока так и не получил никакого рэйлгана, а по своей «обычной» боевой эффективности он заметно уступает созданным десятки лет назад эсминцам проекта «Арли Бёрк», не говоря уже о крейсерах «Тикондерога». Построено всего три Замволта — продолжения этой серии не будет. Правда, пока что неудача проекта по созданию рельсотрона официально не признана. Более того, аналогичные работы ведутся и в других странах. Что из всего этого выйдет – покажет будущее. Но, не смотря на такие уж и слишком большие трудности, Рэйлган станет намного более реалистичным проектом после создания новых по своему принципу, очень мощных и при этом компактных источников или ёмкостей электроэнергии.
Как бы ни был рельсотрон разрушителен, его время ещё не пришло: уж больно энергозатратная машина получается, так что киберпанк-войнушки откладываются на неопределённый срок.
Оружие Мира
ОРУЖИЕ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ – РЕЛЬСОТРОН/RAILGUN
В этой статье мы подробно разберём историю, механизм пушки, затронем электродинамику
История рельсотрона
Ещё до Первой Мировой Войны инженеры, очарованные духом небывалого технического прогресса, стали задумываться о поиске достойной альтернативы классической огнестрельной артиллерии.
Всё дело в том, что возможности пороха, как метательного средства, лимитированы скоростью расширения газов при его взрыве. Поэтому для того, чтобы осуществить «артиллерийскую революцию», необходимо применить что-то иное, причем речь не идет о более сильной взрывчатке, а о другой форме энергии, например, об электричестве.
Название «оружие будущего» было придумано в Советском Союзе в конце 50-х годов, автором термина стал академик Лев Арцимович. Есть несколько разных версий относительно того, кто, когда и где собрал первый опытный образец, однако, это не так уж важно, поскольку теоретическая база, на основе которой создавалась «рельсовая пушка», не являлась секретной, так что соорудить нечто подобное в лабораторных условиях могли бы многие страны.
Разработка первых настоящих боевых рельсотронов началась в США в середине нулевых годов. Создателем нового оружия является компания General Atomics.
Американские военные планировали использовать электромагнитные пушки для оснащения своих кораблей. В первую очередь речь шла о перспективных эсминцах Zumwalt.
Устройство и принцип действия.
Какова кинетическая энергия большого самосвала, с горкой гружёного песком и разогнанного до 100 километров в час? Такова была энергия снаряда, выпущенного из электромагнитной пушки ВМС США.
Высокие показатели рельсотрона обусловлены его специфическим устройством. Давайте рассмотрим его подробнее: вся движуха сосредоточена в незамысловатой схеме из двух параллельных шпал (так называемых рельс), подрезанных со старых школьных брусьев, к которым подключается источник мощного тока, и замыкающий скользящий по рельсам снаряд. Карнавал начинается, когда мы пускаем по цепи постоянный ток: запитанные рельсы создают вокруг себя магнитное поле, и ранее упомянутый снаряд, пропуская через себя поток электричества, поддаётся влиянию поля рельс и приходит в движение. В физике это явление называется силой Ампера, и действует эта сила на проводник с током, помещённый в магнитное поле. В рельсотроне располагается и кайфует тяжёлый снаряд, разгоняемый подвижным контактов до чудовищных скоростей. Механизм чем-то напоминает арбалет, в котором болт получает ускорение от тетивы.
При протекании тока через снаряд, материал снаряда и рельсы должны обладать:
как можно более высокой проводимостью,
снаряд — как можно меньшей массой,
источник тока — как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью.
Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен малые массы до очень больших скоростей (скорость снаряда в
огнестрельном оружии ограничивается кинетикой проходящей в оружии химической реакции). На практике рельсы изготавливают из бескислородной меди, покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки или проволоку.
В любом случае, цель военных — получить электромагнитное рельсовое орудие, способное уничтожать морские и наземные цели на большом расстоянии.
Представьте, иметь такую у себя дома…
А чё там на практике?
