XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Рельсотрон
Автор работы награжден дипломом победителя I степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Ученые многих стран на протяжении последних ста лет то активизируясь, то отказываясь от этой идеи, вели разработки электромагнитного ускорителя масс, который всем нам знаком под названием рельсотрон. На данный момент начался еще один виток изучения данного вида пусковой установки. И если раньше ее рассматривали только как новый вид оружия, то сейчас ученые говорят уже о запуске при помощи такой пушки космических аппаратов.
Мы решили собрать свой небольшой вариант рельсотрона и на основе проведенных испытаний выяснить, какое на самом деле ускорение придает рельсовая пушка запущенному снаряду.
Цель: изучить принцип работы и строение электромагнитного ускорителя масс, исследовать модель рельсотрона на практике и рассмотреть способы его применения
Для достижения поставленной цели нами были решены следующие задачи:
-
Изучена теоретическая часть, где объяснены физические процессы, происходящие в рельсотроне. Исследованы возможности применения рельсотрона в военных и мирных целях.
-
Собрана силовая установка для запуска рельсотрона.
-
Сделана рельсовая пушка.
-
Произведено более 100 испытаний рельсовой пушки. В процессе вносились корректировки.
-
Сделаны выводы по проделанной работе.
Объект исследования: электромагнитный ускоритель масс (рельсотрон).
Предмет: конструкция рельсотрона; скорость и дальность полета снаряда, выпущенного из рельсотрона; способность рельсотрона резко увеличивать скорость объектов.
Гипотеза: рельсотрон имеет большой потенциал использования в военных и гражданских целях.
Глава 1. Теоретическая часть.
Магнитное поле.
Определение. Свойства.
Люди часто говорят про магнитные бури, привозят магнитики на холодильник, ходят в походы с компасом, который показывает, где север, а где юг. В основе всего этого лежит магнитное поле.
Магнитное поле — это особый вид материи, который существует вокруг магнитов или движущихся зарядов.
Магнитное поле может создаваться электрическим током или, в случае постоянных магнитов, магнитными моментами электронов в атомах (и моментами других частиц, что обычно проявляется в существенно меньшей степени). Кроме этого, оно возникает в результате изменения во времени электрического поля.
Магнитное поле можно обнаружить по его действию на магнитную стрелку, проводник с током и движущиеся заряженные частицы.
Для исследования магнитного поля используют замкнутый плоский контур с током (рамку с током).
Свойства магнитного поля:
-
магнитное поле материально;
-
источник и индикатор поля – электрический ток;
-
магнитное поле является вихревым – его силовые линии (линии магнитной индукции) замкнутые;
-
величина поля убывает с расстоянием от источника поля.
Магнит.
Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. Электроны могут вращаться по разным орбитам. На каждой орбите может находиться по два электрона, которые вращаются в разных направлениях.
Но у некоторых веществ не все электроны парные, и несколько электронов крутятся в одном и том же направлении, такие вещества называются ферромагнетиками. А поскольку электрон — заряженная частица, вращающиеся вокруг атома в одну и ту же сторону электроны создают магнитное поле. Получается миниатюрный электромагнит.
Если атомы вещества расположены в произвольном порядке, поля этих крошечных магнитиков компенсируют друг друга. Но если эти магнитные поля направить в одну и ту же сторону, то они сложатся — и получится магнит.
У любого магнита есть два полюса — северный и южный. Северный полюс обозначается латинской буквой N (от английского слова North). А южный — буквой S (от английского слова South).
Любое магнитное поле описывается магнитными линиями, которые выходят из северного поля и приходят в южный. Эти линии всегда замкнуты, даже если у них бесконечная длина (см. пример на следующей странице).
Магнитное поле Земли.
Мы привыкли к тому, что на географическом севере находится северный магнитный полюс и на него указывает синяя стрелка компаса. Однако это не совсем так.
Из физики магнетизма нам известно, что силовые линии магнитного поля входят в южный полюс магнита, а выходят из северного. Если вы посмотрите на картину силовых линий магнитного поля Земли, то увидите, что они входят в Землю в районе северного географического полюса у канадских берегов Северного Ледовитого океана, а выходят в районе южного географического полюса в Антарктиде. Значит, с точки зрения физики у Земли на севере расположен южный магнитный полюс, а на юге — северный. Такие полюсы называются «истинными».
Однако, вопреки законам физики, люди договорились, что для простоты будут называть тот магнитный полюс, который находится на севере, северным, а тот магнитный полюс, что на юге, — южным. Такие магнитные полюсы Земли называются «мнимыми».
Магнитное поле Земли, как предполагают, порождается круговым током, циркулирующем во внешнем жидком ядре из-за вращения Земли.
Опыт Эрстеда.
Самое главное экспериментальное доказательство того, что магнитное поле возникает из-за движения зарядов — это опыт Эрстеда. В 1820 году он связал электричество и магнетизм с помощью эксперимента с отклонением стрелки компаса.
Ханс Кристиан Эрстед помещал над магнитной стрелкой прямолинейный металлический проводник, направленный параллельно стрелке. При пропускании через проводник электрического тока стрелка поворачивалась почти перпендикулярно проводнику. При изменении направления тока стрелка разворачивалась на 180°. Аналогичный разворот наблюдался, если провод переносился на другую сторону, располагаясь не над, а под стрелкой.
Это явление использовали, когда создавали первые амперметры, так как отклонение стрелки пропорционально величине тока. Оно лежит в основе любого электромагнита.
Вектор магнитной индукции.
Наглядно магнитное поле изображают в виде магнитных линий или линий магнитной индукции. Линия магнитной индукции – это воображаемая линия, в любой точке которой вектор магнитной индукции направлен по касательной к ней.
Силовая характеристика магнитного поля – вектор магнитной индукции . Модуль вектора магнитной индукции равен отношению максимального значения силы, действующей со стороны магнитного поля на проводник с током, к силе тока в проводнике I и его длине l:
Единица измерения в СИ – тесла (Тл).
1 Тл – это индукция такого магнитного поля, в котором на каждый метр длины проводника при силе тока 1 А действует максимальная сила 1 Н.
Правило Буравчика.
Направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением от южного полюса к северному полюсу магнитной стрелки (направление, которое указывает северный полюс магнитной стрелки), свободно установившейся в магнитном поле.
Направление вектора магнитной индукции можно определить по правилу буравчика: если направление поступательного движения буравчика совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции.
Автором правила буравчика является физик-теоретик Петр Сигизмундович Буравчик.
