В предыдущей статье цикла «Сталинские рейлганы» мы познакомили читателей с разработками турбо- и магнитоэлектричеких орудий. В этот раз речь пойдёт об электродинамических орудиях (1934-1937 гг.), как отдельном подклассе магнитоэлектирических пушек.

Авторы - Руслан Чумак (к.т.н.), начальник отдела фондов ВИМАИВиВС, член редколлегии журнала «КАЛАШНИКОВ» и Римма Тимофеева (к. иск.).

Электродинамическое орудие как отдельный вид электрических орудий был предложен инженером АНИИ В. К. Жаковым в 1934 году. Электродинамическое орудие является разновидностью магнитоэлектрического орудия и отличается от последнего отсутствием обмотки возбуждения на снаряде и возможностью его построения без использования ферромагнитных материалов.

ПЕРВАЯ ЧАСТЬ:
Сталинские рейлганы. Часть первая

Отсутствие данного элемента существенно влияло на конструктивное оформление орудия и существенно (в несколько раз) снижало его вес при одинаковой мощности, вследствие чего оно было выделено в отдельную разновидность. Необходимо отметить, что исследования двух видов электроорудий — МЭО и ЭДО — проводились в АНИИ одновременно и в рамках общей темы с целью использования единой экспериментальной базы (генератор, линия электропередач и броневой тир).

В начале исследований ЭДО была изготовлена его модель с использованием некоторых элементов МЭО-60 и проведена стрельба, при этом были достигнуты обнадёживающие результаты: начальная скорость снаряда 26,6 м/с при его весе 0,94 кг. Интересно, что в середине ствола скорость снаряда поднималась до 94 м/с, но потом резко снижалась по причине большого трения снаряда о направляющие ствола. Тогда же обнаружилась и главная проблема данного орудия — сильная электрическая дуга, возникавшая на контактных устройствах ствола и снаряда при выстреле, в результате чего происходило оплавление мест их контакта. Было понятно, что указанное явление будет прогрессировать при масштабировании орудия и сопутствующему ему увеличению скорости движения снаряда по стволу, но способов борьбы с ним не существовало, их надеялись разработать в ходе экспериментов.

ВТОРАЯ ЧАСТЬ:
Сталинские рейлганы. Часть вторая

Эскизный проект орудия ЭДО-75-5-700 с внешнебаллистическими параметрам близкими к 76-мм дивизионной пушке, был разработан в Ленинградском индустриальном институте инженером П. В. Веселовым в порядке дипломного проектирования. С использованием некоторых положений данного проекта в АНИИ инженер Е. В. Комар разработал технический проект электродинамического орудия промежуточного типа ЭДО-120-30-1000 с расчётной начальной скоростью снаряда 1000 м/с при его весе 2,5 кг. Особое внимание в данном проекте уделялось конструкции контактных устройств ствола и снаряда и их живучести при протекании токов большой мощности. Питание орудия предполагалось осуществлять при помощи двух ударных генераторов суммарной номинальной мощностью 180000 кВт, разработанных в лаборатории Урал-Электромашины.

Конструирование ЭДО на базе проекта ЭДО-120-30-1000 осуществили в 1935 году инженеры АНИИ Г. Л. Караганов и И. А. Гулярин. Особенностью конструкции разрабатываемого ими орудия было расположение токоведущих шин ствола по винтовой линии. Такое решение имело целью обеспечить усиление прижатия контактов снаряда к шинам ствола за счёт естественной реакции сил трения с целью уменьшения вероятности возникновения вольтовой дуги в месте контакта токоподводящих элементов снаряда и ствола.

Вообще, проблема недостаточно надёжного контакта соприкасающихся поверхностей (контактных устройств) снаряда и ствола, приводящих во время выстрела и движения снаряда по стволу к возникновению между ними электрической дуги, была определена разработчиками проектов орудий как главнейшая. АНИИ предпринял большие усилия для создания бездуговых контактных устройств, но в полной мере решить эту проблему так и не смог.