Первые выстрелы из рэйлгана были сделаны в лабораторных условиях. В частности, еще в 80-е годы в СССР проводились опыты, в ходе которых небольшие пластиковые снаряды весом в несколько грамм удавалось разгонять до скорости в 8-10 километров в секунду. При этом полученной кинетической энергии хватило для того, чтобы буквально испарить мишень, представлявшую собой стальной лист.
Американский военный рельсотрон испытывался уже многократно. Впервые это произошло, видимо, в 2008 году. Согласно заявлению представителей ВМФ США, снаряд весом в 2 килограмма обладал дульной энергией в 10 МДж, вылетая из ствола со скоростью в 2,5 километра в секунду. (В 2010 году была проведена демонстрация усовершенствованного рельсового орудия. Вес снаряда увеличили до 3,2 кг, а дульная энергия при этом выросла до 32-33 МДж.)
Конечно, рельсотрон обладает целым рядом весомых преимуществ:
Теоретически неограниченная скорость снаряда. Уже сегодня она такова, что от выстрела из электромагнитной пушки не сможет увернуться даже самолет, находящийся в зоне прямой видимости;
Огромная дальность выстрела, недоступная для обычной артиллерии. В частности, в США утверждают, что их морской рельсотрон сможет уничтожать цели, находящиеся на расстояниях до 400 километров;
Дешевизна снарядов. Болванки из вольфрама обходятся совсем недорого, а их разрушительный эффект, обусловленный огромным запасом кинетической энергии, не требует применения взрывчатки;
Возможность применения пушки для выведения на орбиту космических аппаратов.
Но рельсотрон обладает так же рядом недостатков:
Проблемы энергообеспечения. Расчеты показывают, что для придания трёхкилограммовому снаряду энергии в 32 МДж мощность необходимого электромагнитного импульса составит 1,6 гигаватта – в полтора с лишним раза больше, чем у типичного ядерного реактора.
Перегрузки в момент выстрела достигают 25 000 – 30 000 G, что не даёт возможности «начинить» снаряд какой-либо взрывчаткой, тем более детонаторами;
При ведении огня на большие расстояния точность существенно снижается;
Пока не удается обеспечить высокий темп стрельбы, что ограничивает возможности рельсотрона как орудия ПВО и ПРО;
Направляющие изготовлены из дорогих материалов, при этом не выдерживают большого количества выстрелов;
Эффективность поражения крупных целей небольшими болванками вызывает сомнения.
Что самое неприятное, каждый из недостатков рельсотрона представляет собой настоящую ловушку: при попытке решения проблемы трудности начинают нарастать буквально в геометрической прогрессии. Например, попытка увеличить вес болванок неизбежно вызовет необходимость в многократно более мощной энергетической установке.
Оборудование снарядов модулем самонаведения (американцы утверждают, что им это удалось, что крайне сомнительно) неизбежно приводит к резкому росту стоимости выстрела. В итоге возникает вопрос, а не проще ли использовать обычную управляемую ракету?
Ко всему прочему, для поражения площадных целей рельсотрон совершенно не подходит. Даже если бы его снаряды и удалось начинить взрывчаткой, они всё равно слишком малы для этого вида стрельбы.
Весьма примечательным фактом стало сворачивание программы Zumwalt. Этот «корабль будущего» пока так и не получил никакого рэйлгана, а по своей «обычной» боевой эффективности он заметно уступает созданным десятки лет назад эсминцам проекта «Арли Бёрк», не говоря уже о крейсерах «Тикондерога». Построено всего три Замволта — продолжения этой серии не будет. Правда, пока что неудача проекта по созданию рельсотрона официально не признана. Более того, аналогичные работы ведутся и в других странах. Что из всего этого выйдет – покажет будущее.
Но, не смотря на такие уж и слишком большие трудности, Рэйлган станет намного более реалистичным проектом после создания новых по своему принципу, очень мощных и при этом компактных источников или ёмкостей электроэнергии.
Как бы ни был рельсотрон разрушителен, его время ещё не пришло: уж больно энергозатратная машина получается, так что киберпанк-войнушки откладываются на неопределённый срок.
#интересно_об_оружии