Предновогодний залп рельсотрона / Вооружения / Независимая газета




Выстрел из рельсотрона – съемка сделана во время испытаний.
Фото ВМС США.

Так Пентагон вновь шокирует мир – под Рождество американские военные решили испытать один из своих вариантов «чудо-оружия», так называемый рельсотрон, или рельсотронную пушку. Более широко она известна как «электромагнитная пушка» и должна поступить в дальней перспективе на вооружение американского флота, хотя ею уже вовсю пользуются громилы в голливудских блокбастерах.


САМЫЙ МОЩНЫЙ ВЫСТРЕЛ

Испытание проводилось 10 декабря специалистами Научно-исследовательского управления ВМС США на территории расположенного в городе Дальгрен, штат Вирджиния, одного из подразделений Центра оружия надводных кораблей ВМС США. Причем во время испытания был произведен выстрел, для которого было использовано, как говорится в отчете, «рекордное количество энергии – 33 мегаджоуля». В качестве «снаряда» использовался стальной брусок прямоугольной формы, который рельсотрон разогнал до скорости более 2,5 км/с. Однако, поскольку испытание проходило в закрытом режиме и на нем присутствовали представители командования ВМС США, то чуть позже для собравшейся в Дальгрене журналистско-общественной братии был выполнен «показательный выстрел». Его энергетика составила 32 МДж. На размещенном в открытом доступе видеоролике можно видеть, как стальной брусок массой 10,4 кг вылетает из рельсотрона со скоростью около М=7. Мощь «чудо-пушки» в пресс-релизе Научно-исследовательского управления ВМС США описывается с использованием сравнительного примера – «один мегаджоуль энергии – это когда грузовик массой одна тонна движется со скоростью 100 миль в час».


Данные стрельбы проводились в рамках первого этапа программы испытаний нового «чудо-оружия» и имели целью не только еще раз опробовать пушку и установить новый рекорд по мощи выстрела, но еще и оценить «значимость данной технологии с тактической точки зрения». Специальную батарею, способную аккумулировать заряд в 100 МДж, для программы разработали специалисты компании «Дженерал Атомикс». Ну а компания «БиЭйИ Системз» отвечала за изготовление и сборку самого рельсотрона номинальной мощностью 32 МДж. Старт программе был дан в 2005 году, переход ко второму этапу запланирован на 2012 год.


По данным директора по стратегическим вопросам программы рейлгана (американское обозначение пушки – «electromagnetic railgun», что можно перевести как «электромагнитная рельсовая пушка»), доктора Элизабет д’Андреа, проведенные 10 декабря испытания доказали, что 32-мегаджоульная электромагнитная пушка теоретически способна отправить снаряд массой 10–15 кг на дальность 100–110 миль (185,2–203,7 км) со скоростью порядка М=5 и скорострельностью, более высокой по сравнению с современными артиллерийскими установками. При этом, как заявил еще накануне стрельб, представитель отделения Научно-исследовательского управления ВМС США Роджер Эллис, важность демонстрации заключается в том, что «положительные результаты испытания подтвердят возможность использования данной технологии для военных целей».


Основная цель реализуемой сегодня Научно-исследовательским управлением ВМС США программы «электромагнитный рейлган» заключается в создании для надводных кораблей основных классов нового дальнобойного комплекса вооружения, основанного на использовании электрической энергии и кинетического боеприпаса. Урон обстреливаемому объекту будет наноситься не за счет энергии детонирующего взрывчатого вещества артиллерийского снаряда, а за счет кинетической энергии «болванки». Выброс же снаряда из такой пушки осуществляется за счет использования силы Лоренца, при помощи которой и разгоняется снаряд. В процессе выстрела происходит преобразование электрической энергии, получаемой из входящего в состав рельсотрона источника электроэнергии (например, вырабатывающего электрический ток генератора и накапливающего его конденсатора), в кинетическую энергию летящего с весьма большой скоростью снаряда. В связи с этим американцы присвоили проекту девиз «Velocitas Eradico», что в переводе с латыни звучит как «Скорость разрушает».


По оценке специалистов Научно-исследовательского управления ВМС США, в случае поступления рельсотрона на вооружение боевых кораблей, военным удастся решить сразу несколько проблем. Во первых: устранить необходимость использования взрывчатки в снарядах и порохов в артиллерийских выстрелах, сократить объемы погребов боезапаса (они превратятся в склады «металлических болванок»), второе – за счет отказа от использования ВВ и порохов – общую взрывопожаробезопасность кораблей. Скорострельность корабельного рельсотрона должна составлять порядка 6–12 выстрелов в минуту. Для того же, чтобы понять примерно боевой потенциал рельсотронной пушки, надо обратиться к расчетам самих американцев – по их мнению, при мощности пушки 9 МДж металлический снаряд-болванка массой 2 кг с начальной скоростью 3 км/с может легко пробить броню современного боевого танка.


ИСТОРИЧЕСКИЕ КОРНИ

Интересно, что идея использования электрической энергии для стрельбы не является изобретением последних десятилетий. Так, например, «электрический аппарат для движения снаряда» изобрел в начале прошлого века француз Луи Октав Фашон-Виллепле. Конструктивно пушка представляла собой два параллельных медных рельса, помещенных внутрь ствола, поверх которого были навешены катушки из провода – по ним пропускался электрический ток от батареи или механического генератора. При движении по рельсам оперенный снаряд своими «крыльями» последовательно замыкал контакты указанных выше катушек и таким образом постепенно продвигался вперед, набирая скорость. Изобретение свое он сделал еще на рубеже 1917–1918 годов, а заявку на получение в США патента подал 1 апреля 1919 года. Не известно, то ли бюрократическая волокита подвела, то ли сотрудники патентного бюро посчитали это за шутку, но патент свой за №1421435 французский инженер получил только в июле 1922 года.


Впрочем, и это далеко не начало истории – первое упоминание о пушке, снаряды которой отправлялись в полет посредством электричества, относится к 1845 году. В одном из английских журналов за январь–июнь указывалось, что в предыдущем году изобретатель по фамилии Беннингфильд предложил британскому военному министерству 16-мм электрическое орудие, которое на дальности 36,5 метра могло без труда пробивать доску толщиной 76 мм. Источником электроэнергии предполагались гальванические элементы, скорострельность – порядка 1000 выстрелов в минуту. Точных данных о конструкции пушки, впрочем, не сохранилось, как и информации о том, что сталось с самой пушкой.


В новом, XIX, веке подобным оружием занимались в Норвегии (патент на электромагнитную пушку в 1901 году получил Кристиан Биркеланд), вновь во Великобритании (в 1908 году инженер Симпсон предлагал с помощью электрической пушки своей конструкции обстреливать французскую столицу аж из пригородов Лондона). Не отстала и Российская империя (в 1915 году два русских инженера подготовили проект дальнобойной электрической пушки, имевшей калибр 300 мм и предполагавшейся к использованию 1000-кг снарядов. Идея получила признание, но ввиду занятости военной промышленности заказами военного ведомства для нужд фронта постройку пушки сочли невозможной. В 1934 году в США Верджил Ригсби получил патент №1959737 на автоматическую электрическую пушку. Спустя два года профессор Принстона Эдвин Нортруп построил электромагнитное орудие с 18 «ствольными» катушками). В Советской России в 1920–1930-е годы тоже активно обсуждалась идея создания 76-мм электропушек. А в нацистской Германии инженер Министерства вооружений Иоахим Ханслер в 1944 году спроектировал и построил 10-мм пушку LM-2. Во время испытаний последней 10-граммовый алюминиевый «снаряд» цилиндрической формы удалось разогнать до скорости 1080 м/с. На основе его работ Люфтваффе было даже подготовлено техническое задание на электрическую зенитную пушку. Начальная скорость снаряда предполагалась не менее 2000 м/с, а скорострельность – 12 выстрелов в минуту. Впрочем, данная пушка, как и многие другие образцы «вундерваффе», в серию так и не пошла – тысячелетний рейх рушился под ударами союзников, и промышленность Германии уже была не способна на такие «подвиги». Опытный образец и проектная документация попали в руки американских военных. По результатам своих испытаний те в 1947 году вынесли заключение – для нормальной работы пушки требовалась энергия, которой можно было осветить пол-Чикаго.


