Призрачные перспективы: почему рельсотрон не станет артиллерией будущего

Сабж в действии на первой миллисекунде.

Сабж в действии на баттхёрте.

Рельсотрон

(
рельсовая пушка
, англ.
railgun
, укр.
рейкова гармата
) — перспективная фундервафля, способная стрелять предметами размером с подшипник[1] на расстояния от 30 до 200 км со скоростями, которым позавидует даже этот ваш мутант Ртуть. Эффективность данной вундервафли в теории многократно превосходит большинство распространённых типов оружия.

[править] И тут не обошлось без нацистов

Почти во всём огнестрельном оружии с древнейших времён и до наших дней, чтобы пустить снаряд в цель, используется порох: порох сгорает, в результате чего образовавшиеся газы выталкивают снаряд из ствола. Об использовании электричества для запуска снаряда начали задумываться ещё в бородатые времена в XIX веке. Но только в 1902 году расовый француз Андрэ Луи-Октавом Фошоном Виепле решил получил патент на этот тип оружия. Испытания проводились с 1916 по 1918, причем по причине то ли криворукости, то ли распиздяйства, то ли отсутствия амперметра, измерения силы тока и начальной скорости снаряда не проводились, и в результате удалось установить только саму возможность создания такого оружия. Первыми реальными испытаниями подобной супер-пушки начали заниматься немцы во время второй мировой войны. Испытания, проводившиеся расовым немцем Иоахимом Хэнслером в железнодорожном тоннеле в Баварии, вселяли надежду на создание грозного электромагнитного оружия: прототип пушки разгонял десятиграммовую алюминиевую пипетку до 4 махов и более, что стало рождать в умах командования Люфтваффе влажные эротические фантазии. Ну сам посуди, мой юный друг: с такой скоростью можно было доставать американские крепости, устраивающие зерг-раши на Фаттерлянд, на любой высоте, и не особо ебясь с упреждениями[2]. А посему, ввиду неиллюзорной перспективы быть опиздюленными, выдали Хэнслеру заказ на рельсовое зенитное орудие, правда способное вести огонь снарядами, содержащими по полкило взрывчатого вещества, со скоростью разгона в 2000 м/c и скорострельностью в 10-15 выстрелов в минуту. Но получили дырку от бублика, ввиду причин, указанных ниже, заказ так и не был выполнен, да и вермахт вскоре приказал долго жить. В итоге прототип был захвачен американцами, которые оценили задумку по достоинству, сказав: «Йоба, мы тоже хотим такое…».

В годы холодной войны подобные работы велись и советским сумрачным гением. Разумеется, все разработки были строго секретными, однако слухов было достаточно вплоть до развала империи. У рашки же, в свою очередь, тупо не было бабла на развитие данного вооружения, и проект был свёрнут на долгое время. Сейчас в рашке разработка данного оружия возобновилась, при этом параллельно ведутся дебаты о целесообразности внедрения подобного оружия.

Патент № 1370200 Андре Фашон-Виллепле

31 июля 1917 г. уже упоминавшийся раннее французский изобретатель Фашон-Виллепле подал в патентное ведомство США заявку на «Электрическую пушку или аппарат для продвижения вперед снарядов» и 1 марта 1921 г. получил на это устройство патент № 1370200. Конструктивно пушка представляла собой два параллельных медных рельса, помещенных внутри ствола из немагнитного материала. Ствол проходил через центры нескольких одинаковых электромагнитных блоков (ЭМБ), размещенных вдоль него с определенным интервалом. Каждый такой блок представлял собой Ш-образный сердечник, набранный из листов электротехнической стали, замкнутый перемычкой из того же материала, с обмотками, размещенными на крайних стержнях. Центральный стержень имел зазор в центре блока, в который и помещался ствол пушки. Оперенный снаряд помещался на рельсы. При включении аппарата ток от положительного полюса источника постоянного напряжения питания проходил через левый рельс, снаряд (слева направо), правый рельс, контакт включения ЭМБ, замкнутый крылом снаряда, катушки ЭМБ и возвращался к отрицательному полюсу источника питания. При этом в среднем стержне ЭМБ вектор магнитной индукции имеет направление сверху вниз. Взаимодействие этого магнитного потока и электрического тока, протекающего через снаряд, создает силу, приложенную к снаряду и направленную от нас, — силу Ампера (в соответствии с правилом левой руки). Под действием этой силы снаряд и получает ускорение. После вылета снаряда из первого ЭМБ его контакт включения выключается, а при подлете снаряда ко второму ЭМБ, контакт включения этого блока крылом снаряда включается, создается очередной импульс силы и т. д.

