Działo elektromagnetyczne (EMRG)

Posted: 20/01/2011 in Uzbrojenie i Wyposażenie

Broń kinetyczna cz.1 – ElectroMagnetic Rail Gun.

Tak może wyglądać działo elektromagnetyczne (DEM), które za za kilka lat pojawi się na pokładach okrętów wojennych. DEM to bardzo popularna ze względu na ogromną siłę rażenia futurystyczna broń. Ponieważ obecnie stosowane ładunki miotające mają ograniczenia w wystrzeliwaniu pocisków (które nie mogą osiągać prędkości większej niż 1,5 km/s i większego zasięgu niż 80 km) w kilku krajach podjęto prace nad opracowaniem broni miotającej pociski nie mającej takich ograniczeń. W tym właśnie celu opracowuje się działa elektromagnetyczne – przyszłość artylerii lufowej.

Na początek warto dowiedzieć się z jakich głównych elementów składa się DEM i na jakiej zasadzie działa.

> BUDOWA I DZIAŁANIE

Nie wdając się w szczegóły techniczne DEM składa się z:

– Generatora i źródła prądu które zasilają działo i wprawiają pocisk w ruch. Im większy generowany prąd           (liczony w milionach Amperów) tym pocisk będzie miał lepsze osiągi.

– Pary szyn wykonanych z jednego z materiałów przewodzących prąd. Im są one dłuższe, tym przyśpieszenie działa dłużej i jest to kolejny czynnik wpływający na osiąganie przez pocisk większej prędkości (i zasięgu).

– Pocisku (-> „POCISK”).

W momencie włączenia zasilania powstaje obwód szyna(+)-pocisk-szyna(-), przez który płynie znaczny prąd. Obwód ten wytwarza silne poprzeczne pole magnetyczne. Na szyny oraz pocisk działa prostopadła do przepływu prądu siła elektrodynamiczna (siła Lorentza) starająca się rozsunąć szyny i wyrzucić pocisk. Ponieważ szyny są unieruchomione ta siła elektrodynamiczna wykonuje pracę tylko względem pocisku co skutkuje wyrzuceniem go z ogromną prędkością w przeciwnym kierunku niż z którego przypłynął prąd.

>> PRZYKŁADY DZIAŁ

Ponieważ  najbardziej zaawansowane prace rozwojowe nad takimi działami prowadzone są w Stanach Zjednoczonych to zostaną zaprezentowane 2 przykłady dział elektromagnetycznych z tego kraju:

1. „morskie” DEM

US Navy prowadzi zaawansowane prace nad stworzeniem działa elektromagnetycznego, które ma stanowić główną artylerię na nowych niszczycielach typu „Zumwalt” (DDG-1000).

Docelowo działo to powinno mieć zasięg 200 mil morskich (~370 km, podawana jest też wartość aż 300 mil morskich = ~555 KM) a  szybkostrzelność ma wynosić 6-12 pocisków na minutę. Wg obliczeń 1 takie działo przy szybkostrzelności 6 pocisków na minutę potrzebuje do zasilania 16 MW [3] i prawdopodobnie okręty przed rozpoczęciem ostrzału będą musiały zredukować prędkość by siłownia okrętowa mogła pokryć zapotrzebowanie na energię takiego działa. Długość lufy prawdopodobnie będzie wynosiła w okolicy 9 metrów.

Wartość energii kinetycznej wystrzelonego pocisku docelowo ma wynosić 64 megadżule (MJ), jego prędkość ma wynosić 7-8 Machów (8 Ma = ok. 2700 m/s, czas dolotu na odległość 200 mil morskich wyniesie niecałe 6 minut). Ogólnie im wyższa będzie prędkość pocisku tym większy będzie zasięg.

Brak dostępnych informacji o kalibrze działa (prawdopodobnie większy niż 155 mm), masie pocisku (podczas ostatniego testu -> STATUS wystrzelono pocisk o masie niewiele ponad 3 kg i nie jest to za mało – przewiduje się że siła rażenia będzie nie mniejsza niż głowicy pocisku samosterującego Tomahawak, przy znacznie mniejszym koszcie produkcji).

https://i2.wp.com/www.navweaps.com/Weapons/WNUS_Rail_Gun_Slide_pic.jpg

Wg dostępnych informacji działa elektromagnetyczne mają zacząć pojawiać się na wybranych okrętach do 2020 roku. Gdy się już pojawi stanie się potężnym, uniwersalnym orężem. Za ich pomocą będzie można nie tylko skutecznie ostrzeliwać cele lądowe ale też efektywnie zwalczać okręty nawodne. Pociski z takiego działa będą o wiele lepsze niż najlepsze pociski przeciwokrętowe. Do kilku razy od nich szybsze, o większym zasięgu, wielokrotnie większym zapasie amunicji ale przede wszystkim nie do zestrzelenia/zakłócenia przez okrętowe systemy obronne.