УПОР НА РЕЛЬСОТРОНЫ

Надо отметить, все это были электромагнитные пушки катушечного типа – не рельсотроны. Такие пушки, состоявшие из соленоида, внутри которого располагался ствол, получили название пушек Гаусса – по имени Карла Гаусса, известного трудами в области теории электричества и магнетизма. Снаряд вставлялся в ствол с «казенной» части, при подаче тока в соленоиде возникало магнитное поле, разгонявшее снаряд, который как бы втягивался в область цепи катушек.


Приоритет же в последней трети ушедшего века получил рельсотронный, а не катушечный вариант электромагнитной пушки – благодаря более простой конструкции и большей мощности выстрела. Первые рельсотронные пушки, имевшие практическое значение, появились в 1970-х годах. Наиболее известны образцы, созданные в Австралийском национальном университете: сэр Марк Олифант выступил инициатором создания униполярного генератора мощностью 500 МДж и запитывавшегося от него тоже «не слабого» рельсотрона, использовавшегося в лабораторных целях, а 1970-х годах работами с рельсотронными пушками активно занимались Ричард Маршалл и Джон Барбер. В последней четверти прошлого века велись работы по рельсотронной тематике даже в Югославии (мощность пушки составила около 7 килоджоулей), в 1980-х годах к созданию рельсотронов – калибром 30 мм – приступили и в СССР, хотя о сегодняшнем состоянии работ в данной области в России точной информации нет.


РЕЛЬСОТРОН КАК ОН ЕСТЬ

Если, как говорится, зреть в корень, то испытываемый сегодня американскими военными «электромагнитный рейлган» представляет собой одну из разновидностей электромагнитного (или электродинамического) ускорителя масс, или, как его еще называют, импульсный электродный ускоритель масс.


Конструктивно он представляет собой две подсоединенные к источнику электроэнергии и расположенные параллельно электропроводные шины (металлических рельса), между которыми с «казенной» части заряжается также электропроводный снаряд, замыкающий таким образом электрическую цепь. Затем на рельсы подается электрический ток, после чего под действием образующейся непосредственно внутри канала ствола и направленной перпендикулярно движению тока и линиям магнитного поля силы Лоренца снаряд разгоняется до сверхвысоких скоростей. В рамках рассматриваемой нами программы специалистам ВМС США удалось разогнать 10-килограммовый «снаряд-болванку» до 2,5 км/с. Но и это не предел – упоминавшиеся выше специалисты Австралийского национального университета получали на рельсотроне скорости более 5 км/с, пусть и при массе «снаряда» в несколько граммов.


Однако не все так просто с рельсотроном, как это может показаться на первый взгляд. При детальном рассмотрении можно найти целый «букет» недостатков и специальных требований, так сказать «но» и «если». Во-первых, «заряд», то есть импульс тока, должен быть одновременно и очень мощным, и как можно менее длительным – это позволит разогнать снаряд, а не расплавить его. Но в то же время импульс должен быть «полностью управляемым», как подчеркивают американские специалисты; во-вторых, большая мощность импульса требует наличия обладающего максимально возможной мощностью источника питания; в-третьих, поскольку направляющие рельсотрона, то есть сами рельсы, во время выстрела должны пропускать короткий и мощный импульс тока, их изготавливают из материала с максимально возможной проводимостью. При этом он еще должен также выдерживать следующий по ним со сверхвысокой скоростью снаряд и возникающий при выстреле «тепловой удар» – от протекающего тока и трения снаряда о рельсы (во время выстрела хорошо заметен характерный след от сгорающих частиц снаряда.


Следует также отметить, что рельсотрон может выполнять стрельбу не только самим снарядом, но также и плазмой. Например получаемой при сгорании, помещенной в «ствол» проволоки и затем также разгоняемой «на рельсах». Впрочем, при сегодняшнем уровне науки и технологий полученный таким образом «плазменный снаряд» является неустойчивым и быстро распадается, да и двигаться «плазменный снаряд» может лишь в определенной среде, с определенным давлением. Но американские военные все же не исключают возможности получения такой «плазменной пушки» в свое распоряжение хотя бы в долгосрочной перспективе.

Так выглядит рейлган.
Фото ВМС США


ИСПЫТАНИЯ И РЕКОРДЫ

В октябре 2006 года на полигоне исследовательского центра в Дальгрене из исследовательского рельсотрона – первого прототипа перспективной 64-мегаджоульной боевой рельсотронной пушки – был выполнен выстрел снарядом массой 3,2 кг, мощность выстрела составила 8 МДж. Полтора года спустя, 31 января 2008 года, там же был произведен выстрел аналогичным 3,2-килограммовым алюминиевым снарядом, успешно «поразившим» наполненный песком металлический бак. На этот раз использовалась усовершенствованная батарея конденсаторов увеличенной емкости, начальная скорость снаряда во время испытаний в семь раз превысила скорость звука, а кинетическая энергия выстрела достигла 10,6 МДж – на тот момент это был рекордный показатель, на 1,6 МДж превысивший предыдущий рекорд, принадлежавший почти 15 лет исследовательской группе из Университета Техаса в городе Остин, работавшей по контракту с командованием Сухопутных войск США.


«К настоящему времени уже почти достигнут предел возможностей для используемых в артиллерии пороховых зарядов, а нынешние опыты являются первым шагом на пути создания тактически пригодных боевых рельсотронных пушек с мощностью выстрела 64 МДж, – подчеркнул после испытаний представитель исследовательского центра в Дальгрене Чарльз Гарнетт, сообщив, что рельсотронная пушка вполне способна отправить снаряд массой 18 кг на дальность 200 миль (около 370,4 км) – в 10 раз дальше, чем самая мощная современная американская корабельная артустановка Mk 45. – К тому же, наши заказчики ожидают, что рельсотронная пушка будет не такой «громкоговорящей».


Причем если армейская пушка в Техасе рекордный выстрел делала на пределе своей мощи, то военно-морская пушка в Дальгрене имеет расчетную мощность 32 МДж, а следующим этапом ее разработки будет постройка как раз рельсотрона на 64 МДж. «В процессе разработки 64-мегаджоульной рельсотронной пушки они, конечно, столкнутся со множеством проблем, – заметил в интервью американским специализированным СМИ специалист Университета Техаса Джон Кицмиллер, работавший в свое время над армейским рельсотроном, – но с технологической точки зрения это вполне реализуемо». В подтверждение этого он обнародовал бюджет ВМС США на данную программу – по нему в период до 2011 года запланировано выделение по 40 млн. долл. ежегодно. По мнению Кицмиллера, при таком финансировании – а армейская программа «накрылась» именно из-за недостаточного финансирования – боеспособную рельсотронную пушку можно будет создать за 15–20 лет. Одной из основных проблем, по мнению специалиста, станет создание соответствующих источников питания. Ведь «для того чтобы батарея конденсаторов могла «хранить» питание для нескольких 64-мегаджоульных выстрелов, флоту необходимо забить конденсаторами корабль размером с авианосец».


Кстати, еще одна проблема вытекает из намерения командования ВМС США применять из рельсотронных пушек не простые «болванки», а управляемые боеприпасы со спутниковой системой наведения – в этом случае конструкторам придется создать систему управления, способную выдержать действительно колоссальные перегрузки, минимум вдвое выше, чем это могут «позволить себе» самые лучшие современные системы управления. Придется поработать и со стволом – у боевой пушки он должен выдерживать серию выстрелов, а то ведь придется возить с собой на корабле кроме батарей конденсаторов или компульсаторов еще и кучу сменных стволов.


