Princip činnosti železničního děla. Nová ruská zbraň: Artsimovičova Railgun
Vysoká rychlost zrychlení railgunu je způsobena prací elektromagnetických Lorentzových sil v mechanismu zbraně. Vznikají a začnou působit na střelu, když se zkratují dvě paralelní vodicí lišty s proudem (se znaménkem mínus a plus) poté, co je na ně přiveden velmi silný, ale velmi krátký proudový impuls. Jako proud uzavírající prvek se používá speciální armatura se zabudovanou střelou nebo střela samotná, ležící na kolejnicích a uzavírající je. Lorentzovy síly jsou nasměrovány tak, aby vytlačily projektil z děla a ten vyletěl z hlavně hypersonická rychlost. Zrychlení střely usnadňuje i tlak plazmy, která se za střelou tvoří působením mohutného obloukového výboje. Plazma při rychlosti 50-100 km/h působí na projektil jako jakýsi silný tryskový proud.
Kolejnice jsou drahé a zranitelné
V amerických experimentech vytvořit elektromagnetické zbraně Obvykle se používá jako výztuž speciální formulář"bota", ve které je střela upevněna. Tato konstrukce eliminuje kontakt střely s kolejnicemi. Vodítka vyrobená z postříbřené bezkyslíkaté mědi jsou vysoce náchylná na opotřebení třením a erozí. Při použití kovových projektilů, které svým „tělem“ provedou zkrat, je nutná výměna kolejnic po dvou až třech výstřelech.
Název „railgun“ vymyslel v 50. letech minulého století akademik L. Artsimovich, světový odborník v oblasti termonukleární fúze a fyziky vysokoteplotního plazmatu. Plazmový urychlovač, který vynalezl, byl pokročilý Nobelova cena, ale SSSR odstranil vědeckou kandidaturu z diskuse kvůli utajení vývoje.
Samotný projektil je vyroben ze žáruvzdorného wolframu. Vysoká hustota tohoto kovu umožňuje i těžkou střelu udělat malou, což řeší problém umístění munice do omezených objemů nabíjecích přihrádek nebo zásobníků střel.
Není to však jen rychlé opotřebení kolejnic, které brání tomu, aby se railgun proměnil v superzbraň, existují i další překážky. V první řadě jsou to zdroje energie. Railgun vyžaduje výkonný napájecí systém ve formě unipolárních generátorů, kompulzorů a megawattových ionistorových kondenzátorů. Tato zařízení umožňují generovat velmi silný krátký elektrický impuls přenášený na kolejnice. V laboratorní podmínky můžete se smířit s jednotkami vybavení, které mají značnou velikost a hmotnost. V námořnictvu faktor hmotnosti a objemu také není tak významný: loď má dostatečný výtlak, aby se do ní kromě samotných hlavněch zbraní vešlo 130 tun vybavení.
Blitzer railgun, vyráběný General Atomics (USA), je umístěn na dvou přívěsech - na jednom samotné dělo a na druhém elektrárna. Vývoj EMF začal v roce 2005 a byl dokončen v roce 2011.
U pozemních vojenských railgunů se problém zdá být složitější. Pokud byste vybavení umístili na podvozek tanku, museli byste do bitvy vést 78tunové monstrum. Řešením bylo distribuovat instalaci mezi dva automobilové přívěsy (na jednom samotné dělo, na druhém - „energie“), tato možnost byla implementována v americké armádě Blitzer. Další tahač s návěsem byl předán na kontrolní stanoviště. Na jídlo lodní railguny(na high-tech torpédoborcích projektu Zumwalt budou pravděpodobně dva) je zajištěna výkonová rezerva lodního zařízení (vyhrazena pouze pro railguny) na minimálně 35-45 MW. Energie by měla stačit k urychlení střely na 2000-2500 m/s. Poté, co obdržel úsťovou energii 64 MJ, bude schopen letět do vzdálenosti až 400 km a po úspoře 20 MJ energie zasáhnout cíl silným kinetickým úderem. Již bylo spočítáno, že takový projektil o hmotnosti 18-20 kg, který zasáhne letadlovou loď, vyvolá účinek jaderného úderu.
32 golfů na cíl
Armádní děla mají kratší dostřel - 80-160 km, a proto bude „energie“ pro výstřely vyžadovat přibližně polovinu energie než loď. Pro informaci: osobní automobil Golf má energii 1 MJ při rychlosti 160 km/h. Railgun projektil o hmotnosti 10 kg s energie tlamy 32 MJ při rychlosti 2500 m/s je schopno prorazit tři betonové stěny nebo šest 12mm ocelových plechů, což odpovídá explozi 150 kg TNT.
Vážnými překážkami pro široké použití railgunů jsou rezonanční jevy v kolejnicovém systému a efekt odtlačování kolejnic mimo působení Lorentzových sil, elektromagnetická kompatibilita s elektronickými systémy zbraně, potřeba chlazení hlavně a elektronických jednotek, atd.
