ОБ ОРУЖИИ, ОСНОВАННОМ НА НОВЫХ ФИЗИЧЕСКИХ ПРИНЦИПАХ (ОНФП)

АННОТАЦИЯ

Цель статьи заключается в рассмотрении особенностей использования электричества для запуска снаряда. Был проведен анализ возможных вариантов электромагнитного оружия, а также стран – потенциальных обладателей данной технологии. Особое внимание уделяется характеристикам данного оружия. Определено, что данная технология требует большого количества энергии, а также снаряд должен обладать хорошей проводимостью, что было подтверждено многочисленными испытаниями.

ABSTRACT

The purpose of the article is to conssider the specifics of using electricity to launch a projectile. An analysis of possible options for electromagnetic weapons, as well as countries that are potential owners of this technology, was carried out. Special attention is paid to the characteristics of this weapon. It was determined that this technology requires a large amount of energy, and the projectile must have good permeability, which has been confirmed by numerouse tests.

Ключевые слова: электромагнитное оружие; пушка Гаусса; рельсотрон; технология; электрическая пушка; заряд; накопитель энергии.

Keywords: electromagnetic weapons, Gauss cannon, railgun, technology, electric cannon, energy storage.

Война – один из самых эффективных двигателей прогресса. Даже в современном мире оружие остается показателем технологических достижений, словно губка впитывая передовые разработки. Одним из таких изобретений является рельсотрон, претендующее на звание самого мощного не ядерного оружия в истории человечества.

Почти всю историю оружие опиралось на мускульную силу человека. Немного позже, с появлением огнестрельного оружия, главенствующее место занял порох, произведя переворот в вооружении. И видимо, очередная революция произойдет с приходом электромагнитного оружия.

Об использовании электричества для запуска снаряда начали задумываться еще в далеком 19 веке. Первым шагом в этом направлении стала «электрическая пушка» Бенингфилда (рисунок 1).

Рисунок 1. «Электрическая пушка» Бенингфилда

Данная пушка, стреляющая металлическими шариками, была способна пробить толстые деревянные доски [1].

Но только лишь в 1917 году, под самый занавес первой мировой войны, французский инженер Андре Виэпли предложил концепцию электрического аппарата для разгона снаряда, представлявший собой два параллельных медных рельса, помещенных внутрь ствола, поверх которого были навешаны катушки из провода, а по сути – первый рельсотрон (рисунок 2).

Рисунок 2. Концепция электрического аппарата для разгона снаряда

Тогда же, в 1917 году проводились испытания рабочей модели. Однако, сразу после окончания первой мировой войны, в 1918 году проект был заброшен.

Вместе с тем, ученый подал заявку на патент в США 1 апреля 1919 года и документ был уже выдан в июле 1922 года как патент на электрооборудование для метания снаряда. Проект остался не реализованным, однако, навсегда остался в умах военных.

Рассмотрим чем же так хорош рельсотрон.

Если говорить о его главном преимуществе то это скорость обстрела [6].

Обычный пороховой снаряд, даже в теории, ограничен скоростью в 2,5 километра в секунду, а на практике этот максимум составляет 2 километра в секунду. Стремительность полета снаряда электромагнитной пушки в теории не ограничено ничем. В этом его главное преимущество. Принцип работы рельсотрона состоит из двух параллельных электродов (тех самых направляющих рельсов). Разгоняемый снаряд также является проводником электричества и располагается между ними. Сила Лоуренса превращает электрическую энергию в кинетическую, выталкивая снаряд из пушки с гиперзвуковой скоростью (рисунок 3).

Рисунок 3. Принцип работы рельсотрона

В другом типе рельсотрона используется не проводящий снаряд. В этом случае дает разгон – реактивная струя.

Очень часто рельсотрон путают с пушкой Гаусса (рисунок 4). Многие уверены, что если они используют примерно одинаковые подходы и электрофизические законы для разгона снаряда, то они схожи. Но это не так [2].

Рисунок 4. Пушка Гаусса

В рельсотроне задействованы силы Лоуренса или реактивной струи, а в пушке Гаусса использованы электромагнитные поля [3] (рисунок 5, 6).

