что такое рельсотронная пушка
Олег Шовкуненко
Официальный сайт писателя
Фантастика и реальность
Рельсотрон
Другие названия: : рельса, рэйл-ган (Reil Gan).
Но начнем все по порядку, для чего выясним, что именно представляет собой рельсотрон и как он работает.
Отзывы и комментарии:
Эдуард 03.04.14
Не думал, что это такая мощная «машина». Казался маленьким.
николай 18.12.15
Есть возможность поднять энергию снаряда в разы при условии сохранения силы тока, пропускаемой через снаряд
Олег Шовкуненко
Николай, наверняка действительно существуют возможности увеличить скорость разгона снаряда в рельсотроне, но как я уже писал в статье, делать ее выше 10 км/сек просто нет смысла. Причина – резкое увеличение сопротивления воздуха. Вопрос станет актуальным только после разработки новых снарядов, использующих принцип плазменной рубашки или воздушной кавитации или еще что-нибудь другое.
Критик 26.05.16
Какие нафиг 10 км/с! Выше 6-7 махов в реальных условиях, а не в стерильных, снаряды еще не летали.
Олег Шовкуненко
Критик, возможность поднять скорость снаряда с 2 км/с до 10 км/с – в этом-то и заключается изюминка рельсотрона, его превосходство над обычной артиллерией.
фуад 31.05.16
это может быть еффективным как системма пво даже можно создать системму про и затрат будет меньше
это может быть еффективным как системма пво даже можно создать системму про и затрат будет меньше
Рельсотрон
Начиная приблизительно со второй половины XIX столетия, в СМИ периодически появляется информация о различных видах «чудо-оружия», способного мгновенно сделать устаревшими все остальные средства ведения войны. Можно вспомнить о «передаче энергии взрыва посредством радиоволн», о «лучах смерти Гринделла Мэтьюса», а если говорить о более поздних временах, то нельзя не упомянуть про «красную ртуть» и «гафниевую бомбу». На поверку все эти сенсации оказались полной чепухой. В последние годы много пишут и говорят про «рэйлган» или рельсотрон. Порой этому «оружию будущего» приписывают удивительные свойства, в то время как скептики утверждают, что и на сей раз никакой практической отдачи военные не получат.
История разработки электромагнитной пушки рельсотрон
Еще до начала Первой мировой войны стало заметно, что традиционная артиллерия подходит всё ближе к пределу своего развития. Орудия еще можно было делать более мощными и дальнобойными, но это давалось слишком большой ценой. Своего рода символами этого концептуального тупика стали неимоверно дорогие и при этом практически бесполезные немецкие пушки «Колоссаль» и «Дора».
Всё дело в том, что возможности пороха, как метательного средства, лимитированы скоростью расширения газов при его взрыве. Поэтому для того, чтобы осуществить «артиллерийскую революцию», необходимо применить что-то иное, причем речь не идет о более сильной взрывчатке, а о другой форме энергии, например, об электричестве.
Первым проектом такого рода была магнитная пушка Гаусса, представлявшая собой обыкновенный соленоид, который при включении тока стремительно втягивал в себя магнитный сердечник, исполнявший одновременно роль выключателя. Как только этот «снаряд» начинал своё движение, цепь размыкалась. В результате, набравший скорость сердечник, вылетал с противоположной стороны соленоида.
Рельсотрон стал альтернативным, и, как поначалу казалось, более простым проектом «электродинамического ускорителя масс». Название «оружие будущего» было придумано в Советском Союзе в конце 50-х годов, автором термина стал академик Лев Арцимович. Есть несколько разных версий относительно того, кто, когда и где собрал первый опытный образец, однако, это не так уж важно, поскольку теоретическая база, на основе которой создавалась «рельсовая пушка», не являлась секретной, так что соорудить нечто подобное в лабораторных условиях могли бы многие страны.
Первые упоминания о «рэйлгане» появились в западной прессе в 70-е годы. Предполагалось, что такие установки будут изготавливаться для вооружения военных космических «шаттлов». Затем рельсотрон рассматривали как часть проекта, известного под названием СОИ («стратегическая оборонная инициатива»). Электромагнитная пушка должна была уничтожать советские баллистические ракеты на заатмосферных участках их траектории. Как известно, до практической реализации СОИ дело не дошло.
