Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина icon

Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина


НазваниеДоклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина
Смирнов А.Е
Дата публикации06.05.2013
Размер72.2 Kb.
ТипДоклад

Ленинградский Машиностроительный техникум им.Ж.Я. Котина


Доклад на научно-практическую конференцию
посвящённую 105 летию Ж.Я. Котина
На тему
Анализ конструкции оружия БТТ будущего


Автор студент 400 группы Смирнов А.Е.

2013 год

Ещё в прошлом веке Жозеф Яковлевич отметил проблему пороховой артиллерии, она не может обеспечить скорость снаряда выше двух тысяч километров в секунду.На выстрел влияет множество факторов такие, как ветер, погодные условия, калибр орудия и атмосферное давление. Этих недостатков не имеет электромагнитное оружие, поэтому все танкостроительные страны мира ищут способы его создания. Что же касается преимуществ оружия, работающего по принципу электро-магнитного ускорения снаряда, то они обладают преимуществами перед остальным стрелковым оружием:

  1. Это бесшумность выстрела (разумеется, если скорость снаряда не превышает скорость звука)

  2. Отсутствие отдачи

  3. Возможность стрельбы в в бескислородной атмосфере и без неё вообще.

Существует множество вариантов электромагнитных пушек. Например катушка Томпсона в основу функционирования которой положен принцип электромагнитной индукции. В плоской обмотке создается быстро нарастающий электрический ток, который вызывает в пространстве вокруг переменное магнитное поле. В обмотку вставлен ферритовый сердечник, на свободный конец которого надето кольцо из проводящего материала. Под действием переменного магнитного потока, пронизывающего кольцо в нём возникает электрический ток, создающий магнитное поле противоположной направленности относительно поля обмотки. Своим полем кольцо начинает отталкиваться от поля обмотки и ускоряется, слетая со свободного конца ферритового стержня. Чем короче и сильнее импульс тока в обмотке, тем мощнее вылетает кольцо.

Достоинства данного типа ускорителя масс заключаются в простоте изготовления, как самого орудия, так и снарядов к нему. Следует заметить, что пушки с подобным типом снаряда (дискомёты) пытались изготовить ещё во второй половине 19 века. Испытания показал, что несмотря на пятикратное преимущество по дальности стрельбы, орудие имеет большой разброс снарядов, невозможность применения взрывателей ударного действия, малая эффективность снарядов из-за небольшого количества взрывчатого вещества.

Следующий тип рельсовая пушка,иначе рельсотрон.


Проводящий снаряд движется между двух рельс - электродов (откуда и получил свое название - рельсотрон), по которым подается ток.

Источник тока подключается к рельсам у их основания, поэтому ток течет как бы в догонку снаряду и магнитное поле, создаваемое вокруг проводников с током, полностью сосредоточенно за проводящим снарядом. В данном случае снаряд является проводником с током, помещённым в перпендикулярное магнитное поле, созданное рельсами. На снаряд по всем законам физики действует сила Лоренца, направленная в сторону противоположную месту подключения рельс и ускоряющая снаряд. С изготовлением рельсотрона связан ряд серьезных проблем - импульс тока должен быть настолько мощным и резким, чтобы снаряд не успел бы испарится (ведь через него протекает огромный ток!), 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 индуктивность. Однако особенность рельсового ускорителя в том, что он способен разгонять сверхмалые массы до сверх больших скоростей.Так наш отечественный аппарат смог разогнать поликарбонатную пробку весом в 2 грамма до 9,8 км/с. На практике рельсы изготавливают из безкислородной меди покрытой серебром, в качестве снарядов используют алюминиевые брусочки, в качестве источника питания - батарею высоковольтных конденсаторов, а самому снаряду перед вхождением на рельсы стараются придать как можно большую начальную скорость, используя для этого пневматические или огнестрельные пушки.

