Пушки электромагнитные – Электромагнитные пушки: описание, виды

Содержание

Электромагнитные пушки: описание, виды

Электромагнитные пушки – это общее название установок, предназначенных для ускорения предметов (объектов) с помощью электромагнитных сил. Такие устройства называются электромагнитными ускорителями масс.

Электромагнитные пушки разделяют на следующие виды:

1. Рельсотрон – это устройство представляет собой электродный импульсный ускоритель масс. Работа этого прибора заключается в передвижении снаряда между двух электродов – рельс — по которым течет ток. Благодаря этому электромагнитные пушки такого типа и получили свое название – рельсотрон. В таких приборах источники тока подключаются к основанию рельс, в результате ток течет «вдогонку» движущемуся объекту. Магнитное поле создается вокруг проводников, по которым протекает ток, оно сосредоточено за движущимся снарядом. В результате объект, по сути, является проводником, который помещен в перпендикулярное магнитное поле, создаваемое рельсами. Согласно законам физики, на снаряд воздействует сила Лоренца, которая направлена в противоположную сторону от места подключения рельс и ускоряет объект.

2. Электромагнитные пушки Томпсона – это индукционные ускорители масс. В основу работы индукционных пушек заложены принципы электромагнитной индукции. В катушке устройства возникает быстро нарастающий ток, он вызывает в пространстве магнитное поле переменного характера. Обмотка намотана вокруг ферритового сердечника, на конце которого находится токопроводящее кольцо. Благодаря воздействию магнитного потока, который пронизывает кольцо, возникает переменный ток. Он создает магнитное поле, имеющее противоположную полю обмотки направленность. Проводящее кольцо своим полем отталкивается от противоположного поля обмотки и, ускоряясь, слетает с ферритового стержня. Скорость и мощность вылета кольца напрямую зависят от силы импульса тока.

3. Электромагнитная пушка Гаусса – магнитный ускоритель масс. Назван в честь математика-ученого Карла Гаусса, который внес огромный вклад в изучение свойств электромагнетизма. Основным элементом пушки Гаусса является соленоид. Он наматывается на диэлектрическую трубку (ствол). В один конец трубки вставляется ферромагнитный объект. В момент появления в катушке электрического тока в соленоиде возникнет магнитное поле, под действием которого разгоняется снаряд (в направлении центра соленоида). При этом на концах заряда образуются полюса, которые ориентированы соответственно полюсов катушки, в результате чего, после прохождения снаряда через центр соленоида, он начинает притягиваться в противоположном направлении (тормозится). Схема электромагнитной пушки показана на фото.

Современная наука значительно продвинулась в области изучения ускорения и накопления энергии, а также образования импульсов. Можно предположить, что в ближайшем будущем человечество столкнется с новым типом оружия — электромагнитные пушки. Для развития этой технологии требуется огромная работа во всех аспектах ускорителей масс, включая снаряды и энергоснабжение. Важнейшую роль сыграют новые материалы. Для реализации такого проекта потребуются мощные и компактные источники электрической энергии. А также высокотемпературные сверхпроводники. Учитывая, что в последнее время большой популярностью пользуются работы Н. Тесла, можно предположить, что эти технологии могут быть объединены. В таком случае мы увидим электромагнитные пушки без источников энергии, ведь она будет поступать непосредственно из эфира.

fb.ru

Электромагнитная пушка Гаусса: оружие будущего

Современные артиллерийские пушки представляют собой сплав новейших технологий, ювелирной точности поражения и возросшей мощности боеприпасов. И все же, несмотря на колоссальный прогресс, пушки XXI века стреляют также, как и их прабабушки — используя энергию пороховых газов.

Поколебать монополию пороха смогло электричество. Идея создания электромагнитной пушки зародилась практически одновременно в России и Франции в разгар Первой мировой войны. В ее основу легли труды немецкого исследователя Йоганна Карла Фридриха Гаусса, который разработал теорию электромагнетизма, воплотившуюся в необычное устройство — электромагнитную пушку.

Опережая время

Идея создания электромагнитной пушки намного опередила свое время. Тогда в начале минувшего века все ограничилось опытными образцами, показавшими к тому же очень скромные результаты. Так французская модель едва сумела разогнать 50 граммовый снаряд до скорости 200 м/сек, что ни шло ни в какое сравнение с действующими на тот момент обычными артиллерийскими системами. Ее российский аналог – магнитно-фугальная пушка и вовсе осталась в чертежах. И все же главный итог – воплощение идеи в реальное «железо», а подлинный успех был вопросом времени.

Гаусс-пушка

Разработанная немецким ученым пушка Гаусса представляет собой разновидность электромагнитного ускорителя масс. Пушка состоит из соленоида (катушки) с расположенным внутри него стволом из диэлектрического материала. Она заряжается снарядом из ферромагнетика. Чтобы заставить снаряд двигаться, на катушку подается электрический ток, создающий магнитное поле, благодаря которому снаряд втягивается в соленоид. Скорость снаряда тем быстрее, чем мощнее и короче генерированный импульс. Принцип действия Гаусс-пушки

Преимущества электромагнитной пушки Гаусса по сравнению с другими видами оружия — возможность гибко варьировать начальную скорость и энергию снаряда, а также бесшумность выстрела. Есть и недостаток — низкий КПД, составляющий не более 27 % и связанные с этим крупные затраты энергии. Поэтому в наше время пушка Гаусса имеет перспективы скорее в качестве любительской установки. Однако, идея может получить вторую жизнь в случае изобретения новых компактных и сверхмощных источников тока.