Во время Второй мировой войны в нацистской Германии идея Фашон-Виллепле была подхвачена Иохимом Ханслером, сотрудником министерства вооружений. В 1944 г. он спроектировал и изготовил 10-мм пушку LM-2. Во время ее испытаний 10-граммовый алюминиевый «снаряд» удалось разогнать до скорости 1,08 км/с. На основе этой разработки Люфтваффе было подготовлено техническое задание на электрическую зенитную пушку. Начальную скорость снаряда, содержащего 0,5 кг взрывчатки, требовалось обеспечить 2,0 км/с, скорострельность при этом должна была быть 6–12 выстр./мин. В серию данная пушка пойти не успела — под ударами союзников Германия терпела сокрушительное поражение. Впоследствии опытный образец и проектная документация попали в руки американских военных. По результатам проведенных ими испытаний в 1947 г. было сделано заключение: для нормального функционирования пушки требовалась энергия, которой можно было осветить половину Чикаго.

Полученные результаты испытаний пушек Гаусса и Ханслера привели к тому, что в 1957 г. ученые — участники симпозиума по сверхскоростным ударам, проводимого ВВС США, пришли к следующему заключению: «…. маловероятно, что в ближайшем будущем техника электромагнитных пушек будет успешна».

Тем не менее, несмотря на отсутствие серьезных практических результатов, удовлетворяющих требованиям военных, многие ученые и инженеры не согласились с этими выводами и продолжили исследования в области создания электромагнитного баллистического оружия.

[править] Устройство

Суть™ в одной схеме

Вундервафля состоит из двух параллельных электродов, называемых рельсами. Разгоняемый снаряд также является проводником электричества и располагается между рельсами. Замыкая электрическую цепь, снаряд приобретает ускорение вследствие силы Ампера, действующей на замкнутый проводник с током. Помимо прочего, эта же самая сила действует и на сами рельсы приводя их к взаимному отталкиванию.

При определённых условиях снаряд разогревается и сгорает нахуй, превращаясь в токопроводную плазму, которая продолжает разгоняется. Однако вследствие её неустойчивости она быстро дезинтегрируется. При этом нельзя забывать, что движение плазмы, под действием силы Лоренца возможно только в воздушной или иной газовой среде не ниже определенного давления. Например, в вакууме плазменная перемычка рельсов движется в направлении обратном силе Лоренца, что может уебать стрелка.

При использовании снарядов, непроводящих электричество, сзади снаряда между рельсами зажигается дуговой разряд, и снаряд начинает ускоряться вдоль рельсов. Механизм ускорения в этом случае отличается от вышеизложенного: сила Лоренца прижимает разряд к задней части снаряда, которая начинает гореть/испаряться и в итоге приводит её в движение.

[править] Преимущества и недостатки

С точки зрения компьютерных игр рельсотрон — оружие очень перспективное и интересное, но давайте вернёмся на землю.

Преимуществ у рельсотрона всего два, но зато какие:

• Перед ствольной артиллерией — теоретически неограниченная скорость снаряда. У пороховых пушек теоретическая скорость снаряда максимум 2,5 км/с, а практически — около 2 км/с. У экспериментальных, но рабочих пушек Гаусса уже достигается 2,5 км/с. Отсюда вывод: рельсотрон имеет смысл, только если умеет разгонять снаряд существенно быстрее 2,5 км/с.
• Перед ракетами — в сторону противника улетает только бесплатный (по сравнению с ракетами) лом с крылышками и начинкой под названием «боевая часть»… который еще и нереально перехватить (см. пункт 1). А перехватываемая вундервафля с и закрылками за 100500 денег нервно гниет в музее.

А вот минусов у рельсторона, чуть менее, чем дохуя. Разберем некоторые из них.

• Пусть болванка вылетает со скоростью 5 км/c (меньше — нет смысла, см. выше), тогда при массе 3 килограмма её энергия будет 32,2 мегаджоуля (при массе 10 кг, соответственно, 125 мегаджоулей[ЩИТО?
  ]). При длине ствола, скажем, 10 метров, ускорение будет 250 000 м/c² или 25 000 g. А мощность импульса должна быть 1,6
  гига
  ватта для трехкилограммовой болванки и 6,2
  гига
  вата для 10 килограммовой. Это средняя мощность в импульсе, пиковая еще больше, и при 100% КПД (КПД военных образцов неизвестен, но существенно меньше 100%). На минуточку, 1 ГВт — это мощность среднего ядерного энергоблока. Поэтому нам нужна какая-то хитрая штука, которая накопит эту кучу энергии, пусть от источника существенно меньшей мощности, а потом очень быстро высадит её в виде электрического тока. В кустарных рельсотронах используется батарея конденсаторов, но для военной пушки нужны какие-то специальные конденсаторы, так как у бытовых электролитов большое емкостное сопротивление, и быстрого импульса не получается. Хитрые русские юзают под это дело одноразовые пьезогенераторы, но пока с переменным успехом.
• Следствие высоких перегрузок — это сложность изготовления управляемых снарядов, да и точность стрельбы неуправляемыми болванками на сотни километров сводится к «примерно в ту сторону». Однако, это можно нивелировать использованием атомных снарядов вместо чугуниевых болванок (что успешно применялось в пороховой артиллерии).
• При выстреле образуется электрическая дуга, которая прижигает не только снаряд, но и сами «рельсы», разрушая внутреннюю поверхность ствола рельсотрона. Поэтому после нескольких выстрелов ствол приходится менять, что снижает скорострельность и повышает стоимость эксплуатации этого чудо-оружия.
• Снаряд должен иметь электрический контакт с рельсами и иметь хорошую электропроводность, как и рельсы. Иначе накопленная энергия будет не закачиваться в магнитное поле, а выделяться в тепло, что при таких мощностях приводит к биг-бада-буму. Хорошо проводят ток алюминий, медь, серебро и золото, но всё это мягкие металлы, (а два последних ещё и дорогие, поэтому не рассматриваются), в связи с чем рельсы будут быстро-быстро изнашиваться. И что-то с этим надо делать. Пока хитро ебутся с бескислородной медью, покрытой серебром.
• Хреначить во врага алюминиевой болванкой тоже мало хорошего — металл мало того, что мягкий, так ещё и легкий, поэтому будет сильнее тормозиться о воздух. Но это решается следующим образом: полем разгоняется калиберная алюминиевая шайба, которая содержит в себе подкалиберный вольфрамовый (или, как вариант, урановый) лом с крылышками, который уже и летит к врагу с приветом и демократией.