В 1936 году с учётом выявившихся к этому времени существенных преимуществ схемы ЭДО над МЭО, в качестве предпочтительного направления для дальнейшей разработки было выбрано электродинамическое орудие. И в этом же году началось эскизное проектирование орудий данного типа полной мощности, предназначенных для дальней стрельбы. Проекты разрабатывали слушатели ВЭТ Ф. Н. Козлов (ЭДО-200-100-2000) и А. С. Мощевитин (ЭДО-120-30-1000), при этом использовались некоторые конструктивные решения из ранее разработанных проектов электродинамических орудий. Основные характеристики спроектированных к 1936 году электродинамический орудий приведены в таблице.

Основные характеристики спроектированных электродинамический орудий.

Однако главным для данного направления развития электрических орудий проектом, который должен был открыть путь проектам орудий полной мощности, стал проект орудия «промежуточного типа» ЭДО-70-2,5-1000 (БМ-70), разработанный в 1935–1936 годах инженером Е. Г. Комаром.

Вместе с орудием к нему были разработаны два варианта снарядов, отличающихся конструкцией контактных устройств.

К изготовлению опытного орудия ЭДО-70-2,5-1000 приступили в 1936 году на ленинградском заводе «Электросила», там же оно должно было и проходить испытания с использованием генератора ударной мощности марки ТО-12-2. Целью испытаний являлось изучение правильности конструктивного оформления ряда главных элементов орудия и их функционирования при стрельбе. В случае успешного испытания орудия признавалось возможным приступить к разработке конструктивного обеспечения скорострельности и внешней баллистики электродинамических орудий, а также боевого снаряжения снарядов, после чего перейти к реализации на практике проекта орудия ЭДО-120-30-1000, а за ним и более мощных и дальнобойных образцов.

В 1937 году работы по изготовлению орудия были завершены — произведена установка ствола на фундаменте, смонтирован ударный генератор, проложена линия передачи электроэнергии, изготовлены снаряды (10 штук). Отстрел орудия был назначен на январь 1938 года, но не состоялся — в том же 1937 году работы над орудием ЭДО-120-30-1000 были прекращены по причине закрытия в СССР темы создания электрических орудий.

Важнейшей частью проекта ЭДО, повлиявшего на весь процесс разработки электромагнитных орудий в СССР, стала оценка возможностей создания для них источников питания большой мощности. Конструкторы электрических орудий прекрасно понимали важность этой части работы, без успешной реализации которой разработка и изготовление, собственно, самих орудий не имеет смысла. Понимали они и трудности, стоящие перед ними. В соответствии с проведёнными в АНИИ в 1935–1936 годах расчётами, для питания электрического орудия способного к метанию снарядов весом 100 кг с начальной скоростью 2000 м/с требуется кратковременная мощность не менее 8000000 кВт, что полностью исключало использование существующих электрических сетей. Поэтому исследователи изучали различные варианты автономного энергопитания электрических орудий из специальных источников тока. Исследовались следующие их разновидности:

— синхронный генератор ударной мощности;

— униполярный генератор постоянного тока;

— генератор с поступательным движением ротора, разгоняемый пороховым зарядом;

— конденсаторная батарея сверхбольшой ёмкости.

Основным вариантом питания для электромагнитных орудий в АНИИ был выбран генератор ударной мощности, все последующие исследования электромагнитных орудий в СССР строились на базе энергетических машин данного типа.

Продолжение следует...

Основные типы электромагнитных орудий, разрабатываемых в СССР в 30-е годы ХХ века

История с советскими разработками 30-х годов ХХ века в области оружия на новых физических принципах удивительна ещё и тем, что эти научные исследования были инициированы властью в тяжелейший для страны период индустриализации, когда, казалось бы, все силы должны быть брошены на становление базовых отраслей промышленности.

Авторы - Руслан Чумак (к.т.н.), начальник отдела фондов ВИМАИВиВС, член редколлегии журнала «КАЛАШНИКОВ» и Римма Тимофеева (к. иск.)