Během testování v plném rozsahu byla také identifikována potřeba rychlého přebití zbraně, aby se zvýšila rychlost střelby alespoň na 6-10 ran za minutu. V letošním roce ve spolupráci s Americký vojensko-průmyslový komplex Britská společnost BAE Systems provedla palebné zkoušky na cvičišti amerického námořnictva ve Virginii. Jak Britové říkají, v příštích několika letech očekávají zvýšení rychlosti střelby své instalace na 10 ran za minutu s hmotností projektilu 16 kg, takže tento problém postupně nachází řešení.
Odhadovaná hmotnost střely: 18 kg; Úsťová rychlost: 2,5 km/s (7,5 Mach), dvakrát větší než u konvenčních děl; Dosah: 400 km (pro konvenční námořní děla - ne více než 80 km); Projektil: ničí cíl díky energii dopadu, neobsahuje výbušniny; Délka hlavně: 10m
Nezničitelná elektronika
Střela má pro hypersoniky nejvhodnější kónický podlouhlý tvar s mírně tupou špičkou - jedná se o jakousi špičatou tyč. Stabilizátor v ocasní části umožňuje udržet projektil na jeho dráze letu. Vytvoření takové munice je další problematickou oblastí programu railgun.
Spojené státy vyvíjejí jednotný hypersonický projektil HVP od roku 2012 a dnes již prochází požárními testy. Je unifikovaný, protože se bude používat nejen v railgunech, ale i v obyčejných lodní děla různých ráží, které chtějí nechat smíchané s railguny na torpédoborcích Zumwalt. Stejná munice bude použita v pozemních zbraních.
Aby byl HVP vhodný pro zbraně různých ráží, bude se vyrábět v podkaliberních verzích se střelou v pánvi pro každou konkrétní ráži. Když sestava opustí hlaveň, paleta se rozbije na kusy a dál letí jen projektil. V testech v roce 2015 byl HVP vystřelen ráží 90 mm a délkou 609 mm. Samotný projektil váží 12,7 kg, celá sestava pak 18,5 kg. Zbývajících 5,8 kg je paleta.
Střela je umístěna mezi dvě vodivé kolejnice. Výztuha chrání kolejnice před přímým kontaktem s projektilem
Projektily HVP plánují vyrobit za letu nastavitelné, k čemuž budou vybaveny přesným naváděcím modulem pracujícím se systémem GPS. Američané uvedli, že již mají účinné elektronické řídicí systémy, které vydrží přetížení 30 000 - 40 000 g při zrychlení, vystavení plazmě o teplotách 20 000 - 25 000 stupňů a elektromagnetickým polím s ultra vysokým výkonem. Existují důkazy o úspěšných testech takových střel v roce 2016. Očekává se, že úplný vývoj HVP bude dokončen do roku 2020 a do roku 2025 budou převedeny do série. Řídící jednotka povede ke zdražení střely, která v původní (bez elektroniky) verze stojí 25 tisíc dolarů. Ale stále je to výrazně levnější než lodní řízené střely, které stojí 0,5–1,5 milionu.
Tři gramy monstrózní síly
Zvláštností amerického přístupu k vývoji railgunu je postupné zvyšování schopností s důsledným dosahováním vylepšených parametrů: rychlost zrychlení střely z 2000 na 3000 m/s, dostřel od 80-160 do 400-440 km, ústí energie střely od 32 do 124 MJ, hmotnost střely od 2−3 do 18−20 kg, rychlost střelby od 2−3 ran za minutu do 8−12, výkon energetických zdrojů od 15 do více než 40−45 MW , životnost hlavně od středních 100 ran do roku 2018 na 1000 ran do roku 2025, délka trupu od počátečních 6 m do konečných 10 m.
Takové informace se v Rusku oficiálně nezveřejňují, ale loni první místopředseda Výboru pro obranu Rady federace Franz Klincevich uvedl, že v naší zemi aktivně probíhají práce v oblasti vytváření elektromagnetických zbraní.
Úspěšné testy railgunu (ač ne bojové třídy, ale laboratorní třídy) v Shatura u Moskvy, které byly provedeny v pobočce Spojeného ústavu pro vysoké teploty Ruské akademie věd pod vedením akademika V. Fortov, jsou dobře známé. Railgun s délkou hlavně 2 m střílel kulky o hmotnosti pár až desítek gramů. Ruské know-how – předběžné zrychlení projektilu před vhozením do hlavně – umožňuje úsťové rychlosti vyšší než ty americké. V lednu 2017 tak byla střela z hutného plastu o hmotnosti 15 g urychlena na rychlost 3000 m/s a pronikla kovovým terčem o tloušťce mnoha centimetrů. O něco dříve byla střela o hmotnosti 3 g urychlena na rychlost 6250 m/s (téměř první ve vesmíru) a při dopadu na ocelový cíl jej jednoduše vypařila.
Čína je podle tiskových zpráv ve fázi výzkumných a vývojových prací, které jsou soustředěny ve speciálně vytvořené korporaci CASIC v vědecké centrum Wuhan (WUHAN). Zástupci ČLR uvedli, že vyvíjejí pozemní railgun podobný americkému Blitzeru a slibují, že do roku 2020 vytvoří v rámci projektu 055A dělo ráže 130 mm.
