Рейлган

Рейлган — импульсный электродный ускоритель масс, состоящий из двух параллельных электропроводных шин, вдоль которых движется электропроводная масса (снаряд или плазма). Принцип работы основан на превращении электрической энергии в кинетическую энергию снаряда. Может использоваться как оружие. Другие названия: рельсовый ускоритель масс, рельсовая пушка, рельсотрон.
Принцип действия
Рейлган 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) .
Преимущества и недостатки
С изготовлением Рейлгана связан ряд серьёзных проблем: импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел бы испариться и разлететься, но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперед. Поэтому материал снаряда и рельс должен обладать как можно более высокой проводимостью, снаряд как можно меньшей массой, а источник тока как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью. Однако особенность рейлгана в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверхбольших скоростей. На практике рельсы изготавливают из бескислородной меди, покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки или проволоку, в качестве источника питания — батарею высоковольтных электрических конденсаторов, генераторы Маркса, ударные униполярные генераторы, компульсаторы, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость, используя для этого пневматические или огнестрельные пушки. В тех рейлганах, где снарядом является проволока, после подачи напряжения на рельсы проволока разогревается и сгорает, превращаясь в токопроводную плазму, которая далее также разгоняется. Таким образом рейлган может стрелять плазмой, однако вследствие её неустойчивости она быстро дезинтегрируется. При этом необходимо учитывать, что движение плазмы, точнее, движение разряда(катодные, анодные пятна), под действием силы Лоренца возможно только в воздушной или иной газовой среде не ниже определенного давления, т.к. в противном случае, например, в вакууме, плазменная перемычка рельсов движется в обратном силе Лоренца направлении - т.н. обратное движение дуги. Следует добавить, что в рейлгане можно ускорять и непроводящие снаряды. Для этого снаряд помещается между рельсами, сзади снаряда тем или иным способом между рельсами зажигается дуговой разряд, и тело начинает ускоряться вдоль рельсов. Механизм ускорения в этом случае отличается от вышеизложенного: сила Лоренца прижимает разряд к задней части тела, которая интенсивно испаряясь, образует реактивную струю, под действием которой и происходит основное ускорение тела.
Испытания рельсотрона в Naval Surface Warfare Center, ВМС США, январь 2008 года
Существующие образцы
Первый крупномасштабный рейлган был спроектирован и построен в 1970-х годах Джоном П. Барбером из Канады и его научным руководителем Ричардом А. Маршаллом из Новой Зеландии в Исследовательской школе физических наук Австралийского национального университета. В качестве источника энергии в конструкции был использован униполярный генератор — «Марк Олифант», с 500 МДж запасённой энергии.
На очереди уже 32-мегаджоулевая установка, разрабатываемая британской BAE Systems по контракту с ВМС США. Работы, на которые выделено $36 млн, намечено завершить в 2011 году. Если заказчик останется доволен, следующий этап будет финансироваться гораздo щедрее — $276 млн. Предполагается, что к 2020 году он приведет к созданию электромагнитных орудий с дульной энергией в 64 МДж, что примерно в семь раз выше, чем у нынешних опытных образцов. Эти орудия должны поступить на вооружение строящихся в США эсминцев серии DDG1000 Zumwalt, чья модульная конструкция и электрическая трансмиссия рассчитывалась с прицелом на перспективные ЭМ-пушки.


Статья предоставлена Человечковым Максимом, студент гр. ДПи8

Похожие новости