Инженер собрал портативный самозарядный рельсотрон

Жизнь без рельсотрона

Хорошо, хорошо. Давайте представим, что рельсотрон всё-таки изобрели. Примерно в тех мощностях, что есть сейчас. Ну и примерно с такими же параметрами.
Чем его создатели козыряют в первую очередь — это дешевизна. Мол, болванки забрасывает практически бесплатно, только и остаётся, что счета за электричество оплачивать. И тут появляется первая проблема.

Штука, которая просто кидает металлические болванки, требуется крайне редко.

Подойти на 400 километров к банановой республике и, стоя в нейтральных водах, кидать эти самые болванки, чтобы постепенно разрушить позиции противника — чрезвычайно редкий вариант.

В случае с боевой ситуацией потребуются управляемые снаряды. Беда в том, что их создание и использование сделает всю схему гораздо дороже. А если нет разницы, то зачем платить больше?

Инженер собрал портативный самозарядный рельсотрон

NSA_Listbot / YouTube

Инженер, зарегистрированный на Reddit под ником NSA_Listbot, разработал и собрал в домашних условиях портативный самозарядный рельсотрон. Видеозаписи с демонстрацией оружия в действии опубликованы на YouTube-канале изобретателя.

Рельсотрон представляет собой орудие, использующее для разгона снаряда электромагнитные силы. В нем снаряд на первом этапе выстрела является частью электрической цепи, двигаясь между двумя контактными рельсами (отсюда и название орудия). Для выстрела орудие нуждается в кратковременной подаче высоких напряжения и тока, которые не может обеспечить простое подключение к электрической сети.

Рельсотрон формально не попадает под многие ограничения, касающиеся других видов оружия, при этом детали, использующиеся для постройки, также продаются свободно. Благодаря этому, а также простому принципу работы оружия, энтузиасты по всему миру самостоятельно экспериментируют с рельсотронами и нередко делятся результатами на YouTube. Тем не менее, подавляющее большинство самодельных установок получаются или очень массивными, или стреляют с большим перерывом, поскольку требуют ручной перезарядки.

Собранный NSA_Listbot образец, вероятно, стал первым «гаражным» самозарядным портативным рельсотроном. Оружие под названием SR-1 оснащено обоймой под три снаряда 6×19мм, на перезарядку уходит 15 секунд. Однако за это время конденсаторы рельсотрона зарядятся только на 70 процентов, поэтому для выстрела в полную силу нужно ждать около 30 секунд. Стреляет оружие медными, стальными, титановыми, вольфрамовыми стержнями, а также плазмой с помощью тефлоновых снарядов.

По словам разработчика, блок конденсаторов запасает энергию в 4500 джоулей, для полной зарядки конденсаторов до напряжения в 500 вольт используется пара низковольтных генераторов. Питание рельсотрона осуществляется от 20-вольтовых аккумуляторов для шуруповертов, а предварительный разгон снаряда осуществляется с помощью вспомогательной пневматической системы.

Это не первый рельсотрон NSA_Listbot — ранее он уже собирал подобные установки. В 2015 году, например, он собрал и испытал однозарядный портативный рельсотрон WXPR-1 с дульной энергией оружия 1800 джоулей.

Стоит отметить, что в разных странах ведутся разработки рельсотронов для военных. В июле текущего года Научно-исследовательское управление ВМС США совместно с BAE Systems провело новые испытания рельсотрона, установленного на полигоне «Дальгрен» в Вирджинии. Во время этих испытаний орудие впервые произвело два выстрела подряд, на что рельсотрону потребовалось около 24 секунд. Также о создании технологий рельсотрона недавно объявил Китай.

Николай Воронцов

Одним махом авианосец убивахом

Не совсем работает и ударная способность рельсотрона. Максимум, что получается у наших учёных — придать болванке кинетическую энергию, на выходе равную 4,8 мегаджоулям. У американцев почти на порядок повыше — 32 мегаджоуля. Предполагается, что за время пути в 100-200 километров болванка потеряет больше половины кинетической энергии за счёт трения о воздух.

Первое время скорость будет падать гораздо быстрее, поскольку сопротивление воздуха пропорционально квадрату скорости. Чем выше скорость, тем сильнее вас останавливает воздух.