Americká společnost General Atomics Electromagnetic Systems (GA-EMS) na svém webu informovala o úspěšných testech railgunu. Zkušební střelba byla provedena na pozemním zkušebním místě Dugway v Utahu.
Railgun ( anglický název- railgun), neboli kolejový urychlovač „Blitzer“ s úsťovou energií (úsťovou rychlostí) asi tři megajoule, vypálil na zkušebním místě pět projektilů třídy „naváděcí elektronická jednotka“ (GEU) s vysokým počátečním zrychlením. Uvádí se, že projektily a jejich kritické součásti vykazovaly stabilní a stabilní „provoz“ jak v elektromagnetickém prostředí uvnitř railgunu, tak za letu.
Mimochodem, samotné slovo „railgun“ vynalezl slavný sovětský fyzik akademik L. Artsimovich.
General Atomics je americká společnost zabývající se projekty v oblasti jaderné technologie a obranné rozkazy. Umístil v San Diegu, Kalifornie. General Atomics vyvíjí širokou škálu systémů: z částí cyklu jaderné palivo do UAV, leteckých senzorů, moderní elektroniky a laserových technologií.
Skupina Electromagnetic Systems Group (EMS) dodává obranné, energetické a komerční aplikace. Vyrábí zejména lineární motory, supravodivé a klasické elektromotory, měniče, zařízení pro vysokonapěťové systémy a další zařízení pro přeměnu, skladování a přenos energie. EMS také vyvíjí elektromagnetické startovací a brzdové systémy letadlo(EMALS a AAG), elektromagnetická děla (Blitzer railgun pro americké námořnictvo a armádu a dopravní systémy Maglev.
Společnost vyvinula a úspěšně otestovala dva railguny: jeden s výkonem 3 MJ z vlastní iniciativy a druhý s výkonem 33 MJ - na objednávku Pentagonu. Byl vyvinut a postaven také zdroj elektromagnetických impulsů pro obě děla a projektil pro protiletadlové a protiraketovou obranu a pro vysoce přesnou střelbu.
Railgun je pulzní elektrodový urychlovač hmoty, jehož princip činnosti je vysvětlen pomocí Lorentzovy síly, zaměřené na roztažení (tlačení) uzavřeného vodiče proudem a transformaci elektrická energie do kinetické energie. Je to slibná zbraň.
Railgun se skládá ze dvou paralelních elektrod, nazývaných rails, připojených ke zdroji silného stejnosměrného proudu. Urychlená elektricky vodivá hmota se nachází mezi kolejnicemi, uzavírá se elektrický obvod, a získává zrychlení díky Lorentzově síle působící na uzavřený vodič s proudem ve vlastním magnetickém poli. Lorentzova síla působí i na koleje a vede je k vzájemnému odpuzování. Někdy se pro spojení kolejnic používá pohyblivá výztuž.
Náklady na střelu z railgunu jsou výrazně nižší než náklady na lodní střelu podobného doletu: 25 tisíc dolarů oproti 1 milionu dolarů.
Teoreticky má railgun nepochybné výhody oproti konvenčním dělům i střelám. Railgun urychluje střely na tak obrovské rychlosti, že není potřeba ani prachová náplň. Úsťová rychlost střely railgun o hmotnosti ne více než 100 gramů může být 6-10 kilometrů za sekundu Připomeňme, že jde o téměř druhou kosmickou rychlost (11,2 km/s), díky čemuž je dráha střely velmi plochá. velká vzdálenost. Již existující railguny mohou střílet na vzdálenost až 180 kilometrů, v budoucnu se počítá s dostřelem 400 kilometrů.
Na takovou vzdálenost je nyní možné odpálit pouze rakety, které stojí miliony dolarů, a naučili se je také zachytit.
A tříkilogramový ocelový sochor letící sedmkrát vyšší rychlostí než zvuk se může potopit kapitálová loď díky své kinetické energii. Samozřejmě není snadné zasáhnout pohybující se objekt ze vzdálenosti nejen několika stovek, dokonce i několika desítek kilometrů.
Jednoduchý příklad:
Pokud je palebná vzdálenost 180 km, a průměrná rychlost střela 2,5 km/s, pak bude doba letu 72 s. To znamená, že projektil vystřelený z „kolejnice“ úsťovou rychlostí 7 km/s dosáhne cíle za něco málo přes minutu.
Rychlost raketového křižníku s jaderným pohonem „Petr Veliký“ je 32 uzlů, tedy o něco více než 16 m/s.
Loď tedy při letu projektilu urazí 1152 metrů plnou rychlostí nebo 576 metrů cestovní rychlostí. Vezmeme-li v úvahu skutečnost, že délka křižníku je 262 metrů a projektil je neřízený, ocelový polotovar mine o několik set metrů.
