- Не путать с пушкой Гаусса
Рельсотрон — импульсный электродный ускоритель масс, состоящий из двух параллельных электропроводных шин, вдоль которых движется электропроводная масса (снаряд или плазма). Принцип работы основан на превращении электрической энергии в кинетическую энергию снаряда. Может использоваться как оружие. Другие названия: рельсовый ускоритель масс, рельсовая пушка, рельсотрон, рейлган (от англ. Railgun).
Принцип действия[]
Принцип дейсвия
Рельсовая пушка использует электромагнитную силу, называемую силой Лоренца, чтобы разогнать электропроводный снаряд, который изначально является частью цепи. Иногда используется подвижная арматура, соединяющая рельсы. Ток I, идущий через рельсы, возбуждает магнитное поле B между ними, перпендикулярно току, проходящему через снаряд и смежный рельс. В результате происходит взаимное отталкивание рельсов и ускорение снаряда под действием силы F.
Преимущества и недостатки[]
С изготовлением рельсотрона связан ряд серьёзных проблем: импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел бы испариться и разлететься, но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперед. Поэтому материал снаряда и рельс должен обладать как можно более высокой проводимостью, снаряд как можно меньшей массой, а источник тока как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью. Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверхбольших скоростей. На практике рельсы изготавливают из бескислородной меди, покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки или проволоку, в качестве источника питания — батарею высоковольтных электрических конденсаторов, генераторы Маркса, ударные униполярные генераторы, компульсаторы, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость, используя для этого пневматические или огнестрельные пушки. В тех рельсотронах, где снарядом является проволока, после подачи напряжения на рельсы проволока разогревается и сгорает, превращаясь в токопроводную плазму, которая далее также разгоняется. Таким образом рельсотрон может стрелять плазмой, однако вследствие её неустойчивости она быстро дезинтегрируется. При этом необходимо учитывать, что движение плазмы, точнее, движение разряда(катодные, анодные пятна), под действием силы Лоренца возможно только в воздушной или иной газовой среде не ниже определенного давления, т.к. в противном случае, например, в вакууме, плазменная перемычка рельсов движется в обратном силе Лоренца направлении - т.н. обратное движение дуги. Следует добавить, что в рельсотронных пушках можно ускорять и непроводящие снаряды. Для этого снаряд помещается между рельсами, сзади снаряда тем или иным способом между рельсами зажигается дуговой разряд, и тело начинает ускоряться вдоль рельсов. Механизм ускорения в этом случае отличается от вышеизложенного: сила Лоренца прижимает разряд к задней части тела, которая интенсивно испаряясь, образует реактивную струю, под действием которой и происходит основное ускорение тела.
История создания и развития[]
Первая крупномасштабная рельсовая пушка была спроектирована и построена в 1970-х годах Джоном П. Барбером из Канады и его научным руководителем Ричардом А. Маршаллом из Новой Зеландии в Исследовательской школе физических наук Австралийского национального университета. В качестве источника энергии в конструкции был использован униполярный генератор — «Марк Олифант», с 500 МДж[источник не указан 494 дня] запасённой энергии.
Испытания рельсотрона в Naval Surface Warfare Center, ВМС США, январь 2008 года
В феврале 2008 года ВМС США продемонстрировали рельсотрон с энергией 10 МДж, снаряд которого развил дульную скорость 2520 м/с (9000 км/час).[3] ВМС США планирует установку рейлганов на свои боевые корабли к 2020 году.
На очереди была уже 32-мегаджоулевая установка, разрабатываемая британской BAE Systems по контракту с ВМС США. Работы, на которые выделили $36 млн, завершились в 2011 году. Заказчик остался доволен, и следующий этап финансировался гораздо щедрее — $276 млн. В 2020 году он привел к созданию электромагнитных орудий с дульной энергией в 64 МДж, что примерно в семь раз выше, чем у предыдущих опытных образцов. Эти орудия поступили на вооружение строящихся в США эсминцев серии DDG1000 Zumwalt, чья модульная конструкция и электрическая трансмиссия рассчитывалась с прицелом на перспективные ЭМ-пушки. В 2090 году с развитием космической программы покорения ближнего космоса рельсотроны использовались в качестве катапульт для космических кораблей. Однако в дальнейшем, с усовершенствованием энергетических технологий, предпочтение как более эффективному в бою проекту было отдано пушке Гаусса. В 2380 в связи с масштабными гражданскими бунтами на Внешних Колониях появились первые военные звездолеты, оснащенные боевой пушкой Гаусса, иначе орудиями магнитного ускорения (ОМУ). Однако принцип рельсовой пушки продолжает использоваться в таких оружейных разработках, как "Защитная турель со сдвоенной рельсовой пушкой" на фрегатах ККОН, а также в противотранспортной рельсовой пушке LRG, устанавливаемой на "SP42 Кобра|Кобру".