Одновременно работы велись по орудиям различных типов, что позволило собрать уникальную базу данных, которая легла в основу последующего анализа перспектив направления и использовалась при очередных «подходах» советской науки к данной тематике.

Турбоэлектрические орудия (1932–1934)

В СССР исследовались два вида турбоэлектрических орудий: турбоасинхронное (ТАСО) и турбосинхронное (ТСО). В основе их принципа лежит разгон метаемых снарядов или пуль электрическим приводом, построенным на базе принципов действия асинхронного и синхронного электродвигателей.

Принцип действия асинхронного двигателя состоит в том, что электрический ток в обмотках статора создаёт вращающееся магнитное поле. Это поле наводит в обмотках ротора ток, который начинает взаимодействовать с бегущим магнитным полем статора, таким образом, что ротор начинает вращаться в ту же сторону, что и магнитное поле статора стремясь занять такое положение, при котором поля статора и ротора станут взаимно неподвижными (будут находиться друг напротив друга).

ПЕРВАЯ ЧАСТЬ СТАТЬИ:
Сталинские рейлганы. Часть первая

В 1932 году на описанном выше принципе ВЭИ разработал криволинейное (центробежное) ТАСО, а в 1933 году на базе его главных конструктивных решений создал макетный образец 7,62-мм пулемёта с криволинейным (кольцевым) разгонным устройством и в 1934 году провёл его испытания. Кроме того, в 1930 году А. Г. Иосифьян разработал и запатентовал принцип асинхронного орудия с прямолинейным стволом, как он его назвал «электрической машины с единым цилиндрическим статором, поле которого движется поступательно».

Суть предлагавшегося им принципа электрического асинхронного орудия состоял в том, что обмотки статора в количестве кратном 3 располагались на стволе не по кругу, как в обычном электродвигателе, а последовательно в одну линию, что при подаче на них трёхфазного переменного тока обеспечивало возникновение бегущего поступательно вдоль ствола магнитного поля. Это поле, в свою очередь, взаимодействовало с обмоткой снаряда («ротора»), заставляя его втягиваться внутрь цепочки катушек статора и постепенно ускоряться.

В отношении турбосинхронного орудия нашлось упоминание о том, что такое орудие исследовалось в электротехническом отделе АНИИ, но в 1932 году было снято с испытаний вследствие получения отрицательных результатов. В дальнейшем это направление создания электрических орудий развития не получило.

Магнитоэлектрические орудия (1931–1937 гг.)

Магнитоэлектрические орудия были первой разновидностью электроорудий, которые подверглись детальной разработке в АНИИ. В основе принципа магнитоэлектрического орудия лежит действие силы Ампера на проводник с током, находящийся в магнитном поле. При подаче тока в такой проводник, если он расположен перпендикулярно вектору магнитной индукции поля, в системе возникает сила, стремящаяся вытолкнуть проводник (в исследуемом случае — снаряд, через который пропущен электрический ток) за пределы магнитного поля.

С целью оценки возможности использования описанного выше принципа в электрической артиллерии в июле 1931 года в электротехнической лаборатории АНИИ была изготовлена экспериментальная установка МЭ 1. Она представляла собой электромагнит длиной 1 метр с обмоткой в 250 витков и движущегося вдоль него якоря (имитатора снаряда) в виде прямоугольного металлического бегунка. По сути, установка являлась примитивной моделью линейного униполярного электродвигателя, на которой исследователи проверяли расчёты возможностей электромагнитных сил к движению объектов, находящихся под их воздействием. В октябре 1931 года по описанной выше схеме в электротехническом отделе АНИИ А. П. Коноплёвым была разработана усовершенствованная экспериментальная модель магнитоэлектрического орудия МЭО-10 с прямолинейным разгонным устройством, а в январе 1932 года — экспериментальная модель электрической пушки МЭП 2 с криволинейным (кольцевым) разгонным устройством, при этом в основу обоих проектов был положен патент Фошон-Вильпле 1916 года с дополнениями М. П. Костенко, касающимися источников питания.