Koncem minulého měsíce se objevila informace o úspěšném testování elektromagnetické zbraně (railgun) ve Spojených státech, u nás se tomuto vývoji říká railgun. Článek na toto téma zveřejnila vysoce respektovaná publikace The Wall Street Deník, zveřejňuje video z testování elektromagnetické zbraně. Vývoj této zbraně provádějí korporace General Atomics a BAE Systems. Američané již prohlásili, že tato zbraň, jakmile bude zdokonalena, povede ke skutečné revoluci ve vojenských záležitostech a bude schopna ochránit spojence USA před nájezdy Číny a Ruska.
Tato zpráva vyvolala obrovský ohlas ruský tisk. Vlastenecká média vybuchla s celým proudem materiálů, které lze spojit do dvou velkých skupin: „Američané opět bezostyšně škrtají vojenský rozpočet“ a „ruský railgun bude stále lepší“. Zkusme však v klidu pochopit, co tato technologie vlastně je a jaké jsou její potenciální schopnosti. Mají nové zbraně nějakou perspektivu, jde skutečně o revoluční průlom?
Co je to elektromagnetická railgun?
Railgun je systém, který využívá elektromagnetické pole k udělování rychlosti projektilu. Střela z proudovodného materiálu je urychlována mezi dvěma vodítky (kolejnicemi), které jsou napojeny na výkonný zdroj stejnosměrného proudu. Síla proudu je taková, že se mezi kolejnicemi vytvoří plazmový oblouk.
Lidstvo zná střelný prach téměř tisíc let a využívá energii hořících práškových plynů k vrhání různých projektilů na velmi slušné vzdálenosti. Proč dělat povyk a utrácet miliardy dolarů za nepochopitelné elektromagnetické zbraně?
Faktem je, že dnes jsme téměř dosáhli hranice možností střelného prachu. Již není schopen urychlit střelu na rychlost nad 2,5 km/s. To se ukázalo už dávno, hledání zbraňových systémů, postavené na jiném fyzikální principy, probíhají již mnoho desetiletí.
Dalším problémem spojeným s tradičním dělostřelectvem je životnost hlavně děl. Když jsou vystřeleni, zažívají obrovské zatížení. Moderní metalurgie přirozeně nabízí konstruktérům materiály s velkým potenciálem a zdroji, které se nedají srovnávat s tím, co bylo před sto nebo dokonce padesáti lety. Ale i zde jsme dosáhli limitu.
Fyzikální princip, na kterém je railgun založen, je extrémně jednoduchý: projektil dokončuje elektrický obvod a pohybuje se vpřed díky Lawrenceově síle. Tyto fyzikální zákony studují děti ve školním kurzu fyziky. Proměnit je ve skutečnost se však ukázalo jako velmi obtížné. Vše je o materiálech a technologiích a samozřejmě o zdrojích energie, kterých je na jeden záběr potřeba tolik, že stačí na osvětlení malého města.
Jaká je síla railgunu?
Jaké výhody budou mít ozbrojené síly s railguny ve svém arzenálu? Je jich několik a jsou opravdu působivé. Zde je úplný seznam:
- vysoká rychlost, a tedy i ničivá síla střely;
- významný dostřel;
- relativně nízké náklady na výstřel;
- vyšší bezpečnost railgunu kvůli nedostatku střelného prachu;
- větší kapacita munice ve srovnání s raketovými zbraněmi.
Pojďme si projít všechny výše uvedené body.
Jednou z nevýhod tradičních dělostřeleckých systémů je skutečnost, že projektil dostává hybnost až bezprostředně po výbuchu střelného prachu. To znamená, že doba jeho zrychlení je velmi krátká. Railgun urychluje střelu po celé délce vodítek, takže může dosáhnout monstrózního zrychlení až 60 G. Tento parametr určuje zbývající „průlomové“ vlastnosti této zbraně.
Rychlost projektilu vystřeleného z takového elektromagnetického děla může dosáhnout Mach 6-8, což umožňuje zasáhnout cíle na vzdálenosti až 400 km. Při střelbě na přímou palbu (8-9 km) není potřeba počítat korekce ani dělat zálohy – střela z railgunu takovou vzdálenost urazí za méně než vteřinu. Je nemožné se mu vyhnout.
Takový projektil nevyžaduje výbušninu; předměty jsou zničeny díky své kinetické energii. ruština experimentální vzorek railgun urychlil třígramový projektil na rychlost 6 km/s, což umožnilo odpařit ocelový terčový plech.
Další důležitou výhodou takových zbraní je nízká cena jednoho výstřelu. Dnes je to přibližně 25 tisíc dolarů. Ve srovnání s moderními řízené střely, z nichž některé mají cenu 10 milionů dolarů, jsou skutečné haléře.
Railgun granáty jsou malé velikosti, což výrazně zvyšuje kapacitu munice. Moderní americká loď se stovkou raket může snadno nést na palubě několik tisíc nábojů do railgunu.
Takový systém neobsahuje výbušné látky (střelný prach nebo raketové palivo), což výrazně zvyšuje bezpečnost vojenských objektů.