Рельсовая электромагнитная пушка

Рельсотрон – еще один вид электромагнитной пушки. В состав рельсотрона входят источник питания, коммутационная аппаратура и два электропроводящих рельса от 1 до 5 метров, которые одновременно являются электродами, расположенными друг от друга на расстоянии 1 см. В нем энергия электромагнитного поля взаимодействует с энергией плазмы, которая образуется в результате сгорания специальной вставки в момент подачи высокого напряжения.

Принцип действия рельсотрона

Порох на большее не способен

Конечно, рано говорить о том, что время традиционных боеприпасов безвозвратно ушло в прошлое. Однако по оценкам экспертов они достигли своего предела. Скорость выпущенного с их помощью заряда ограничена 2,5 км/сек. Для войн будущего этого явно недостаточно.

Рельсовые пушки – больше не фантазия

В США полным ходом идут лабораторные испытания 475-мм рельсотрона, разработанного компаниями General Atomics и BAE Systems. Первые залпы чудо-оружия показали обнадеживающие результаты. 23-кг снаряд вылетал из ствола со скоростью, превышающей 2200 м/сек, что позволит в дальнейшем поражать цели на расстоянии до 160 км. Невероятная кинетическая энергия поражающих элементов электромагнитных орудий делает ненужными метательные заряды, а значит повышается живучесть расчетов. После доводки опытного образца рельсотрон установят на скоростной корабль JHSV Millinocket. Примерно через 5-8 лет US NAVY начнут планомерно оснащаться рельсовыми пушками.

Наш ответ

В нашей стране об электромагнитных пушках вспомнили в 50-е годы, когда началась безумная гонка по созданию очередного сверхоружия. До сих пор эти работы строго засекречены. Советским проектом руководил выдающийся физик академик Л. А. Арцимович, многие годы занимавшийся проблемами плазмы. Именно он заменил громоздкое название «электродинамический ускоритель массы» на всем известное сегодня — «рельсотрон».

Залп из рельсотрона

В России и сейчас ведутся подобные разработки. Свое видение рельсотрона недавно продемонстрировал коллектив одного из филиалов Объединенного института высоких температур РАН. Для разгона заряда был разработан электромагнитный ускоритель. Пулю весом в несколько грамм здесь удалось разогнать до скорости около 6,3 км/сек.

www.techcult.ru

Оружие будущего. Электромагнитная пушка

В последнее время в открытой печати все чаще появляются публикации об электромагнитном оружии (ЭМО). Материалы об ЭМО пестрят различными сенсационными, а порой и откровенно антинаучными «выкладками» и экспертными мнениями, часто настолько полярными, что складывается впечатление, что люди говорят вообще о разных вещах. Электромагнитное оружие называют и «технологиями будущего» и одной из «величайших обманок» в истории. Но истина, как это часто бывает, лежит где-то посередине…

Электромагнитное оружие (ЭМО) — оружие, в котором для придания начальной скорости снаряду используется магнитное поле, либо энергия электромагнитного излучения используется непосредственно для поражения или нанесения повреждений технике и живой силе противника. В первом случае магнитное поле используется как альтернатива взрывчатым веществам в огнестрельном оружии. Во втором — используется возможность наведения токов высокого напряжения и электромагнитных импульсов высокой частоты для выведения из строя электрического и электронного оборудования противника. В третьем — применяется эм-излучение определенной частоты и напряженности с целью вызывание болевых или иных (страха, паники, слабости) эффектов у человека. ЭМ оружие второго типа позиционируется как безопасное для людей и служащее для вывода из строя техники и средств связи. Электромагнитное оружие третьего типа, приводящее к временной небоеспособности живой силы противника, относится к категории оружия нелетального действия.

Электромагнитное оружие, разрабатываемое в настоящее время, можно разделить на несколько типов, различающихся по принципу использования свойств электромагнитного поля:

— Электромагнитная пушка (ЭМП)

— Система активного «отбрасывания» (САО)

— «Глушилки» — различные виды систем радиоэлектронной борьбы (РЭБ)

— Электромагнитные бомбы (ЭБ)

В первой части цикла статей, посвященных электромагнитному оружию, речь пойдет об электромагнитных пушках. Ряд стран, например США, Израиль и Франция активно проводят разработки в этой области, сделав ставку на использование электромагнитно-импульсных систем для генерации кинетической энергии беозарядов.

У нас, в России, пошли другим путем — основной упор сделали не на электронные пушки, как США или Израиль, а на системы радиоэлектронной борьбы и электромагнитные бомбы. Например, как утверждают специалисты, работающие над проектом «Алабуга», отработка технологии уже минула стадию полевых испытаний, в данный момент идет стадия доводки опытных образцов в целях увеличить мощность, точность и дальность излучения. Сегодня боевая часть «Алабуги», разорвавшись на высоте 200-300 метров, способна отключить всю радио- и электронную аппаратуру противника в радиусе 4 км и оставить войсковое подразделение масштаба батальон/полк без средств связи, управления и наведения огня, превратив всю имеющуюся технику противника в «груду металлолома». Может быть именно эту систему имел в виду Владимир Владимирович, когда недавно говорил, о «секретном оружии», которое Россия может применить в случае войны? Впрочем, подробнее про систему «Алабуга» и других новейших российских разработках в области ЭМО речь пойдет в следующем материале. А сейчас, давайте, вернемся к электромагнитным пушкам, наиболее известном и «раскрученном» в СМИ типе электромагнитного оружия.

