Рельсотрон

Материал из Posmotre.li
Перейти к: навигация, поиск
Tron.jpg

Он же railgun. Электромагнитная кинетическая пушка импульсного типа (иначе — импульсный электродный ускоритель масс), превращает электрическую энергию в кинетическую через силу Лоренца (она же — сила Ампера). Кстати, ускорители заряженных частиц делают почти то же самое.

Принцип работы[править]

Описание очень приблизительное, но если вам нужен подробный чертеж — его не составляет сложности найти.

« Рельсотрон состоит из двух параллельных электродов, называемых рельсами, подключенных к источнику мощного постоянного тока. Разгоняемая масса располагается между ними, замыкая цепь. Сила Лоренца действует на рельсы и снаряд, приводя к их взаимному отталкиванию. »
Википедия

Снаряд может не быть проводящим сам по себе, в таком случае его толкает ионизированный газ позади снаряда.

Юмор в процессе разработки[править]

Первоначально предполагалось, ток подаётся в рельсотрон, через постоянный электрический контакт с электропроводящим снарядом, находящийся между электродами, разгоняет снаряд, и снаряд, естественно, вылетает. Но потом оказалось, что чем больше тока подаётся в рельсотрон, тем больше тока тратится не на разгон снаряда, а уходит в разряд между электродами, образуя плазму.

Долгое время это пытались уменьшить, но в итоге решили, что это не баг, а фича, и теперь считается, что снаряд в рельсотроне именно плазмой, возникающей от этого разряда, и будет разгоняться. На то, что при этом происходит дикий нагрев ствола, и вообще, что это теперь похоже на какой-то вариант обычной пороховой пушки, а не на электромагнитное орудие, закрыли глаза. Реальное КПД такой штуки оказалось сильно ниже теоретическокого научно-фантастического рельсотрона, про предполагаемую универсальность снарядов тоже уже мечтать не приходится.

Практическое применение в реальном мире[править]

Увы, с практическим применением возникает немало проблем.

Эффективность работы рельсотрона тем выше, чем:

  • выше электропроводность рельс
    • …и снаряда (в 1-м варианте рельсотрона, а нынешние мейнстримные рельсотроны сделаны по 2-му варианту, где основной разгон идёт от плазмы позади снаряда)
  • ниже масса снаряда
  • выше мощность источника тока.

Во-первых, рельсы. Эффективность рельсотрона тем выше, чем плотнее снаряд прижат к ним. Однако, в таком случае на рельсы действует огромная сила и высокая температура, которые быстро изнашивают их.

Во-вторых, снаряды. Поскольку неоднородные снаряды использовать затруднительно, остаётся использовать обычные металлические болванки, а единственным поражающим фактором становится кинетическая энергия. Поскольку лёгкий снаряд попросту испарится при выстреле, мощный рельсотрон может быть только артиллерийского калибра. В свою очередь это требует массивных рельсов, прочного корпуса и мощного источника тока, что ограничивает использование стационарными или корабельными батареями.

В-третьих, источник тока. Выдать нужную силу могут только конденсаторы, которые, в свою очередь, требуют времени для зарядки и усложняют конструкцию.

Современные артиллерийские образцы могут стрелять 10 кг болванками на расстояние около 200 км с начальной скоростью до 9000 км/час (и с точностью, как говорили о произведении Вернера фон Брауна, плюс-минус пол-Лондона). Это намного превосходит пороховую артиллерию по дальности (фактически соревнуясь с ФАУ-3 и «Вавилоном»), при этом имеются перспективы развития. Кроме того, высокая начальная скорость теоретически позволяет эффективно сбивать ракеты. Если придумают систему наведения. Но пока что практическая применимость такого оружия сомнительна.

В принципе, ручное оружие на этом принципе возможно. Но, увы, даже в перспективе уступает пороховому практически по всем параметрам: сложное, дорогое, ненадежное, требующее мощного источника тока. Переломить ситуацию могут только очень мощные и компактные источники энергии и сверхпрочные материалы с высокой электропроводностью, а они сами по себе являются предметами насмешек всех, кто хоть что-нибудь понимает в физике и неорганической химии.