В самом начале 2020 года в целом ряде изданий появились статьи с фотографиями китайского десантного корабля, в носовой части которого можно было увидеть загадочную установку, идентифицированную как «рельсовое оружие». Некоторые эксперты считают, что Китаю удалось опередить США и создать боеспособный образец «рэйлгана», пригодного к размещению на морских судах. Так ли это на самом деле, неизвестно, но ясно, что в ближайшие годы разнообразный информационный шум вокруг этого «чудо-оружия» едва ли утихнет.
Особенности конструкции
Разумеется, вся эта простота – кажущаяся. Огромное значение имеет, в частности, молекулярная структура всех использованных материалов, а также геометрические размеры и точное расположение каждого из элементов. Кроме того, самая «ответственная» часть рельсотрона и вовсе скрыта от глаз. Это источник энергии, который должен обладать весьма впечатляющими характеристиками, и при этом оставаться довольно компактным.
Значительный интерес вызывают и рельсотронные снаряды. Первоначально предполагалось, что это будут просто вольфрамовые болванки, однако, компания BAE Systems утверждает, что ей удалось оснастить их приборами, позволяющими корректировать траекторию полета.
Принцип работы рельсотрона
«Рэйлган» действует следующим образом:
При этом необходимо, чтобы и направляющие и перемычка имели высокую электропроводность, в противном случае установка очень быстро перегреется и расплавится. По этой причине рельсы делают из бескислородной меди, покрытой слоем серебра. Но это не только дорого, но и непрактично, поскольку эти металлы быстро изнашиваются. В итоге «ствол» приходится менять уже через 3-4 выстрела.
Испытание электромагнитной пушки
Первые выстрелы из «рэйлгана» были сделаны в лабораторных условиях. В частности, еще в 80-е годы в СССР проводились опыты, в ходе которых небольшие пластиковые снаряды весом в несколько грамм удавалось разгонять до скорости в 8-10 километров в секунду. При этом полученной кинетической энергии хватило для того, чтобы буквально испарить мишень, представлявшую собой стальной лист. Подробностей об этих тестах известно крайне мало.
В 2010 году была проведена демонстрация усовершенствованного рельсового орудия. Вес снаряда увеличили до 3,2 кг, а дульная энергия при этом выросла до 32-33 МДж.
Перспектива рельсотрона
Конечно, рельсотрон обладает целым рядом весомых преимуществ:
Таким образом, рельсотрон вроде бы сулит заманчивые перспективы, однако, на пути к успеху есть много препятствий.
Главное и самое труднопреодолимое из них – это проблемы энергообеспечения. Расчеты показывают, что для придания трёхкилограммовому снаряду энергии в 32 МДж мощность необходимого электромагнитного импульса составит 1,6 гигаватта – в полтора с лишним раза больше, чем у типичного ядерного реактора. Разумеется, постоянное подключение пушки к столь могучему источнику не требуется, но нужно каким-то образом накопить этот запас, а затем сразу, мгновенно, «выстрелить» им.
В лабораторных условиях рельсотроны оснащались целым набором конденсаторов. Этот же принцип, по всей видимости, был использован и на военных образцах. Правда, там применялись какие-то иные по своей конструкции емкостные приборы, а также импульсные генераторы. Это позволило ограничиться электростанцией «умеренной» мощности в 32-35 мегаватт.
Есть и другие недостатки, которые в значительной мере снижают практическую ценность «рэйлгана»:
Что самое неприятное, каждый из недостатков рельсотрона представляет собой настоящую ловушку: при попытке решения проблемы трудности начинают нарастать буквально в геометрической прогрессии. Например, попытка увеличить вес болванок неизбежно вызовет необходимость в многократно более мощной энергетической установке.
Оборудование снарядов модулем самонаведения (американцы утверждают, что им это удалось, что крайне сомнительно) неизбежно приводит к резкому росту стоимости выстрела. В итоге возникает вопрос, а не проще ли использовать обычную управляемую ракету?
«Рэйлган» станет намного более реалистичным проектом после создания новых по своему принципу, очень мощных и при этом компактных источников или ёмкостей электроэнергии.