Nevyřešené problémy elektromagnetických zbraní
Pokud je tento typ zbraně tak smrtící, proč stále není ve výzbroji žádné ze světových armád? Railgun je skutečně velmi slibná zbraň, ale pro zahájení jejího praktického používání musí vývojáři vyřešit mnoho složitých technických problémů.
Projekt elektromagnetické zbraně byl poprvé navržen během první světové války a na počest svého tvůrce byl pojmenován jako „Gauss gun“. Z pochopitelných důvodů tento projekt zůstalo na papíře.
První railgun sestrojili vědci na Australské univerzitě v 70. letech, sloužila k čistě vědeckým účelům. Podobná zařízení byla postavena v Sovětském svazu. Armáda se však příliš nezajímala o modely, které střílely kulky o hmotnosti několika gramů, které potřebovaly více výkonná instalace. Vývojáři programu přemýšleli o railgunu " Hvězdné války„Za dob prezidenta Reagana to chtěli použít k sestřelení sovětských hlavic. Tehdejší materiály a technologie ale byly takové, že hlaveň kanonu mohla být použita jen jednou, pak se musela instalovat nová. A to je první nejvážnější problém, se kterým se vývojáři railgunů potýkají dodnes. Jen si na chvíli představte, co se děje uvnitř této zbraně: obrovské energie, proudy plazmy, gigantické rychlosti projektil.
Dnes Američané říkají, že hlaveň prototypu, který testují, přežije tisíc výstřelů. Tato zbraň by byla ideální s rychlostí střelby 5-6 ran za minutu a životností hlavně několik tisíc ran.
Neméně problémem je odvod tepla, stejně jako běžný provoz elektrárna. Problémy jsou také s integrací zbraní do palubního napájecího systému.
Zdrojem energie pro railgun je obrovská baterie kondenzátorů schopných dodat krátký a silný impuls a stovky kabelů přenášejících tento náboj.
V roce 2012 byl prototyp testován na výkon 32 megajoulů a do budoucna (do roku 2025) plánují vývojáři výkon zdvojnásobit.
Tyto záležitosti však nejsou nejdůležitější, palčivějším problémem je schopnost ovládat střelu railgun za letu, tedy zvýšení její přesnosti.
Američané tvrdí, že už dokážou ovládat projektil vystřelený z railgunu. Jde o to a o dálkovém ovládání (rádiové vlny) a o samosprávě.
V loňském roce vývojáři railgunu (General Atomics Electromagnetic Systems) uvedli, že elektronicky plněná střela nejenže přežila testy, ale také úspěšně plnila své funkce.
Pokud je to pravda (není důvod nevěřit), pak se Američanům podařilo takové vytvořit elektronický systém ovládání, které vydrží monstrózní zrychlení, plazmová a elektromagnetická pole s obrovským napětím a také zahřátí povrchu střely až na několik set stupňů.
V tomto případě by se railgun skutečně mohl stát průlomem ve vojenských záležitostech. Prozatím na moři, protože instalaci s takovými rozměry a energetickou náročností lze jen těžko použít jinak.
Do roku 2020 plánují Američané vypustit několik torpédoborců třídy Zumwalt, které byly vyvinuty k instalaci perspektivní druhy elektromagnetické zbraně, především kolejové zbraně.
Vyhlídky na railgun
Pokud se vývojářům podaří vyřešit nejnovější potíže, můžeme být svědky začátku nová éra: éra obrození dělostřelectva. Éra bitevních lodí s jejich obrovskými děly upadla do zapomnění kvůli jejich malému poloměru vojenská porážka. Vyháněli je letadlové lodě a raketové lodě. Co se stane, když dělostřelecké kusy budou schopni střílet na 300-400 km s vysokou přesností?
Je pravděpodobné, že se taková technologie zcela změní bojování na moři.
Na souši mohou být railguny použity jako prvek systému protiraketové obrany. Jsou také ideální pro ochranu lodí před řízené střely nepřítel.
Jeho obrovská rychlost a nízká cena mu umožní zničit i nepřátelské jaderné hlavice.
General Atomics již uvedl, že v současné době vyvíjí pozemní railgun, ale vše se týká napájecích zdrojů.
Mnoho odborníků se domnívá, že elektromagnetická děla (kolejnicová děla), pevnolátkové lasery a hypersonická munice jsou nejvíce slibné směry současný vývoj zbraní. Pokud bude alespoň jedna z nich dotažena do konce, bude to skutečný průlom a začátek praktické aplikace dvou technologií najednou povede k revoluci.
Video o railgunu
Pokud máte nějaké dotazy, zanechte je v komentářích pod článkem. My nebo naši návštěvníci je rádi zodpovíme
Princip fungování
Princip fungování.
Railgun se skládá ze dvou paralelních elektrod, nazývaných rails, připojených ke zdroji silného stejnosměrného proudu. Urychlená elektricky vodivá hmota se nachází mezi kolejnicemi, uzavírající elektrický obvod, a získává zrychlení vlivem Lorentzovy síly, k níž dochází při uzavření obvodu v magnetickém poli buzeném rostoucím proudem. Na kolejnice působí i Lorentzova síla (Ampérová síla), která je vede k vzájemnému odpuzování. Někdy se pro spojení kolejnic používá pohyblivá výztuž.