«Выстрелить из рельсотронной пушки один или два раза – значит доказать практичность технологии, – подтвердил Чарльз Гарнетт. – Если же выстрелить из рельсотрона тысячу или другую раз – значит создать оружие». Пока же сотрудникам Научно-исследовательского управления ВМС США приходится после каждого выстрела заменять какой-либо из компонентов испытываемого рельсотрона.


Следующий этап программы был начат во второй половине 2009 года – с момента поступления в центр изучения вопросов ведения надводной войны в Дальгрене рельсотрона, созданного специалистами компании «БиЭйИ Системз» и получившего название «Электромагнитный исследовательский рейлган» (Electro-Magnetic Laboratory Rail Gun). Расчетная мощность рельсотрона – 32 МДж, начальная скорость снаряда – до М=8, причем от руководства центра потребовалось установить дополнительное количество конденсаторов. Кстати, «БиЭйИ Системз» оказалась участником американского проекта не просто так – британское Министерство обороны также проявляет активный интерес к рельсотронным пушкам. Так, в 2003 году на полигоне Дандреннан в исследовательском центре Агентства оборонных исследований Великобритании в шотландском городке Киркудбрайт было проведено первое огневое испытание «электромагнитного рейлгана» – стрельба проводилась не на полную мощность, была достигнута начальная скорость снаряда около М=6. Однако британцы результаты работы по своему до сих пор работающему – уже почти 10 лет – рельсотрону, в отличие от их американских коллег, не особо стремятся афишировать.


РЕЛЬСОТРОННЫЙ ЭСМИНЕЦ

По расчетам американских специалистов, для рельсотронной пушки мощностью 64 МДж придется обеспечить подачу 6 млн ампер в секунду – колоссальная электрическая энергия, которую не то что сохранить трудно, но и произвести на находящемся посреди океана надводном корабле достаточно сложно. Скажем, по данным доктора Амира Чабоки, занимающегося в «БиЭйИ Системз» программой по разработке «электромагнитных рейлганов», для выполнения из 64-МДж рельсотронной пушки шести выстрелов в минуту необходима подача на комплекс 16 МВт электроэнергии. Для сравнения, мощность главной энергоустановки перспективного эсминца УРО типа DDG 1000 заявлена в размере 72 МВт – и это на все про все: движение корабля, запитку всех корабельных потребителей электроэнергии, в том числе комплексов оружия и радиотехнического вооружения. Впрочем, специалисты рассчитывают на то, что в процессе проведения стрельб скорость эсминца будет незначительной и кораблю не нужна будет вся эта огромная энергия.


Стреляющие управляемыми высокоточными снарядами на 200–220 миль (около 370–407 км) скорострельные рельсотронные пушки видятся командованием Корпуса морской пехоты США в качестве одного из наиболее эффективных средств для поддержки своих подразделений, высаживающихся на враждебное побережье, и получить такое «чудо-оружие» – пусть и в не особо близком будущем – уже стало для американских «морпехов» навязчивой идеей.


Генералы морской пехоты и адмиралы американского флота спят и видят картину боя в недалеком будущем: во время высадки на побережье противника подразделения морпехов сталкиваются с неожиданно серьезным сопротивлением противника и руководитель операции решает запросить дополнительную огневую поддержку; в это время находящаяся на дистанции 150–200 миль от района высадки пара эсминцев УРО типа DDG 1000 получает данные целеуказания, командиры кораблей отдают соответствующие команды. Однако вместо того, чтобы применить «дорогие», по миллиону «баксов» крылатые ракеты «Томахок», эсминцы начитают почти беззвучный обстрел из рельсотронных пушек с применением «умных» управляемых снарядов. После ввода данных для стрельбы на пушку подается ток и метровый 18-кг снаряд с гиперзвуковой скоростью вылетает из ствола по направлению к цели. Примерно 5–6 минут спустя первые снаряды накрывают досаждающие морским пехотинцам огневые точки.


Потенциальными «потребителями» нового комплекса вооружения должны стать перспективные эсминцы УРО типа DDG 1000 и даже последние в серии эсминцы УРО типа DDG 51. Впрочем, с первыми теперь возникла проблема – программа находится практически в стадии закрытия.


РЕЛЬСОТРОНЫ НА ЭКРАНЕ

Зато различные образцы электромагнитного оружия прочно оккупировали страницы фантастических произведений, киноэкраны с голливудскими блокбастерами и многочисленные компьютерные «стрелялки» и «бродилки». Так, именно с «широкого экрана» из созданного в Голливуде фильма «Стиратель» с прославленным Арнольдом Шварценеггером в главной роли шагнула к нам оснащенная рентгеноскопическим прицелом суперсовременная «электромагнитная штурмовая система», или «электромагнитный пульсатор», созданный в тайне компанией «Сайрез» и стреляющий металлическими шариками, вылетающими чуть ли не со скоростью света.


По сценарию боевика, сотрудница «торгующей смертью» компании Ли Каллен, которую играет Ванесса Уильямс, раскрывает тайный план руководства «Сайрез» и вместе с агентом Джоном Крюгером – в исполнении Шварценеггера – предотвращают продажу 10 тыс. портативных электромагнитных штурмовых винтовок главарю русской мафии. И то правда – кто еще может заплатить 52 млн. «баксов» и развязать затем всемирный криминальный террор. Впрочем, тогда имя Усамы бен Ладена было еще не в ходу, а так – как знать, может быть, Мистеру Вселенная пришлось бы воевать именно с его подручными, а не продажными агентами ЦРУ и ФБР.


«Мы уделили много внимания тому, чтобы зрители осознали серьезную угрозу, исходящую от подобного оружия, – говорил позже Арнольд Шварценеггер, – с помощью которого кто-то может «проникнуть» внутрь вашего дома, смотря сквозь стены. Оно действительно не оставляет вам ни единого шанса выжить».


В общем, хорошо, что такое оружие стреляет пока только с экранов кинотеатров, хотя, как показывает мировая история, многие «задумки» фантастов и других творческих личностей рано или поздно все же оказывались в руках военных. Так что держите на всякий случай дома пару холодильников – с их помощью, как показано в «Стирателе», можно на время спрятаться от всевидящего ока «электромагнитной штурмовой системы».

nvo.ng.ru

Сообщества › Человек Стреляющий › Блог › Рельсотрон — или немного о будущем оружия.