Само собой, такими пушками размером с целое здание никого не заинтересуешь. По такому поводу DARPA недавно привлекли к работам компанию Raytheon. Контракт на 10 миллиардов требует от нее создание и постройку опытного образца новой энергетической установки, способной обеспечить электропитание рельсотрона. Кроме того, задание подразумевает, что энергоустановка будет иметь размеры и массу, пригодные для размещения на кораблях. Если Raytheon удастся сделать систему, получившую название PFN (Pulse Forming Network – Сеть формирования импульса), то в перспективе ее можно будет использовать не только в паре с рейлганами, но и, например, с боевыми лазерами. На разработку и изготовление первого экземпляра PFN у Raytheon не так много времени, ведь начать испытания рельсотрона, установленного на корабль, планируется уже в 2018 году. Тем не менее, нельзя исключать изменения сроков, может быть, даже неоднократного.
К тому же времени от BAE Systems и General Atomics (эту фирму привлекли к проекту для «дублирования» работ) требуют сделать пушку с дульной энергией около 64 МДж, прицельной дальностью запуска девятикилограммового снаряда не меньше 450-500 километров и скорострельностью от 6-7 выстрелов в минуту. По понятным причинам натурные испытания на дальность пока не проводились, но расчеты показывают, что 32-мегаджоульный рельсотрон «закидывает» боеприпас в 10 кг километров на 350-400. Требований к повышению скорости снаряда пока нет: вероятно, в DARPA более приоритетными задачами считают дальность полета и вес болванки. Однако куда большие проблемы ждут разработчиков пушки в сфере «ствола». Дело в том, что огромное начальное ускорение снаряда приводит к полному износу имеющихся рельс за 8-10 выстрелов. Соответственно, помимо улучшения непосредственно боевых качеств BAE Systems и General Atomics должны будут серьезно доработать конструкцию.
Сейчас в качестве срока принятия на вооружение «Зумволта» с рельсовой артиллерией называется середина 20-х годов. Однако для этого требуется продолжение работ, а проект рельсотрона недавно оказывался под угрозой закрытия. Напомним, осенью прошлого года сенат США требовал, как минимум, сократить расходы на «футуристические» программы, а то и вовсе отказаться от них. Военным удалось сохранить в полном объеме проект по созданию рейлганов, а вот лазеру воздушного базирования (Boeing YAL) не было суждено продолжить испытания.
masterok
Мастерок.жж.рф
Хочу все знать
Продолжаем обсуждать темы френдов, отметившихся в декабрьском столе заказов. Сегодня у нас сложная тема. В большинстве своем потому, что не факт что есть и не факт что именно так 🙂 Но давайте послушаем 
areyosi :
Орудие якобы полностью на механической силе без использования пороха, электричества и т.п. стреляло кусками арматуры длиной около метра или чуть больше. Со слов очевидцев сила удара была такой что арматурина как масло рассекала титановое крыло истребителя на высоте 1000метров. Информация 100% достоверная, но хотелось бы подробностей если конечно оно не засекречено 🙂 «
Для начала нужно отметить, что поиски альтернативы использованию пороха в качестве рабочего вещества для разгона снаряда в стволе орудия начались еще в начале прошлого века.
Еще в 2004 году в прессе появились сведения о том, что американские военные работают над системой, ознакомление с которой вызывает стойкие ассоциации со «звёздными войнами» Рейгана.
Это группа низкоорбитальных спутников, работающих попарно. Один из них несёт систему управления и коммуникации, второй служит пусковой платформой для боеприпасов.
Последние представляют собой вольфрамовые стрелы, длиной 6,1 метра и диаметром 30 сантиметров, несущие нехитрую электронику для управления аэродинамическими рулями на конечном этапе наведения непосредственно перед поражением цели.
В нижних слоях атмосферы скорость несколько падает, но остаётся достаточно высокой, чтобы испарить цель при столкновении.
Менее чем через 15 минут после старта подправляемая электроникой «стрелка» пронзает крышу бункера или здания.
Любопытно, что нечто подобное было предложено американской корпорацией RAND ещё в 1950-х годах. Только тогда система выглядела более реалистичной — набор управляемых «стрел» предлагалось размещать в головках межконтинентальных баллистических ракет.
Собственно, и сейчас военные не исключают баллистический вариант комплекса, как более реальный. К тому же, для гарантированного закрытия спутниками больших площадей аппаратов нужно много, они же движутся по низкой орбите и вблизи данной точки поверхности находятся недолго.