Может возникнуть резонный вопрос — зачем вообще нужны ЭМ-пушки, разработка которых требует огромных затрат времени и ресурсов? Дело в том, что существующие артиллерийские системы (на основе порохов и взрывчатых веществ), по оценкам экспертов и ученых, достигли своего предела — скорость выпущенного с их помощью снаряда ограничена 2,5 км/сек. Для того, чтобы увеличить дальнобойность артиллерийских систем и кинетическую энергию заряда (а следовательно, и поражающую способность боевого элемента) необходимо увеличить начальную скорость снаряда до 3-4 км/сек, а существующие системы на это не способны. Для этого нужны принципиально новые решения.

Идея создания электромагнитной пушки зародилась практически одновременно в России и Франции в разгар Первой мировой войны. В её основу легли труды немецкого исследователя Йоганна Карла Фридриха Гаусса, который разработал теорию электромагнетизма, воплотившуюся в необычное устройство — электромагнитную пушку. Тогда, в начале ХХ века всё ограничилось опытными образцами, показавшими, к тому же, довольно посредственные результаты. Так французский опытный образец ЭМП смог разогнать 50-граммовый снаряд лишь до скорости 200 м/сек, что ни шло ни в какое сравнение с существовавшими на тот момент пороховыми артиллерийскими системами. Её российский аналог — «магнитно-фугальная пушка» и вовсе осталась лишь «на бумаге», — дальше чертежей дело не пошло. Всё дело в особенностях данного вида вооружения. Пушка Гаусса стандартной конструкции состоит из соленоида (катушки) с расположенным внутри него стволом из диэлектрического материала.

Пушка Гаусса заряжается снарядом из ферромагнетика. Чтобы заставить снаряд двигаться, на катушку подаётся электрический ток, создающий магнитное поле, благодаря действию которого снаряд «втягивается» в соленоид, — и скорость снаряда на выходе из «ствола» тем больше, чем мощнее сгенерированный электромагнитный импульс. В настоящее время ЭМ-пушки Гаусса и Томпсона, вследствие ряда принципиальных (и на данный момент неустранимых) недостатков, не рассматриваются с точки зрения практического применения, основным видом ЭМ-пушек, разрабатываемых для постановки на вооружение, являются «рельсотроны».

В состав рельсотрона входят мощный источник питания, коммутационная и управляющая аппаратура и два электропроводящих «рельса» длиной от 1 до 5 метров, которые являются своего рода «электродами», расположенными друг от друга на расстоянии примерно 1 см. В основу действия рельсотрона положен кумулятивный эффект, когда энергия электромагнитного поля взаимодействует с энергией плазмы, которая образуется в результате «сгорания» специальной вставки в момент подачи высокого напряжения. В нашей стране об электромагнитных пушках заговорили в 50-е годы, когда началась гонка вооружений, и тогда же начались работы по созданию ЭМП — «сверхоружия», способного в корне изменить расстановку сил в противостоянии с США. Советским проектом руководил выдающийся физик академик Л. А. Арцимович, один из ведущих мировых специалистов по изучению плазмы. Именно он заменил громоздкое название «электродинамический ускоритель массы» на всем известное сегодня — «рельсотрон». Разработчики рельсотронов сразу с толкнулись серьезной проблемой: электромагнитный импульс должен быть настолько мощным, чтобы возникла ускоряющая сила, способная разогнать снаряд до скорости, как минимум 2М (около 2,5 км/с), и вместе с тем настолько кратковременным, чтобы снаряд не успел «испариться» или разлететься на куски. Поэтому снаряд и рельс должны обладать как можно более высокой электрической проводимостью, а источник тока — как можно большей электрической мощностью и как можно меньшей индуктивностью. В данный момент эта фундаментальная проблема, проистекающая из принципа действия рельсотрона, до конца не устранена, но вместе с тем разработаны инженерные решения, способные до определенной степени нивелировать ее негативные последствия и создать действующие прототипы ЭМ-пушки рельсотронного типа.

В США с начала двухтысячных идут лабораторные испытания 475-мм рельсотроной пушки, разработанной компаниями General Atomics и BAE Systems. Первые залпы из «пушки будущего», как ее уже окрестили в ряде СМИ, показали довольно обнадёживающие результаты. Снаряд массой 23-кг вылетал из ствола со скоростью, превышающей 2200 м/сек, что позволило бы поражать цели на расстоянии до 160 км. Невероятная кинетическая энергия поражающих элементов электромагнитных орудий делает боевые части снарядов, по сути, ненужными, так как сам снаряд при попадании в цель производит разрушения, сравнимые с тактической ядерной боеголовкой.

После доводки опытного образца рельсотрон планировали установить на скоростной корабль JHSV Millinocket. Однако планы эти отложили до 2020 года, так как с установкой ЭМП именно на боевые корабли возник ряд принципиальных сложностей, устранить которые пока не удалось.

Та же судьба постигла и ЭМ-пушку на передовом американском эсминце «Zumwalt». В начале 90-х годов вместо артиллерийской системы 155 калибра на перспективных кораблях типа DD(X) / GG(X) планировалось устанавливать электромагнитную пушку, но потом от этой идеи решили отказаться. В том числе потому, что при стрельбе из ЭМП пришлось бы на время отключать большую часть электроники эсминца, в том числе системы ПВО и ПРО, а также останавливать ход корабля и системы жизнеобеспечения, иначе мощности энергосистемы не хватает для обеспечения стрельбы. К тому же ресурс ЭМ-пушки, которая испытывалась на эсминце, оказался крайне невелик, — всего несколько десятков выстрелов, после чего ствол выходит из строя из-за огромных магнитных и температурных перегрузок. Данную проблему решить пока не удалось. Исследования и испытания, а точнее сказать, «освоение бюджета», по программе разработки электромагнитного оружия для эсминцев типа DD(X) в данный момент продолжаются, но вряд ли ЭМП с теми характеристиками, которые заявлялись на старте данной программы, появится на вооружении армии США в обозримой перспективе.