Первая модель

В настоящее время в США близ г.Далгрен (штат Вирджиния) наполигоне ВМС США, ведутся испытания оригинального, электромагнитного орудия — »Рельсотрона». Несмотря на название, ничего общегос железной дорогой и вагонетками, рельсотрон не имеет.
Принцип действия »рельсотрона» основан на воздеиствии на проводник магнитного поля. В данном оружии нет ствола, гильзы и пороха, что даёт ему приимущество перед классическим огнестрелом.
Рельсотрон состоит из двух параллельных электродов, называемых рельсами, подключенных к источнику мощного постоянного тока.
Разгоняемая электропроводная масса располагается между рельсами,
замыкая электрическую цепь, и приобретает ускорение под действием
силы Лоренца, которая возникает при замыкании цепи в возбужденном
нарастающим током магнитном поле. Сила Лоренца (сила Ампера)действует и на рельсы, приводя их к взаимному отталкиванию. Иногда используется подвижная арматура, соединяющая рельсы.
Приимуществами рельсотрона являются:
— относительная незаметность, ведь нет пороха, султана огня (вспышки) при выстреле и пороховых газов, так же значительно меньше шума.
— простота конструкции боевой части — два электрода, пусковая »труба», высоковольтные провода, блок конденсаторов и источник постоянного тока.
— высокая надёжность,
— относительно малый вес »рельсотрона» — собранный в США прототип башенной корабельной установки в 4,5 раза легче чем аналогичная корабельная установка орудий калибром 120мм, правда имеется в виду вес без источника тока.
— меньший вес боеприпаса, благодаря отсутствию пороха
— отсутствие отдачи, отката орудия при выстреле.
— упрощение повторной наводки при выполнении беглой стрельбы,
— высокая начальная скорость снаряда ( в США заявлено о достижении скорости снаряда в 9876км/ч)
— упрощенное обслуживание (нет необходимости чистки механизмов и ствола)
— менее сложное заряжание ( достаточно просто уложить метаемый заряд в »трубу»)
— большая скорострельность по отношению к пороховым орудиям с унитарным, а тем более с раздельным заряжанием, при более высокой мощности.
Недостатков тоже масса, но они не перечеркивают приимуществ »рельсотрона» и, со временем, будут устранены:
— наличие сильного электромагнитного импульса при выстреле приводит к сбоям в работе электроники транспорта-носителя орудия (например сбои в работе аппаратуры связи и управления судна). Так же импульс можно довольно точно отслеживать даже со спутников.
— сложность в размещении источников постоянного тока (припятствует установке »рельсотрона» например на танке),
— огромная потребляемая сила и напряжение тока »рельсотроном». Причём проблема не только в генерировании тока, но и в поддержании его параметров.
— наличие сильного магнитного поля вблизи боевой части »рельсотрона», опасное воздействие на организм человека.
— сложность в механизации наведения и перезаряжания в виду сильных магнитных полей вокруг направляющих. Электромоторы и электронные блоки управления не стабильно работают или выходят из строя от электромагнитного импульса и магнитных полей.
— сложность в наведении »рельсотрона» с применением локатора или электронных прицельных комплексов,
— сложность применения »умных» боеприпасов, с самонаведением
— специфический боеприпас-проводник тока, особой конструкции и формы
— высокая зависимость скорости и массы снаряда от силы, и напряжения тока на электродах
— большая зависимость хорактеристик орудия от влажности и температуры воздуха, чем у классической артиллерии.
— необходимость в специальных материалах боеприпасов, способных выдерживать перегрузки, скорости порядка 9500км/ч и температуру порядка 2000’С при полёте на такой скорости (разогрев при движении снаряда в атмосфере)
Большинство минусов обусловлено наличием магнитных полей и электромагнитного импульса, что значительно затрудняет и удорожает изготовление рельсотрона. Кроме того, необходимость экранирования и защиты аппаратуры носителя, значительно усложняет его (носителя) постройку и конструкцию, а так же управление и навигацию (например, гироскопы не могут нормально работать при воздействии на них магнитных полей). Тем не менее в США планируется вооружить »Рельсотронами» перспективные фрегаты и корветы к 2016-2020гг.
Опытная установка »Рельсотрона» (оригинальное название Elektromagnetic Rail Gun — EMRG) разработанная для Дженерал Атомик компатией BAE-Systems, совместно с рядом институтов США уже испытывается более 7лет на арт.полигоне ВМС США. На данный момент очень мало конкретной информации по этой установке, кроме заявлений, представителей Дженерал Атомик и ВМС США. Тем не менее были упомянуты некоторые данные об испытаниях установки:
средняя стабильная скорость снаряда достигнутая на испытаниях — 9400км/ч, для снаряда массой 1,5кг.
максимальная достигнутая скорость снаряда — 9876,72км/ч для снаряда массой 4.3кг
длинна направляющих 12,4 м
масса зарядов: минимальная 0,7кг, максимальная 6,01кг
дальность полёта снаряда — до 400км
материал снарядов: керамика, композитные и армированные пластики, вольфрам.
применяемое взрывчатое вещество в снарядах — отсутствует (предполагается новый тип в/в).
Так же были предоставленные данные о малой »лабораторной» установке »Рельсотрон», включая ряд фотоснимков с испытаний. Интересно, что в лаборатории установка разогнала при одном из испытаний пластиковый шарик-снаряд массой в 5,7г до 9989,41км/ч и пробила им с расстояния в 55м четыре пластины из алюминия толщиной 3,3мм.
В октябре 2006 года на полигоне исследовательского центра в Дальгрене из исследовательского рельсотрона
– первого прототипа перспективной 64-мегаджоульной боевой рельсотронной пушки – был выполнен выстрел снарядом массой 3,2 кг, мощность выстрела составила 8 МДж. Полтора года спустя, 31 января 2008 года, там же был произведен выстрел аналогичным 3,2-килограммовым алюминиевым снарядом, успешно «поразившим» наполненный песком металлический бак из прототипа Mark II. На этот раз использовалась усовершенствованная батарея конденсаторов увеличенной емкости, начальная скорость снаряда во время испытаний в семь раз превысила скорость звука, а кинетическая энергия выстрела достигла 10,6 МДж – на тот момент это был рекордный показатель, на 1,6 МДж превысивший предыдущий рекорд, продержавшийся почти 15 лет.
По расчетам американских специалистов, для рельсотронной пушки мощностью 64 МДж придется обеспечить подачу 6 млн ампер в секунду – колоссальная электрическая энергия, которую не то что сохранить трудно, но и произвести на находящемся посреди океана надводном корабле достаточно сложно. Скажем, по данным доктора Амира Чабоки, занимающегося в «BAE-Systems» программой по разработке «электромагнитных рейлганов», для выполнения из 64-МДж рельсотронной пушки шести выстрелов в минуту необходима подача на комплекс 16 МВт электроэнергии. Для сравнения, мощность главной энергоустановки перспективного эсминца УРО типа DDG 1000 заявлена в размере 72 МВт – и это на все про все: движение корабля, запитку всех корабельных потребителей электроэнергии, в том числе комплексов оружия и радиотехнического вооружения. Впрочем, специалисты рассчитывают на то, что в процессе проведения стрельб скорость эсминца будет незначительной и кораблю не нужна будет вся эта огромная энергия. Стреляющие управляемыми высокоточными снарядами на 200–220 миль (около 370–407 км) скорострельные рельсотронные пушки видятся командованием Корпуса морской пехоты США в качестве одного из наиболее эффективных средств для поддержки своих подразделений, высаживающихся на враждебное побережье, и получить такое «чудо-оружие» – пусть и в не особо близком будущем – уже стало для американских «морпехов» навязчивой идеей. В настоящий момент ведутся работы по адаптации электрики и электроники боевых кораблей под работу »Рельсотрона», а так же по уменьшению габаритов и массы самой установки. Кроме того, прицельный комплекс »Рельсотрона», ещё пока находится в стадии разработки и экспериментов, поэтому, пока нет никаких данных по прицельным дальностям »Рельсотрона».
Вероятно не столь уж далеким будущим будет вооружение бойцов армий винтовками на подобии Гаусс-Пушки, как в серии игр S.T.A.L.K.E.R.

Вторая модель »Рельсотрона» с измененными блоками конденсаторов и адаптированная под монтаж на боевые корабли.

Полёт снаряда при выстреле из »Рельсотрона» со скоростью около 9000км/ч . Видимое пламя, результат воспламенения оболочки заряда при разгоне.

Видимо так будет выглядеть залп из DDR проекта 1000 (класс корвет) залп »Рельсотронов».