2. „lądowe” DEM / „Blitzer”

Nie tylko US Navy buduje działo elektromagnetyczne US Army nie chciało być gorsze i też ma własny program budowy takiego działa, tyle że o nieco innym przeznaczeniu.

Buduje je General Atomics Electromagnetic Systems division (GA-EMS) ta sama firma, która opracowuje katapulty elektromagnetyczne dla nowej generacji amerykańskich lotniskowców.

W przeciwieństwie do Marynarki Wojennej DEM Sił Lądowych ma głównie zapewnić obronę przeciwlotniczą. W tym przypadku nie jest wymagany tak duży zasięg, prędkość i energia kinetyczna pocisku. Dzięki mniejszym wymaganiom działo zostało już z sukcesem przetestowane w docelowej konfiguracji. Potrzebuje też mniej mocy do zasilania i dlatego może być powszechniej stosowane. A możliwości zastosowania jest wiele, od zwalczania pocisków manewrujących poprzez zwalczanie pojazdów powietrznych do być może nawet zwalczania pocisków balistycznych (w ostatniej fazie lotu).

Podobnie jak poprzednio nie są dostępne informacje o kalibrze i długości działa. Nie ma też informacji masie i energii kinetycznej pocisku. Wiadomo tylko, że pocisk ma osiągać prędkość 5 Ma (pocisk przeciwlotniczy Aster osiąga 4,5 Ma).

>>> POCISK

– Musi być wykonany z materiału przewodzącego prąd (lub przynajmniej pokryty grubą warstwą materiału przewodzącego).

– Nie zawiera napędu (ładunku miotającego) ani wybuchającej głowicy dlatego na okręcie można zmieścić więcej takich pocisków niż w przypadku konwencjonalnych i w przeciwieństwie do nich ich przechowywanie jest bezpieczniejsze dla żywotności okrętu podczas działań bojowych (trafienie w skład takich pocisków nie spowoduje ich eksplozji, która może wyłączyć okręt z walki).

– Na początku w DEM będą stosowane pociski podkalibrowe (podobne do podkalibrowej amunicji używanej w czołgach). Posiadają one sabot, który jest odrzucany po wystrzeleniu.

Później mogą się pojawić „pełne” pociski zawierające przykładowo stalowe kulki, które uwalniane nad celem  niszczyły by go swoją wielką energią kinetyczną.

– Mają charakteryzować się sporą celnością – pokonując 200 mil morskich mają trafiać w 5 metrowy (długość?) cel. Można ją osiągnąć właśnie dzięki olbrzymiej prędkości, przy której warunki pogodowe (głównie wiatr) mają mały wpływ na celność.

– Mają być (przynajmniej początkowo) naprowadzane poprzez GPS.

>>>> PROBLEMY TECHNICZNE

Przed wdrożeniem dział elektromagnetycznych do uzbrojenia konstruktorzy muszą rozwiązać jeszcze kilka istotnych problemów:

  1. Działo jest zasilane olbrzymimi prądami (w wersji US Navy ok. 5 MA), których dostarczenie wymaga stosowania wielkich i ciężkich źródeł zasilania.
  2. Na powierzchni styku pocisku z szynami powstaje plazma, która powoduje erozję szyn.
  3. Siły działające na szyny są znaczne, co stawia wysokie wymagania mechaniczne dla konstrukcji.

Znalazłem informację, że obecnie osiągnięto żywotność lufy takiego działa wynoszącą 100 strzałów.

>>>>> STATUS

10 grudnia 2010 podczas kolejnego testu doświadczalnego działa dla Marynarki Wojennej USA udało się uzyskać energię 33 megadżuli (MJ), która umożliwiła by osiągnięcie przez wystrzelony pocisk  zasięgu 204 kilometrów i prędkości 7 Machów (7 x prędkość dźwięku). [1]

[aktualizacja]

projekty pojazdów lądowych (czołgu i artylerii samobieżnej) uzbrojonych w DEM

[Następny wpis tej kategorii to „Lekko uzbrojone śmigłowce”]

ŹRÓDŁA:

[1] altair.com.pl

[2] więcej o „lądowym” DEM na homelandsecuritynewswire.com

[3] artykuł na popularmechanics.com

>>>>> STATUS

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s