Общепринятым правилом считается направление движения витка (буравчика, штопора) в правую сторону. Принимая этот факт, можно сделать вывод: при движении тока по кратчайшему пути в одном направлении, а именно от положительного значения к отрицательному, линии магнитной индукции будут направлены в правую сторону. Условие актуально для прямого проводника.
Правило буравчика имеет две основные разновидности:
-
Правило правой руки.
-
Правило левой руки.
Правило правой руки.
Действия можно сформулировать так: если отведённый в сторону большой палец правой руки расположить вдоль проводника так, чтобы он совпал с направлением электрического тока, то остальные пальцы будут указывать направление образованных электрическим полем магнитных силовых линий. Т.о. направление вращения ручки буравчика совпадает с направлением вектора магнитной индукции.
Принцип суперпозиции.
Для определения магнитной индукции нескольких полей используется принцип суперпозиции: магнитная индукция результирующего поля, созданного несколькими источниками, равна векторной сумме магнитных индукций полей, создаваемых каждым источником в отдельности:
Сила Ампера.
Взаимодействие магнитного поля и проводника с током состоит в появлении некоторой силы со стороны поля, приложенной к проводнику. Изучением этой силы занимался А. Ампер, и в настоящее время она носит его имя.
Сила Ампера – сила, которая действует на проводник с током, находящийся в магнитном поле.
Закон Ампера: на проводник длиной l c током силой I , помещенный в магнитное поле с индукцией B⃗ , действует сила, модуль которой равен:
где: В – индукция магнитного поля, I – сила тока в проводнике, l – его длина. Сила Ампера направлена перпендикулярно вектору магнитной индукции и направлению тока, текущего по проводнику.
Для определения направления силы Ампера обычно используют правило «Левой руки».
Если угол α между направлениями вектора магнитной индукции и тока в проводнике отличен от 90°, то для определения направления силы Ампера надо взять составляющую магнитного поля, которая перпендикулярна направлению тока.
Сила Ампера широко используется. В технических устройствах создают магнитное поле с помощью проводников, по которым течет электрический ток. Электромагниты используют в электромеханическом реле для дистанционного выключения электрических цепей, магнитном подъемном кране, жестком диске компьютера, записывающей головке видеомагнитофона, в кинескопе телевизора, мониторе компьютера. В быту, на транспорте и в промышленности широко применяют электрические двигатели. Взаимодействие электромагнита с полем постоянного магнита позволило создать электроизмерительные приборы (амперметр, вольтметр).
Простейшей моделью электродвигателя служит рамка с током, помещенная в магнитное поле постоянного магнита. В реальных электродвигателях вместо постоянных магнитов используют электромагниты, вместо рамки – обмотки с большим числом витков провода.
Пусть рамка с током находится в магнитном поле, причём плоскость рамки перпендикулярна полю. Силы Ампера будут сжимать рамку, а их равнодействующая будет равна нулю. Если поменять направление тока, то силы Ампера поменяют своё направление, и рамка будет не сжиматься, а растягиваться. Если линии магнитной индукции лежат в плоскости рамки, то возникает вращательный момент сил Ампера. Вращательный момент сил Ампера равен:
где: S - площадь рамки, α - угол между нормалью к рамке и вектором магнитной индукции (нормаль - вектор, перпендикулярный плоскости рамки), N – количество витков, B – индукция магнитного поля, I – сила тока в рамке.
Сила Лоренца.
Магнитное поле не взаимодействует с покоящимися зарядами, и долгое время связь между магнитными и электрическими явлениями не обнаруживалась. Впервые такую связь — влияние проводника с током на стрелку компаса — обнаружил в первой половине XIX в. Х. Эрстед. Обратное явление — влияние поля магнита на проводник с током (а также взаимодействие двух проводников с током) — было открыто вскоре А. Ампером.
Однако механизм возникновения силы Ампера был изучен лишь к концу XIX в. К этому времени стало ясно, что электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц. Следовательно, сила Ампера возникает из-за того, что магнитное поле оказывает силовое влияние на движущиеся заряды.
Такая сила была обнаружена Х. Лоренцем. Он же вывел ее формулу.
Поскольку сила Лоренца — это сила, действующая на движущийся заряд в магнитном поле, то ее величина зависит от всех трех значений: от величины заряда q, от скорости v и от индукции магнитного поля B:
Однако в формулу входит еще один параметр — угол α, характеризующий направление силы Лоренца. Это угол между направлением движения носителя заряда (вектором его скорости) и вектором магнитной индукции.
Дело в том, что в отличие от многих других сил, направление силы Лоренца не совпадает ни с направлением движения носителя заряда, ни с направлением на источник магнитного поля, а ее возникновение зависит от взаимного направления магнитного поля и скорости движения заряда. Сила Лоренца перпендикулярна плоскости, образуемой векторами магнитной индукции и скорости движения заряда.
Если направление движения заряда и направление линий магнитной индукции совпадают, то угол α равен нулю, и сила Лоренца отсутствует.
Для силы Лоренца правило левой руки формулируется следующим образом.
Если четыре вытянутых пальца левой руки указывают направление движения положительного заряда, а линии магнитного поля входят в ладонь, «прокалывая» ее, то отставленный большой палец покажет направление силы Лоренца.
Правило сформулировано для положительного заряда, например, для протона. Электрон заряжен отрицательно, следовательно, четыре вытянутых пальца левой руки должны быть направлены против его движения — вперед.
Если вектор скорости перпендикулярен вектору магнитной индукции, то частица движется по окружности, радиус которой равен:
где m – масса частицы, v – скорость частицы, B – модуль вектора магнитной индукции, q – заряд частицы.
В этом случае сила Лоренца играет роль центростремительной и ее работа равна нулю. Период (частота) обращения частицы не зависит от радиуса окружности и скорости частицы. Формула для вычисления периода обращения частицы:
Угловая скорость движения заряженной частицы:
Сила Лоренца не меняет кинетическую энергию частицы и модуль ее скорости. Под действием силы Лоренца изменяется направление скорости частицы.
Правило левой руки.
Алгоритм применения левой руки состоит в следующем: если левую ладонь будут перпендикулярно пронизывать силовые линии, а пальцы расположатся по направлению тока, то действующие на проводник силы будут устремляться в сторону, куда указывает отставленный на 90º большой палец.
Заметим, что сформулированное правило справедливо для решения задач по определению ориентации силы Лоренца. Перефразируем правило: если ладонь левой руки поместить в магнитное поле таким образом, чтобы линии индукции перпендикулярно входили в неё, а выпрямленные пальцы направить в сторону движения положительного заряда, то направление вектора силы Лоренца совпадёт с отставленным на 90º большим пальцем. В случае с отрицательным зарядом вытянутые пальцы направляют в сторону, противоположную движению частицы.