Výhody a nevýhody
S výrobou railgunu je spojena řada vážných problémů: proudový impuls musí být tak silný a ostrý, aby se střela nestihla vypařit a rozletět, ale vznikla by zrychlující síla, která ji urychlí vpřed. Střela nebo plazma je vystavena Lorentzově síle, takže síla proudu je důležitá pro dosažení požadované indukce magnetického pole a důležitý je proud procházející střelou kolmo k siločarám magnetického pole. Když proud protéká projektilem, materiál projektilu (často ionizovaný plyn za lehkým polymerním projektilem) a kolejnice musí mít:
- co nejvyšší vodivost,
- projektil - s co nejmenší hmotností,
- - co největší výkon a menší indukčnost.
Zvláštností kolejového urychlovače je však to, že je schopen urychlit ultranízké hmoty na ultravysoké rychlosti (rychlost střely v střelné zbraně omezena kinetikou chemické reakce probíhající ve zbrani). V praxi jsou kolejnice vyrobeny z bezkyslíkaté mědi potažené stříbrem, jako střely se používají hliníkové tyče nebo drát, lze použít polymer v kombinaci s vodivým médiem, jako napájení baterie vysokonapěťových elektrických kondenzátorů zdroj, který se nabíjí z Marxova generátoru, rázových unipolárních generátorů, kompulzorů a dalších zdrojů elektrické energie s vysokým provozním napětím a před vstupem na koleje se snaží udělit samotné střele co nejvyšší počáteční rychlost pomocí pneumatické popř. k tomu střelné zbraně. U těch railgunů, kde je střela vodivé médium, se střela po přivedení napětí na kolejnice zahřeje a shoří, přemění se ve vodivou plazmu, která se pak také urychlí. Railgun tedy může střílet plazmu, ale díky své nestabilitě se rychle rozpadne. Je třeba vzít v úvahu, že pohyb plazmatu, přesněji pohyb výboje (katody, anodové skvrny), vlivem Lorentzovy síly je možný pouze ve vzduchu nebo jiném plynném prostředí ne nižším než určitý tlak, jelikož jinak např. ve vakuu se plazmové propojky posouvají opačným směrem než Lorentzova síla - tzv. zpětný pohyb oblouku. Při použití nevodivých střel v railgunových zbraních se střela umístí mezi kolejnice, za střelu, tak či onak, mezi kolejnicemi se zapálí obloukový výboj a tělo se začne zrychlovat podél kolejnic. Mechanismus zrychlení se v tomto případě liší od výše uvedeného: Lorentzova síla tlačí výboj do zadní části těla, který se intenzivním odpařováním vytváří proudový proud, pod jehož vlivem dochází k hlavnímu zrychlení těla.
Stávající vzorky
Testování Railgun v Naval Surface Warfare Center, US Navy, leden 2008
První hlavní railgun navrhl a postavil v 70. letech 20. století John P. Barber z Kanady a jeho vedoucí Richard A. Marshall z Nového Zélandu v roce Výzkumná škola Australská národní univerzita fyzikálních věd.
V polovině 80. let sovětští vědci vytvořili prototyp railgunu, který je v současnosti výkonnější než podobné systémy naší doby. Rychlost střely vyrobené z plastu o velikosti srovnatelné s uzávěrem láhve dosáhla 9960 m/s a prorazila 3 vrstvy duralu o tloušťce 4 cm [. zdroj?]
Do roku 2018 se plánuje provedení prvních testů na vodě. Do roku 2020 by tato děla měla jít do služby u torpédoborců třídy Zamvolt vyráběných ve Spojených státech, jejich modulární konstrukce a elektrický převod byly navrženy s ohledem na slibné EM zbraně. Do roku 2025 se plánuje dosažení úsťové energie 64 MJ.
V populární kultuře
V literatuře
- V knihách série Halo jsou některé vybaveny railguny. kosmické lodě lidé.
- Ve fantasy knize Armagedon of the Empire autor Roman Zlotnikov popisuje kulomety namontované na kolejích a také děla namontovaná na brnění Latnikov
Kino
- Ve filmu Transformers: Revenge of the Fallen je railgun instalován na lodi amerického námořnictva.
- Ve filmu "Eraser" hlavní hrdina bojuje proti nelegální distribuci ručních railgunů.
- V sérii Stargate SG-1 byly na pozemské lodě instalovány railguny.
- V anime a manze To Aru Majutsu no Index dokáže esper Misaka Mikoto díky své síle použít schopnost podobnou výstřelu z railgunu.
- Ve filmu „Terminátor“ sám terminátor vystřelí ze dvou railgunů
Počítačové hry
- V Quake II, Quake III Arena a Quake 4, railgun střílí projektily s ochuzeným uranem a je oblíbenou odstřelovací zbraní díky vysoká přesnost střelba a smrtící síla. Ve všech třech hrách má střela charakteristickou kouřovou stopu se šroubem (v Quake III Areně - volitelné).