DDR-1000 »Zumwalt» — корвет нового поколения, оптимизированный под использование »Рэйл гана». Вступил в строй в 2013ги в настоящее время проходит опытную эксплуатацию. Мощность генерирующих станций »Zumwelt» сопоставима с мощностью небольшой ГЭС.

www.drive2.ru

Почему американский рельсотрон, плохое оружие

Кроме того, любое повреждение электростанции, которая занимает весьма немаленькую площадь, опять таки превращает рельсотрон в рельсы, которые можно потом сдать в пункт приёма металла. Кроме того, у России имеются технологии по подавлению электрического сигнала на значительной территории, доводя его практически до нуля.
Таким образом, американский рельсотрон является весьма дорогой, энергозатратной и весьма неэффективной игрушкой. Рассмотрим поподробнее.
Известнейшее американское издание Wall Street Journal опубликовало большой материал и видеозапись о перспективном оружии США, которое должно послужить сдерживающим фактором для России и Китая. Речь идёт о боевом рельсотроне, который планируется разработать и поставить на вооружение новейших эсминцев Zumwalt. Разберемся, что это за оружие, и действительно ли оно является для России серьезной угрозой.
РЕЛЬСОТРОН — СТАРАЯ ИДЕЯ И НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Рельсотрон (или «электродинамический ускоритель массы») состоит из двух электродов («рельсов»), по которым пропускается очень сильный электрический ток. Возникающее электромагнитное поле (сила Лоренца) разгоняет объект (проводник), находящийся между «рельсами», до огромных скоростей — 10 км/с и больше. В этом и заключается главное преимущество рельсотрона — пороховые снаряды и пули, даже теоретически, не могут набирать скорости выше 2−2,5 км/с. Таким образом, можно превзойти возможности обычных артиллерийских установок в разы — как по дальности, так и по разрушительной силе (несмотря на то, что снаряд рельсотрона не несёт взрывчатого вещества, огромная кинетическая энергия прекрасно «справляется» с задачей и без него).
Надо сказать, что создание рельсотрона не является какой-то современной идеей — она появилась еще в начале 20 века, а первые работы над созданием системы противовоздушной обороны (ПВО) на его основе шли в Германии во время Второй мировой войны. Позже, прототипы рельсовых пушек создавались как в СССР, так и в США. К примеру, спутники с рельсотронами рассматривались как один из элементов стратегической противоракетной обороны (ПРО) в рамках известной всем программы «Стратегическая оборонная инициатива», прозванной в СМИ»Звездные войны». Однако реальных боевых образцов до сих пор не создано, что связано с несколькими объективными причинами.
Главными недостатками рельсотронов являются огромные затраты электроэнергии для осуществления выстрела, низкий ресурс «рельсов», которые подвергаются серьезнейшим термическим воздействиям, общая «громоздкость» пушки. Кроме того, чтобы реализовать потенциал оружия на больших расстояниях (дальше прямой видимости), в снаряде должна быть система наведения — её создание является непростой задачей, так как она должна быть очень небольшой (к примеру, в американском рельсотроне используется снаряд, весом примерно 10 кг), при этом выдерживать сумасшедшие перегрузки — до 60 000 g и не выходить из строя при воздействии сильнейшего электромагнитного поля (во время выстрела). Тем не менее, современные технологии и прогресс в области инженерии позволяют, по крайней мере частично, решить эти проблемы.
Рельсотрон США — вундерваффе или очередной блеф?
Теперь вернемся к американскому рельсотрону, видеозапись с испытаний которого показал WSJ. По заявлению создателей — компаний General Atomics и BAE Systems, для работы их пушки необходима энергетическая установка мощностью 25 МВт (по данным самих же WSJ, этого достаточно для электроснабжения 18 750 домов). Таким показателем пока соответствует лишь один тип кораблей США — новейший эсминец Zumwalt (в строю один, строятся еще два), энергетическая установка которого «выдаёт» 78 МВт — на него в перспективе и собираются установить рельсотрон, заменив им артиллерийские орудия.
Показатели, к которым стремятся американцы таковы: средняя скорость снаряда 7250 км/ч (примерно 2 км/с) при стрельбе на максимальное расстояние, равное 200 км. При этом орудие должно иметь скорострельность 10 выстрелов в минуту и ресурс в 1000 выстрелов. Вес снаряда, как выше уже говорилось, составляет 10 кг. Он представляет из себя вольфрамовый сердечник, заключенный в алюминиевую оболочку, которая спадает сразу после выхода снаряда из дула.

Что касается реальных достижений — то никакой информации о достигнутом ресурсе «рельсов» пока не имеется, а это фактически ключевой показатель: нельзя же менять дорогущее орудие раз в несколько выстрелов. Скоростные же характеристики, по-видимому, уже достигнуты. Другим вопросом остается система наведения снарядов — о ней говорилось только вскользь. Если её не будет, то не совсем ясно — как применять орудие против движущихся целей за пределом прямой видимости, что делает сам рельсотрон достаточно сомнительным оружием с очень узким спектром применения (удары по статичным береговым объектам). Однако есть информация, что в 2015 году был испытан прототип электроники для снаряда рельсотрона — она успешно измеряла некоторые показатели во время полёта, такие как ускорение. Максимальная перегрузка во время полёта составила 30000g, но электроника из строя не вышла.
Что касается применения — пока создается орудие против наземных и морских целей. В перспективе американцы хотят использовать рельсотрон и против воздушных целей самых разных типов — от самолётов, до тактических и крылатых ракет.
В России темой рельсотронов занимается Шатурский филиал Объединенного института высоких температур Российской академии наук. Здесь разработан прототип рельсотрона, разгоняющий снаряд, массой в несколько грамм, до скорости 6,25 км/с. Таким образом, научная база в этом направлении в России имеется, однако в открытых источниках никакой информации о разработке реальных боевых образцов пока не было. Если какие-то работы и их финансирование имеют место быть, то они, видимо, находятся под грифом «секретно».
Кстати, в том же Объединенном институте высоких температур еще 7 лет назад представили и другой вариант реализации рельсотрона — взрывомагнитный генератор. Он больше напоминает обычный артиллерийский снаряд (по габаритам и весу), в котором энергия взрыва преобразуется в электроэнергию, которая и используется для разгона сердечника, который поражает цель. Подобные снаряды разрабатывают и в США, есть информация, что создан прототип, позволяющий увеличить максимальную дальность обычных артиллерийских орудий примерно в два раза.
Таким образом, симметричный ответ США в данной области, требует от России серьезных инвестиций в эту область, так как имеющиеся прототипы находятся заметно дальше от практического применения, чем американские. С другой стороны, возможно российские ученые и военные считают тематику рельсотронов бесперспективной.
ВЫВОДЫ

Как мы видим, рельсотрон сам по себе является достаточно «заманчивым» оружием, и не мудрено, что военные хотели бы получить реальный, боевой образец. Тем не менее, количество имеющихся проблем и непреодолимых преград также очень велико.
1. Рельсотрон потребляет очень много энергии (и этот факт в будущем никуда не исчезнет), вследствие чего его наземный вариант может быть только стационарным и будет требовать подключения к достаточно мощной электростанции. Это делает стоимость самой пушки очень высокой, несмотря на дешевизну самих выстрелов, по сравнению с ракетами. Стационарность тоже не прибавляет рельсотрону наземного базирования ценности — его координаты будут известны, и это оружие будет быстро уничтожено противником. Таким образом, в обозримом будущем имеет смысл использовать оружие только на морских носителях.
2. Выстрел из рельсотрона сильно демаскирует корабль-носитель. Характерный сильнейший всплеск электромагнитных волн достаточно несложно засечь и запустить в эту область противокорабельные крылатые ракеты. Фактически сделанный по технологии сниженной радиолокационной заметности Stealth эсминец Zumwalt сразу же покажет свое местоположение противнику после первого же выстрела. Тогда возникает логичный вопрос — зачем же нужна эта дорогостоящая малозаметность?
3. Реальные достижения в ключевом показателе — ресурсе «рельсов», пока неизвестны, тоже самое касается и системы наведения снаряда. В реальности проект с очень большой долей вероятности может оказаться блефом или же источником «распила» военного бюджета, как, например, лазер ПРО авиационного базирования Boeing YAL-1.
4. Пока рекламы и пустых разговоров больше чем дела — для «сдерживания» России и Китая морского рельсотрона на нескольких кораблях явно недостаточно, да и прямого влияния на стратегический баланс они не оказывают. А реальная, полномасштабная война между РФ и США, так или иначе, закончится применением ядерного оружия, о чем ещё прекрасно знало, как советское, так и американское руководство во времена «Холодной войны». Изменилось с тех пор не так много, как кажется.

fishki.net

В США испытали «рельсотрон» — оружие будущего: vvprohvatilov

Американская компания «General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS)» сообщила на своем сайте об успешных испытаниях пушки-рельсотрона. Тестовые стрельбы производились на наземном полигоне «Dugway» в штате Юта.