Визуальная интерпретация правила левой руки представлена на рисунке. Обратите внимание на то, что алгоритм действий для определения сил Ампера и Лоренца практически одинаков.
Электромагнитное поле.
Определение. Электромагнитная индукция.
Электрическое поле возникает вокруг заряженных частиц, таких как электроны или протоны. Оно создается зарядом и оказывает силу на другие заряженные частицы в его окружении. Электрическое поле создаётся и самим земным шаром.
Первым об этом заговорил Майкл Фарадей в 1830 году, а ещё на 100 лет раньше - российский физик Рихман, который погиб от удара молнией во время изучения грозы.
Электрическое поле описывается величиной электрического напряжения и направлением силы, которую оно оказывает на заряженные частицы.
Магнитное поле возникает при движении заряженных частиц или при протекании электрического тока. Оно создается магнитным моментом заряженных частиц и оказывает силу на другие заряженные частицы или магнитные материалы.
Магнитное поле описывается величиной магнитной индукции и направлением силы, которую оно оказывает на заряженные частицы или магнитные материалы.
Электрическое и магнитное поля взаимодействуют друг с другом и образуют электромагнитное поле. Электромагнитное поле – это физическое поле, которое возникает вокруг заряженных частиц или электромагнитных устройств. Оно состоит из двух взаимосвязанных компонентов: электрического поля и магнитного поля.
Оно распространяется в пространстве в виде электромагнитных волн, таких как радиоволны, световые волны и рентгеновские лучи.
Электромагнитная индукция – явление возникновения тока в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока, пронизывающего его.
Величину электрического поля характеризует его напряжённость (Е), единицей её измерения является вольт на метр. У магнитного поля есть разные характеристики и разные единицы их измерения. Часто используется магнитная индукция (В), единицей измерения которой является тесла (Тл).
Электрическая напряжённость Е=1 В/м — это небольшая величина. Когда возникает пробой воздуха при статическом заряде, напряжённость в месте искры достигает трёх миллионов вольт на метр. А вот магнитная индукция В=1 Тл — это очень сильное магнитное поле. Такая индукция характерна для сильных постоянных магнитов, применяемых в электродвигателях и генераторах. Магнитные поля от 1 до 3 Тл используют в медицине при МРТ (магниторезонансной томографии).
В наших телах тоже имеются свободные (способные куда угодно двигаться) заряды и токи. Носителями заряда являются электроны, а в разных клетках организма и в крови присутствуют ионы металлов, в том числе железа. Все эти компоненты создают собственные электрические и магнитные поля, характерные для разных органов, и реагируют на внешние поля. Мы получаем информацию об электрической активности сердца с помощью электрокардиограмм, мозга - электроэнцефалограмм. Много информации о сердце и мозге могут дать магнитограммы.
Свойства электромагнитного поля:
-
Электромагнитное поле является векторным полем, то есть для каждой точки пространства определяется вектор, который характеризует направление и силу поля в этой точке.
-
Электромагнитное поле обладает свойством суперпозиции, что означает, что поле, создаваемое несколькими зарядами или токами, равно сумме полей, создаваемых каждым из них в отдельности.
-
Электромагнитное поле обладает свойством инверсии, то есть если поменять знак заряда или тока, то направление поля в данной точке изменится на противоположное.
-
Электромагнитное поле обладает свойством сохранения энергии, то есть энергия поля не создается и не исчезает, а только переходит из одной формы в другую. Например, энергия электрического поля может превращаться в энергию магнитного поля и наоборот.
-
Электромагнитное поле взаимодействует с заряженными частицами. Эта сила может быть притягивающей или отталкивающей, в зависимости от знаков зарядов.
-
Электромагнитное поле может распространяться в виде электромагнитных волн. Эти волны могут иметь различные частоты и длины, и они могут передавать энергию и информацию на большие расстояния.
-
Электромагнитное поле может оказывать влияние на вещество. Например, оно может вызывать электрический ток в проводниках, изменять свойства диэлектриков и магнитных материалов, а также влиять на химические реакции и физиологические процессы в организмах.
Применение электромагнитного поля в технике и науке
Электромагнитные моторы и генераторы
Одним из основных применений электромагнитного поля в технике является его использование в электромагнитных моторах и генераторах. В электромагнитных моторах электрическая энергия преобразуется в механическую энергию. Когда электрический ток проходит через проводник, создается магнитное поле, которое взаимодействует с другим магнитным полем, созданным постоянными магнитами. Это взаимодействие вызывает вращение ротора мотора, что позволяет преобразовывать электрическую энергию в механическую.
В генераторах происходит обратный процесс: механическая энергия преобразуется в электрическую. При вращении ротора генератора в магнитном поле создается электрический ток в обмотках, который можно использовать для питания электрических устройств.
Электромагнитные волны и радиосвязь
Электромагнитные поля также используются для передачи информации на большие расстояния. Электромагнитные волны, такие как радиоволны, могут распространяться в вакууме и воздухе, а также могут проникать через различные материалы. Это позволяет использовать их для радиосвязи, телевизионного вещания, сотовой и других видов связи.
В радиосвязи электромагнитные волны генерируются в передатчике и передаются через антенну. Затем они принимаются другой антенной и декодируются в информацию на приемнике. Это позволяет передавать голос, данные и другую информацию на большие расстояния без использования проводов.
Медицинская техника
Электромагнитные поля также находят широкое применение в медицинской технике. Например, в магнитно-резонансной томографии (МРТ) используется сильное магнитное поле для создания детальных изображений внутренних органов и тканей человека. Это позволяет врачам диагностировать различные заболевания пациентов.
Также электромагнитные поля используются в электрокардиографии (ЭКГ) для измерения электрической активности сердца, в электроэнцефалографии (ЭЭГ) для измерения электрической активности головного мозга и в других методах диагностики и лечения.
Электромагнитные устройства и сенсоры
Электромагнитные поля также используются в различных устройствах и сенсорах. Например, электромагнитные замки и датчики используются для безопасности и контроля доступа. Электромагнитные датчики также используются в автомобилях для измерения скорости и расстояния.
Электромагнитные поля также используются в магнитных компасах для определения направления, в электромагнитных реле для управления электрическими цепями и во многих других устройствах.
Рельсотрон.
Что такое рельсотрон.
