Из истории электромагнитного ускорителя масс
Олимпиада школьников «Шаг в будущее»
Научно-образовательное соревнование «Шаг в будущее, Москва»
10661
Машиностроительный факультет
Ракетные и импульсные системы СМ-6
Исследование динамических характеристик пушки Гаусса
Автор: Печенкина Анна Ильинична
Курчатовская школа, 10 «А» класс
Научный руководитель: Жураковский Валерий Николаевич
МГТУ им. Баумана. Кафедра СМ-6
Доцент. Кандидат технических наук
Москва - 2019
Содержание
Аннотация........................................................................................................ 3
1.Введение........................................................................................................ 4
2.Из истории электромагнитного ускорителя масс....................................... 5
3.Описание схематического изображения пушки Гаусса.............................. 8
4. Установка для проведения экспериментов................................................. 9
5. Обработка полученных данных............................................................... 11
6.Физическая модель..................................................................................... 12
7.Математическая модель............................................................................. 12
8.Заключение................................................................................................. 17
|
|
|
9.Список литературы.................................................................................... 19
Аннотация
Цель работы - исследование согласования динамических характеристик RLC-цепи и массогабаритных характеристик снаряда.
Методы работы – теоретический и эмпирический.
Предмет исследования – изучение прототипа пушки Гаусса.
В январе 2017 года заместитель Министра обороны Российской Федерации Юрий Иванович Борисов открыто заявил, что военное ведомство ожидает серьезный прорыв в области электромагнитного оружия. Данное заявление связано с появлением новых исследований и разработок Электромагнитного ускорителя масс (далее ЭМУМ) и перспектив замены традиционного огнестрельного оружия, исчерпавшего свои предельные возможности, на оружие совершенно иного принципа действия. Перспективной концепцией оружия иного принципа действия является – так называемая пушка Гаусса. В настоящем исследовании на начальном этапе были проработаны различные технические решения таких устройств как пушки Гаусса, рельсотроны, электромагнитные ускорители масс и прочие. Учитывая опыт предшественников, создана макетная экспериментальная установка ЭМУМ. На экспериментальной установке получены оригинальные экспериментальные данные. На основе этих данных выявлена проблема согласования временных характеристик ускорения снаряда в стволе и характеристических времён разряда конденсаторной батареи ЭМУМ. Таким образом, можно сделать главный вывод в работе: характеристическое время разряда конденсаторной батареи должна составлять десятые доли миллисекунды. Но с учётом целесообразности многократного разряда конденсаторной батареи за время движения снаряда в стволе орудия характеристическое время разряда конденсаторной батареи должна составлять микросекунды.
|
|
|
Введение
Совершенствование высокоскоростного метания твердых тел на максимальное расстояние с гарантированным достижением заданной цели остается актуальной задачей и по сей день. Для решения такой задачи, в научных и практических целях, часто стали использовать электромагнитные ускорители масс (ЭМУМ). Впервые о возможном использовании принципа ЭМУМ для перемещения тел на большие расстояния рассматривал русский ученый и изобретатель Константин Циолковский в описанной им работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами», опубликованной в 1926 году.
|
|
|
Я поставила перед собой следующие задачи:
· сборка установки по схеме;
· исследовать дальность полёта снаряда от ёмкости конденсаторной батареи.
Объект исследования – процесс применения пушки Гаусса.
Практическая значимость – актуальность и перспективы использования ЭМУМ.
Также, создана макетная экспериментальная установка ЭМУМ, включающая блок питания, батарею конденсаторов, катушку индуктивности с направляющим лотком, пульт управления, песчаный полигон и измерительные приборы. На экспериментальной установке получены оригинальные экспериментальные данные нелинейного (непрямопропорционального) характера. По результатам обработки экспериментальных данных разработана физическая и математическая модели процесса движения снаряда на различных этапах перемещения от старта до цели.
Из истории электромагнитного ускорителя масс
Рельсотрон – орудие, использующее электромагнитную энергию для разгона снарядов по специальным направляющим, напоминающим рельсы. Скорость выпущенного таким образом боеприпаса превышает скорость звука в семь раз, достигая 9 тыс. километров в час, при этом сам снаряд способен поражать цель на дистанции до 180 километров. Основная особенность этого перспективного орудия заключается в следующем: оно обладает настолько высокой кинетической мощностью, что его гиперскоростные снаряды не нуждаются во взрывчатых веществах. Правда, все эти параметры пока подтверждены лишь теоретически, испытания проводились только в лабораторных условиях. И вот теперь наступает время подтвердить теорию практикой. Испытания будут проходить на палубе высокоскоростного многоцелевого десантного судна-катамарана USNS Trenton (JHSV 5). Стрельба предположительно будет вестись по статическим целям на дистанции 40–80 километров. Флот США получит рельсотроны к 2020 году. Развитие этой системы ведётся в рамках программы разработки новейшего вооружения Hyper Velocity Projectile, которая в последние годы демонстрирует значительные успехи. В начале 2015 года орудие было представлено во время научной выставки ВМС США, посвящённой оружию будущего, а уже в мае в США испытали гиперзвуковой снаряд, созданный для электромагнитной пушки. Если испытания пройдут успешно, то уже к 2020 году ВМС США могут получить на вооружение рельсотрон, стреляющий кинетическими снарядами с возможностью корректировки траектории. Очевидно, что рельсотрон значительно эффективнее традиционных артиллерийских систем. И его собираются совершенствовать дальше: в перспективе планируется разработать снаряд с системой наведения по GPS, благодаря чему таким боеприпасом можно будет управлять в полёте с помощью беспроводной связи, используя беспилотники или радиолокационные системы корабля. Всё это позволит ему стать более смертоносным, чем ракеты класса «земля – воздух», а его гиперскорость сделает защиту от летящих в несколько раз быстрее скорости звука снарядов практически невозможной. Кроме того, разработчики считают, что электромагнитное оружие позволит повысить безопасность собственных военных кораблей и моряков, так как отпадёт необходимость перевозить на борту большое количество взрывчатых веществ.