В ходе её испытаний были получены результаты, позволившие спроектировать и изготовить существенно более совершенную модель электрического орудия МЭО-60, представляющую собой завершение первого этапа НИР в области использования электрической энергии для целей метания снарядов и способную к стрельбе. Предполагалось, что с помощью этой опытной установки экспериментально решится вопрос пригодности и эффективности самого принципа метания снарядов электрической силой, а также будут проверены другие технические решения, в первую очередь конструктивное оформление узлов передачи электрической энергии на движущийся в стволе снаряд и возможность придания снаряду вращения.

Детальная разработка орудия МЭО-60 с начальной скоростью снаряда 60 м/с по эскизным чертежам АНИИ выполнялась по договору марта 1932 года отделом специальных машин завода «Электросила». Орудие представляло собой линейный четырехполюсный электродвигатель постоянного тока, в котором статор (неподвижная часть двигателя) выполнял функцию ствола, а якорем (подвижной частью двигателя) являлся снаряд, на который для обеспечения функционирования электрической схемы через специальную щёточную систему подавался электрический ток.

Основную частью орудия составлял ствол (стреляющая часть), имеющий обозначение БК 25/150. Тело орудия представляло собой сборку из двух массивных стальных частей, скрепляемых болтами, и устанавливалось цапфами на станке, состоявшем из двух вертикальных стоек, вмонтированных в бетонный фундамент, при этом обеспечивался поворот тела орудия только в вертикальной плоскости в диапазоне углов от −10º до +45º. Противооткатные приспособления не применялись по причине значительного веса ствола.

Орудие было выполнено с расчётом на первый вариант невращающегося снаряда с хвостовым стабилизатором, составляющим нераздельное целое с корпусом. Второй вариант невращающегося снаряда («Ракета БК») имел стабилизатор из двух сдвоенных V-образных крыльев, изолированных от корпуса диэлектрическими пластинами и четыре продольных направляющих ребра на корпусе. Проектный вес снаряда достигался путём заливки в его полость свинца.

Для придания снаряду вращения к орудию МЭО-60 был разработан вариант ствола с 11 глубокими нарезами и снаряд оригинальной конструкции («нарезной ракеты») со свободно вращающимся оперением (крыльчатками). Оперение не имело аэродинамического назначения и выполняло функцию подвижных контактов (щёточной системы), снимающих ток с неподвижных шин, расположенных в стволе орудия. Снаряд, имеющий готовые выступы на корпусе, двигался по нарезам ствола и получал вращение, а крылья его оперения двигались в продольных прямолинейных пазах ствола и вращения не получали. После вылета снаряда из ствола оперение отсоединялось от его корпуса, и снаряд продолжал движение по траектории без него.

Некоторые характеристики невращающегося снаряда первого варианта к орудию МЭО-60 приведены в таблице 1.

Питание орудия осуществлялось от ударного турбогенератора Т-285/50 (230 V, 3180 A) мощностью 800 к кВт, переконструированного на однофазную систему с усиленным креплением ротора для устойчивости к прохождению токов внезапного короткого замыкания. Некоторые расчётные характеристики орудия МЭО-60 приведены в таблице 2.

Орудие МЭО-60 с комплексом обеспечивающих его работу электрических устройств было изготовлено и в ходе испытаний 19 и 25 декабря 1934 года показало начальную скорость снаряда 70,8 м/с при КПД 4,63%.

В последующих отстрелах была получена максимальная скорость снаряда 138 м/с при его весе 1,02 кг. Наибольшая дальность стрельбы в 500 м была достигнута при весе снаряда 2,175 кг и его начальной скорости 89,7 м/с при этом снаряд летел правильно, не кувыркаясь.

Самым существенным результатом испытаний стало заключение о том, что «система в действительности работает лучше, чем ожидалось согласно расчётам, причём это расхождение не настолько велико, чтобы их опорочить». Данные расчётных и опытных значений параметров орудия МЭО-60 приведены в таблице 3.