Есть ли у электромагнитных пушек будущее? Безусловно. И вместе с тем, не стоит ожидать, что уже завтра ЭМП заменят привычные нам артиллерийские системы. Многие ученые и эксперты в начале 80-х годов ХХ века всерьез заявляли, что не пройдет и 30-ти лет, как лазерное оружие изменит «лицо войны» до неузнаваемости. Но заявленный срок вышел, а мы до сих пор не видим на вооружении армий мира ни бластеров, ни лазерных пушек, ни генераторов силовых полей. Все это пока остается фантастикой и темой для футуристических дискуссий, хотя работы в данном русле ведутся, и по ряду направлений достигнут серьезный прогресс. Но порой между открытием и серийным образцом проходят долгие десятилетия, а бывает и так, что разработка, поначалу казавшаяся необычайно перспективной, в итоге совершенно не оправдывает ожидания, становясь очередной «технологией будущего», так и не ставшей «реальностью». И какая судьба ждет электромагнитное оружие — покажет только время!

Андрей Князев
Источник

www.pravda-tv.ru

Электромагнитная пушка — Сайт rudanovskiivalentin!

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ РУЖЬЕ

Все знают, что магнит притягивает железо. Это явление не регулируемое. Магнит притягивается ко всем железкам одинаково. Наверное, меньшее число людей знает, что магнитное поле можно создать другим способом. Если через катушку из изолированного провода пропустить электрический ток, она тоже будет притягивать железо. Это явление уже регулируемое. С помощью изменения величины тока, можно регулировать силу притяжения железа, а с помощь выключения источника питания можно явление притяжения полностью отключить. Обычно, катушку с изолированным проводом называют соленоидом. Явление притягивания железа к соленоиду известно давно. Как только явление возникновения магнитного поля вокруг проводника с током было открыто, люди стали задумываться над тем, как использовать это явление для разгона железных снарядов. Немецкий физик Карл Фридрих Гаусс (считается одним из величайших математиков всех времён, «королём математиков» 30.04. 1777 г.- 23.02.1855г.) впервые осуществил эту идею в металле. Теперь она так и называется: «пушка Гаусса» .

Пушка Гаусса — это одноступенчатый электромагнитный катушечный разгонный блок. Она очень наглядно показывает на возможности использования управляемого магнитного поля соленоида в разгоне железного снаряда до определенных пределов скорости 100-150 м/с, что вполне достаточно для охоты на птичек и кошек. Военное ведомство любой страны заинтересовала бы пушка со скоростью снаряда 2000 – 4000 м/с. Пока в этом направление ничего не создано. Рассматривая физические возможности многоступенчатой пушки Гаусса, можно констатировать, что с помощью ее принципов такую скорость тоже достичь невозможно. Почему? Чтобы искать пути –дороги к достижению высоких скоростей, нужно начать с изучения пушки Гаусса, ее возможностей.

В принципе работы пушки Гаусса заложен импульсный разряд энергии конденсатора на индуктивность разгонного соленоида, где энергия конденсатора переходит частично и в кинетическую энергию ферромагнитного снаряда. Коэффициент полезного действия этого перехода бывает очень низок в пределах 1-2%. Т.е. пушка Гаусса имеет свои рациональные пределы. Давайте разберемся в причинах этих ограничений.

Самая простая схема электромагнитной пушки. Л1 лампа на 220в 40-60 вт, диоды D1 и Vd — 1N4007 (1a , 1000в), L — соленоид, Ср — накопительный конденсатор, более 560 мкф 400в, Т1 — тиристор Т 132-40 (1200в, 40а). Диод Vd пропускает через себя обратный ток и предотвращает пробой тиристора .

В этой схеме все просто. Через ограничительное сопротивление Л1 и диод D1 происходит зарядка конденсатора Ср от сети 220 вольт до напряжения 300 вольт. Нажимая на кнопку «пуск», мы подаем напряжение от простой батарейки 1,5 в на управляющий электрод тиристора Т1 и открываем его — электрический заряд конденсатора Ср разряжается на индуктивность соленоида L, в котором возникает импульсное магнитное поле, которое «притягивая», разгоняет ферромагнитный снаряд до скорости, достаточной для свободного полета.

ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ

1. Для ствола, я приобрел немагнитную нержавеющую трубку наружным диаметром 10 мм и толщиной стенки 1 мм. – продается в магазинах сантехники. Такая трубка имеет достаточную высокую прочность, что очень важно при использовании ее при больших энергиях импульсов и при конструировании многоступенчатой пушки.

2. Изготовил несколько соленоидов одинакового размера, но с разным числом витков. Число витков: 160, 120, 80… Внутреняя каркасная трубка катушки соленоида делались таким образом, что она насаживались на трубку – ствол с некоторым усилием. Длина соленоида между щечек катушки — 46 мм, намотка рядовая проводом 1,0 мм.

3. Приобрел в магазине 4 электролитических конденсатора по 560 мкф на 400 в.