В общем минусов много, но все они имеют характер инженерных задач. Нерды работают над этим.

Алсо, из перспективных ебилдов озвучиваются планы швырять вольфрамовые/урановые ломы ажно с орбиты. При этом прямой наводкой огонь вести никто не обещает — напротив, обязанность накапливать кинетическую энергию выполняет как раз крутящаяся вокруг Земли на хотя бы первой космической скорости в ОВЕР 28000 км/ч орбитальная станция, в которую заранее зарядили как уран топливный (ионный двигатель запитывать, например), так и уран швырятельный. По ПРОФИТУ обещают и кузькину мать уделать, и космическую

точность обеспечить, и конвенцию ООН от 1953-го года наебать по причине «нет превращения одного элемента/изотопа в другой»: вольфрамовый лом, сделанный из космического мусора на орбитальном заводе, таки может разом устроить локальный Челябинский метеорит, только не на высоте, а уже при втыкании в землю.

Индукционный ускоритель масс

В эти же 60-е и в начале 70-х гг. прошлого столетия в СССР профессор (с 1983 г.) Владимир Николаевич Бондалетов и его сотрудники выполнили исследование другого типа ускорителя — индукционного — при использовании в качестве источника энергии конденсаторной батареи. При разряде этой батареи через неподвижную катушку (индуктор) возбуждается импульсное магнитное поле, индуцирующее во второй подвижной катушке (ускоряемом проводнике) ток. Взаимодействие импульсного магнитного поля индуктора с током, индуцированным в проводнике, создает ускоряющую силу. При ускорении алюминиевых шайб массой 10–30 г в импульсном магнитном поле в воздухе были получены скорости более 1 км/с при достижении к.п.д. 28–43 % . Позднее, в 1977 г. плоский кольцевой проводник массой 1–2 г экспериментально ускорялся до 5 км/с при разряде конденсаторной батареи напряжением 30–40 кВ на одноразовый одновитковый индуктор, выполненный из медной шины сечением 6 × 1,4 мм, который, как правило, при разряде взрывался. Это испытание было проведено во Всесоюзном электротехническом институте в Москве.

[править] Применение

Собственно, стрельба ломом
Вообще-то ещё с древних времён повелось так, что вооружение производится под конкретные цели и задачи. Создать можно всякие фундервафли, а идут в серийное производство и используются именно те, под которые есть задачи. А теперь давайте попробуем на минутку представить, что противокорабельные ракеты с радиусом действия 200 и более км, которыми вооружёна почти каждая посудина построенная после 1980 года, запрещены как читерский приём, ибо «так не честно» и разберёмся, что может этот ваш рельсотрон.

• Стрелять с корабля по земле. Ну стрельнули болванку весом 10 килограмм на 100 км, упала она у кого-то там на заднем дворе. Дальше что? Пёрнули в лужу. Вывод: нужна нормальная боевая часть. А если ещё пошевелить головой и учесть, что при увеличении дальности увеличивается разлёт снарядов, то нужна не просто нормальная боевая часть, но ещё и корректирумая. А создание корректируемого снаряда с адекватной боевой частью выдерживающего перегрузку 30000g это целая отдельная инженерная задача с ебанистическими ценами на снаряды.
• Стрелять по другим кораблям. Даже если у нас прицел самого господа Бога и мы до нанометров всё расчитали и попали по вражескому корбалю, то снаряд сделает в корабле две дырки с каждого борта. Проходящий мимо матрос заткнёт увиденную дырку в борту тряпкой, которой он драит пол. Fail
• Высокая скорость снарядов позволяет использовать рельсотрон в качестве средства ПВО. Но если снаряды не управляемые, то нужна скорострельность, а чтобы достичь нужной скорострельности (нет, не потешные 5-6 выстрелов в минуту от 25 мегаваттного реактора) надо иметь на борту корабля ядерный реактор сопоставимый с какой-нибудь Саяно-Шушенской ГЭС. И не забываем про износ ствола пушки.