Рисунок 5. Сила Лоуренса в рельсотроне

Рисунок 6. Реактивная струя в рельсотроне

К тому же, у пушки Гаусса коэффициент полезного действия значительно ниже, чем у рельсотрона, примерно 2,5-3 километра в секунду [7]. По этому военными данный принцип для создания оружия не рассматривается. Средняя скорость снаряда рельсотрона сегодня 5-10 километров в секунду. Это в разы быстрее любого оружия с классической компоновкой на базе химического порохового взрыва. Казалось бы – идеальное оружие, что же мешает электромагнитной пушке воцариться на полях сражений?

После первой мировой войны разработки оружия поутихли, но одна страна стала крайне заинтересована в патентах француза Виэпли – это фашистская Германия.

Первые серьезные испытания, в военных целях, проводившиеся под командованием вермахта подтвердили проблемы, замеченные еще в прототипах – чрезмерное потребление электрической энергии [4]. Испытания зенитного рельсотрона, проводившиеся немцем Иохимом Хенслером в железнодорожном тоннеле в Баварии, дали четкое понимание о «прожорливости» этого оружия (рисунок 7).

Рисунок 7. Испытания зенитного рельсотрона

После войны экземпляр был захвачен американцами, которые проведя собственные испытания заявили, что каждому такому оружия нужно столько мощности, сколько потребуется, чтобы осветить половину Чикаго (рисунок 8).

Рисунок 8. Вариант захваченного рельсотрона американцами

Так, почти век спустя, за рельсотроном остаются проблемы.

Для изготовления его снарядов необходим материал с максимально возможной проводимостью. Ведь для создания движущей силы по рельсам пускается очень мощный моментальный разряд тока [8]. Если материал снаряда обладает недостаточной проводимостью – он может испариться в электромагнитной пушке под воздействием силы тока еще до выхода из пушки (рисунок 9).

Рисунок 9. Взрыв в канале ствола под воздействием силы тока (недостаточная проводимость материала снаряда)

Но различные страны не оставляют попыток усовершенствовать технологию. Какая же ситуация сегодня?

Пока что пальма первенства в разработке рельсотрона остается за США. Так, компания General Atomics не так давно провела стрельбы из электромагнитного оружия собственной разработки – Blitzer (рисунок 10).

Рисунок 10. Электромагнитное оружие « Blitzer»

Это был первый в истории управляемый рельсотронный заряд [9]. Данный рельсотрон для стрельбы использует электрическую энергию, которая накапливается в специальных батареях сверхбыстрых конденсаторов. Подсчитано, что попадание такого снаряда весом 18-20 килограмм в авианосец произведет эффект ядерного удара. Но пока, на данном этапе снаряды несоизмеримо меньше. Один такой снаряд может пролететь 6,5 километров и пробить лист бронированной стали толщиной 3,2 сантиметра (рисунок 11).

Рисунок 11. Момент пробития бронированной стали

Рельсотроны, в последнее время, рассматриваются как альтернатива артиллерийскому оружию [10]. Так как при такой высокой скорости очень сложно их перехватить и засечь. К тому же, снаряд не нуждается во взрывчатом веществе из за кинетической энергии, достаточной для поражения цели. Сейчас эксперты компании General Atomics работают над накопителем HiEnergy, которы будет обеспечивать энергию выстрела в 10 мегаджоулей (рисунок 12).

Рисунок 12. Накопитель HiEnergy

В перспективе, такое мощное вооружение как рельсотронная артиллерийская система будет установлена на американские эскадренные миноносцы типа Зумволд (рисунок 13).

Рисунок 13. Американский эскадренный миноносец типа Зумволд

Также США ведут активную разработку унифицированного гиперзвукового снаряда HVP (рисунок 14), который уже проходит испытания стрельбой. Унифицированный он, потому что будет использоваться не только в рельсотронах, но и в обычных корабельных пушках разных калибров, которые хотят также оставить на эсминцах Зумволд. Снаряды HVP планируют сделать корректируемыми в полете, для чего их оснастят модулем точного наведения, работающим с системой GPS.