Рельсотрон (английское название — railgun), или рельсовый ускоритель масс «Blitzer» с дульной энергией (muzzle velocitie) около трех мегаджоулей выпустил на полигоне пять снарядов класса «guidance electronics unit» (GEU) с высоким начальным ускорением. Сообщается, что снаряды и их критические компоненты показали стабильную и устойчивую «работу» как в электромагнитной среде внутри рельсотрона, так и в полёте.

стати, само словечко «рельсотрон» придумал знаменитый советский физик академик Л.Арцимович.

Справка:

General Atomics — компания США, занимающаяся проектами в области ядерных технологий и оборонными заказами. Расположена в Сан-Диего, Калифорния. General Atomics разрабатывает широкий спектр систем: от частей цикла ядерного топлива до БПЛА, авиационных сенсоров, современной электроники и лазерных технологий.

Группа электромагнитных систем (EMS, Electromagnetic Systems Group), занимается поставками для оборонных, энергетических и коммерческих применений. В частности, производит линейные двигатели, сверхпроводящие и обычные электродвигатели, инверторы, оборудование для высоковольтных систем и другие приборы конвертации, запасания и передачи энергии. Также EMS разрабатывает электромагнитные системы запуска и торможения летательных аппаратов (EMALS  и AAG), электромагнитные пушки (рельсотрон «Blitzer» для ВМФ США и армии, и транспортные системы Maglev.

Компания разработала и успешно испытала два рельсотрона: один, мощностью в 3 МДж по своей инициативе, и второй, мощностью 33 МДж — по заказу Пентагона. Разработан и построен также источник электромагнитных импульсов для обоих орудий и разрабатывается снаряд для противовоздушной и противоракетной обороны и для высокоточной стрельбы.

Справка:

Рельсотрон — импульсный электродный ускоритель масс, принцип действия которого объясняется с помощью силы Лоренца, направленной на расширение (расталкивание) замкнутого проводника с током и превращающей электрическую энергию в кинетическую энергию. Является перспективным оружием.

Рельсотрон состоит из двух параллельных электродов, называемых рельсами, подключенных к источнику мощного постоянного тока. Разгоняемая электропроводная масса располагается между рельсами, замыкая электрическую цепь, и приобретает ускорение вследствие силы Лоренца, действующей на замкнутый проводник с током в его собственном магнитном поле. Сила Лоренца действует и на рельсы, приводя их к взаимному отталкиванию. Иногда используется подвижная арматура, соединяющая рельсы.

Стоимость выстрела рельсотрона существенно ниже таковой для аналогичной по дальности ракеты корабельного базирования: $25 тыс. долл. США против $1 млн.

Рельсотрон теоретически имеет несомненные преимущества как перед обычными пушками, так и перед ракетами. Рельсотрон разгоняет снаряды до такой громадной скорости, что не нужен даже пороховой заряд. Дульная скорость рельсотронного снаряда массой не свыше 100 граммов может быть 6-10 километров в секунду, Напомним, что это почти вторая космическая скорость (11.2км/с.), что делает траекторию снаряда настильной на очень большом расстоянии. Уже существующие рельсотроны могут стрелять на расстояние до 180 километров, а в перспективе планируется дальность 400 километров.

На таком расстоянии сейчас можно стрелять только ракетами, которые стоят миллионы долларов, кроме того их научились перехватывать.

А трехкилограммовая стальная болванка, летящая со скоростью в семь раз быстрее звука, может потопить крупный корабль за счет своей кинетической энергии. Конечно, попасть с расстояния не то что в несколько сот, даже в несколько десятков километров в движущийся объект непросто.

Простой пример:

Если дистанция стрельбы 180 км, а средняя скорость снаряда 2,5 км/с, то подлетное время составит 72 с. То  есть снаряд, выпущенный из «рельсы» с дульной  скоростью в 7км/с, долетит до цели через минуту с небольшим.
Скорость атомного ракетного крейсера «Петр  Великий» 32 узла или чуть больше 16м/с.
Таким образом за время полета снаряда  корабль пройдет 1152 метра на полной ходу или  576 метра на крейсерской скорости. С учетом того, что длина крейсера 262 метра, а снаряд неуправляемый, то стальная болванка промахнется на несколько сот метров.

Сделать снаряд управляемым невозможно. Таких перегрузок не выдержит никакая электроника: «при длине рельс 100м и начальной скорости вылета 2 км/с имеем перегрузку в 2000g. При начальной скорости в 7 км/с перегрузка уже 24500g. При скорости вылета снаряда в 12 км/с — 70000g».

Что касается аэродинамических рулей, то на таких скоростях они работать не будут.

Стало быть, рельсотрону нужны современные системы управления огнем, которые в принципе могут быть заимствованы у современных ЗРК. В войсках НАТО отработаны высокоточные эффективные командные линии наведения и целеуказания, включающие наземные комплексы ПВО, самолеты АВАКС и спутниковые группировки. С этой точки зрения трудностей для внедрения рельсотронных орудий практически нет.

Самая большая и на данный момент непреодолимая сложность — в энергетическом обеспечении. По расчетам американцев, для корабельного рельсотрона требуется мощность около 70 МВт. Такой корабль уже существует. Это эсминец «Замволт», мощность энергетической установки которого — 78 МВт. В принципе возможна установка рельсотрона и на новейшем авианосце «Джеральд Форд», атомный реактор которого в полтора раза мощнее, чем у «Нимица».

В этом году запланированы испытания рельсотрона на «Замволте». Можно предсказать, что точность стрельбы будет намного меньше, чем на наземном полигоне, так как корабль по определению не является стационарным объектом, так как качается на воде. Кроме того, даже при успешном испытании корабельного рельсотрона практическая стрельба из него будет весьма рискованным делом, так как потребует обесточивания всей корабельной электроники. То есть во время стрельбы из «рейлгана» «Замволт» будет полностью беззащитен, глух и слеп.+

«Замволт» создавался как корабль для колониальных войн, то есть обстрелов береговой линии государств, не имеющих современных вооруженных сил. Уже после того, как этот шедевр американской науки и техники был спущен на воду, его критиковали, как корабль «со стеклянной челюстью», то есть имеющий мощные ударные вооружения и крайне слабую защиту.

Установка «рейлгана» на «Замволте» еще больше усилит этот дисбаланс между его наступательными и защитными возможностями, что в принципе является системным недостатком всех современных кораблей.

Ответ на появление в составе флота США кораблей, вооруженных рельсотронами, может быть крайне прост и недорог — малые ракетные катера, в которые из рельсотрона никак не попадешь, а вот они могут за считанные секунды отправить обесточенный «Замволт» «на самое дно самого глубокого моря».     

Автор: Владимир Прохватилов, президент Академии реальной политики (Realpolitik), эксперт Академии военных наук

vvprohvatilov.livejournal.com

Рельсотрон на 27 килоджоулей / Хабр

Самый мощный любительский рельсотрон

Рельсотрон — это электрический ускоритель масс. Снаряд располагается между двух электродов, которые подключены к источнику постоянного тока. Снаряд замыкает электроды и приобретает ускорение вследствие силы Лоренца. Рельсотрон — это импульсное устройство. На практике часто работа обеспечивается конденсаторами, которые разряжаются в мгновение секунды.