Иными словами, на современном уровне технологий, те же самые разрушения, которые сможет причинить рельсотрон, можно произвести обычной пороховой артиллерией или ракетой, причем это будет в разы дешевле и проще. А вот в космических баталиях будущего рельсотрон как раз имеет неплохие перспективы. К тому времени вопрос с источником питания, скорее всего будет решен, в космосе нет атмосферы и ничто не будет гасить огромную скорость снарядов, а чугуниевая болванка будет всяко дешевле ракет.

Ха! А что насчет такого варианта: энергию снаряду придает пороховой заряд, как в обычном огнестреле, но при этом снаряд получает дополнительное ускорение от «рельсотронной» части оружия. Стоит, правда, столько, что сгодится только для космодесанта, или как сделанное под странный настроением творение молодого изобретателя из культа кибернетики. У прочих финансы не потянут.

  • Конкретно такая реализация ИМХО является ненужным переусложнением. Допустим, реализовать можно, но зачем? Ну да, ускорять пороховым зарядом выше 1200 м/с сложно (и ЕМНИП ведет к снижению КПД) и порождает конструкции либо быстро изнашивающие ствол (Maroszek WZ 35, конические), либо зашкаливающе громоздкие (Колоссаль, Фау-3), но оружие будет много проще в реализации, если не сочетать электроэнергию и горючее для разгона, а выбрать что-нибудь одно, а именно: либо разгонять реактивный снаряд пороховым зарядом до определенной скорости, а дальше врубать реактивный двигатель[1], и тогда усложнению подвергнется один лишь боеприпас, а ствол останется по сути прежним; либо и правда давать дополнительное ускорение от «рельсотронной» части оружия, но начальный разгон производить по принципу: залил жидкость-вскипятил и нагрел пары до пару тысяч градусов за счет омического нагрева от разряда-газ производит работу, что позволит убрать как гильзу из боеприпаса, так и извлечение-выбрасывание гильзы-накол капсюля из орудия.

Примеры[править]

Литература[править]

  • Гарри Гаррисон, цикл «Крыса из нержавеющей стали» — упоминаются гаусс-пистолеты. Гаусс-оружие вообще-то на другом на другом принципе, это не рельсотрон.
  • Роберт Хайнлайн, «Луна-суровая хозяйка» — борющиеся за независимость жители Луны использовали свою электромагнитную катапульту (обычно используемую для отправки грузов на Землю) в качестве оружия, используя как снаряды покрытые сталью камни.
    • Электромагнитная катапульта - это не рельсотрон, а чистокровная пушка Гаусса.
  • Межавторский цикл «Боло» — заглавные супертанки используют сабж статьи как вспомогательное оружие.
  • Федор Березин «Пепел» — орбитальные автоматизированные рельсотроны используется земными войсками в качестве первой линии обороны от возможной агрессии их бывшей колонии.
  • Вселенная Дэйла Брауна — на вооружение группы спецназа, входящей в авиационное подразделение главных героев, рельсотроны появились в 2001 году. Представляют собой «гибрид пулемета М-60 и рентгеновского аппарата», стреляют снарядами размером с сигару в темпе снайперской винтовки и могут одним выстрелом поразить Т-72 и представлять угрозу для эсминца, отдачи нет из-за системы компенсации её энергией выстрела. Для использования нужен экзоскелет, однако, при его наличии, эта бабахалка является индивидуальным оружием, типа тяжелой снайперской винтовки.
  • Алексей Пехов, «Пересмешник» — то ли рейлган, то ли гауссовку использует полковник Мак-Драгдал, помогая Тилю эр’Картиа отражать нападение на его дом.

Кино[править]

  • «Трансформеры: Месть падших» — десептикона Девастатора уничтожают из сверхмощного засекреченного рельсотрона морского базирования армии США.
  • «Стиратель» с Арнольдом Шварценеггером — ручные рейлганы, они же винтовки «ЭМ-1».