Алсо, рельсотрон очень полезен стрелять ломами по танкам, ибо никакая защита не поможет. Вот только придётся сначала изобрести переносной термоядерный реактор как у терминатора или какую-нибудь портативную электростанцию на 2-3 мегаватта. И не забываем про грузовик с запасными стволами для нашего «рельсотанка» с бригадой негров для быстрой замены ствола прямо на поле боя, хотя организовать замену отгоревших направляющих является самой лёгкой задачей. А вот без осколочно-фугасной начинки, наш супер-пупер мега танк становится сильно неэффективен против пехоты и при стрельбе по укрытиям. В итоге при его виде махра будет показывать танкистам Fuck, ржать и пытаться попасть по жопе из гранатомёта без риска для своей шкуры. И тут начинается самая мякотка — в лёгкий снарядик не влезет много взрывчатки, а значит и эффект от его взрыва будет ноль целых хуй десятых, а при увеличении массы ВВ, паровозом растет и масса снаряда, а также размеры миража Саяно-Шушенской ГЭС за каждым таким убертанком (смотри начало статьи). На фоне перечисленного гомерический смех вызывают публикации в СМИ рассказывающие о рейлгане как об оружии возмездия для сдерживания России от нападения на прибалтийские страны. Особенно смешно это выглядит, когда сами же американские эксперты говорят о малопригодности рельсовой пушки.

Электромагнитный импульс высотного ядерного взрыва

Начало высотным испытаниям положили американцы, которые произвели 1 августа 1958 г. первый взрыв в верхних слоях земной атмосферы над атоллом Джонстон в северной части Тихого океана, в 717 морских милях от Гонолулу (Гавайи). Стартовав с построенной на атолле пусковой установки, баллистическая ракета PGM-11A Redstone конструкции Вернера фон Брауна подняла ядерный заряд типа W-39 на высоту 76,8 км. Заряд имел мощность 1,9 Мт в тротиловом эквиваленте. Одним из результатов этих испытаний было нарушение электроснабжения на Гавайских островах из-за воздействия электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва. Были также нарушены радиопередачи вплоть до территории Австралии. 12 августа аналогичный заряд был поднят ракетой СС-51 и подорван на высоте 42,98 км. Эти высотные взрывы мощных термоядерных зарядов имели целью проверку эффективности их использования в противоракетной обороне (ПРО). Сразу же после этого, в августе–сентябре 1958 г. США провели серию ядерных взрывов непосредственно в космосе.

Запуск модифицированной ракеты Томогавк с корабля во время операции «Буря в пустыне»

В 1959–1960 гг. и до 1 августа 1961 г. СССР не проводил ядерных испытаний, участвуя в моратории на ядерные испытания вместе с США и Великобританией. Вскоре после того как этот мораторий был прерван, 27 октября 1961 г. Советским Союзом были осуществлены два испытания, целью которых была проверка влияния высотных и космических взрывов на работу радиоэлектронных средств систем обнаружения ракетного нападения и ПРО. Оба ядерных заряда были доставлены к месту взрыва с помощью баллистических ракет Р-12, запущенных с полигона Капустин Яр. Два заряда были подорваны над центром опытной системы ПРО на полигоне Сары-Шаган — один на 300-километровой, другой на 150-километровой высоте.

Механизм генерации рассмотренного ядерного ЭМИ заключается в преобразовании небольшой доли ядерной энергии в электромагнитную энергию с радиочастотным спектром, которое выполняется в нескольких промежуточных процессах. Первым из них является образование гамма-излучения во время взрыва. Затем это гамма-излучение взаимодействует с молекулами атмосферных газов, производя электроны и положительные ионы. При разделении зарядов часть энергии гамма-излучения переходит в кинетическую энергию электронов, и поток их вызывает ток, с которым связано излучение электромагнитной энергии.

Высотный взрыв ядерного боеприпаса

Следует отметить, что в это время (начало 60-х гг. прошлого столетия) количественные характеристики ядерного ЭМИ измерялись в недостаточной степени вследствие следующих причин:

• во-первых, отсутствовала контрольно-измерительная аппаратура, способная регистрировать чрезвычайно мощное электромагнитное излучение, существующее миллионные доли секунды;
• во-вторых, в радиоэлектронной аппаратуре того времени использовались электровакуумные приборы, мало подверженные воздействию ЭМИ, что снижало интерес к его изучению.

Создание полупроводниковых приборов, а затем и интегральных схем, особенно устройств цифровой техники, широкое внедрение этих средств в радиоэлектронную аппаратуру заставили военных специалистов по-иному оценить угрозу ЭМИ. Наибольшую опасность представляет собой стадия нарастания ЭМИ, на которой в соответствии с законом об электромагнитной индукции из-за чрезвычайно быстрого нарастания импульса тока наведенное напряжение в различных контурах может достигать значительных величин (до тысяч вольт).