Однако симптоматично, что та же RAND подробно расписала прелести «Стрел Бога» в своём докладе «Space Weapons Earth Wars» от 2002 года.
И американский план преобразования ВВС, изданный в 2003-м, также содержит пункт о кинетическом оружии космического базирования.
Других подробностей (о разработчиках, например) официальные источники не приводят. Эксперты полагают, что система может быть запущена хоть в каком-нибудь первоначальном виде не ранее 2015 года.
Что интересно, последние годы вообще принесли кинетическому оружию второе дыхание. Помните, сколько ахов и охов было в своё время вокруг электромагнитных пушек для танков?
Ввиду колоссальной энерговооружённости при малых размерах танка, которая нужна, чтобы создать мало-мальски грозный так называемый «Railgun».
Но вот для кораблей такой проблемы не существует. На них можно ставить огромные и тяжёлые энергоустановки.
Представьте, что пост управления корабля получает от разведки координаты цели, находящейся за 300-400 километров и наводит электромагнитную пушку.
Снаряд длиной менее метра и весом 18 килограммов разгоняется до скорости более 7М (более 2,5 километров в секунду) и по высокой дуге уходит в верхние слои атмосферы, чтобы через несколько минут обрушиться на цель.
Управление снарядом на конечном этапе наведения — активное, с использованием спутников.
Это, заметим, тоже любопытная концепция. В её основе мощнейшая энергетическая установка, снабжающая электроэнергией как ходовые электродвигатели, так и многочисленные системы вооружения.
Такого количества энергии достаточно, чтобы длительное время вести огонь гиперзвуковыми дальнобойными стрелами с темпом до 12 выстрелов в минуту.
При этом американские инженеры полагают реальным создание электроники для системы наведения снаряда на конечном этапе полёта, выдерживающей 45 тысяч g, развиваемых при выстреле.
Преимущество перед классическими крылатыми ракетами морского базирования (например, «Томагавками»), очевидны.
Кардинально меньшая стоимость боеприпасов. Безопасность при транспортировке и хранении. Лёгкость пополнения боезапаса в море. Огромный возможный запас стрел на борту корабля.
Сомнения в реализуемости обоих проектов, конечно, есть. Тут и сложности с нагревом снарядов на гиперзвуковых скоростях, и проблемы с точным наведением, наконец — высокая стоимость.
ИРД создает реактивное усилие за счет отбрасывания твердых грузов. Принцип действия ИРД можно посмотреть на приведенной ниже анимации. Двигатель состоит из следующих основных частей: оси (показана красным цветом), которая является собственно полезной нагрузкой; симметричных относительно оси грузов (показаны зеленым цветом), установленных на рычагах (показаны синим цветом) и связи (показана желтым цветом), соединяющей грузы между собой.
Работает ИРД следующим образом. Грузы раскручиваются относительно оси. Затем обрывается связь между грузами, в результате чего грузы поворачиваются на рычагах под действием центробежных сил. При этом ось смещается в сторону противоположную стороне смещения грузов, так как расположение центра масс системы не должно изменяться, поскольку на систему не действуют внешние силы. В ходе этого смещения ось приобретает осевую скорость. По достижении осью максимальной скорости, она отсоединяется от грузов с рычагами, и дальше они летят самостоятельно, но в противоположные стороны.
А вот новости этого года:
Само собой, такими пушками размером с целое здание никого не заинтересуешь. По такому поводу DARPA недавно привлекли к работам компанию Raytheon. Контракт на 10 миллиардов требует от нее создание и постройку опытного образца новой энергетической установки, способной обеспечить электропитание рельсотрона. Кроме того, задание подразумевает, что энергоустановка будет иметь размеры и массу, пригодные для размещения на кораблях. Если Raytheon удастся сделать систему, получившую название PFN (Pulse Forming Network – Сеть формирования импульса), то в перспективе ее можно будет использовать не только в паре с рейлганами, но и, например, с боевыми лазерами. На разработку и изготовление первого экземпляра PFN у Raytheon не так много времени, ведь начать испытания рельсотрона, установленного на корабль, планируется уже в 2018 году. Тем не менее, нельзя исключать изменения сроков, может быть, даже неоднократного.