Рисунок 14. Унифицированный гиперзвуковой снаряд HVP

Такая эффективность заставляет другие страны запускать собственные разработки [5]. Например, в России исследователи объединенного института высоких температур РАН смогли создать рельсотрон с длиной ствола 2 метра, стреляющий снарядами массой в десятки граммов (рисунок 15).

Рисунок 14. Рельсотрон объединенного института высоких температур РАН

В Российском изобретении предварительный разгон снаряда перед подачей в ствол позволяет получать дульную скорость выше чем у американских [11]. Снаряд весом в 3 грамма был разогнан до космической скорости в 6250 метров в секунду и при попадании в металлическую мишень испарил её (рисунок 16).

Рисунок 16. Попадание в металлическую мишень

Еще одним активным пользователем рельсотрона может стать Китай. Однако разработки у них находятся на стадии ранних эксперементов или только проектирования (рисунок 17).

Рисунок 17. Потенциальный обладатель электромагнитного оружия

К счастью, не все готовы использовать электромагнитную пушку в военных целях. В научном сообществе давно ходят идеи использовать его для защиты от астероидов и камет. Ведь мысль направлять такое смертоносное оружие не на друг друга, а на угрозы из вне – звучит более благоразумно.

Список литературы:

1. 1845 год Электрический пулемет. https://vk.com/wall489498153_2042.
2. Выстрел в будущее: пушка Гаусса своими руками. https://www.popmech.ru/diy/7864-vystrel-v-budushchee-pushka-gaussa-svoimi-rukami/.
3. Лабораторное оборудование. Пушка Гаусса. https://www.coilgun.eclipes.co.uk/experiments.html.
4. Андреев А.Н., Бондалетов В.Н. Индукционное ускорение проводников и высокоскоростной привод // Электричество.-1973.-№ 10. – С. 36-40.
5. Бондалетов В.Н., Иванов Е.Н., Калихман С.А., Пичугин Ю.П. Метание проводников в сверхсильном импульсном магнитном поле. Физика. Техника. Применение.- М., 1984 – С. 234-238.
6. Толов А.В., Руденко И.И., Башко А.Ю., Трофименко А.А. Обоснование оснащения войск национальной гвардии Российской Федерации перспективными и современными видами вооружения, военной и специальной техники применительно к определенным климатическим зонам Российской Федерации // Специальное периодическое издание «Альманах Пермского военного института войск национальной гвардии» № 4(12) – Пермь ПВИ ВНГ, 2023 – С. 95-103 – EDN SSAYOO.
7. Толов А.В., Руденко И.И., Жутов В.А. Актуальные вопросы оснащения войск национальной гвардии Российской Федерации, дислоцированных в Арктической зоне, современными видами оружия и боеприпасов к нему, адаптированных к арктическим условиям // Вестник Военной академии воздушно-космической обороны. Выпуск 7. В 2 г. Тверь: ВА ВКО, 2023. Т 2. Раздел 3. Военно-специальные науки. С. 22-25.
8. Толов А.В., Башко А.Ю., Трофименко А.А. Защита расчетов орудий полевой артиллерии от поражающего действия осколочных боеприпасов // Международный сборник научно-практических материалов «Перспективы совершенствования технической подготовки военнослужащих и сотрудников войск национальной гвардии Российской Федерации», Пермь ПВИ ВНГ, 2024 – С. 231-240.
9. Толов А.В., Трофименко А.А. Результаты анализа воздействия противника на объекты войск национальной гвардии Российской Федерации // Журнал «Вестник военной науки» Пермь ПВИ ВНГ, 2024 – С. 150-159.
10. Толов А.В., Леплявкин А.Н., Руденко И.И. Быстроразвертываемый защитный экран // Патент на полезную модель
    № 222702 от 17.01.2024 г.
11. Толов А.В., Трофименко А.А. Райнес А.А., Николаев С.Е., Леплявкин А.Н., Руденко И.И., Башко А.Ю., Толов В.В., Тимохин А.Э., Вивчарук Р.В. Программа обоснования оснащения вооружением войск национальной гвардии Российской Федерации применительно к климатическим зонам // Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024662193 от 24.05.2024 года.