Болычевский Михаил Константинович, инженер электро-энергетик
инженер электро-энергетик
Репутация 887
16.07.2016

Ток вместо пороха – новое оружие

Моей электроэнергетике предшествовало увлечение физикой. Интерес не угас. Электромагнитная пушка, где порох «заменил» электрический ток, тоже заинтересовала.

Физики заменили порох на ток

Телерепортажи из подмосковной Шатуры продолжают разнообразить новости. Журналисты называют опытную разработку «рельсотроном», ученые Объединенного института высоких температур говорят о своем детище – «электромагнитная пушка». Важность проекта подчеркивает присутствие в кадре главы РАН Владимира Фортова.

Токовая пушка – характеристики

Снаряд разгоняется пушкой до 6 км/сек. Пороховые орудия выглядят значительно скромнее: их возможности – 2 км/сек. Потенциал новинки впечатляет – развитие конструкции прототипа позволит довести скорость до 8 км/с. Напомню, - это первая космическая скорость. Впрочем, корреспондентов, заговоривших о пилотируемых полетах, успокоили – такие перегрузки для человека смертельны. Физики утверждают, что «пуля» пролетит 200 километров. Правда, интересно, как будут «целиться» и управлять таким снарядом. Пока пулька выглядит достаточно необычно:

Материал крохотного снаряда – поликарбонат, вес – 4 грамма. Подобные безделушки могут прошивать танковую броню. Кстати, поликарбонат не проводит ток.

Зачем понадобилась пушка

Физики утверждают, что пушка поможет изучать поведение вещества, подвергнутого колоссальному давлению. Условия, создаваемые в дуле пушки, соответствуют начальным стадиям развития вселенной. Прикладное значение – создание защит, противостоящих кометным и метеоритным атакам. Последние грозят земле, космическим аппаратам. Космический мусор пушка тоже сможет уничтожать. Почему исчерпал себя порох? – спросили физиков. Его газы разгоняют снаряды до скоростей, меньших 2 км/с. Принцип действия электромагнитной пушки достаточно прост – импульс огромного тока порождает соответствующее магнитное поле, которое выдувая плазму, ускоряет ею снаряд.

Подробнее о конструкции

Внутри мощного корпуса расположена пара параллельных шин. Об изоляции «дула», шин ученые не распространяются. На шины подается токовый разряд, превышающий в сотни раз энергию молнии. Заряд накапливается в конденсаторной батарее. Вернитесь к фото Фортова – батарея видна позади президента РАН. Ток, пробивающий междушинный зазор, превращается в плазменный шнур, который начинает перемещаться вдоль шин, ускоряя шарик из поликарбоната. Скорость, сообщаемая плазменным «порохом» снаряду, может достигать 15 км/с. Общая схема пушки выглядит так:

Почему плазма движется, спросят читатели, забывшие школьную физику? Напомню правило правой руки:

Теперь понятно, что токи, текущие по шинам, создают магнитное поле, силовые линии которого суммируются и воздействуют на ток, текущий через плазменный шнур. Проводник, изображенный на рисунке, мог бы испариться, а плазма продолжила бы движение.

Тем временем в США

Американские исследователи тоже работают над электромагнитной пушкой. За одинаковым названием, замечу, скрывается разная технология: у американцев снаряд ускорятся непосредственно магнитным полем, наши задействовали плазму. Российские разработчики, поясняют, что недостаток электрической мощности побудил к поиску альтернативы, каковой стали конденсаторы. Брать из сети ток (мощность), который доступен американцам, для россиян невиданная роскошь. Если проводить аналогию с Новоселовым и Геймом, нобелевскими лауреатами, то параллель полная – они работая над графеном, использовали обычный скотч. Вот американская пушка:

Вернитесь к Фортову, там пушченка, уместившаяся на столе. Справедливости ради напомню, американцы кидаются 3-килограммовыми снарядами, летящими со скоростью 2.2 км/с. Наши, несколько граммовые, вылетают втрое быстрее. Проблема нашего образца, поясняют физики, снизить сопротивление шин, что повысит ток, подобрать новый материал пули.

В энергию выстрела российской электромагнитной пушки укладывается мощность Шатурской электростанции. Правда, потенциал накапливается постепенно в конденсаторах. Американцам позволяют отбирать ток из сети. На их пушку тратится в 30 раз больше энергии.

Впечатление от выстрела

Телеоператоры, допущенные в Шатуру, показали зрителям и выстрел российской электромагнитной пушки. Ролик обошелся без сенсационных комментариев: физик нажал кнопку, последовала ослепительная вспышка, грохот. Все пошли смотреть мишень, установку. Вот состояние металлической мишени, пораженной пластиковым шариком: пробито две дюралевых пластины, третья повреждена.

Повреждена и пушка – вырвало пару болтов: давление все-таки 1000 атмосфер, ток огромной энергии. Похоже, прототип на грани исчерпания возможностей. Пора развивать конструкцию, считают физики.