При воздействии рассматриваемых импульсных перенапряжений на радиоэлектронную и электротехническую аппаратуру в ней могут наблюдаться:

• пробои p-n-переходов у полупроводниковых приборов;
• пробои вакуумных и газонаполненных промежутков;
• расплавление и обрывы токоведущих дорожек и резистивных элементов, мест пайки (сварки) проводов из-за термоэлектродинамических напряжений ;
• сбои в работе устройств;
• пробои изоляционных материалов, имеющие необратимый характер, которые приводят к полному отказу изделий (конденсаторы, кабели).

С начала 70-х гг. прошлого столетия вопросы защиты оружия и военной техники от ЭМИ стали рассматриваться министерствами обороны великих держав как имеющие высший приоритет. Следует отметить, что действие ЭМИ не имеет избирательного характера, вследствие чего военные и гражданские системы, которые не являются прямыми или косвенными целями ядерного нападения, подвергнутся сильному воздействию ЭМИ при ядерной атаке далеко отстоящих целей. И прежде всего применение ядерного оружия с точки зрения человеческой морали невозможно объяснить и оправдать.

А. Д. Сахаров

Тем не менее действие электромагнитного излучения оказалось настолько эффективным, что сразу возник вопрос: нельзя ли создать «чистое» неядерное электромагнитное оружие ЭМО, имеющее избирательный характер, и обеспечить его точную доставку в район поражаемой цели?

[править] В святой пиндосии

Должен был иметь рельсотрон на борту, но не срослось — пиарасты обосрались
По статьям, пиару и обзорам в интернете корабли-вундервафли типа «Замволт» планировались сделать орудием возмездия тоталитарной Россиюшки и Китая заодно. Абсурд дошёл то того, что на волне угара в мае 2016 были вбросы о том, что святой американский «рельсотрон» защитит Прибалтику от «агрессии России». Да-да, на рельсотрон с сомнительными характеристиками и сомнительной эффективностью, который ещё даже нормально не проверен и не испытан в бою, возложена святая миссия по защите прибалтики от «агрессии России». Этот ваш зумвальт планировалось оснастить лазерными и электромагнитными пушками, но США отказались от их производства. В итоге Цумвольт получил традиционные ракетные и артиллерийские системы, причем такие, что они приемлемы разве что для работы по голожопым папуасам в африканских странах. При этом переделка выглядела достаточно жалко, напоминая какого-то юнита из Red Alert

: утюг, в центре которого, аки на плавучем космодроме, сиротливо возвышается пусковая шахта, из которой, в свою очередь, фимозно торчит боеголовка единственной ракеты.

В ответ на рельсотроны некто попугал, америкосов «секретными разработками» — плавающими, ядерными какашками. Америкосы не сообразили, что это, но допёрли, что это во всех смыслах shitposting, и троллинг не удался. Хотя проблема «грязной бомбы» (радиация-only недо-ядерка) до сих стоит IRL, выжимая деньги на сканеры радиации и ядерную науку.

[править] В рашке

Советские кондесаторы для рельсотрона на фоне президента РАН
Во времена холодной войны совок наравне с США вёл работы по созданию электромагнитных пушек. В середине 80-х в ещё той стране советскими учеными был создан прототип данной вундервафли. Скорость пластмассового снаряда примерно с бутылочную пробку, достигала чуть ли не 10 км в секунду. О других достижениях до сих пор мало что известно, ибо секретно. После развала совка, очевидно, что всё накрылось медным тазом, а, скорее всего, пиздой.

После пиара, угара и содомии американских СМИ о зумвальте и рельсотроне, рашкинские пиарасты тоже решили, что надо поприкалываться, и рассказали про вывод спутников на орбиту с помощью рельсотрона:

В 90-е, пока совместная космическая программа новой России и США ещё представляла что-то более-менее вразумительное, народ носился и с другой идеей — т. н. «космическим теннисом». Суть заключалась в том, что в ускоритель должны были забиваться пачками типовые зонды-шарики, которые уже с орбиты станция должна была выстреливать на вторых космических к другим планетам Солнечной системы. Идея не взлетела, ибо решили что лучше собрать и упаковать один полноценный исследовательский модуль, который спокойненько себе долетит на ракете, чем пулять шелупонью, для которой к тому же нужно строить и содержать новую космостанцию.

Рельсовая пушка Ричарда Маршалла

В 1977 г. доктор Ричард Маршалл из Новой Зеландии, канадец-докторант Джон Барбер и другие исследователи подсоединили этот чрезвычайно мощный источник тока через блок сопряжения к рельсовой пушке длиной 5 м. Сначала генератор не мог подавать энергию, необходимую рельсовой пушке, поскольку из-за индуктивности ее силовой цепи за время прохождения снаряда в стволе пушки ток не успевал возрасти до своей расчетной величины. Для решения этой задачи они предложили усовершенствованную рельсовую пушку, схема которой приведена на рис. 3, где 1 — катушка индуктивности, 2 — казенник рельсовой пушки, 3 — сердечник, 4 — инициатор дуги, 5 — снаряд, 6 — ключ, 7 — рельсовая пушка.