В научной фантастике рельсовая пушка имеет множество названий. Её называли масс-драйвером, электродинамическим магнитным ускорителем массы, а в Doom - пушкой Гаусса. Но как бы ее не называли авторы, она неизменно изображается как кинетическое оружие, использующее электромагнитную энергию для запуска снарядов на чрезвычайно высоких скоростях.
Рельсотро́н (англ. railgun — рельсовая пушка) — электромагнитный ускоритель масс, разгоняющий токопроводящий снаряд вдоль двух металлических направляющих с помощью силы Ампера.
По своей концепции рельсовые пушки должны стать одними из самых мощных пусковых установок в мире. Электромагнитный рельсотрон предназначен для запуска снарядов со скоростью, на несколько порядков превышающей скорость звука.
Причиной разработки подобных устройств, являющихся перспективным оружием, стало то, что, по оценкам экспертов, использование порохов для стрельб достигло своего предела — скорость выпущенного с их помощью заряда ограничена 2,5 км/сек.
Для примера, прототип рельсотрона ВМС США был способен запускать снаряды со скоростью 7 Махов. Это примерно 8 570 километров в час (2,4 км/с). Эффективная дальность стрельбы рельсотрона тесно связана со скоростью, с которой он может запустить снаряд.
История создания рельсотронов. Разработки разных стран.
История работы над рельсотроном насчитывает уже более 100 лет. Подобные конструкции разрабатывали ученые из Франции и Германии, США и Канады, Новой Зеландии и Австралии, Китая и России.
Впервые концепцию электромагнитного рельсотрона представил миру в 1918 году французский изобретатель Андре Луи Октав Фошон-Вилле. Он создал функциональный малогабаритный прототип электрической пушки. После этого сразу несколько оружейных компаний по всему миру заинтересовались этой идеей и начали разработку собственных футуристических устройств. Хотя первые проекты создания подобного оружия появились еще в середине 19 века.
Но только во время Второй мировой войны были представлены первые планы по созданию полностью функциональной, боеспособной рельсовой пушки. Немецкий инженер Иоахим Хенслер предложил создать противовоздушную пушку с электромагнитным приводом. Это должна была быть своеобразная интерпретация проекта Вилле, разработанного десятилетиями ранее, - "пушки, которая использовала заряд тока для перемещения своих снарядов".
Однако эти идеи так и остались проектом. Рельсовая пушка Хенслера так и не была построена. Несмотря на это, слухи о новом революционном оружии быстро распространились по свету. В чем же проблема? Несмотря на теоретическую возможность создания такого оружия, его энергетические затраты и эксплуатационные характеристики сделали невозможным разработку этого вида вооружения в ближайшем будущем. Гипотетическое рельсовое оружие, согласно предложенным техническим характеристикам, потребляло бы при одном выстреле энергию, достаточную для питания половины крупного мегаполиса. За последние 70 лет вооруженные силы ведущих стран мира неоднократно пытались создать рабочий прототип рельсотрона и испытать его в боевых условиях.
Название «рельсотрон» в 50-е годы прошлого века придумал академик Л. Арцимович, мировой специалист в области термоядерной физики и физики высокотемпературной плазмы. Изобретенный им ускоритель плазмы был выдвинут на Нобелевскую премию, но СССР снял кандидатуру ученого с обсуждения из-за секретности разработки.
В 1970-х годах рельсотрон был спроектирован и построен Джоном П. Барбером из Канады и его научным руководителем Ричардом А. Маршаллом из Новой Зеландии в Исследовательской школе физических наук Австралийского национального университета.
Возможно, самым громким примером попытки военных внедрить в свой арсенал действующую рельсовую пушку является проект ВМС США стоимостью 500 миллионов долларов, который проводился на протяжении 15 лет. В процессе работы было создано несколько работающих прототипов, но ВМС США все же решили свернуть проект.
Рис. Прототип электромагнитного рельсотрона на борту корабля ВМС США.
Рис. Рельсотрон Blitzer производства компании General Atomics (США) размещен на двух трейлерах — на одном собственно пушка, на другом — энергетическая установка. Разработка ЭМП началась в 2005 году и завершилась в 2011-м.
Рис. Электромагнитная пушка морского базирования, разрабатываемая компанией BAE SYSTEMS. Предполагаемый вес снаряда: 18 кг; Дульная скорость: 2,5 км/с (7,5 Маха); Дальность действия: 400 км; Снаряд: уничтожает цель за счет энергии удара, взрывчатых веществ не содержит; Длина ствола орудия: 10 м
Рис. Американская электромагнитная рельсовая пушка на полигоне управления исследований ВМС США, Далгрен, штат Вирджиния, 2017 год
Для питания корабельных рельсотронов предусмотрен запас мощности судовой установки (зарезервированный только для рельсотронов) не менее 35−45 МВт. Энергии должно хватить, чтобы обеспечить разгон снаряда до скорости 2000−2500 м/с. Тогда он, получив дульную энергию в 64 МДж, сможет улететь на расстояние до 400 км и, сохранив 20 МДж энергии, поразить цель мощным кинетическим ударом. У армейских пушек меньшая дальность стрельбы — 80−160 км.
Для справки: энергией 1 МДж обладает легковой Golf при скорости 160 км/ч. Снаряд рельсотрона весом 10 кг с дульной энергией 32 МДж при скорости 2500 м/с способен пробить три бетонные стенки или шесть 12-миллиметровых стальных листов, что по эффекту равносильно взрыву 150 кг тротила.
Особенность американского подхода к разработке рельсотрона состоит в поэтапном наращивании возможностей с последовательным достижением улучшенных параметров: скорости разгона снаряда от 2000 до 3000 м/с, дальности стрельбы с 80−160 до 400−440 км, дульной энергии снаряда от 32 до 124 МДж, веса снаряда от 2−3 до 18−20 кг, скорострельности от 2−3 выстрелов в минуту до 8−12, мощности источников энергии от 15 до более чем 40−45 МВт, ресурса ствола от промежуточных 100 выстрелов к 2018 году до 1000 выстрелов, длины ствола от начальной 6 м до конечной 10 м.
Сведений о разработке отечественных рельсотронов официально в России не публикуют, однако в 2016 году первый заместитель председателя Комитета Совета Федерации по обороне Франц Клинцевич заявил, что в нашей стране активно ведутся работы в области создания электромагнитного оружия.