К тому же времени от BAE Systems и General Atomics (эту фирму привлекли к проекту для «дублирования» работ) требуют сделать пушку с дульной энергией около 64 МДж, прицельной дальностью запуска девятикилограммового снаряда не меньше 450-500 километров и скорострельностью от 6-7 выстрелов в минуту. По понятным причинам натурные испытания на дальность пока не проводились, но расчеты показывают, что 32-мегаджоульный рельсотрон «закидывает» боеприпас в 10 кг километров на 350-400. Требований к повышению скорости снаряда пока нет: вероятно, в DARPA более приоритетными задачами считают дальность полета и вес болванки. Однако куда большие проблемы ждут разработчиков пушки в сфере «ствола». Дело в том, что огромное начальное ускорение снаряда приводит к полному износу имеющихся рельс за 8-10 выстрелов. Соответственно, помимо улучшения непосредственно боевых качеств BAE Systems и General Atomics должны будут серьезно доработать конструкцию.
Сейчас в качестве срока принятия на вооружение «Зумволта» с рельсовой артиллерией называется середина 20-х годов. Однако для этого требуется продолжение работ, а проект рельсотрона недавно оказывался под угрозой закрытия. Напомним, осенью прошлого года сенат США требовал, как минимум, сократить расходы на «футуристические» программы, а то и вовсе отказаться от них. Военным удалось сохранить в полном объеме проект по созданию рейлганов, а вот лазеру воздушного базирования (Boeing YAL) не было суждено продолжить испытания.
В начале этого года Управление научных исследований ВМС США (Office of Naval Research, ONR) проводило испытания опытного образца рельсового электромагнитного орудия, который был сконструирован и изготовлен известной компанией BAE Systems. Но компания BAE Systems является не единственным игроком на этом «поле», и в настоящее время ONR начинает испытания еще одного прототипа рельсового орудия, созданного на этот раз компанией General Atomics из Сан-Диего.
Орудие компании General Atomics установлено на испытательном полигоне Surface Warfare Center (NSWC) в Далагене, Вирджиния, на том же самом месте, где в свое время было установлено орудие компании BAE Systems.
К сожалению, в настоящее время нет никакой информации касательно того, чем кардинально отличаются друг дот друга два опытных образца рельсовых орудий, компании BAE Systems и компании General Atomics. Но Роджер Эллис (Roger Ellis), куратор программы со стороны ONR, рассказал: «Обе команды демонстрируют орудия с весьма подобными характеристиками, которые полностью удовлетворяют поставленным требованиям. При этом, использованные инженерные и технические решения совершенно уникальны для каждой установки. И BAE Systems, и General Atomics продолжают работать над улучшением характеристик своих орудий и занимаются в настоящий момент разработкой систем автоматической загрузки снаряда в орудие».
В ближайшее время ONR проведет обширные испытания опытного образца рельсового электромагнитного орудия компании General Atomics. Затем, проведя тщательный анализ полученных данных, к концу года, будет выбрана компания, которая станет победителем в этом соревновании и которой достанется контракт на продолжение работ по совершенствованию конструкции своего рельсового орудия.
Если перейти к более близкому и реальному, то вот:
Кинетическую мини-ракету перехватчик в составе новейшей системы противовоздушной обороны испытали 26.05.2012 года на полигоне «White Sands» (Белые пески) в штате Нью-Мексико. Испытания проводились в сотрудничестве с центром продвижения технологий, вооружения и инженерных инноваций RDECOM / AMRDEC. В ходе испытаний кинетический перехватчик был запущен в вертикальном положении, после чего выполнил ряд летных маневров для испытания аэродинамики в движении, проверки правильной работоспособности системы управления и сбора данных. Как сообщают разработчики, в самое ближайшее время будет осуществлено полномасштабное испытание (по летящим целям) новой системы ПВО.
Для американских подразделений ПВО сухопутных войск данная разработка является неоценимым вкладом в данное время – ведь сегодня у них имеется только одна подобная система противодействия неуправляемым и управляемым снарядам. Это артсистема «C-RAM», созданная на основе корабельного зенитного орудия «Phalanx». Основные недостатки «C-RAM»:
— крупные габариты, система выполнена на шасси четырехосного грузового автомобиля;
— недостаточная на сегодня дальность применения;
— причинение побочного ущерба боеприпасами, не попавшими по цели.