К сожалению и этот тип орудия имеет ряд технических 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:

  1. Как можно более высокой проводимостью

  2. Снаряд должен весить максимально мало

  3. Источник тока, как можно большей мощностью и меньшей индуктивностью

Существует и третий тип «Пушка Гауса»

c:\users\ольга\desktop\гаусовка.jpg

Названа по имени немецкого учёного Карла Гаусса, заложившего основы математической теории электромагнетизма. Пушка Гаусса состоит из соленоида, внутри которого находится ствол (как правило, из диэлектрика). В один из концов ствола вставляется снаряд (сделанный из ферромагнетика). При протекании электрического тока в соленоиде возникает магнитное поле, которое разгоняет снаряд, «втягивая» его внутрь соленоида. На концах снаряда при этом образуются полюса, ориентированные согласно полюсам катушки, из-за чего после прохода центра соленоида снаряд притягивается в обратном направлении, то есть тормозится. В любительских схемах иногда в качестве снаряда используют постоянный магнит так как с возникающей при этом ЭДС индукции легче бороться. Такой же эффект возникает при использовании ферромагнетиков, но выражен он не так ярко благодаря тому что снаряд легко перемагничивается (коэрцитивная сила).

Для наибольшего эффекта импульс тока в соленоиде должен быть кратковременным и мощным. Как правило, для получения такого импульса используются электролитические конденсаторы с высоким рабочим напряжением.

Параметры ускоряющих катушек, снаряда и конденсаторов должны быть согласованы таким образом, чтобы при выстреле к моменту подлета снаряда к соленоиду индукция магнитного поля в соленоиде была максимальна, но при дальнейшем приближении снаряда резко падала. Замечу что возможны разные алгоритмы работы ускоряющих катушек.

Пушка Гаусса в качестве оружия обладает преимуществами, которыми не обладают другие виды стрелкового оружия. Это отсутствие гильз и неограниченность в выборе начальной скорости и энергии боеприпаса, возможность бесшумного выстрела (если скорость достаточно обтекаемого снаряда не превышает скорости звука) в том числе без смены ствола и боеприпаса, относительно малая отдача (равная импульсу вылетевшего снаряда, нет дополнительного импульса от пороховых газов или движущихся частей), теоретически, больша́я надежность и теоретически износостойкость, а также возможность работы в любых условиях, в том числе в космическом пространстве.

Однако, несмотря на кажущуюся простоту пушки Гаусса, использование её в качестве оружия сопряжено с серьёзными трудностями.

Первая и основная трудность — низкий КПД установки. Лишь 1-7 % заряда конденсаторов переходят в кинетическую энергию снаряда. Отчасти этот недостаток можно компенсировать использованием многоступенчатой системы разгона снаряда, но в любом случае КПД редко достигает 27 %. В основном в любительских установках энергия запасенная в виде магнитного поля никак не используется, а является причиной использования мощных ключей (часто применяют IGBT модули) для размыкания катушки (правило Ленца).

Вторая трудность — большой расход энергии (из-за низкого КПД).

Третья трудность (следует из первых двух) — большой вес и габариты установки при её низкой эффективности.

Четвёртая трудность — достаточно длительное время накопительной перезарядки конденсаторов, что заставляет вместе с пушкой Гаусса носить и источник питания (как правило, мощную аккумуляторную батарею), а также высокая их стоимость. Можно, теоретически, увеличить эффективность, если использовать сверхпроводящие соленоиды, однако это потребует мощной системы охлаждения, что приносит дополнительные проблемы, и серьёзно влияет на область применения установки.

Пятая трудность — с увеличением скорости снаряда время действия магнитного поля, за время пролёта снарядом соленоида, существенно сокращается, что приводит к необходимости не только заблаговременно включать каждую следующую катушку многоступенчатой системы, но и увеличивать мощность её поля пропорционально сокращению этого времени. Обычно этот недостаток сразу обходится вниманием, так как большинство самодельных систем имеет или малое число катушек, или недостаточную скорость пули.