Телесериалы[править]

  • The Expanse — рельсотроны являются оружием среднего радиуса поражения в космических сражениях. Тяжёлые рельсотроны ставятся на корабли линкорного класса, обычно по два, хотя конструкторы марсианского типа «Доннаджер» оставили место для ещё двух на случай развития технологий. У крейсеров обычно есть по одному лёгкому рельсотрону. Долгое время считалось, что на фрегаты невозможно поставить рельсотроны. Это изменилось, когда на «Доннаджер» напало шесть стелс-фрегатов корпорации «Протоген». У этих был встроен курсовой рельсотрон. Впоследствии, некоторые фрегаты стали снабжать лёгкими рельсотронами, включая «Росинант» главных героев. А ещё на орбите Земли есть боевые спутники, вооружённые сверхтяжёлыми рельсотронами, способными поразить цель на расстоянии в 1 а.е. Во время войны с Марсом, разведка ООН обнаруживает боевые спутники Марса. Генеральный секретарь приказывает сбить их. К сожалению, один рельсотрон сбоит и стреляет слишком поздно. Хотя он всё равно поражает цель, марсианский спутник успевает запустить одну из своих ракет. При подлёте к Земле, ракета разделается на 20 боеголовок. 19 из них сбиваются противоракетными системами, а оставшаяся взрывается в Южной Америке и убивает 2 млн. человек.
  • «Звёздные врата» — все космические крейсеры Земли вооружены множеством скорострельных рельсотронов. В принципе, они не способны серьёзно навредить крупным вражеским кораблям, но истребители сбивают на отлично.

Аниме, манга и ранобэ[править]

  • Heavy Object — устанавливается на Объектах как один из видов вооружения.
  • Вселенная To Aru Majutsu no Index и To Aru Kagaku no Railgun  — один из заглавных персонажей, Мисака Микото, манипулирует электромагнитными полями. Её коронный приём — разогнать монетку до сверхзвуковой скорости, за что и получила прозвище «Рейлган».
  • Arifureta Shokugyou De Sekai Saikyou — Хадзимэ в весь свой огнестрел (который итак выглядит откровенно монстуозно, где-то как РШ-12 или болтер, но только НА СТЕРОИДАХ) встраивает возможность дополнительного ускорения снаряда за счёт именно что за счёт сабжа, и судя по всему сделал он именно с оглядкой на Мисаку-сан. Плюс в том, что эту фичу может использовать только он, другим придётся заказывать очень дорогостоящую переделку, да и не факт что вам силёнок хватит его зарядить.

Видеоигры[править]

Рельсотрон в ручном варианте время от времени встречается в видеоиграх, особенно в FPS:

  • Первопример — в Shadow Warrior Classic
  • Кодификатор — в Quake 2. Там он играет роль магазинной или снайперской винтовки, но НА СТЕРОИДАХ: попадание из рельсотрона в цель габаритов «презренный хуманс» разрывает эту цель на части.
  • Requiem: Avenging Angel — педаль в пол: попадание из рельсотрона разрывает на части любую цель, кроме одного только Князя Тьмы Люцифера. А если на линии огня выстроилось несколько целей, одна болванка разорвёт их все.
  • Xenonauts — Идущие после плазменного оружия рельсотроны Ксенонавтов справляются с броней пришельцев гораздо проще по одной причине - пришельцы не дураки и знают как защитить себя от своего же оружия.
  • Starcraft II — рельсотроны установлены на летающих танках «Аспид» терранов. Единственный в игре юнит, стреляющий на ходу. Беззащитен против авиации, но опасен для тяжёлой техники.
  • Call of Duty: Ghosts — именно рельсотроном размещенным на орбите и является система «Один»
  • «Act of War» — рельсотроном вооружен ОБТ дивизии спецназа Коготь «Спинер»

См. также[править]

Ссылки[править]

Вышенаписанные абзацы ничем не противоречат первоначальному тексту статьи, и сносить этот текст смысла не было.

Примечания[править]

  1. По формуле Циолковского ν=ν0+V*ln((Μ+M(fuel))/М), то есть если V(скорость истечения струи)=1 км/с, ν-ν0(разгон после врубания движка)=0,5 км/с, а М(масса конструкции без топлива)-10 кг, то M(fuel)(масса топлива)=(e^((ν-ν0)/V)-1)*M=((2√e)-1)*10=(1,649-1)*10=6,49 кг.