Хорошо известны успешные испытания рельсотрона (правда, не боевого, а лабораторного класса) в подмосковной Шатуре, которые провели в филиале Объединенного института высоких температур РАН под руководством академика В. Фортова. Рельсотрон с длиной ствола 2 м стрелял пульками массой в единицы-десятки граммов. Российская инновация — предварительный разгон снаряда перед подачей в ствол — позволяет получать дульные скорости выше американских. Так, в январе 2017 года снаряд из плотного пластика весом 15 г был разогнан до скорости 3000 м/с и смог пробить мишень из металла толщиной в 10-12 сантиметров. Чуть раньше снаряд весом 3 г был разогнан до скорости 6250 м/с (почти первая космическая!) и при попадании в стальную мишень попросту ее испарил.
Более того, китайские специалисты уже разработали и испытали в открытом море работоспособные прототипы своего рельсотрона.
Чтобы создать не только функциональную, но действительно практичную и эффективную конструкцию, они экспериментировали с жидкими металлами - высокопроводящими охлаждающими материалами, которые значительно уменьшают процессы разрушения конструкции.
По словам китайских экспертов, новый концепт не только более практичен, но и позволяет запускать снаряды с более высокой скоростью и на большие расстояния. Так, опытный прототип запустил снаряд на скорости более 7,5 Махов, поразив цель на дистанции 250 километров.
Рис. Бак китайского корабля с новой установкой.
Рис. Предполагаемое размещение агрегатов рельсотрона на китайском корабле.
Команде инженеров ВМФ КНР удалось построить электромагнитную пушку, лишенную одного из ее ключевых минусов — быстрого износа ствола. В ходе испытаний она за короткое время произвела 120 выстрелов на расстояние от 100 до 200 км.
Также известно, что китайские снаряды значительно дешевле американских аналогов (25 тысяч долларов против 88 тысяч).
Как пишет South China Morning Post (SCMP), ссылаясь на ученых, участвующих в проекте, в ходе огневого испытания электромагнитная пусковая установка разогнала снаряд весом 124 кг до скорости 700 км/ч менее чем за 0,05 секунды.
Это был самый тяжелый из известных снарядов, использовавшихся в эксперименте с электромагнитным ускорителем масс (рельсотроном), разгоняющем токопроводящий снаряд вдоль двух металлических направляющих с помощью силы Ампера. Хотя точные размеры и максимальная дальнобойность оружия остаются засекреченными.
В планах Китая поставить на вооружение свою первую электромагнитную пушку уже к 2025 году.
Также японская военная промышленность разрабатывает перспективную электромагнитную пушку с 1990 года. Несколько месяцев назад (в октябре 2023 года) они представили готовое орудие, установили на корабль-носитель и провели первые огневые испытания. Орудие имеет калибр 40 мм и должно показывать дульную энергию 5 МДж.
Рис. Выстрел из японской пушки, расположенной на корабле, во время испытаний в октябре 2023 года.
Японскими испытателями используются специальные снаряды массой 320 г с отделяемым металлическим поддоном. Начальная скорость такой болванки может достигать 2230 м/с. Сообщается, что изделие пока использует далеко не весь свой энергетический потенциал. По мере продолжения испытаний и наращивания характеристик, дульную энергию собираются довести до 20 МДж. Дальность прицельного огня, пробивные характеристики снаряда и иные особенности новой системы не уточняются. Более подробная информация по конструкции японской пушки скрыта.
При этом неоднократно сообщалось, что по всем основным параметрам рельсотрон превосходит существующие пороховые системы, причем даже более крупных калибров. Разработчики программы проявляют большой оптимизм и надеются на положительные результаты.
Кроме того, в прошлом месяце (марте 2024 года) Китай анонсировал свои планы по постройке гигантской рельсовой пушки для запуска своего космического самолета Tengyun, совмещающего функции электромагнитного запуска и гиперзвукового полета. Китайские ученые планируют с помощью гигантской электромагнитной "пусковой дорожки" разогнать гиперзвуковой самолет до скорости 1,6 Маха. После этого аппарат должен отделиться от "стартового трека", запустить двигатели и выйти в ближний космос со скоростью, в семь раз превышающей скорость звука. Американские ученые также работают над технологией запуска космических аппаратов Talon-1 при помощи рельсотрона.
Концепция китайского космического самолета, запускаемого с помощью рельсотрона, по принципу действия аналогична электромагнитной катапульте (EMALS), установленной в том числе на авианосце “Фуцзянь” ВМС НОАК и американских суперкораблях класса "Джеральд Форд".
В отличие от традиционных паровых катапульт, EMALS использует линейный индукционный двигатель для приведения в движение самолетов с полетной палубы. EMALS также позволяет запускать более тяжелые самолеты за более короткий период времени и при этом меньше подвергает износу планер летательного аппарата. Исследования в этой области продолжаются.
Таким образом, мы можем видеть, что разработки разных стран в этой области продолжаются и ученые возлагают на них большие надежды.
Конструкция и принцип работы рельсотрона. Отличие от пушки Гаусса.
Как следует из названия, электромагнитный ускоритель масс использует электромагнитную энергию для запуска своих боеприпасов. Таким образом, по своей конструкции он больше похож на большой электрический контур, чем на пушку. Рельсотрон состоит из трех основных частей: источника мощного постоянного тока, двух параллельных электродов, выполненных в виде рельсов, и размещенного между ними якоря.
Разгоняемая электропроводная масса (якорь) располагается между рельсами, замыкая электрическую цепь, и приобретает ускорение вследствие силы Ампера, действующей на замкнутый проводник с током в его собственном магнитном поле. Сила Ампера действует и на рельсы, приводя их к взаимному отталкиванию.
Высокий показатель скорости снаряда в рельсотроне обусловлен работой сил Ампера в механизме пушки. Они возникают и начинают действовать на снаряд при коротком замыкании двух параллельных токонесущих (со знаками минус и плюс) направляющих рельсов после подачи на них очень мощного, но очень короткого импульса тока.
Рельсы (отсюда и название рельсотрона) – это шины из металла с высокой проводимостью, по которым проходит электрический ток. По сути, это гигантский электромагнит, в котором один рельс положительный, а другой отрицательный.
После того, как ток проходит через положительный рельс, он направляется к якорю, который служит мостом между двумя шинами. Далее ток движется к отрицательному рельсу и, в итоге, возвращается к источнику питания.
Когда в системе циркулирует ток, образуется сильное магнитное поле, и вместе с ним магнитная сила. Как и любая другая сила, оно имеет величину и направление. В рельсовом орудии эта магнитная сила заряжается до критической точки и используется для выброса снаряда с колоссальной энергией.