Проблема в том, что у нас за душой ничего и нет, кроме чудовищной кинетической энергии. К концу полёта болванка потеряет от 50 до 70 процентов. Ладно, пусть только половину. 2,4 мегаджоуля в случае российского чудо-оружия и 16 у американцев. Много это или мало?

В некоторых изданиях авторы, приняв таблетки, пишут, что по воздействию это практически ядерный взрыв.

Спешим их разочаровать. 4,6 мегаджоуля — это выделение энергии при взрыве килограмма тротила. Ядерным взрывом тут и не пахнет.

Современная противокорабельная ракета несёт в себе 200-300 килограммов взрывчатого вещества. Здесь же его гораздо меньше. При этом энергия поделится, и часть уйдёт на пробитие. К слову, миру ни разу не продемонстрировали чудесную поражающую силу болванки после преодоления хотя бы 150 километров. Даже в отчете для Конгресса вместо реальных цифр и видео авторы отбились плохой поэзией: «Представьте себе грузовой поезд, врезающийся в препятствие…».

Не слишком убедительно.

Я вас вижу!

Проблемой станет и мощное электромагнитное излучение при запуске. На радаре невидимый эсминец, оснащенный рельсотроном, начнет светиться, как новогодняя ёлка. То есть в реальном бою против нормального противника ты выпускаешь одну, две болванки, а в ответ неиллюзорно получаешь десяток, пусть и не таких высокотехнологичных, ракет.

Униполярные генераторы, компульсаторы, мегаваттные конденсаторы-ионисторы, которые нужны для создания рельсотрона, увы, совсем не маленькие. Сейчас система рельсотрона весит больше 30 тонн — это с учетом присоединения к корабельной силовой установке.

Слишком тяжело и сложно возить по земле такую радость, а за ней ещё и небольшую электростанцию.

В итоге получаем дорогое, ситуативное оружие, которое противник обнаружит в момент первого выстрела. И какой от него толк? Примерно так же решили в Конгрессе, зарезав всё финансирование на эту чудесную и фантастическую программу. А может, реальные результаты стрельб оказались ещё хуже тех, что объявили прессе.

Покойся с миром, американский рельсотрон! Твою миссию подхватят Китай и Россия, ведь так хочется кидать болванками во врагов и платить только за свет.

Автор неизвестен

Как сделать pельсотpон

Как сделать pельсотpон

Наиболее простой пример электромагнитной ускоряющей системы-так называемый «рельсотрон», хорошо известный физикам-экспериментаторам уже десятки лет (1.20].

Идея рельсотрона (или электромагнитной пушки-«рейлгана») довольно проста (рис. 1). К двум параллельным (или коаксиальным) токонесущим шинам-рельсам прикладывается напряжение от источника питания. Если замкнуть контур, поместив на шины, например, подвижную тележку, проводящую ток и обладающую хорошими контактами с шинами, то возникающий электрический ток индуцирует магнитное поле. Это поле создает давление P, равное H**2/8Pi, которое стремится раздвинуть проводники,образующие контур. Массивные шины-рельсы закреплены. Единственным подвижным элементом является тележка, которая под действием давления начинает двигаться по рельсам так, чтоббы объем, занимаемый магнитны полем, возрастал, т.е . по направлению от источника питания. Ускорение тележки будет продолжаться, пока действует магнитное давление. Предельная скорость, до которой разгонится тележка, определяется соотношением

V**2=2aS

где S-длина разгона, a-эффективное ускорение. Для его оценки вычислим давление магнитного поля. Положим H = 10**5 Гс. Тогда P=4х10**8 дин/см**2 = 400 атм. Пусть эффективная толщина тележки равна 10 г/см**2, тогда ускорение составит 4×10**5 м/с**2 или 4×10**4g. При таких условиях скорость 10 км/с достигается на длине 125 м, а скорость 20 км/с-на рость 20 км/с,-то им соответствует длина разгона 200 м. Таковы типичные линейные размеры электромагнитных ускорителей. Время разгона равно v/а, что составляет для типичных значений параметров ускорителей сотые доли секунды. Заметим, что от полной массы тележки приведенные выше значения не зависят; полная масса сказывается только на суммарных энергозатратах.