Орудие МЭО-60 стало первым в СССР действующим образцом электрического орудия. Материалы о его разработке и испытании стали основой для проекта сверхдальнобойного магнитоэлектрического орудия полной мощности со снарядом весом 100 кг, начальной скоростью 2000 м/с и дальностью стрельбы 150 км и более при постоянном угле возвышения 45—55º.

Параллельно с магнитоэлектрическим орудиями с прямолинейным стволом в течение 1931–1934 годов в АНИИ А. П. Коноплёвым изучался принцип МЭО с криволинейным (кольцевым) разгонным устройством (стволом). В идеальном для электромагнитного орудия случае для придания снаряду высокой начальной скорости требовалось длительное (порядка 10 секунд) воздействие на него электрических сил, при этом длина ствола получалась большой. Для оптимизации размеров ствола предполагалось использовать разгон снаряда до требуемой начальной скорости по кольцевой траектории. После достижения снарядом необходимой скорости должно было происходить отключение электромагнитов, удерживающих снаряд, и он, покинув пусковое устройство орудия по касательной к кольцевой разгонной траектории, получал необходимое направление движения. В 1933 году были выполнены детальные исследования темы. Для проработки использовалась модель орудия МЭ-4, были проведены предварительные расчёты внутренней баллистики для снаряда весом 100 кг и начальной скорости 2000 м/с. Отдельное внимание уделялось вопросу выхода снаряда из разгонной круговой траектории внутри орудия, для чего наиболее подходящим было принято сбрасывание снаряда на ходу (по аналогии со сбрасыванием торпед на торпедных катерах).

Модель МЭ-4 была спроектирована в VIII отделе АНИИ для начальной скорости 25 м/с в двух вариантах и изготовлена опытной механической мастерской НИАП’а. Она состояла из кругового электромагнита, бронзового основания, стального бегунка, токоподводящей системы и направляющих для бегунка, проекция кольцевого жёлоба на прямую 1355 мм. Основная цель разработки модели МЭ-4 состояла в изучении движения бегунка и уравновешивания центробежной силы.

По результатам опытов с моделью была доказана принципиальная возможность реализации предложенного принципа метания, однако расчётное КМЭО большой мощности получалось чересчур громоздким (диаметр не менее 1600 м), требовало слишком больших затрат железа (6162 т) и меди (205 т). Кроме того, артиллерийская составляющая (снаряд, его вылет, придание угла возвышения и направления), благодаря своей новизне, являлись чрезвычайно трудными для реализации. Рассчитанный КПД — 27,5% — оказывался ничтожно малым, поэтому дальнейшее продолжение работ было признано нецелесообразным.

Общий вывод, сделанный по итогам испытаний орудия МЭО-60, состоял в том, что эта установка не может являться основой для проектирования мощных орудий — как минимум потому, что оно возможно только при использовании ведущего поддона, в котором будет размещаться снаряд, вес которого практически равен весу снаряда. Несмотря на прекращение в АНИИ практических работ с МЭО, в комплексе отчётов АНИИ встречаются и более поздние проекты магнитоэлектрических орудий: стационарного МЭО 100/2000 (автор И. М. Постников, 1934 год), МЭО-120-25-1000 (автор И. А. Гулярин, 1936 год) и МЭО-200-100-2000 (дипломный проект ВЭТ, автор Я. Ш. Шур, 1936 год). Их появление объясняется некоторыми преимуществами орудий этого типа над ЭДО, от которых инженеры АНИИ считали невозможным отказаться без максимально полной проверки.

Эти проекты никогда не были реализованы, поскольку разработка магнитоэлектрических орудий прекратилась на основании анализа результатов испытаний их моделей. Для мощных электромагнитных орудий в тот период исследований было признано целесообразным использование видоизменённой системы — электродинамического орудия (ЭДО), речь о которой пойдёт далее.

Продолжение следует...

Разработка электромагнитной артиллерии в СССР 1930-х гг. Предпосылки и начало работ

«Мы жили. Ветер свистел в ушах. Земля светилась в восторге!.. Мы жили! Мы сделали первый шаг, — завидуйте нам, потомки!» Роберт Рождественский, «Письмо в ХХХ век», 1960 г.