4. Случайно, оказался под рукой тиристор Т 132-40 (ток 40 А и раб. напряжение 1200 В)

5. Снаряд – кусок стального прута диаметром 6 -7 мм и длиной 25мм. Если в таком куске прута торцевые стороны засверлить и с помощь эпоксидного клея в отверстиях закрепить с одной стороны кисточку, а с другой стороны гвоздик, то получится дротик, который можно метать в деревянную цель. Получается электромагнитное ружье.

Чтобы контролировать скорость вылета снаряда (его энергию), я использую пакет из пенопластовых блоков теплоизоляции, которые продаются в магазинах стройматериалов. Чем глубже вошел снаряд в пенопластовый блок, тем больше была его скорость, больше энергия, к.п.д. пушки. Меряем глубину проникновения в мм. И сравниваем.

Вот первые «открытия»

1. Трубка из нержавеющей немагнитной стали хорошо пропускает магнитное поле через себя – это плюс. Достаточно прочная – тоже плюс.

2. Электрическая проводимость металлической трубки создает условия существования короткозамкнутого витка внутри соленоида. Это уже трансформатор. Обмотка соленоида является первичной обмоткой трансформатора, а вторичной обмоткой является трубка – короткозамкнутый виток. При возникновении импульса тока в первичной обмотке, во вторичной обмотке – в трубке возникает ток, который перехватывает основную энергию на себя, уменьшая магнитное поле, идущее на притяжение снаряда. Это главный минус металлического ствола.

3. Как выйти из положения? Нужно разрезать стенку трубки вдоль. В результате, короткозамкнутый виток превратится в виток разомкнутый. Теперь энергия магнитного поля соленоида не будет тратиться на нагрев трубки и будет работать на разгон снаряда. После этого совершенствования, снаряд стал вылетать из металлического ствола. Это уже хорошо, но не отлично.

Схема распространения магнитных силовых линий простого соленоида

4. Можно заметить, что большая часть энергии магнитного поля соленоида распространяется снаружи соленоида. Чтобы не терять эту энергию, закроем наружный слой обмотки соленоида и его торцы магнитным экраном из трансформаторного железа. Таким образом , мы собираем наружные магнитные силовые линии, сжимаем (концентрируем) магнитное поле в стволе, увеличиваем ее плотность, а значит, увеличиваем его к.п.д. использования. После этих усовершенствований, снаряд стал лететь дальше. Магнитный экран стал также и защищать стрелка от магнитного импульса, который очень вреден для здоровья. Уже отличные результаты.

Схема соленоида с магнитным экраном

5. Лучшим вариантом установки снаряда — дротика является положение , когда его тело находится на ½ — 2/3 в соленоиде – в таком положении снаряд охватывается магнитными силовыми линиями и втягивается более эффективно. Хороший старт вызывает быстрый разгон и высокую конечную скорость.

6. Увеличение количества конденсаторов увеличивает скорость снаряда. но не в прямой зависимости, а в квадратичной. Так, при увеличении емкости конденсаторов в 4 раза, скорость снаряда увеличивается только вдвое.

7. Теперь необходимо проверить, какая конструкция соленоида при той же индуктивности лучше работает? Длинная или короткая? Сначала я проверял работу пушки на соленоиде (длина 46 мм с числом витков =160 провода диаметром 1,0 мм , индуктивностью 115 мгн и сопротивление 0,19 ома). Что будет, если мы сделаем более длинный соленоид (длиной 150мм, число витков 238, намотанным проводом диаметром 2,1 мм , такой же индуктивностью =120 мгн, сопротивление 0,08 ома) . В импульсном режиме очень важно сопротивление обмотки соленоида. Чем оно меньше, тем больший импульсный ток проходит по соленоиду. Эксперимент показал, что, чем длиннее соленоид, тем слабее концентрация магнитного поля в стволе, тем хуже он разгоняет снаряд. Это значит, что соленоид должен быть коротким. Длинный соленоид не дает никакого эффекта. Нужно стремиться к тому, чтобы длина магнитного поля была как можно короче.

8. Хочу отметить, что чем диаметр снаряда ближе к диаметру ствола, то снаряд летит дальше. Это можно объяснить увеличением магнитного сцепления. Чем больше площадь (сечение) снаряда, тем больше сила притяжения.

9. Вопрос магнитного сцепления магнитного поля соленоида со снарядом имеет важное значение. Необходимо обратить внимание на выбор материала снаряда. Должно быть понятно, что этот материал должен хорошо намагничиваться.

10. Для эффективной работы электромагнитной пушки, напрашивается идея использования магнитного снаряда. Если снаряд магнитный, то он будет лучше взаимодействовать с магнитным полем соленоида. Для этого можно использовать небольшие неодимовые магниты, которые легко купить через интернет-магазины. Они выпускаются в форме дисков, прутков, колец любых размеров. Однако первые эксперименты с такими магнитами показали на неэффективность их использования. После первого же выстрела, неодимовый магнит потерял свою намагниченность и длина полета с наряда с неодимовым магнитом оказалась меньше, чем простой стали.

11. Остается вариант использования электромагнитного снаряда — снаряда на который намотана катушка провода, по которому протекает электрический ток от малогабаритного аккумулятора. Это сложный снаряд, который невозможно сделать совсем малого размера — калибра. Значит поиски в этом направлении могут быть результативными только при увеличении калибра более 15 мм.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Одноступенчатая пушка Гаусса — это пушка для демонстрации возможности использования электромагнитного разгона снаряда. Никакого практического применения она не может иметь за счет слишком малого к.п.д. и громоздкой схемы . Пути совершенствования пушки Гаусса тупиковые, так при увеличении скорости снаряда, последующие разгонные ступени должны срабатывать слишком быстро, а это возможно только при слишком больших токах и малых индуктивностях соленоидов. Это сделать в домашних условиях невозможно.