С помощью рельсотрона снаряду можно придать очень большое ускорение. Это ускорение может быть куда выше, чем в традиционном оружии, в котором пуля приводится в движение химической энергией реакции горения пороха. Рельсотрон является перспективным оружием. В некоторых случаях скорость снаряда измеряется тысячами метров в секунду, что сулит колоссальные разрушения, высокую дальность стрельбы и сложность защиты от поражения. На данный момент ни одна страна в мире не имеет рельсотронов на вооружении. Сейчас существуют лишь тестовые образцы. В частности, над рельсотроном для корабельного вооружения работает флот США.

Рельсотрон — это две рельсы, снаряд и источник тока. Общая простота конструкции привлекает любителей. Некто Xtamared собрал свой носимый образец. Энергия выстрела составляет 1,8 килоджоулей энергии. (Это цифра энергии заряда в конденсаторах. Потери огромны, и сравнивать с энергией выстрела патрона АК-74 калибра 5,45×39 мм — около 1,3 кДж — не стоит.) Группа других умельцев собрала свой рельсотрон, и его мощность куда выше — в конденсаторах находится до 27 кДж энергии. Как показали тесты, выстрел из этого рельсотрона уже смертелен.


Общая масса устройства составила примерно 113 кг. На фотографии до ката представлена лишь собственно сама пушка. Огромная батарея из 56 конденсаторов и толстые кабели не показаны. Автор проекта называет себя Ziggy Zee. Проект выполнен на высоком уровне. Автор говорит, что он проработал в оружейной компании три года.


Развёртывание, монтаж и первый тест с энергией выстрела 20,5 кДж.


Второй выстрел. Снаряд застрял, расплавился и испарился. Рельсотрон не пострадал.


Пятый выстрел, тест с баллистическим гелем. Использовался соответствующий натовскому стандарту 20-процентный гель с температурой 10°. Это означает, что его условия были максимально приближены к плотности человеческой плоти. Снаряд вошёл глубоко и показал свою смертоносность. Масса снаряда в три раза выше, чем у пистолетной пули калибра 9 мм, поэтому останавливающее действие выше.


Девятый и десятый выстрелы. Стрельба по десяти и девяти блюдам из фарфора.

Если приложить потенциал к рельсам, на которых находится неподвижный снаряд, то он просто расплавится. Поэтому его нужно разогнать до контакта с рельсами. Умелец Ziggy Zee использовал вполне традиционное для этого решение — баллончик с углекислым газом. После нажатия на спусковой крючок снаряд из алюминия разгоняется до ≈80 км/ч, не очень высокой скорости.

Снаряд входит в контакт с двумя параллельными рельсами из меди. Рельсы плотно сдавливают снаряд, создавая достаточно трения для предотвращения движения. Трение настолько высоко, что холостой выстрел без напряжения заставит снаряд застрять между рельс. За счёт тока во время движения часть алюминия плавится, обеспечивая отличную смазку. Сила Лоренца разгоняет снаряд, и он выходит из пушки на большой скорости.

Часто при создании рельсотронов огромное внимание уделяется пушке и её электрической составляющей. Но важен и снаряд. В качестве материала снаряда был выбран алюминий. Ziggy Zee замечает, что существует недопонимание: многие считают, что нужны ферромагнетики — сталь. Но железо плохо подходит для стрельбы из рельсотрона ввиду высокой температуры плавления и плохой проводимости. Это не пушка Гаусса, ферромагнетизм в рельсотроне не так определяющ.

Снаряд состоит из головы, из которой выходят две ножки. Экспериментально умельцы выяснили, что ножки теряют огромные количества алюминия. Это вполне ожидаемо. В процессе стрельбы ножки прижимаются к рельсам с высокой силой — расчёты указывают на число более 4000 Н. Так обеспечивается отличный контакт с рельсами.

Рельсы закреплены плотно, поэтому снаряд выталкивается, словно вода из сдавленного конца садового шланга. На фотографии выше представлен снаряд массой 22 грамма. После седьмого теста была создана облегчённая версия массой 14 граммов. Голову снаряда урезали для обеспечения лучшего проникновения и понижения вероятности заедания.

Пушка и снаряды не представляют никакой угрозы без конденсаторов. В них и заключается вся опасность и 80 % массы устройства. Для работы пушки понадобилась огромная батарея из 56 конденсаторов. Новенькие стоят 850 $, то есть все обошлись бы в 50 тысяч долларов. Умельцы смогли достать 58 штук (2 запасных на случай выхода из строя) всего за 2600 $. Но на это ушло два года.

Каждый из конденсаторов рассчитан на работу под напряжением до 400 В и имеет ёмкость в 6000 мкФ. Конденсаторы импульсные. Для соединения конденсаторов использовались бруски алюминия толщиной в четверть дюйма (0.64 см). От брусков требовалось выдерживать огромный ток. Нужна механическая прочность, чтобы можно было без повреждений переносить каждый банк конденсаторов массой порядка 22 кг. Ширина брусков тоже имеет значение: концентрированное магнитное поле могло бы разорвать узкие проводники. Конечно, медь могла бы подойти лучше, но авторы проекта посчитали, что она слишком дорога и тяжела.

Дырки в брусках сделали сверлильным станком, конденсаторы закрепили. От соприкосновения бруски отделяет фрагмент из ацеталевого пластика.

Для собственно пушки Ziggy Zee выбрал гаролит G10. В качестве требований предъявлялись экстремально высокая прочность, технологическая обрабатываемость и околонулевая проводимость. Во время пуска рельсы испытывают килоньютоны силы, которые отталкивают их друг от друга. Гаролит хорошо подошёл: он рассчитан на давление до ≈344.7 МПа (50000 psi, сравнимо со сталью) и обладает хорошей теплостойкостью (он горит, а не плавится).


На фотографию попал очень ранний прототип снаряда, который не использовался.

Для крепежа использовалась немагнитная нержавеющая сталь трёхсотой серии. Камеру пневматического ускорителя собрали из ударостойкого АБС-пластика. Гаролит приклеили к бруску дерева 4×4 дюйма клеем E6000.

В качестве спускового механизма используется фрагмент пейнтбольного оружия. Пушку покрасили аэрозолем.

Магнитное поле должно находиться за снарядом. Автор проекта подсчитал, что магнитное поле максимально, когда снаряд проходит примерно 5 сантиметров вдоль рельсов. Контакт между снарядом и рельсами нежелателен, пока снаряд не пройдёт хотя бы дюйм (2,54 см). Нужные части были обработаны ленточной шлифовальной машиной.

Для будущих оптических элементов на пушку закрепили планки Пикатинни и прочий обвес. На рельсотрон поставили сошку-двуногу.

Силовые кабели можно припаять, но Ziggy Zee предположил, что они будут отлетать. (Как показывают видеоролики, они и вправду отлетают при выстреле.) Поэтому было создано крепление, которое можно быстро восстановить.


Результат работы

Для стрельбы конденсаторы нужно заряжать. В полевых условиях для этого используется банк из девятивольтовых батарей. Их хватает на пять выстрелов. Автор проекта надеется в будущем приспособить для зарядки 12-вольтовую автомобильную батарею через инвертор на 120 В, трансформатор для повышения напряжения и выпрямитель.

Напряжение конденсаторов при зарядке возрастает экспоненциально. То есть при приближении к полному потенциалу скорость зарядки становится всё меньше и меньше. Поэтому для зарядки 400-вольтовых конденсаторов Ziggy Zee использовал 450 вольт, а иногда и 500. Но здесь важно вовремя прервать процесс зарядки.

Анализ данных выстрелов показал низкий износ. Ziggy Zee оценивает ресурс рельсов в 50 выстрелов. Медные рельсы почти не стираются, на них лишь нарастает слой алюминия. Его можно удалить.