|
|
|
Предполагается, что это оружие будет достаточно эффективным и откроет перед военными целый ряд новых возможностей. В частности, становится возможным высокоточное поражение целей на оперативной и стратегической глубине. Также электропушку можно будет использовать против многочисленных типов угроз, включая надводные корабли, самолёты, наземные цели и т.д. Сейчас ВМС США активно инвестируют десятки миллионов долларов в разработку новой технологии, поскольку рельсотрон органично вписывается в концепцию Пентагона о бесконтактных боевых действиях, которая подразумевает ведение дистанционной войны при помощи дальнобойных средств, беспилотной авиации или крылатых ракет.
Как это ни парадоксально звучит, но изначально электропушка задумывалась для экономии средств. По данным ВМФ США, стоимость выстрела разрабатываемой системы ведения огня обходится дешевле альтернативных средств поражения соизмеримой дальности. Снаряд для рельсовой пушки стоит около 25 тыс. долларов, что значительно экономнее по сравнению со стоимостью традиционных противокорабельных ракет, цена которых доходит до 1,5 млн долларов. К тому же система позволяет обеспечить быстроту реагирования на угрозу и при этом наносить противнику избирательный ущерб. Если планируемые показатели нового оружия будут достигнуты, то тактика ведения боя на морском театре военных действий принципиально изменится. В России также испытывали электромагнитную пушку. Проекты рельсотронов в разное время разрабатывались в Канаде, Австралии, Великобритании и Югославии. Также работы по созданию электромагнитных пушек велись в СССР ещё в годы холодной войны. О советских достижениях до сих пор мало что известно – они строго засекречены. Есть мнение, что отечественным инженерам удалось вплотную приблизиться к возможности размещения рельсотронной пушки с автономным источником питания на мобильном носителе – гусеничном или колёсном шасси. Также упоминается о разработке индивидуального стрелкового оружия на этом принципе. В середине 1980-х советскими учёными был создан прототип электропушки. Скорость снаряда, изготовленного из пластмассы и по размерам сравнимого с бутылочной пробкой, достигала 35,8 тыс. километров в час – он пробивал три слоя дюралюминия толщиной 4 сантиметра. Однако позже работы по созданию рельсотрона были заморожены – в первую очередь по экономическим причинам. Сейчас в России разработкой рельсового оружия занимаются учёные из Шатурского филиала Объединённого института высоких температур РАН. Создатели отечественного аппарата пошли по пути, несколько отличному от американского, предложив для решения проблемы подачи энергии устройство, напоминающее привычный артиллерийский боеприпас. Роль гильзы с порохом в «рельсотроне Арцимовича» играет взрывомагнитный генератор, полное сгорание которого создаёт мощный электромагнитный импульс, необходимый для разгона снаряда силой Лоренца. В 2011 году в лаборатории были проведены испытания рельсотрона, который представляет собой электромагнитную пушку, стреляющую снарядами массой до 3 граммов. Во время эксперимента поставленная на её пути стальная пластина испарилась. Константин Сивков, доктор военных наук, военный аналитик, первый вице-президент Академии геополитических проблем:
– Скорее всего электромагнитные пушки найдут практическое применение в американской системе ПРО, поскольку их заявленные технические возможности как будто созданы для уничтожения различных видов ракет. Однако нельзя однозначно сказать, что рельсотроны принципиально повысят возможности противоракетной обороны. Всегда имеются погрешности при определении траектории полёта цели, в традиционной пороховой пушке это нивелируется высокой огневой производительностью порядка 5–6 тыс. выстрелов в минуту. В рельсотроне обеспечить такую скорострельность сегодня практически невозможно, поскольку требуются мощные энергоустановки, которых сегодня в природе не существует. По этой же причине пока нереально применение этого типа вооружения для стрельбы тяжёлыми снарядами на большое расстояние. Поэтому возникают большие сомнения в том, что в ближайшее время эта технология произведёт революцию в артиллерии и на флоте.
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 426; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!