ДРУГИЕ ТИПЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАЗГОНА СНАРЯДА

Электромагнитный разгон снаряда является все-таки более привлекателен, чем использование порохового заряда. Попробуем другие варианты.

2. ТРЕХФАЗНЫЙ РАЗГОННЫЙ БЛОК — аналог асинхронного двигателя. Он имеет свои ограничения в скорости разгона. Однако, можно его модернизировать, разделив ствол на участки с трехфазными полями с увеличивающимся частотами. Т.е. снаряд трогается и разгоняется на участке с малой частотой , переходит на участок с большей частотой и так далее. Схема достаточно работоспособна. Конечный участок можно сделать по принципу Гаусса. Этот вариант очень приемлемый , так как разогнать снаряд с нуля до 2-3 км/сек — это очень большая энергетическая мощность установки, а разогнать снаряд уже предварительно разогнанный до 500 м/сек — это намного меньше энергетическая мощность установки.

3. РЕЛЬСОВЫЙ.

Рельсовый вариант более перспективный. Здесь используется сила Лоренса, а рельсы используются как токопроводники. Снаряд преобразует электрическую энергию в магнитное поле, в котором образуется сила , разгоняющая снаряд. Электромагнитная пушка на этом принципе в домашних условиях тоже не может быть создана. Требуются очень большие накопители энергии и кучу всяких «хитростей»: о-че-нь мощные конденсаторы, сверхпроводники и т.д.

ЭТА ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ПОЗНАНИЙ, А НЕ ДЛЯ РАЗДЕЛА «СДЕЛАЙ САМ»

www.rudanovskiy.ru

Электромагнитная Пушка (ускоритель), Рельсовое, Гиперзвуковое Оружие Нового Поколения, Испытания и Перспективы, Размер Снаряда

18.11.2018

В конце прошлого месяца появилась информация об успешном испытании в США электромагнитной пушки (railgun), у нас эту разработку называют рельсотроном. Статью по этому поводу опубликовало весьма уважаемое издание The Wall Street Journal, разместив в нем видеоматериал с испытаниями электромагнитной пушки. Разработкой этого оружия занимаются корпорации General Atomics и BAE Systems. Американцы уже заявили, что это оружие после его доработки приведет к настоящей революции в военном деле и сможет защитить союзников США от посягательств Китая и России.

Эта новость вызвала громадный резонанс в российской прессе. СМИ патриотической направленности разразились целым потоком материалов, которые можно объединить в две большие группы: «американцы опять безбожно пилят военный бюджет» и «российский рельсотрон все равно будет лучше». Однако давайте попытаемся спокойно разобраться, что в действительности представляет собой данная технология, и каковы ее потенциальные возможности. Есть ли перспективы у нового оружия, действительно ли это революционный прорыв?

Что такое электромагнитная пушка рельсотрон?

Рельсотрон – это система, которая для придания скорости снаряду использует электромагнитное поле. Снаряд, изготовленный из материала проводящего ток, разгоняется между двух направляющих (рельсы), которые подключены к мощному источнику постоянного тока. Сила тока такова, что между рельсами образуется плазменная дуга.

Человечество почти тысячу лет знакомо с порохом и использует энергию сгорающих пороховых газов для метания различных снарядов на весьма приличные дистанции. Зачем же городить огород, и выбрасывать миллиарды долларов на непонятные электромагнитные пушки?

Дело в том, что в сегодня мы практически подошли к пределу возможности пороха. Разогнать снаряд до скорости выше 2,5 км/секунду ему уже не под силу. Это стало понятно давно, поиски оружейных систем, построенных на иных физических принципах, идут уже много десятилетий.

Еще одной проблемой, связанной с традиционной артиллерией, является ресурс орудийных стволов. При выстреле они испытывают огромные нагрузки. Естественно, что современная металлургия предлагает конструкторам материалы с большим потенциалом и ресурсом, их нельзя сравнить с тем, что было сто или даже пятьдесят лет назад. Но и здесь мы подошли к пределу.

Физический принцип, на котором основан рельсотрон, предельно прост: снаряд замыкает электрическую цепь и движется вперед благодаря силе Лоуренца. Эти физические законы изучаются детьми в школьном курсе физики. Однако воплотить их в реальности оказалось очень непросто. Все дело в материалах и технологиях и, конечно же, в источниках энергии, которой на один выстрел нужно столько, что хватит освещать небольшой город.

В чем сила рельсотрона?

Какими же преимуществами будут обладать вооруженные силы, имеющие в своем арсенале рельсотроны? Их несколько, и они действительно впечатляют. Вот полный список:

высокая скорость, а значит и разрушительная сила снаряда;
значительная дальность стрельбы;
сравнительно низкая стоимость одного выстрела;
более высокая безопасность рельсотрона по причине отсутствия пороха;
больший боезапас, по сравнению с ракетным оружием.

Давайте пройдемся по всем вышеуказанным пунктам.

Одним из недостатков традиционных артиллерийских система является тот факт, что снаряд получает импульс только непосредственно после взрыва пороха. То есть, время его разгона весьма невелико. Рельсотрон же разгоняет снаряд на протяжении всей длины направляющих, поэтому он может получить чудовищное ускорение, достигающее 60 G. Этот параметр и определяет остальные «прорывные» характеристики этого оружия.