В качестве токозамыкательного элемента используется специальная арматура со встроенным в нее снарядом или сам снаряд, лежащий на рельсах и их замыкающий. Это две разновидности пушки с проводящим и непроводящим ток снарядом.
Силы Ампера направлены так, чтобы вытолкнуть снаряд из пушки. Разгону снаряда также способствует давление плазмы, которая образуется за снарядом от действия мощного дугового разряда (при использовании непроводящего снаряда с токозамыкающим элементом за ним).
Рис. Принцип действия в рельсотрона.
Рис. Строение рельсотрона.
Рис. Испытания рельсотрона в Naval Surface Warfare Center, ВМС США.
Рис. Испытания Российского рельсотрона в Шатуре в 2016 году.
Сам снаряд изготавливают из тугоплавкого вольфрама. Высокая плотность этого металла позволяет даже тяжелый снаряд сделать малогабаритным, что решает проблему размещения боеприпасов в ограниченных объемах зарядных отделений или снарядных погребов. Снаряд имеет наиболее приемлемую для гиперзвука коническую удлиненную форму — это своего рода заостренный стержень. Стабилизатор в хвостовой части позволяет удерживать снаряд на траектории полета.
Орудийный ствол, внутри которого расположены два длинных электрода или рельса, должен выдерживать огромные нагрузки: давление более 1000 атмосфер, температуру 20-30 тысяч градусов.
Особенность рельсового ускорителя состоит в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверхбольших скоростей (скорость снаряда в огнестрельном оружии ограничивается кинетикой проходящей в оружии химической реакции). На практике рельсы изготавливают из бескислородной меди, покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки или проволоку для разгона самого пробивающего элемента таких как вольфрамовые стержни, сплавы на основе титана и других металлов, может использоваться полимер в сочетании с проводящей средой, в качестве источника питания — батарею высоковольтных электрических конденсаторов, которая заряжается от ударных униполярных генераторов, компульсаторов и прочих источников электрического питания с высоким рабочим напряжением, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость, используя для этого пневматическое или огнестрельное оружие
В тех рельсотронах, где снарядом является проводящая среда, после подачи напряжения на рельсы снаряд разогревается и сгорает, превращаясь в токопроводную плазму, которая далее также разгоняется. Таким образом, рельсотрон может стрелять плазмой, однако вследствие её неустойчивости она быстро испаряется. При этом необходимо учитывать, что движение плазмы, точнее, движение разряда, под действием силы Ампера возможно только в воздушной или иной газовой среде не ниже определённого давления, так как в противном случае, например, в вакууме, плазменная перемычка рельсов движется в направлении, обратном силе — так называемое обратное движение дуги.
При использовании в рельсотронных пушках непроводящих снарядов, между рельсами располагается снаряд, помещённый в плавкий электропроводный поддон, через который ток может идти от первого рельса ко второму.
Когда на рельсы подаётся постоянный ток высокого напряжения, вставка-поддон моментально ионизируется, её окружает облачко плазмы. Ток, текущий через плазму и рельсы, образует в межрельсовом пространстве сильнейшее магнитное поле. Оно взаимодействует с током, протекающим через плазму, и генерирует электромагнитную силу, толкающую ускоряемое тело вдоль рельсов.
Механизм ускорения в этом случае отличается от вышеизложенного: сила Ампераприжимает разряд к задней части тела, которая, интенсивно испаряясь, образует реактивную струю, под действием которой и происходит основное ускорение тела.
Отличие от пушки Гаусса.
Пушку Гаусса и рельсотрон очень часто путают. Причиной этому является сходная природа работы этих устройств, но они используют разные подходы и электрофизические 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. Лишь 1–7% заряда конденсаторов переходят в кинетическую энергию снаряда. Отчасти этот недостаток можно компенсировать использованием многоступенчатой системы разгона снаряда, но в любом случае КПД редко достигает 27 % (КПД рельсотрона превышает 30%).
Теоретически возможно применение пушек Гаусса для запуска лёгких спутников на орбиту, так как при стационарном использовании есть возможность иметь большой источник энергии. Основное применение — любительские установки, демонстрация свойств ферромагнетиков.
Применение.
-
Военное использование (в качестве оружия).
-
Космонавтика (вывод на космическую орбиту полезных грузов).
-
Исследование поведения вещества при экстремально высоких температурах и давлении.
-
Защита от космической угрозы и, прежде всего, астероидов и комет, а также от космического мусора.
-
Запуск сверхскоростных поездов в вакуумных трубах (китайские ученые).
Проблемы.
С изготовлением рельсотрона связан ряд серьёзных проблем:
-
импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел испариться и разлететься или имел достаточную стойкость, но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперёд. На снаряд или плазменный поршень действует сила Ампера, поэтому сила тока важна для достижения необходимой индукции магнитного поля, и важен ток, протекающий через снаряд перпендикулярно силовым линиям индукции магнитного поля. При протекании тока через снаряд, материал снаряда и рельсы должны обладать:
-
как можно более высокой проводимостью,
-
снаряд — как можно меньшей массой,
-
источник тока — как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью.
-
-
При каждом выстреле тратится огромное количество энергии. Разработка должна быть направлена на энерго- и ресурсосбережение при работе.
-
Из-за огромной отдачи от выстрела, ствол и направляющие очень быстро изнашиваются, со временем снижая эффективность и точность оружия без постоянной замены деталей. В американских опытах направляющие изготавливали из бескислородной меди с серебряным покрытием. Они были сильно подвержены износу от трения и эрозии. При использовании металлических снарядов, выполняющих замыкание своим «телом», замена рельсов требуется после двух-трех выстрелов.
-
Большой размер необходимой аппаратуры. Рельсотрон требует мощной системы электропитания в виде униполярных генераторов, компульсаторов, мегаваттных конденсаторов. Эти устройства позволяют формировать очень мощный короткий электрический импульс, передаваемый на рельсы. В лабораторных условиях можно мириться с солидными по размеру и весу блоками аппаратуры. На флоте фактор веса и объема тоже не столь существен: у корабля вполне хватит водоизмещения, чтобы упаковать 130 т оборудования вдобавок к самим стволам пушек. Для наземных же армейских рельсотронов проблема представляется более сложной. Если разместить оборудование на танковых шасси, пришлось бы вести в бой 78-тонного монстра. Выходом стало распределение установки между двумя автомобильными трейлерами (на одном сама пушка, на другом — «энергетика»), этот вариант был реализован в американской армейской пушке Blitzer. Еще один тягач с прицепом отдали станции управления.