Автор - Руслан Чумак (к.т.н.), начальник отдела фондов ВИМАИВиВС, член редколлегии журнала «КАЛАШНИКОВ» и Римма Тимофеева (к. иск.),

В 1930-е годы военно-политическим руководством СССР предпринимались значительные усилия, направленные на повышение обороноспособности страны. При этом была осознана совершенно объективная необходимость формирования собственных научных школ проектирования стрелково-пушечного вооружения, которые опиралась бы на последние достижения современной науки и техники.

В стране проводились масштабные теоретические и экспериментальные исследования, имевшие целью изучить возможность использования в оборонной технике новых технологий с целью создания новейших высокоэффективных образцов вооружения и военной техники. Одним из таких передовых направлений, получившим развитие в данный период, являлась разработка теоретических и конструктивных основ для создания электромагнитной артиллерии.

Главным преимуществом электромагнитных орудий (рейлганов, рельсотронов) над классической огнестрельной артиллерией является отсутствие ограничений скорости разгоняемого снаряда, что позволяет в теории обеспечить неограниченную дальность стрельбы. Столь масштабные свойства электромагнитных орудий привлекали внимание военных инженеров в разных странах мира, приступивших к исследованиям в области создания таких орудий ещё в середине XIX века.

Теоретические основы функционирования ускорителя масс с помощью бегущего магнитного поля заложил в 1839 году в одной из своих научных работ великий физик и математик Иоганн Карл Фридрих Гаусс. Впоследствии принцип ускорителя масс с помощью бегущего магнитного поля был реализован в электродвигателях различных типов, а попытки использования принципов электромагнитных ускорителей масс в военной технике для метания артиллерийских снарядов предпринимались неоднократно.

Рисунок артиллерийских снарядов к магнитофугальному орудию. Выполнен Русланом Чумаком по эскизам из работы Н. С. Япольского «Применение электрического тока переменного числа периодов к ударным машинам» (1919). Слева снаряд, построенный по типу решётчатого якоря. Боевой заряд расположен в продольных цилиндрических мостиках (показан вырезом). Такая конструкция уменьшает прочность снаряда, делает форму менее выгодной для полёта, хотя позволяет уменьшить пространство между снарядом и стволом. Справа аналогичный снаряд, но крестообразного сечения

Впервые в России предложение электрической пушки (магнитофугального орудия) было разработано в 1915 году инженерами М. П. Костенко, М. М. Подольским и Н. С. Япольским. Артком ГАУ рассмотрел это предложение, но отклонил его, хотя и признавал подобную идею «правильной и осуществимой».

В СССР работы по созданию электрических орудий стали отдельным направлением исследований в Комиссии особых артиллерийских опытов (КОСАРТОП) по линии НИР, связанных с изучением экстрадальной стрельбы. В период 1918–1924 годов в комиссию были представлены результаты различных теоретических исследований: «О магнитофугальном орудии переменного тока» и «Об электрическом орудии, типа Фошон-Вильпле, постоянного тока». Эти теоретические исследования предварили начало практических работ по созданию электромагнитных орудий в нашей стране.

Изначально эти работы велись в Магнитофугальном бюро — структуре, специально созданной при Комитете по делам изобретений. В ходе предварительных исследований КОСАРТОП и Артком ГАУ определили требования к проекту электрической пушки и передали их в названное выше бюро. В них указывалось, что дульная энергия электрического орудия должна была соответствовать 3-дм полевой пушке обр. 1902 года. На начальном этапе исследований КОСАРТОП, и Артком ГАУ, привлекли ведущих специалистов по электротехнике: проф. В. Ф. Миткевича (1872—1951). Именно В. В. Гун в 1928–1929 годах занимался разбором проектов электрических пушек инженера А. П. Коноплёва, являвшегося пионером в исследованиях по созданию орудий этого рода в СССР.

В своей работе «Метание снарядов электрической силой» А. П. Коноплёв рассмотрел общие вопросы проектирования орудия с принципом метания снаряда с помощью электрического тока, которые предлагались на первоначальных этапах научно-исследовательских работ.