Скорость снаряда, вылетающего из подобной электромагнитной пушки, может достигать 6-8 Махов, что позволяет поражать цели на дистанциях до 400 км. При стрельбе прямой наводкой (8-9 км) не нужно считать поправки, делать упреждения – снаряд из рельсотрона преодолевает такую дистанцию меньше, чем за секунду. Увернуться от него невозможно.

Подобный снаряд не нуждается во взрывчатом веществе, поражение объектов происходит за счет его кинетической энергии. Российский экспериментальный образец рельсотрона разогнал трехграммовый снаряд до скорости 6 км/с, что позволило испарить стальной лист-мишень.

Еще одним важным преимуществом подобного оружия является низкая стоимость одного выстрела. Сегодня она составляет примерно 25 тыс. долларов. По сравнению с современными управляемыми ракетами, некоторые из которых имеют ценник в 10 млн долларов, – это настоящие копейки.

Снаряды для рельсотрона имеют небольшой размер, что значительно увеличивает боезапас. Современный американский корабль с сотней ракет вполне может нести на своем борту несколько тысяч снарядов для рельсотрона.

Подобная система не имеет в своем составе взрывоопасных веществ (пороха или ракетного топлива), что значительно повышает безопасность военных объектов.

Нерешенные проблемы электромагнитных пушек

Если этот вид оружия настолько смертоносен, почему он до сих пор не стоит на вооружении ни одной из армий мира? Рельсотрон — это действительно весьма перспективное оружие, но чтобы начать его практическое применение, разработчикам необходимо решить множество сложнейших технических проблем.

Проект электромагнитной пушки впервые был предложен еще в период Первой мировой войны, в честь своего создателя ее назвали «пушкой Гаусса». По понятным причинам данный проект так и остался на бумаге.

Первый рельсотрон был построен учеными Австралийского университета в 70-х годах, он использовался в чисто научных целях. Строили подобные установки и в Советском Союзе. Однако военных не слишком интересовали модели, которые стреляли пульками с весом в несколько грамм, им нужна была более мощная установка. О рельсотроне думали разработчики программы «Звездных войн» во времена президента Рейгана, с его помощью хотели сбивать советские боеголовки. Но материалы и технологии того времени были таковы, что ствол пушки можно было использовать только один раз, потом нужно ставить новый. И это первая самая серьезная проблема, которая и сегодня стоит перед разработчиками рельсотрона. Только представьте себе на мгновенье, что происходит внутри этой пушки: огромные энергии, потоки плазмы, гигантские скорости снаряда.

Сегодня американцы заявляют, что ствол прототипа, который они испытывают, может пережить тысячу выстрелов. Идеальным это оружие стало бы при скорострельности в 5-6 выстрелов в минуту и при ресурсе ствола в несколько тысяч выстрелов.

Не меньшей проблемой является теплоотвод, а также нормальная работа энергетической установки. Также есть проблемы по интеграции оружия в бортовую энергетическую систему.

Источник питания для рельсотрона – это громадная батарея конденсаторов, способных выдать короткий и мощный импульс, а еще сотни кабелей, передающих этот заряд.

В 2012 году прототип был испытан на мощности 32 мегаджоуля, а в будущем (до 2025 года) разработчики планируют увеличить мощность вдвое.

Однако не эти вопросы являются самыми важными, более актуальна проблема возможности управления снарядом рельсотрона в полёте, то есть, повышение его точности.

Американцы заявляют, что они уже могут управлять снарядом, выпущенным из рельсотрона. Речь идет и о дистанционном управлении (радиоволны), и о самоуправлении.

Еще в прошлом году разработчики рельсотрона (General Atomics Electromagnetic Systems) заявили, что снаряд с электронной начинкой не только пережил испытания, но и успешно выполнил свои функции.

Если это соответствует действительности (не верить нет оснований), то американцам удалось создать такую электронную систему управления, которая может выдерживать чудовищные ускорения, плазму и электромагнитное поле с огромным напряжением, а также нагрев поверхности снаряда до нескольких сотен градусов.

В этом случае рельсотрон действительно может стать прорывом в военном деле. Пока что на море, потому что установку с такими размерами и энергопотреблением вряд ли можно использовать иначе.

Американцы планируют к 2020 году спустить на воду несколько эсминцев класса Zumwalt, которые разрабатывались для установки перспективных видов электромагнитного вооружения, в первую очередь рельсотронов.

Перспективы рельсотрона

Если разработчики сумеют решить последние трудности, то мы можем стать свидетелями начала новой эпохи: эры возрождения артиллерии. Эпоха линкоров с их громадными орудиями канула в Лету по причине их малого радиуса боевого поражения. Их вытеснили авианосцы и ракетные корабли. А что будет, если артиллерийские орудия получат возможность стрелять на 300-400 км с высокой точностью?

Вероятно, что подобная технология полностью изменит боевые действия на море.

На суше рельсотроны можно будет использовать в качестве элемента системы ПРО. Они отлично подойдут и для защиты кораблей против крылатых ракет противника.

Огромная скорость и невысокая стоимость позволит уничтожать даже вражеские ядерные боеголовки.

General Atomics уже заявила, что в настоящее время разрабатывает наземный рельсотрон, но здесь все упирается в источники питания.