-
Серьезными препятствиями на пути широкого использования рейлганов являются резонансные явления в рельсовой системе и эффект расталкивания рельсов от действия сил Ампера.
-
Из-за сильного разогрева системы при работе существует необходимость охлаждения ствола и блоков электроники.
-
В процессе испытаний была выявлена необходимость в быстром перезаряжании пушки для увеличения темпа стрельбы по крайней мере до 6–10 выстрелов в минуту.
Глава 2. Практическая часть.
Описание рельсотрона.
Для более подробного изучения темы нами был создан рельсотрон.
Он состоит из следующих частей:
1. Конденсаторный блок. В нашем случае это 4 параллельно соединенных конденсатора емкостью 3900 микроФарад номиналом в 500 Вольт. Таким образом, суммарная емкость нашего конденсаторного блока составляет 15600 мкФ. Для обеспечения безопасности и изоляции проводов, мы поместили их в коробку.
2. Блок подключения конденсаторов к источнику питания. Он состоит из двух ламп накаливания, соединенных с обычными выключателями освещения. Один из выключателей включает цепь зарядки конденсаторов. В этом случае горящие лампы показывают, что процесс зарядки идёт. Также они служат выпускным резистором, для чтобы разрядить конденсаторы перед следующим циклом зарядки. Используя мультиметр, мы смогли измерить напряжение в цепи, подаваемое на рельсовую пушку. Также в цепи есть диодный мост.
Используя мультиметр, мы смогли измерить напряжение в цепи, подаваемое на рельсовую пушку.
Также в цепи есть диодный мост. В его состав входят выпрямительные диоды. Он нужен для выпрямления переменного тока (при подключении к сети электропитания) в постоянный.
3. Пусковая установка (пушка).
Она состоит из двух параллельных электродов (рельс) и электропроводящего объекта (пули). Рельсы выполнены из двух вариантов электропроводящих материалов с низким сопротивлением: алюминия (толщиной 6мм) и меди (толщиной 4 мм). Эти материалы были выбраны потому, что алюминий и медь хорошо проводят ток, а также хорошо поддаются обработке в домашних условиях.
Для того чтобы не изменять конструкцию рельсотрона под каждый тип рельс, к медным рельсам мы припаяли медные шайбы.
Пули изготовлены из алюминия или меди. Вес пули варьируется от 1 до 4 грамм .
Как выяснилось в процессе испытаний, алюминий был покрыт анодированным непроводящим электричество слоем, который пришлось счищать везде, где он используется (рельсы, пули, конденсаторный блок).
Для скрепления частей пушки мы использовали оргстекло. Оно не проводит электрический ток и достаточно прочное. Кроме того, оно поддается обработке в домашних условиях и сквозь него можно наблюдать весь процесс запуска рельсовой пушки.
Также пусковая установка содержит пружинный пусковой механизм. Он придает пуле начальное ускорение. Для его создания мы использовали: магнитный толкатель, стрелу от детского пистолета, пружину, многофункциональный пластик для ручной работы и крепежные элементы. Все части механизма также крепятся на оргстекло.
Начальная часть рельс сделана из дерева. Оно не проводит ток. Именно туда закладывается пуля и крепится пусковой механизм. Это нужно для того, чтобы пуля до момента контакта с металлической рельсой и замыкания электрической цепи получила начальное ускорение. Тогда она должна продолжить начатое движение в заданном направлении с еще большим ускорением.
Пусковая установка подключается к конденсаторному блоку с помощью медных проводов.
Принцип работы рельсотрона.
Мы заряжаем конденсаторы. Цепь включается и на рельсы подается электрический ток. Пружинный пусковой механизм запускает пулю, и она замыкает цепь. Течение тока между рельсами способствует возникновению мощного электромагнитного поля, в результате чего создается дополнительное ускорение, и пуля вылетает из ствола с большей скоростью, чем скорость вылета пули под воздействием только пускового механизма.
Сила Ампера, возникающая вследствие мощного токового импульса, ускоряет объект. Поэтому пуля, которая и так движется вдоль рельс, получает дополнительное ускорение.
Проведение испытаний (описание, замеры).
Первым этапом испытаний мы запустили пусковую установку без включения источника тока. Пуля вылетает из пушки на расстояние 90 см только за счет пускового механизма.
На втором и последующих этапах мы заряжали конденсаторы и запускали пусковую установку с двумя видами рельс. Всего испытания проводились в 5 этапов (каждый этап включал многократные запуски рельсотрона).
Во время испытаний установка начала работать не сразу. Мы столкнулись со следующими проблемами:
-
Алюминий покрыт токонепроводящим (анодированным) слоем, который нам пришлось снимать.
-
Первоначальные пули были созданы из медного крепления для проводов, весили 4 грамма и оказались тоньше необходимого диаметра, а также слишком тяжелыми (по нашему предположению). Поэтому мы сделали новые пули из алюминия весом 1,5-2 грамма. В дальнейшем при использовании больших напряжения и силы тока в цепи и сужении расстояния между рельсами мы пробовали применять первоначальные пули повторно, и некоторые из них заработали.
-
Зарядные устройства на 1А/12В и 4,16А/24В оказались маломощными и заряжали наш конденсаторный блок недостаточно. В итоге был сделан диодный мост, и с его помощью зарядка конденсаторов осуществлялась напрямую из сети электропитания.
-
Разряд, возникающий при прохождении пули через рельсотрон, настолько большой, что он оплавляет края и пули, и рельс. В связи с этим приходилось их зачищать и выравнивать их несколько раз во время и после испытаний.
Самая главная сложность в том, что разряд в большинстве испытаний не ускорял, а останавливал пулю. Изготовление более тонкой пули треугольной формы не дало нужного результата и не повлияло на процесс.
Мы можем предположить, что причина этого в том, что пуля приваривалась к рельсам, и это останавливало ее. Об этом свидетельствуют возникающие искры и наличие оплавленных следов на рельсах и пулях.
Также, в соответствии с имеющимися формулами расчета, можно предположить, что получаемой нами силы тока недостаточно для правильной работы рельсотрона.
Тем не менее, несколько удачных опытов у нас все же были, прирост дальности полета замерить удалось.
Расчет и анализ данных.