В условиях водной среды применение пушки без защитного кожуха также серьезно ограничено — дистанционной индукции тока достаточно, чтобы раствор солей диссоциировал на кожухе с образованием агрессивных (растворяющих) сред что требует дополнительного магнитного экранирования.

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.


Ещё в середине 80-х советскими учёными был создан прототип рельсотрона, который на данный момент мощнее аналогичных систем нашего времени. Скорость снаряда, изготовленного из пластмассы, по размерам сравнимым с бутылочной пробкой, достигала 9960м/с и пробивала 3 слоя дюралюминия толщиной 4 см.

В феврале 2008 года ВМС США продемонстрировали рельсотрон с дульной энергией 10 МДж и дульной скоростью 2520 м/с (9000 км/час). 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.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. 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

c:\users\ольга\appdata\local\microsoft\windows\temporary internet files\content.word\realgun_09_2010_07.jpg

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,так же разрабатывается и 50 мм танковый вариант данного орудия.

Итоги исследований показывают, что в танках будущего обязательно должны быть основаны новые принципы метания снаряда, для поражения противника. Уже сегодня ясно что старые методы доставки снаряда к цели устарели и неминуемо все танкостроительные державы мира придут к новым принципам доставки снаряда о которых я вам доложил.

Несмотря на видимые проблемы, уже абсолютно ясно, что создание танкового ускорителя масс дело ближайших двух десятилетий. На мой взгляд многие нюансы способна решить новая мощная газотурбинная силовая установка мощностью около 2000-3000 л.с.



Похожие:

Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина iconДоклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина
Этих недостатков не имеет электромагнитное оружие, поэтому все танкостроительные страны мира ищут способы его создания. Что же касается...
Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина iconСостав Оргкомитета Председатель
Н в декабре 2014 г проводят III всероссийскую научную конференцию «Евразия в кайнозое. Стратиграфия, палеоэкология, культуры», посвященную...
Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина iconКонференция: «Устойчивые сообщества города и деревни: опыт самоорганизации»
Молодежи при кафедре экологической безопасности и устойчивого развития Санкт-Петербургского Университета организуют 27- 28 марта...
Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина iconОргкомитет международной
Оргкомитет проводит 24 -26 февраля 2012 г очередную (12-ую) международную научно-практическую конференцию «Славянский мир на пути...
Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина iconВсероссийская научно-практическая конференция
Татарстан и Музей Е. А. Боратынского проводят научно-практическую конференцию «Гражданская война от Поволжья до Харбина: экзистенции...
Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина iconКонкурс для отбора участников Научно-практической международной конференции-мастерской «школа школ»
Ассоциация менеджеров культуры при поддержке Оксфордского Российского Фонда проводят Научно-практическую международную конференцию-мастерскую...
Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина icon10-11 июня 2014 года проводят Международную научно-практическую конференцию «первая мировая война в истории российской нации»
Пензенское областное отделение всероссийской общественной организации «русское географическое общество»
Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина iconОРГКОМИТЕТ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ: «СЛАВЯНСКИЙ МИР НА ПУТИ К ГРЯДУЩЕМУ!» 220030. Республика Беларусь, г. Минск, Октябрьская, 5, каб.318,
Оргкомитет проводит 24 -26 февраля 2012 г очередную (12-ую) международную научно-практическую конференцию «Славянский мир на пути...
Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина iconИнформационное письмо
Философский факультет, кафедра политологии Национального исследовательского Томского государственного университета, Молодежное отделение...
Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина icon«казанский (приволжский) федеральный университет»
Приволжского федерального университета проводят V открытую международную научно-практическую студенческую конференцию «Точка зрения»....
Доклад на научно-практическую конференцию посвящённую 105 летию Ж. Я. Котина iconВпервые в Ставрополе прошла научно-практическая конференция Общественного Движения Утверждения и Сохранения Трезвости «Трезвый Юг»
Ль» на базе и при активном участии Российского государственного социального университета провела Первую научно-практическую конференцию...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Документы


При копировании материала укажите ссылку ©ignorik.ru 2015

контакты
Документы