- Ve hře Mass Effect 3 jsou dvojité railguny kolosálními zbraněmi země-vesmír, které se nacházejí na domovské planetě rasy Kroganů, Tuchance.
- V Eve Online jsou railguny standardní zbraň Závody Gallente a Caldari.
- Hra Dungeon Medic také používá railgun. Předpokládá se, že se jedná o "stejnou" Railgun od Quake.
- Ve hře Command & Conquer: Tiberian Sun je GDI Mammoth Mk. 2 a ghost stalker. Railgun je také přítomen v Command & Conquer: Renegade.
- V Command & Conquer 3: Tiberium Wars a Command & Conquer 3: Kane's Wrath lze railgun nainstalovat na tanky: „Mammoth“ a „Raptor“, obranná struktura GDI „Guardian“ je standardně vyzbrojena útočnými letouny, a přidává se také k epické jednotce ST-TM.
- V Metal Gear Solid je mobilní odpalovací komplex vyzbrojen railgunem Metal Gear REX; Ve hrách Metal Gear Solid 2: Sons of Liberty a Metal Gear Solid 4: Guns of the Patriots se nachází přenosná railgun a ve druhém je k dispozici hráči jako osobní zbraň.
- Ve Warhammeru 40 000 jsou railguny používány říší Tau.
- Railgun ("Rail") je přítomen v Tanki Online
- Ve hrách série Red Faction (první a druhý díl) je railgun („railgun“ / „kolejník“) jako osobní přenosná zbraň a ve třetím díle (Red Faction: Guerrilla) je bolter („bolter“), podle principu činnosti připomínající železniční pistoli.
- Metro 2033 obsahuje railgun jako osobní zbraň.
- Ve hře MMOTPS S4 League se jako odstřelovací zbraň používá railgun.
- Ace Combat X2: Joint Assault obsahuje nepřátelskou railgun, kterou lze střílet na velké vzdálenosti.
- Duke Nukem Forever má railgun s odstřelovacím dalekohledem.
- Shadow_Warrior má skvěle vypadající a docela výkonnou railgun.
- Ve hře Warzone 2100 můžete vyvíjet a používat jak railguny, tak Gaussovy kanóny (nicméně soudě podle popisu a vzhled, všechny jsou vlastně druhy Gaussovy zbraně).
- Ve hře Resident Evil 3: Nemesis hlavní postava Gil zničí posledního bosse výstřelem ze railgunu.
- Vesmírná strategická hra „Sins of a Solar Empire“ demonstruje záměnu mezi railgunem a Gaussovým dělem v celé své kráse: bitevní lodě a stacionární bateriové satelity jsou vybaveny „Gauss rail guns“ (angl. Gaussova železniční děla).
- Ve hře (Galaxy on fire 2) jako hlavní zbraň
Zdá se, že americká armáda má velmi ráda různé nové věci, někdy až příliš nové: buď spěchají se Strategickou obrannou iniciativou, nebo si objednávají bojový laser. A konečně, během několika posledních let společnost BAE Systems, pověřená agenturou DARPA, vyvíjela další model, který, jak se zdá, přišel do našeho světa z knih a filmů sci-fi. Jedná se o železniční pistoli, nazývanou také jako „railgun“ (z anglického railgun) nebo railgun.
Princip fungování této zázračné zbraně je poměrně jednoduchý: na dvě paralelní elektrody (stejné kolejnice) je instalován elektricky vodivý předmět, který slouží jako projektil. Přivádí se k elektrodám D.C. kvůli čemuž se uvolněný projektil po uzavření elektrického obvodu začne pohybovat pod vlivem Lorentzovy síly. Nicméně, railgun má celá sada nevýhody, což je ve skutečnosti hlavní bolest hlavy pro tvůrce takových zbraní. Railgun tedy vyžaduje proudový zdroj dostatečného výkonu v závislosti na požadovaných vlastnostech zbraně. Navíc potřebujete správným způsobem vyberte materiály kolejnic a střely: za prvé, aby se snížily ztráty způsobené odporem vodičů, a za druhé, aby nedošlo k přehřátí a poškození. Jinými slovy, vytvoření prakticky použitelného railgunu není snadný, časově náročný a velmi nákladný úkol.
Co přitahovalo americkou armádu? nový vzhled zbraně? Faktem je, že železniční dělo může urychlit malé (až 10-15 kilogramů) projektily na takové rychlosti, při kterých mohou způsobit značné poškození nepřátelského zařízení a objektů pouze díky své vlastní kinetické energii. Kromě zřejmých bojových zbraní mají tyto zbraně také výhody v dodavatelském sektoru: střelivo pro railgun je jednoduché a pohodlné a také nepodléhá detonaci, protože neobsahuje žádné výbušniny.
