Рельсотрон

Не следует путать с пушкой Гаусса.

Рельсотрон (рельсовый ускоритель масс, рельсовая пушка, англ. railgun) — импульсный электродный ускоритель масс, принцип действия которого основан на силе Лоренца, превращающей электрическую энергию в кинетическую энергию. Является перспективным оружием.

Принцип действия

Принцип действия.

Рельсотрон состоит из двух параллельных электродов, называемых рельсами, подключенных к источнику мощного постоянного тока. Разгоняемая электропроводная масса располагается между рельсами, замыкая электрическую цепь, и приобретает ускорение под действием силы Лоренца, которая возникает при замыкании цепи в возбужденном нарастающим током магнитном поле. Сила Лоренца (cила Ампера) действует и на рельсы, приводя их к взаимному отталкиванию. Иногда используется подвижная арматура, соединяющая рельсы.

Преимущества и недостатки

С изготовлением рельсотрона связан ряд серьёзных проблем: импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел испариться и разлететься, но возникла бы ускоряющая сила, разгоняющая его вперед. На снаряд или плазму действует сила Лоренца, поэтому сила тока важна для достижения необходимой индукции магнитного поля и важен ток, протекающий через снаряд перпендикулярно силовым линиям индукции магнитного поля. При протекании тока через снаряд, материал снаряда (часто используется ионизированный газ сзади легкого полимерного снаряда) и рельса должны обладать:

• как можно более высокой проводимостью,
• снаряд — как можно меньшей массой,
• источник тока — как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью.

Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверхбольших скоростей (скорость снаряда в огнестрельном оружии ограничивается кинетикой проходящей в оружии химической реакции). На практике рельсы изготавливают из бескислородной меди, покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки или проволоку, может использоваться полимер в сочетании с проводящей средой, в качестве источника питания — батарею высоковольтных электрических конденсаторов которая заряжается от генератора Маркса, ударных униполярных генераторов, компульсаторов, и прочих источников электрического питания с высоким рабочим напряжением, 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 проводящая среда, после подачи напряжения на рельсы снаряд 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, так как в противном случае, например, в вакууме, плазменная перемычка рельсов движется в направлении обратном силе Лоренца — т. н. обратное движение дуги. При использовании в рельсотронных пушках непроводящих снарядов, 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.^[1]

Существующие образцы

Испытания рельсотрона в Naval Surface Warfare Center, ВМС США, январь 2008 года

Первый крупный рельсотрон был спроектирован и построен 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 середине 80-х советскими учёными был создан прототип рельсотрона который на данный момент мощнее аналогичных систем нашего времени. Скорость снаряда изготовленного из пластмассы размером сравнимым с бутылочной пробкой достигала 9960м/с и прошибала 3 слоя дюралюминия толщиной 4 см.^{[источник?]}

В феврале 2008 года ВМС США продемонстрировали рельсотрон с дульной энергией 10 МДж и дульной скоростью 2520 м/с (9000 км/час).^[2] 10 декабря 2010 года в Центре разработки надводного вооружения ВМС США в Дальгрене, штат Вирджиния было проведено успешное испытание рельсотрона с дульной энергией 33 МДж.^[3] Масса используемых в тестах снарядов вариировалась между 2 и 3,2 кг. В феврале 2012 года близкий к серийному образцу прототип промышленного рельсотрона от BAE Systems был доставлен в Дальгрен и испытан на 32 мегаджоулях^[4]. Серийный образец этой системы должен иметь дальность до 180 км, а в перспективе — до 400 км; инженеры разрабатывают системы автоматической подачи снарядов, охлаждения и питания установки.^[5]

К 2018 году планируется произвести первые испытания на воде. К 2020 году эти орудия должны поступить на вооружение строящихся в США эсминцев типа «Замволт», их модульная конструкция и электрическая трансмиссия рассчитывались с учетом перспективного ЭМ-вооружения. К 2025 году планируется достичь дульной энергии 64 МДж.