Совершенствование электромагнитных пушек направлено на повышение конечной скорости. Увеличение линейных размеров до километровых масштабов вряд ли возможно. Для увеличения ускорения необходимо либо повышение магнитного давления, либо уменьшение эффективной массы снаряда.

Увеличение давления магнитного поля не может быть безграничным-при давлениях порядка 1000 атмосфер (т.е. 150-160 кгаусс) достигается порог механической устойчивости. Подобную систему очень длинных шин, распираемых внутренним давлением, трудно сделать жесткой и прочной. Если механическую прочность еще можно попытаться обеспечить увеличением м акое увеличение массы не поможет против потери тепловой стойкости.

При длительности токового импульса порядка сотых долей секунды толщина скин-слоя в меди составляет 1 см. Магнитному полю 120 кгаусс в этом случае соответствует плотность тока 100 кА/см^. Это приводит к тепловым потерям в материале порядка 400 Дж/см^ при длительности импульса тока 20 мс (медь нагревается до 120°С). При этом соответствующая пло няя в точности равна кинетической энергии снаряда. Таким образом, КПД рельсотрона равен 1/3. С учетом того, что КПД источника электроэнергии не превышает ЗО%, полный КПД оказывается около 10%, как уже упоминалось выше.

Тепловой нагрев шин ограничивает скорострельность системы, а любое тепловое повреждение ухудшает воспроизводимость характеристик выстрелов.

Желательность уменьшения массы снаряда с целью увеличения его конечной скорости вступает в противоречие с необходимостью иметь перехватчики с довольно сложной системой самонаведения, масса которых не может быть уменьшена беспрепятственно.

Еще одним следствием больших токов, о которых речь шла выше, является то, что контактная тележка (сечение которой меньше сечения шин) должна расплавиться, испариться и частично превратиться в плазму. Такое плазменное облако становится своеобразным поршнем для снаряда, который должен быть электрически изолирован от плазмы. В связи с этим в пос го облака с шинами.

Кроме того, существует проблема завершения разгона. Чтобы снаряд оторвался от плазменного поршня, последний должен исчезнуть или замедлиться. В рассмотренной простой схеме замедление невозможно, а для исчезновения плазменного поршня требуется разрыв электрической цепи.

Разрыв сильноточной электрической цепи, как известно, приводит к большим перенапряжениям и пробоям. В результате снаряд может получить дополнительный случайный импульс, обладающий перпендикулярной составляющей, что резко ухудшает угловую точность стрельбы.

Наконец, само движение плазменного поршня подвержено действию многочисленных плазменных неустойчивостей, которые трудно предусмотреть и устранить заранее.

Возможен бесконтактный способ ускорения, основанный на использовании, например, разновидности индукционного линейного мотора. В таком моторе замкнутый виток выталкивается в область с меньшим значением магнитного поля. Виток движется вдоль осевой линии цепочки внешних катушек, на которые поочередно в фазе с движением витка подается напряжение. ельное количество вещества (до сотни кг за выстрел) и обеспечивал бы при этом высокую угловую точность (порядка микрорадиана). Недостатком такой системы является сравнительно небольшое эффективное ускорение (100g) и, следовательно, значительные линейные размеры (десятки км!).

И все же самой, пожалуй, серьезной проблемой для электромагнитных систем оказывается энергетика. Типичными источниками энергии для электромагнитных систем в настоящее время являются униполярные генераторы (маховики) с энергоемкостью до 10 Дж/г (10 МДж/т) [1-22]. Если от системы требуется высокая скорострельность, то энергия должна запасаться

Итак, электромагнитным системам (с использованием давления магнитного поля) свойственны два основных недостатка:

— значительные линейные размеры, что затрудняет перенацеливание (с учетом компенсации отдачи) и, следовательно, понижает скорострельность, а также увеличивает уязвимость;

— непомерно большая масса энергосистем.

Поэтому электромагнитные системы, ориентированные пока что в основном на достижение «сверхскоростей», на современном уровне развития представляются малоподходящими для того, чтобы стать главным средством для запуска самонаводящихся перехватчиков (нужно учесть еще огромные перегрузки, свойственные таким системам; они могут затруднить создание

Целесообразность применения индивидуальных баллистических перехватчиков такого типа, даже обладающих весьма высокой скоростью, пока представляется сомнительной, по крайней мере для больших дальностей поражения в связи с неопределенностью угловой точности стрельбы.