Рисунок 3

При подключении разогнанного до большой скорости униполярного генератора к рельсовой пушке и последующем включении его обмотки возбуждения нарастающий ток сначала протекал по цепи «левый рельс казенника 2 — сердечник 3 — правый рельс казенника 2» и ускорял сердечник примерно до скорости 100 м/с. К тому времени, когда сердечник 3 подходил собственно к стволу рельсовой пушки 7, ток через него уже достигал расчетной величины. После того как сердечник 3 перелетал вход в ствол рельсовой пушки 7 (показано пунктиром на рис. 3), ток замыкался по цепи «левый рельс казенника 2 — сердечник 3 — левый рельс пушки 7 — инициатор дуги 4 — правый рельс пушки 7 — правый рельс казенника 2».

Инициатор дуги 4 представлял собой медную фольгу, наклеенную на заднюю стенку снаряда, игравшую роль плавкой вставки. Через 0,3 мс после подачи на нее напряжения плавкая вставка сгорала, превращаясь в электрическую плазму, по которой протекал ток в сотни килоампер (к/А). Плазма устремлялась вперед, толкая, как поршень, перед собой снаряд. В конце периода ускорения снаряда взрывным патроном закрывался ключ 6, обеспечивая рассеивание энергии, запасенной в катушке индуктивности 1 и предотвращая тем самым ее рассеивание в форме деструктивной дуги в дульном срезе пушки.

Маршаллу, Барберу и Рашхлейгу удалось разогнать массу 3,3 г. поликарбоната до скорости 5,9 км/с. Результат был достигнут при весьма умеренных параметрах электрического импульса (290 кА). После этого опыта многим ученым представилось, что при таком подходе можно будет уменьшить тепловые ограничения на получение высоких скоростей.

[править] Пушка Гаусса

Говоря о рельсотроне нельзя не упомянуть Пушку Гаусса, которую некоторые поциенты путают с рельсотроном. В далёком 1895 году расовый австриец, пионер космонавтики Франц Гефт подумал: «А что если притянуть какую-нибудь железяку очень сильным магнитом, причём притянуть так, что скорость этой железячки будет сопоставима со скоростью пули?» и все заверте… Тогда это было проектом катушечной электромагнитной пушки, предназначенной для запуска космических кораблей на Луну. В полном соответствии с принципом Арнольда пушку назвали именем сумрачного тевтонского математика Карла Гаусса, который рядом с этой пушкой и близко не стоял. Короче, суть такова: берём соленоид, внутрь помещаем ствол из диэлектрика, в один из концов ствола вставляем снаряд из ферромагнетика, пускаем ток на соленоид. В соленоиде возникает магнитное поле, которое разгоняет снаряд, «втягивая» его внутрь соленоида, после чего не забываем резко выключить соленоид, ибо снаряд останется внутри соленоида (на концах снаряда при этом образуются полюса, ориентированные согласно полюсам катушки, из-за чего после прохода центра соленоида снаряд начнёт тянуть в обратном направлении). Для большей мощности и скорости используем несколько соленоидов подряд, поочерёдно включая каждый.

Несмотря на кажущуюся простоту пушки Гаусса, у неё есть много минусов, главный из которых — большие затраты энергии и низкий КПД (1-7%), превращает её в совершенно бесперспективное оружие. Добавим к этому большой вес и габариты установки. Более того, с увеличением скорости снаряда время действия магнитного поля существенно сокращается, что приводит к необходимости не только заблаговременно включать каждую следующую катушку многоступенчатой системы, но и увеличивать мощность её поля пропорционально сокращению этого времени. Обычно этот «несущественный недостаток» часто обходится вниманием, так как большинство самодельных систем имеет или малое число катушек, или недостаточную скорость снаряда. В нулевых существовали заделы на некие нанокатушки, облегчённые и обладающие большей продуктивностью, за счёт устранения побочных токов, но с тех пор о них что-то ничего не слышно. Что, в общем-то, неудивительно, памятуя, кто все эти годы возглавлял РосНано.

Второй этап развития электромагнитного балистического оружия в США

Спустя некоторое время интерес к электромагнитному баллистическому оружию в США вновь возродился со стороны армии и флота. Армия нуждалась в оружии, которое можно было бы разместить на наземном транспортном средстве и с его помощью запускать кинетические снаряды против бронетехники. Флот был заинтересован в создании рельсотронов, которые могли бы стрелять вольфрамовыми снарядами со скоростью не менее 2,5 км/с и поражать цели на море и на суше на расстоянии до 500 км.