В массовой культуре

В литературе

• В книгах серии Halo рельсотронами оборудованы некоторые космические корабли людей.
• В фантастической книге Армагеддон серий Империя автор Роман Злотников описывает рельсовые станковые пулемёты а также пушки установленные на доспехах Латников

Кинематограф

• В фильме «Трансформеры: Месть падших» рельсотрон установлен на корабле ВМС США.
• В фильме «Стиратель» протагонист борется с нелегальным распространением ручных рельсотронов.
• В сериале «Звездные врата SG-1» на земные корабли устанавливались рельсотроны.
• В аниме и манге «To Aru Majutsu no Index» эспер Мисака Микото благодаря своей силе может использовать способность схожую с выстрелом рельсотрона.
• В фильме «Терминатор» сам терминатор стреляет из двух рельсотронов

Компьютерные игры

• В Quake II, Quake III Arena и Quake 4 рельсотрон стреляет снарядами из обедненного урана и является популярным снайперским оружием вследствие высокой точности стрельбы и убойной силы. Во всех трех играх выстрел имеет характерный закрученный винтом дымный след (в Quake III Arena — опционально).
• В игре Mass Effect 3 спаренные рельсотроны представляют собой колоссальное оружие класса "земля-космос", установленные на родине расы кроганов - планете Тучанка.
• В игре Eve Online рельсотроны являются штатным оружием рас Галленте и Калдари.
• В игре Санитары подземелий также используется рельсотрон. Подразумевается, что это «тот самый» Рэйлган из Quake.
• В Command & Conquer: Tiberian Sun рельсотроном вооружены GDI Mammoth Mk. 2 и ghost stalker. Также рельсотрон присутствует в Command & Conquer: Renegade.
• В Command & Conquer 3: Tiberium Wars и Command & Conquer 3: Kane's Wrath рельсотрон можно установить на танки: "Мамонт" и "Раптор", оборонительную структуру GDI "Гуардиан" им вооружены штурмовики по умолчанию, а также он добавляется на эпический юнит СТ-ТМ.
• В Metal Gear Solid рельсотроном вооружен передвижной пусковой комплекс Metal Gear REX; в Metal Gear Solid 2: Sons of Liberty и Metal Gear Solid 4: Guns of the Patriots встречается переносной рельсотрон, причём в последней он доступен игроку в качестве личного оружия.
• В Warhammer 40000 рельсотроны используются Империей Тау.
• Рельсотрон ("Рельса") присутствует в Танки Онлайн
• В играх серии Red Faction (первой и второй части) в качестве личного переносного вооружения присутствует рельсотрон («railgun» / «rail driver»), а в третьей части (Red Faction: Guerrilla) — болтер («bolter»), по принципу действия напоминающий рельсовую пушку.
• В игре Metro 2033 в качестве личного переносного вооружения присутствует рельсотрон.
• В MMOTPS игре S4 League в качестве снайперского оружия используется рейлган.
• В игре Ace Combat X2: Joint Assault присутствует вражеский рельсотрон, способный стрелять на огромное расстояние.
• В игре Duke Nukem Forever есть рельсотрон со снайперским прицелом.
• В игре Shadow_Warrior есть прекрасно выглядящий и довольно мощный рэйлган.
• В игре Warzone 2100 можно разработать и использовать как рельсотроны, так и пушки Гаусса (впрочем, судя по описанию и внешнему виду, все они на самом деле — разновидности пушки Гаусса).
• В игре Resident Evil 3: Nemesis главная героиня Джил уничтожает выстрелом из рельсотрона финального босса.
• Космическая стратегия «Sins of a Solar Empire» демонстрирует путаницу между рельсотроном и пушкой Гаусса во всей красе: линкоры и стационарные спутники-батареи оснащены «рельсовыми пушками Гаусса» (англ. Gauss Rail Guns).
• В игре (Galaxy on fire 2) в качестве основного оружия

См. также

• Космическая пушка
• Пусковая петля

Примечания

1. ↑ Реактивное движение при газовом разряде от внешнего токоподвода (рус.) // Письма в ЖТФ. — 1989. — Т. 13. — № 15.
2. ↑ U.S. Navy Demonstrates World's Most Powerful EMRG at 10 Megajoules. Архивировано из первоисточника 1 июня 2012.
3. ↑ Вести. Ru: В США испытали «пушку будущего»
4. ↑ Электромагнитная пушка выстрелила с максимальной энергией
5. ↑ Военные получили первую промышленную рельсовую пушку

Ссылки

• На орбиту — на «Электровозе». Журнал «Российский космос» № 9, 2011.
• Электромагнитная пушка BAE (февраль 2012 года) на YouTube

Для улучшения этой статьи желательно?: Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.