КПД рассчитывается по следующей формуле:
В нашем случае , а
где – кинетическая энергия пули после взаимодействия с рельсами,
– кинетическая энергия пули до взаимодействия,
– энергия, запасённая конденсаторным блоком
Заменим и на указанные формулы:
Распишем каждую величину отдельно:
где – масса пули,
– скорость пули при вылете из рельсотрона
Составим график движения пули:
– расстояние, которая пролетела пуля при взаимодействии с рельсами
– высота парты, на которой находился рельсотрон
Запишем уравнения движения пули по координатам в общем виде:
Преобразуем уравнения движения соответственно указанным условиям:
Выразим из (1) скорость через время и расстояние, а из (2) – время через высоту и ускорение свободного падения:
Откуда:
Таким образом:
-
По закону сохранения энергии, энергия превращается из одной формы в другую. В нашем случае потенциальная энергия пружинного пускового механизма перешла в кинетическую энергию пули до взаимодействия с рельсами. Однако во время передачи энергии из-за несовершенности пуска и амортизирующей пружины на другом конце механизма, лишь часть энергии передалась в кинетическую энергию пули. Для того чтобы понять, сколько энергии передалось, составим уравнение:
где – КПД пускового механизма,
– потенциальная энергия пружинного пускового механизма
Выразим кинетическую энергию до взаимодействия так же, как и :
( - расстояние, которая пролетела пуля без взаимодействия с рельсами)
Также выразим по формуле потенциальной энергии пружины:
Вычислим жёсткость пружины через формулу силы упругости:
Подставим данную формулу в (2):
Теперь подставим получившиеся формулы в (1):
Выразим :
Подставим известные значения:
Значения и , указанные далее, взяты с сайта магазина, где был заказан пусковой механизм (магнитный толкатель). Значения , и были получены в ходе проведения испытаний.
, , , , ,
Тогда:
-
Запишем формулу энергии конденсатора:
где – электроёмкость конденсаторного блока,
– напряжение, до которого заряжены конденсаторы
Так как конденсаторы в цепи подключены параллельно, то их электроёмкость складывается:
– электроёмкость одного конденсатора
-
Таким образом, подставим полученные формулы для , и :
Подставим значения, полученные в ходе одного из тестов рельсотрона:
, , , , , , ,
Таким образом, КПД нашего рельсотрона составляет примерно 2 процента.
Сравним количество энергии, затрачиваемое одним из современных корабельных орудий США и рельсотроном.
Корабельное орудие Mk 45 Mod 4 калибра 54-мм способно выстреливать снаряд массой 31,75 кг со скоростью 823 м/с . Благодаря этим данным мы можем найти кинетическую энергию снаряда при вылете из дула:
- дульная энергия снаряда,
- масса снаряда,
- скорость снаряда при вылете из дула
Использовав значение КПД полученной нами модели, вычислим, какую энергию должны запасти конденсаторы, чтобы выпустить снаряд с такой же дульной энергией:
- энергия, запасённая конденсаторным блоком
Тогда:
Однако, если использовать КПД профессиональных установок, то значения энергии уменьшатся:
Современные технологии позволяют запасти на корабле такое количество энергии.
Результаты практической части.
Мы считаем, что торможение быстро движущихся объектов – это тоже хорошее применение для подобной установки. Оно может использоваться в жизни, например, для торможения быстро движущихся поездов по рельсам, по которым проходит ток (новые скоростные поезда, которые начали строить у нас в стране и которые уже используются в некоторых странах). Также подобные устройства могут быть использованы для быстрого торможения самолетов на авианосцах.
Вывод: есть ли смысл в рельсовой пушке?
Подводя итог, мы считаем, что дальнейшие научные исследования по разработке рельсотрона имеют смысл. И ускорение, и замедление быстро движущихся объектов может найти свое применение в военных и мирных целях. У рельсотрона, безусловно, есть свои преимущества. Это:
-
-
Экономия: стоимость выстрела рельсотрона существенно ниже таковой для аналогичной по дальности ракеты корабельного базирования: приблизительно 25 000 долларов США против 1 000 000 долларов. Запуск космических аппаратов с помощью рельсотрона также более выгодно, чем создание одноразовых ракетоносителей.
-
При условии решения всех задач, связанных с реальным применением, такие орудия могут обеспечивать тактическую стационарную ПРО против никак не маневрирующих баллистических ракет, либо расширить горизонт дальности стрельбы.
-
Высокая скорость снаряда позволяет использовать рельсотрон в качестве средства ПВО.
-
Использование рельсотрона исключает необходимость хранить на кораблях взрывоопасный боезапас обычных снарядов, что повышает живучесть корабля.
-
Рельсотрон имеет большой потенциал применения в гражданской сфере и космических проектах.
-
По итогу исследования изучена и систематизирована теория, необходимая для понимания принципа работы электромагнитного ускорителя масс, рассмотрены разработки разных стран на данную тему, создана собственная модель рельсотрона.
Безусловно, наша модель рельсотрона может быть доработана, к примеру, использованием материалов рельс и пуль с большей электропроводимостью, увеличением силы тока, КПД пускового механизма.
На заре появления огнестрельного оружия обычная пуля не могла пробить даже самый простой доспех. Дальнейшие же разработки в этом направлении перевернули мир. Возможно, то же самое ждет и развитие установок на основе электрического тока.
Источники информации.
-
Что такое рельсотрон и зачем он нужен - Российская газета (rg.ru)
-
Пушка дура, рельс — молодец? Как российские академики пытаются догнать армию США (life.ru)
-
Рельсотрон — оружие будущего / Хабр (habr.com)
-
Рельсотрон — Википедия (wikipedia.org)
-
Электромагнитная пушка: рельсотрон и его перспективы. | Пикабу (pikabu.ru)
-
Проблемы и перспективы использования рельсовых орудий (overclockers.ru)
-
Япония начала испытании рельсотрона на корабле-носителе (topwar.ru)
-
Эта пушка, должно быть, пробьёт любую броню! Рассказываем, как работает оружие будущего — рельсотрон | Мир кораблей | Дзен (dzen.ru)
-
В Китае тестируют самый мощный в мире рельсотрон (ruposters.ru)
-
Китай построил "вечную" рельсовую пушку, решив проблему быстрого износа ствола (hightech.plus)
-
Китайский проект рельсовой пушки: опытовое судно готово к испытаниям (topwar.ru)
-
https://skysmart.ru/
-
https://ru.wikipedia.org/
-
https://fizi4ka.ru/
-
https://profazu.ru/
-
https://dzen.ru/
-
https://www.asutpp.ru/
-
https://obrazovaka.ru/
-
https://educon.by
-
https://nauchniestati.ru/
-
https://overclockers.ru/blog/amv212/show/146197/Tengyun-Kitaj-sozdaet-gigantskij-rel-sotron-dlya-zapuska-giperzvukovyh-orbital-nyh-raketoplanov