В середине 2006 г. Национальные лаборатории Сандиа (г. Альбукерке, штат Нью-Мексико) сообщили о том, что они разработали электромагнитную пушку нелинейного прицеливания, базирующуюся на наземном транспортном средстве. Разработка этой пушки была выполнена в двух вариантах, а именно: пушка Гаусса и рельсотрон. На момент публикации сообщения оба варианта находились в стадии комплектации и изготовления.

Данный проект преследовал следующие цели:

• продемонстрировать способность электромагнитной пушки запускать обычные боеприпасы 122-мм минометов;
• продемонстрировать скорость запуска 420 м/с для обеспечения дальности стрельбы снарядом весом 18 кг на 9 км, т. е. улучшить ее на 30 %.

Пушка Гаусса состоит из 45 отдельных идентичных катушек, каждая из которых питается от отдельной электрической емкости. Эти емкости различны: от 8,5 мкФ на 1-й стадии до 0,8 мкФ на 45-й стадии, и заряжаются они от 6 кВ в казенной части орудия до 20 кВ — на дульном срезе. Токи колеблются от 65 до 95 кА через катушку. Номинальный ток через четырехрельсовый рельсотрон составляет 1,8 МА (1,8 × 106 А).

Модифицированные минометные снаряды М-934 (в специальной арматуре) были разработаны и изготовлены для обоих вариантов электромагнитной пушки. Первые испытания были намечены на окончание 2006 г.

В 2011 г. Национальные лаборатории Сандиа сообщили о том, что они имеют отработанную катушечную метательную электромагнитную технологию и готовы продемонстрировать на ее основе 81-мм миномет для его развертывания на тактических сухопутных транспортных средствах. Из этого можно сделать вывод, что в 2006–2007 гг. испытания электромагнитной технологии для стрельбы минометными снарядами завершились положительно.

В ноябре 2009 г. (г. Сан-Диего, Калифорния), основной изготовитель беспилотных летательных аппаратов Predator и разработчик электромагнитной катапульты для авианосцев, провела первое успешное испытание электромагнитной пушки Blitzer — рельсотрона (рис. 4). Начальная скорость снаряда этой пушки — М-5 (где М — число Маха, названное в честь австрийского физика Эрнста Маха. Оно представляет собой отношение локальной скорости потока к местной скорости звука. Такое определение часто используется в характеристиках летательных аппаратов). Дальность стрельбы по прямой — 7 км. В этой пушке арматура, по которой протекает рабочий электрический ток, перемещается по рельсам как поршень, и толкает впереди себя снаряд. Пушка Blitzer сделала несколько выстрелов, оставаясь после испытаний полностью в работоспособном состоянии .

Рисунок 4. Электромагнитная пушка Blitzer

В 2005 г. в США была начата программа ВМС, назначение которой заключается в создании для надводных кораблей нового дальнобойного комплекса вооружений, основанного на использовании электрической энергии и кинетического боеприпаса. Урон противнику будет наноситься за счет кинетической энергии «болванки», летящей с очень большой скоростью. Американцы присвоили этому проекту девиз: «Velocitas Eradico», что в переводе с латыни означает: «Скорость разрушает».

Использование электромагнитного рельсотрона в качестве систем вооружения боевых кораблей позволит решить несколько проблем, а именно:

• устранит необходимость использования взрывчатки в снарядах и порохов в артиллерийских выстрелах;
• сократит объемы погребов боезапаса (они превратятся в склады металлических болванок);
• сделает возможным отказ от взрывчатки и порохов и повысит взрывопожаробезопасность кораблей.

В октябре 2006 г. на полигоне исследовательского Центра оружия надводных кораблей ВМС США (г. Дальгрен, штат Вирджиния) был выполнен из исследовательского рельсотрона выстрел снарядом массой 3,2 кг, мощность выстрела составила 8 МДж.

Полтора года спустя, 31 января 2008 г., там же был выполнен выстрел аналогичным 3,2-килограммовым алюминиевым снарядом, поразившим наполненный песком металлический бак. Начальная скорость снаряда в период испытаний составила М-7, а кинетическая энергия выстрела достигла 10,6 МДж. При этом использовалась батарея конденсаторов увеличенной емкости.

Во второй половине 2009 г. в Центр оружия надводных кораблей в Дальгрене поступил новый рельсотрон, созданный специалистами американского филиала английской , расчетная мощность которого 32 МДж, начальная скорость снаряда — до М-8. Специальную батарею конденсаторов, способную запасать энергию в 100 МДж, для этой программы разработали специалисты .

10 декабря 2010 г. из этого рельсотрона (рис. 5) был произведен выстрел стальным бруском прямоугольной формы массой 10,4 кг, скорость которого составила около М-7. Эти испытания доказали, что 32-мегаджоулевая электромагнитная пушка способна теоретически отправить снаряд массой 10–15 кг на дальность 100–110 миль.