Многие эксперты считают, что электромагнитные пушки (рельсотроны), твердотельные лазеры и гиперзвуковые боеприпасы – это наиболее перспективные направления развития вооружений в настоящее время. Если хотя бы одно из них доведут до ума – это станет реальным прорывом, а начало практического применения сразу двух технологий – приведет к революции.

Видео о рельсотроне

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

С друзьями поделились:

militaryarms.ru

Оружие будущего. Электромагнитная пушка. Андрей Князев

В последнее время в открытой печати все чаще появляются публикации об электромагнитном оружии (ЭМО). Материалы об ЭМО пестрят различными сенсационными, а порой и откровенно антинаучными «выкладками» и экспертными мнениями, часто настолько полярными, что складывается впечатление, что люди говорят вообще о разных вещах. Электромагнитное оружие называют и «технологиями будущего» и одной из «величайших обманок» в истории. Но истина, как это часто бывает, лежит где-то посередине…

Электромагнитное оружие (ЭМО) — оружие, в котором для придания начальной скорости снаряду используется магнитное поле, либо энергия электромагнитного излучения используется непосредственно для поражения или нанесения повреждений технике и живой силе противника. В первом случае магнитное поле используется как альтернатива взрывчатым веществам в огнестрельном оружии. Во втором — используется возможность наведения токов высокого напряжения и электромагнитных импульсов высокой частоты для выведения из строя электрического и электронного оборудования противника. В третьем — применяется эм-излучение определенной частоты и напряженности с целью вызывание болевых или иных (страха, паники, слабости) эффектов у человека. ЭМ оружие второго типа позиционируется как безопасное для людей и служащее для вывода из строя техники и средств связи. Электромагнитное оружие третьего типа, приводящее к временной небоеспособности живой силы противника, относится к категории оружия нелетального действия.

— Электромагнитная пушка (ЭМП)

— Система активного «отбрасывания» (САО)

— «Глушилки» — различные виды систем радиоэлектронной борьбы (РЭБ)

— Электромагнитные бомбы (ЭБ)

В первой части цикла статей, посвященных электромагнитному оружию, речь пойдет об электромагнитных пушках. Ряд стран, например США, Израиль и Франция активно проводят разработки в этой области, сделав ставку на использование электромагнитно-импульсных систем для генерации кинетической энергии беозарядов.

Та же судьба постигла и ЭМ-пушку на передовом американском эсминце «Zumwalt». В начале 90-х годов вместо артиллерийской системы 155 калибра на перспективных кораблях типа DD(X) / GG(X) планировалось устанавливать электромагнитную пушку, но потом от этой идеи решили отказаться. В том числе потому, что при стрельбе из ЭМП пришлось бы на время отключать большую часть электроники эсминца, в том числе системы ПВО и ПРО, а также останавливать ход корабля и системы жизнеобеспечения, иначе мощности энергосистемы не хватает для обеспечения стрельбы. К тому же ресурс ЭМ-пушки, которая испытывалась на эсминце, оказался крайне невелик, — всего несколько десятков выстрелов, после чего ствол выходит из строя из-за огромных магнитных и температурных перегрузок. Данную проблему решить пока не удалось. Исследования и испытания, а точнее сказать, «освоение бюджета», по программе разработки электромагнитного оружия для эсминцев типа DD(X) в данный момент продолжаются, но вряд ли ЭМП с теми характеристиками, которые заявлялись на старте данной программы, появится на вооружении армии США в обозримой перспективе.

Андрей Князев,

специально для News Front

news-front.info

Электромагнитные пушки в России и США » Военное обозрение

Как сообщает интернет-портал gearmix.ru, по данным Объединённого института высоких температур РАН в городе Шатура, успешно прошли испытания первой созданной в России рельсовой электромагнитной пушки, способной пробивать любую броню. В качестве поражающего фактора выступает электромагнитная сила, а не взрывчатые вещества или топливо.

Боеприпасы представлены 15-граммовыми пластиковыми цилиндрическими снарядами со скоростью полета более 3 км/сек. Они пробивают алюминиевую болванку толщиной в несколько сантиметров. В планах ученых довести начальную скорость снаряда до 4,5 км/сек. Вместо пороха пушка использует электроэнергию, преобразуя её в электромагнитную силу, известную как силу Лоренца. Снаряд ускоряется, проходя между медными «рельсами», по которым пропущен ток. В результате он пролетает гораздо большее расстояние по сравнению с традиционным артиллерийским снарядом, и при этом наносит огромный ущерб. Благодаря четырём стабилизаторам в задней части корпуса снаряд может поражать такие движущиеся цели, как корабли, дроны или ракеты.

Как показывают исследования, 10-килограммовый снаряд, летящий со скоростью примерно 8700 км/час на расстояние 160 км, способен пробить три бетонные стены или шесть 12-миллиметровых стальных листов.

В США реализуется аналогичный проект, в котором заинтересован военно-морской флот. На эти цели уже потрачено более 500 млн. долл. В перспективе учёные надеются создать рельсовую электромагнитную пушку, которая бы выстреливала снаряды со скоростью 7,5 М (в семь раз превышает скорость звука, составляя 9100 км/ч) на расстояние 160 км. Устанавливать их предполагается на эскадренные миноносцы «Zumwalt», которые способны обеспечить достаточное энергоснабжение. Трудность разработки состоит в создании износостойкой модели, способной делать тысячи выстрелов. Ожидается, что на вооружение в США пушки поступят не ранее, чем через 10 лет. Начало морских испытаний с использованием 20-кг снарядов, развивающих сверхзвуковую скорость, запланировано на 2017 – 2018 годы.

topwar.ru