Новейшая система с кинетической мини-ракетой перехватчиком «EAPS» не имеет вышеперечисленных недостатков и перехватывает боеприпасы и ракеты на безопасной дальности от защищаемого подразделения. Применяемая система по управлению стрельбой обеспечивает уничтожение цели прямым попаданием. Этим на сегодня могут «похвастаться» только анти-ракеты противоракетной обороны Соединенных Штатов «SM-3».
EAPS выполнена как небольшая мобильная система противовоздушной обороны передового базирования. Используемое шасси не указано, но вероятно это «HMMWV». Малый размер ракеты и соответственно пусковой установки, в принципе, позволят установить/довооружить любую бронированную машину, которые используются в сухопутных подразделениях Армии Соединенных Штатов. Такое решение, может резко повысить защиту бронированной техники и личного состава пехотных подразделений от артиллерийского и минометного огня противника. Здесь следует принимать во внимание, что новая система не сможет обеспечить защиту от массированного артиллерийского огня или от применения противником комплексов реактивных систем залпового огня.
Недавно в лаборатории Шатурского филиала Объединенного института высоких температур Российской академии наук были проведены испытания уникального устройства – рельсотрона Арцимовича, который представляет собой электромагнитную пушку, стреляющую пока очень маленькими снарядами – массой до трех граммов. Однако разрушительные способности такой «горошины» поразительны. Достаточно сказать, что поставленная на её пути стальная пластина просто-напросто испарилась, превратившись в плазму. Все дело в гигантской скорости, придаваемой снаряду электромагнитным ускорителем, используемым вместо традиционного пороха.
После испытаний директор Шатурского филиала Объединенного института высоких температур РАН Алексей Шурупов сообщил присутствовавшим журналистам:
— В наших лабораторных испытаниях максимальная скорость достигла 6,25 километра в секунду при массе снаряда в несколько грамм (примерно три грамма). Это очень близко к первой космической скорости.
Ну а это вот более реальное кинетическое оружие:
На прошедшем форуме ТВМ-2012 ФКП «ГкНИПАС» представил очередную модификацию противовертолетной установки. Как стало известно от представителя ФКП «ГкНИПАС» ПВУ, на данное время заканчивает проходить госиспытания. Практически они уже закончены, испытания проведены успешно, осталось дождаться подписания акта госприемки. Скоро будет решен вопрос о приобретении военным ведомством России противовертолетных устройств. Сейчас разговор идет о 200 экземплярах.
Принцип работы устройства – кинетическое воздействие на объект. Устройство использует для уничтожения целей кинетические мины, представляющие собой медную оболочку со взрывчатым веществом. Подрыв мины происходит от акустического датчика, после чего образуется ударная масса обладающая скоростью до трех километров в секунду. При такой скорости боеприпаса, можно обойтись без упреждения цели. Элементы ударной массы способны насквозь прошить броневой лист до 12 мм толщиною с эффективной дальностью до 100 метров. Такие устройства предлагается использовать на вероятных направлениях появления вертолетов противника, установленных по типу минного поля. Противовертолетное устройство закроет бреши войсковых средств ПВО, которые имеют ограничения применения на малых высотах.
Основное предназначение ПВУ:
— защита объектов военного и гражданского назначения от вертолетных атак противника;
— защита прибрежных районов в вероятных местах действия вертолетов противника;
— блокировка ВВП и мест вероятного базирования летательных аппаратов противника;
— психологическое воздействие на пилотов вертолетов, заставляющее их набирать высоту.
Представленная на ТВМ 2012 модель противовертолетного устройства имеет на платформе один боеприпас (мину) с СФБЧ.
Разработчик ФКП «ГкНИПАС» – крупный авиационный полигон Российской Федерации со своей инфраструктурой. Имеющиеся лаборатория и экспериментальная база позволили осуществлять на нем натурные и боевые испытания авиационного вооружения, ракетных комплексов и систем, космических систем в земных и искусственных условиях.
Кроме ПВУ, предприятие уже не первый год представляет СФБЧ для ракет Х-25МЛ и выстрелы ГШ-7ВТ для гранатомета РПГ-7ВТ, имеющих поражающие элементы проникающегося действия.