Ziggy Zee будет улучшать проект и в дальнейшем. В планах автора изменить процесс заталкивания снаряда в ствол (сейчас на это уходит слишком много времени), улучшить конструкцию снарядов, использовать автомобильный аккумулятор для зарядки и попробовать переключать батарею кондесаторов последовательно для достижения 800 вольт на рельсах. Последнее потребует пересмотреть требования безопасности: изоляция кабелей рассчитана всего на 600 В.

Канал на YouTube
Альбом с фотографиями

habr.com

Рельсотрон — оружие будущего / Хабр


Привет от Quake 3 Arena
Рельсотрон (Railgun), или в простонародье «рельса» — импульсный электродный ускоритель масс, принцип действия которого объясняется с помощью силы Лоренца, превращающей электрическую энергию в кинетическую. Является перспективным оружием, имеющим ряд преимуществ перед классической компоновкой на базе химического взрыва. И боевые испытания этой красавицы уже не за горами.

Принцип действия и ограничения

Рельсовая пушка использует электромагнитную силу, называемую силой Лоренца, чтобы разогнать электропроводный снаряд, который изначально является частью цепи. Иногда используется подвижная арматура, соединяющая рельсы. Ток I, идущий через рельсы, возбуждает магнитное поле B между ними, перпендикулярно току, проходящему через снаряд и смежный рельс. В результате происходит взаимное отталкивание рельсов и ускорение снаряда под действием силы F.

Одна из проблем рельсотрона заключается в том, что для изготовления его снарядов необходим материал с максимально возможной проводимостью, т.к. для создания движущей силы по рельсам пускается очень мощный моментальный разряд тока. Если материал снаряда обладает недостаточной проводимостью, он может испариться в рельсотроне под воздействием силы тока еще до выхода из пушки.

Второй ограничитель — источник питания. В ближайшее время ВМФ США планируют провести испытания рельсотрона на базе корабля (только корабль на сегодняшний день может выдержать выстрел из этого оружия). Для залпа из современного рельсотрона требуется импульс в 25 (!) мегаватт. Один из кораблей ВМФ США, который проектировался специально с учетом возможности комплектации рельсотроном, оснащен силовыми установками на 78 мегаватт, а самым распространенным значением эл. мощности установки на корабле является цифра в 9 мегаватт. Для одного выстрела рельсотрона требуется почти 30% мощности установки спец. корабля флота. Об использовании данного типа вооружения на рядовых судах и думать не стоит.

Видео с экспериментальной установки ВМС США:


Вопрос в зал: откуда взялась огненная вспышка на выходе? 🙂

Иногда, для придания снаряду рельсотрона наибольшей начальной скорости, при наличии которой выстрел будет более эффективен, производят химический взрыв (детонация пороха, к примеру). Утрируя, рельсотрон можно использовать как «ускоряющую насадку» для орудий, повышающую скорость снаряда на выходе. Но я бы не рискнул пропускать такой ток через взрывчатку.

Непроводящий снаряд

Существует еще одна разновидность рельсотрона, в которой используется непроводящий снаряд. В описываемом случае рельсы замыкаются не самим снарядом, что ведет к образованию силы Лоренца, а отдельно, за снарядом, образуя дуговой разряд. Последний приводит к испарению снаряда и образованию реактивной струи, которая, продвигая снаряд по рельсам, разгоняет его.

Не путать с пушкой Гаусса

Пушку Гаусса и рельсотрон очень часто путают. Причина тому сходная природа работы этих устройств, но они используют разные подходы и электро-физические законы для разгона снаряда. В рельсотроне реализовано использование силы Лоренца или реактивной струи, а в пушке Гаусса — использование электромагнитных полей. Снаряд из ферромагнетика разгоняется по диэлектрической трубке через ряд соленоидов, при включении образующих магнитное поле, которое «проталкивает» снаряд из ферромагнетика вперед.



Пушка Гаусса имеет КПД значительно ниже, чем рельсотрон, поэтому военными данный принцип для создания оружия не рассматривается.

Так почему же такой сложный рельсотрон такой вкусный для военных?

Все до банального просто — деньги. «Рельса» способна вести огонь на дистанцию до 180 км уже сегодня, а в будущем планируется выход на показатели до 400 км. На подобные расстояния вести огонь возможно только при помощи ракет, каждая из которых стоит миллионы долларов, плюс ко всему с ними умеют бороться. Рельсотрон уже сейчас может вести огонь снарядами массой 2-3 кг, что при скорости до 2000-2500 м/с приводит к колоссальным разрушениям. Сам же снаряд стоит порядка $20-25 тыс, по сравнению со стоимостью ракет — бесплатно, а транспортировка и эксплуатация подобных боеприпасов — одно удовольствие: боекомплект не сдетонирует, никаких проблем с погрузкой, никаких ЧП из-за человеческого фактора (если, конечно, кто-нибудь ее не уронит себе на ногу).

Ученым осталось решить вопрос только с источником питания, т.к. строить корабли конкретно под «рельсу» очень затратно (энергоустановка в 70 мегаватт — это энергопотребление небольшого города). Как только будет решен вопрос питания мы сможем увидеть рельсотроны на вооружении. И как бороться с трехкилограммовой болванкой, летящей на скорости в 7 Махов и способной потопить корабль — не понятно.

Так и живем.

habr.com

Рельсотрон ВМС США сделал два выстрела подряд — Naked Science

Научно-исследовательская лаборатория ВМС США опубликовала на своем YouTube-канале новое видео испытаний инновационного оружия — рельсотрона. Он является электромагнитным ускорителем масс, разгоняющим токопроводящий снаряд вдоль двух металлических направляющих при помощи силы Ампера. Чтобы вести огонь, орудию нужна кратковременная подача высокого напряжения, которого нельзя достичь с помощью обычного подключения к электрической сети. В этом одна из сложностей новой концепции, которая к тому же увеличивает стоимость рельсотрона.

 

Еще одна трудность кроется в неспособности обеспечить скорострельность на уровне обычных орудий. Использованный ранее прототип мог сделать не больше трех выстрелов в минуту. Для сравнения, скорострельность 127-мм корабельной артиллерийской установки Mark 45 составляет 20 выстрелов в минуту. Новое видео говорит о том, что создателям удалось несколько повысить скорострельность своего детища: рельсотрон делает два выстрела подряд: перезарядка заняла всего лишь 24 секунды. Иными словами, достичь скорострельности в четыре-пять выстрелов в минуту будет не такой уж сложной задачей.

 

Рельсотрон сделал два выстрела подряд / ©youtube

 

Созданный компанией BAE Systems рельсотрон является всего лишь прототипом. Для стрельбы он использует металлические кинетические (без взрывчатого вещества) снаряды, имеющие массу 16 кг. Дульная энергия орудия — 32 мегаджоуля.

 

Снаряд рельсотрона летит с большей скоростью, чем обычный, дальность стрельбы орудия намного выше. Так, «альтернативный» рельсотрон от General Atomics может доставлять весящий 10 кг снаряд на расстояние больше 200 км со средней скоростью примерно 2000 м/с. Для сравнения, скорость полета обычного современного снаряда в первую секунду составляет 600–800 м/с. А максимальная дальность стрельбы уже упомянутой пушки Mark 45 равна 23 км.

 

Первым кораблем, который получит рельсотрон, мог стать американский эсминец «Замволт», причем орудие хотели установить уже в 2018 году. Потом, правда, от этих планов отказались в пользу привычных и более экономичных артиллерийских систем.

 

«Замволт» / ©Ocean-Media

 

Разработкой рельсотронов занимаются не только в США, но и в России. Недавно такое устройство испытали в Шатурском филиале Объединенного института высоких температур РАН. Электромагнитная пушка выстрелила по алюминиевой болванке.

naked-science.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о