Рисунок 5. Рельсотрон

Новое оружие планировалось устанавливать на перспективные боевые корабли ВМС США, включая строящиеся эсминцы проекта Zumwalt, чья модульная конструкция и электрическая трансмиссия рассчитывались с прицелом на перспективные рельсотроны. Элмо Рассел Зумвалт, в честь которого назван этот тип эсминца, — девятнадцатый руководитель военно-морских операций США, прошедший Вторую мировую войну, Корейскую и Вьетнамскую войны. Первый эсминец этого проекта USS Zumwalt (DDG-1000) был уже построен, спущен на воду, а с декабря 2015 г. он проходил ходовые испытания и доводку (рис. 6). 20 мая 2016 г. этот корабль был передан ВМС США.

Рисунок 6. USS Zumwalt (DDG-1000)

В феврале 2011 г. ВМС США в Центре оружия надводных кораблей в Дальгрене приступили к испытаниям промышленного прототипа рельсотрона, созданного . Новый рельсотрон этой компании имеет длину 12 м, выглядит компактным и пригодным для размещения на корабле класса эсминец или фрегат. Тестовые стрельбы производятся с энергией выстрела 32 МДж, скорость снаряда при этом достигает 1600 м/с. Там же планируется проверить и промышленный прототип рельсотрона (рис. 7), созданного .

Рисунок 7. Промышленный прототип рельсотрона от «Дженерал Атомикс»

О серьезности проекта также говорит тот факт, что к нему, помимо названных компаний, присоединилась крупнейшая , которая производит управляемые ракеты, радиолокационные комплексы, системы связи и управления.

Планировалось установить рельсотрон на третий корабль этой серии USS Lyndon B.Johnson (DDG-1002), который должен был вступить в строй в 2022 г.

[править] Почему не взлетело

Несмотря на то что в sci-fi сабж активно форсится как кинетическое оружие будущего, он по сей день особо не востребован. Дело в том, что для современного порохового оружия не существует проблем ни с мощностью выстрела, ни с герметичностью. Даже турель «Алмаза» — первая пушка, работавшая в космосе — заряжалась традиционными капсюльными снарядами. Таким образом, выстрел скорее разорвёт ствол, оторвёт башню или перевернёт броню, чем его мощности не хватит для любой наперёд поставленной задачи.

Другой фактор — источники энергии. На каких-нибудь атомных авианосцах или газотурбинных танках ещё ничего, а вот снабжать каждый автомат ядерной батарейкой — дорогое и чреватое удовольствие. Не спеши бомбить, анон — эти твои литий-ионные всё равно подыхают быстро, заряжать их в полевых условиях большой геморрой, когда вообще возможно, потому, гарантирую, таскать в разгрузке обычные рожки гораздо менее напряжно.

Третье — стрельба в воде — одинаково трудно даётся и пороху и магниту. Плюс второй гораздо легче закоротить чем первый отсыреет. Так-то!

Четвёртое. Бесспорно, исключение пороха и гильз как компонентов — однозначный вин. Справедливости ради, попытки сделать это применялись ещё в советских прототипах. Например, разрабатывался пулемёт на керосине. Был бы успешен в качестве авиапушки (чтобы всё из одного бака), но, опять же, не взлетел во всех смыслах. Тем не менее, преимущество не критичное, кроме того, существует и пороховое безгильзовое стрелковое, например, немецкая G-11 (также по ряду причин не взлетевшая).

Единственная ниша, в которой магнит на данный момент видится незаменимым — стрельба плазменными сгустками, которые невозможно разогнать каким-либо иным способом. С этим прицелом концепция и разрабатывалась ещё с 60-х. Беда в том что шары Теслы так и остались мифом, надувать их на коленке изобретатель уже точно не научит. Ну, будем подождать, кагрица, торопиться некуда.

Зачем рельсотрон?

Традиционная артиллерия, принцип действия которой основан на использовании энергии сгорающих пороховых газов для метания снаряда, используется человечеством около 1000 лет. Ее возможности еще не исчерпаны, однако ускорившийся после промышленного переворота темп развития военной техники позволяет увидеть пределы развития этого вида огнестрельного оружия.

Он связан с возможностями баллистических порохов, не позволяющих разогнать снаряд до скоростей выше 2,5 километров в секунду. Другое существенное ограничение кроется в возможностях орудийных стволов, испытывающих при выстреле чудовищные нагрузки. Современная металлургия позволяет делать стволы с намного большим ресурсом и лучшими характеристиками, чем 40, 50, 100 лет назад, но каждое улучшение характеристик обходится все дороже.

Исследования новых систем, включая оружие, основанное на новых физических принципах, к которому относится и рельсотрон, начались в развитых странах мира еще в 1970-х годах, когда пределы развития традиционной артиллерии стали очевидны.

[править] Примечания

1. хотя ничто не мешает стрелять предметами до 10 кг и даже больше
2. правда, чтобы вывести из строя бомбардировщик одним попаданием, нужно ОЧЕНЬ постараться — возвращавшиеся на аэродромы «огрызки» после зенитного огня тому доказательство