DARPA se začala zajímat o železniční děla v polovině 90. let. Poté, po posouzení vyhlídek na práci na tomto tématu, bylo stanoveno přibližné načasování dodání nových zbraní vojákům (po roce 2020) a jejich cílový výklenek - nahrazení stávajících dělostřeleckých zařízení ve flotile. Společnost BAE Systems brzy začala zkoumat nový směr a stavět první experimentální železniční děla s nízkou spotřebou. Postupně byly vyvinuty všechny potřebné technologie a konstrukční objevy, v jejichž důsledku se koncem roku 2006 začalo budovat plnohodnotné prototyp s úsťovou energií 10 megajoulů. Systémové kontroly a první zkušební provozy začaly ve druhé polovině roku 2007 a v únoru příští rok Existence tohoto zařízení byla oficiálně oznámena. Zároveň se objevila první videa záběrů a údaje o parametrech instalace: počáteční rychlost rychlost disku byla 2520 metrů za sekundu, což je osminásobek rychlosti zvuku. V prosinci 2010 američtí návrháři ještě jednou„chlubil se“, ale nyní byla energie čenichu již více než 32 MJ. Stejná zbraň vypálila jubilejní tisíciletý výstřel od začátku práce na tématu. Všechny tyto experimenty jsou zajímavé, ale zatím výhradně vědecké. Faktem je, že experimentální kolejová děla sama o sobě nejsou malá - jde o konstrukci dlouhou několik desítek metrů a šířku/výšku 2,5-3 metry. A to je pouze samotný railgun, ale je také „připojen“ k odpovídající baterii kondenzátorů s generátory. Jinými slovy, současná železniční děla na to nejsou připravena praktická aplikace zbraně, ale čistě laboratorní experimentální vzorky.
Takové zbraně o velikosti celé budovy samozřejmě nikoho nezajímají. Z tohoto důvodu DARPA nedávno přilákal Raytheon, aby na něm pracoval. Desetimiliardový kontrakt po ní vyžaduje, aby vytvořila a postavila prototyp nové elektrárny schopné dodávat energii pro railgun. Z úkolu navíc vyplývá, že elektrárna bude mít rozměry a hmotnost vhodnou pro umístění na lodích. Pokud se Raytheonu podaří udělat systém zvaný PFN (Pulse Forming Network), pak jej lze v budoucnu využít nejen ve spojení s railguny, ale například i s bojovými lasery. Raytheon nemá mnoho času na vývoj a výrobu první kopie PFN, protože se plánuje zahájení testování railgunu nainstalovaného na lodi v roce 2018. Nemůžeme však vyloučit změnu termínů, možná i vícekrát.
Současně se od BAE Systems a General Atomics (tato společnost byla přitahována projektem „zdvojení“ práce) požaduje vyrobit zbraň s úsťovou energií asi 64 MJ, pozorovací dosah vypuštění devítikilogramového projektilu nejméně 450-500 kilometrů a rychlostí střelby 6-7 ran za minutu. Ze zřejmých důvodů nebyly testy v plném rozsahu dosud provedeny, ale výpočty ukazují, že 32megajoulový railgun „hází“ 10 kg munice na 350–400 kilometrů. Zatím neexistují žádné požadavky na zvýšení rychlosti střely: DARPA pravděpodobně považuje dolet a hmotnost slepého náboje za vyšší priority. Mnohem větší problémy však čekají vývojáře zbraní v oblasti „barel“. Faktem je, že enormní počáteční zrychlení střely vede k úplnému opotřebení stávajících kolejnic v 8-10 výstřelech. V souladu s tím, kromě zlepšení vlastností přímého boje, budou muset BAE Systems a General Atomics vážně upravit design.
Prvními nosiči railgunu budou torpédoborce projektu Zumwalt. Podle pověstí byly tyto lodě původně navrženy tak, aby do jejich vybavení mohly být za nízké náklady zařazeny jak nové systémy, jako je PFN, tak nové zbraně. Dodnes se neví, jak pravdivé jsou pověsti. Nicméně i z informací o Zumvolts lze vyvodit patřičné závěry. Zdá se, že americká armáda má v úmyslu mít ve svém arzenálu kromě stávajících raket i zbraně se značným dostřelem. Je třeba poznamenat, že railgun se od nich příznivě liší tím, že každá střela stojí hodně peněz a je zničena při dosažení svého cíle. Železniční pistole zase stojí ještě víc, ale spotřebovávají se jen granáty, které jsou řádově levnější než jedna raketa. Navíc blank s hypersonickou rychlostí je téměř nemožné zachytit stávající prostředky. Za připomenutí stojí i americká náklonnost k útokům ze slušné vzdálenosti, na které nepřítel nebude schopen adekvátně reagovat.
V současné době je jako datum pro přijetí Zumvoltu s železničním dělostřelectvem stanovena polovina 20. let. To však vyžaduje pokračující práci a nedávno hrozilo, že projekt railgun bude opuštěn. Připomeňme, že loni na podzim americký Senát požadoval minimálně snížit výdaje na „futuristické“ programy, nebo je dokonce úplně opustit. Armádě se podařilo udržet projekt na vytvoření railgunů v plném rozsahu, ale vzduchem spouštěný laser (Boeing YAL) nebyl předurčen k pokračování v testování.