Интересной является критика А. П. Коноплёвым указанных принципов, которые изначально основывались на простом замещении энергии сгорания пороха энергией токов короткого замыкания огромной величины, генерирующих в стволе орудия своего рода «электрический взрыв». Коноплёв обосновал, что такой подход является неправильным из-за необходимости борьбы с множеством негативных и опасных эффектов, сопровождающих выброс энергии электрического тока, организованный указанным образом.

Кроме того, построенная по этим принципам электрическая пушка получалась крайне громоздкой, дорогой, и, что главное, имела низкий КПД из-за трёхкратного преобразования одного вида энергии в другой, что не позволяло ей иметь характеристики, сравнимые с пушкой с обычным принципом метания снаряда. Он же пришёл к выводу, что конструктор электрических пушек не должен стремиться обеспечить время воздействия электрических сил на снаряд в стволе, сравнимое с временем протекания внутрибаллистических процессов порохового орудия, а должен пойти по пути более длительного воздействия сил на снаряд.

Такое решение, конечно, требовало применения значительно более длинного ствола, но процесс сообщения скорости снаряду организовывался существенно проще. По мнению Коноплёва, электрическое орудие должно быть стационарным, что исключало проблему снабжения его электрической энергией, которую можно доставлять к нему с помощью специальных ЛЭП.

При этом он оценивал и потребную электрическим орудием мощность в несколько сотен тысяч и даже миллионов киловатт, но считал такие значения достижимыми для электрогенерирующей техники тех лет. А. П. Коноплёв предложил использовать для метания снаряда силу электромагнитного поля, что позволяло производить постепенный разгон метаемого снаряда. Это давало орудию целый ряд конструктивных и эксплуатационных преимуществ, в том числе, отсутствие ограничений по максимальной скорости снаряда.

Работа Коноплёва подверглась изучению в конструкторском бюро Арткома, предписанием Артиллерийского управления (АУ) от 7 июля 1928 года № 52068/9я24 требовалось дать заключение о проекте «электрического орудия системы инженера Коноплёва». В течение трёх последующих лет работа Коноплёва и проект его электрического орудия рассматривался в различных инстанциях АУ, и в 1931 году состоялось решение об их практической реализации.

В этом году секция «Электроорудия» НТК АУ разработала план работ по данной теме. Помимо изучения существующей теоретической базы и составления обзора состояния вопроса в целом, планировалось осуществить разработку собственно электрических орудий и вести её силами двух научных центров: электротехнической лаборатории АНИИ (г. Ленинград, начальник О. Г. Флеккель, ведущий инженер — А. П. Коноплёв) и Всесоюзного электротехнического института (ВЭИ, г. Москва, ведущий инженер А. Г. Иосифьян).

АНИИ занимался электрическими пушками, построенными практически по всем известным к тому времени принципам, с двумя типами разгонных устройств (стволов) — прямолинейным и криволинейным. За начальный этап исследовательской деятельности (до 1933 года) в различных организациях были получены следующие предварительные результаты. В 1931 году инженер А. Г. Иосифьян с коллективом соавторов разработал несколько предложений электрических орудий и на одно из них — «Электромагнитное орудие» — получил авторское свидетельство. В 1933 году он вместе с Б. Д. Садовским рассчитал конструкцию уже длинной электрической пушки, работающей путём её прямого включения на шины районных электростанций. Дальше они совместно с А. П. Казанцевым работали над проектом электромагнитной пушки, стреляющей дисковым снарядом из немагнитного материала. Идею этой пушки А. П. Казанцев, в дальнейшем известный писатель-фантаст, использовал в одном из сюжетов своего романа «Пылающий остров»:

«...осмелюсь обратить Ваше внимание. Это должно укрепить в Вас надежду. Вот электрическая пушка сверхдальнего боя. Весь ствол её представляет собой два полюса магнита, между которыми создаётся сильнейшее магнитное поле. Всё получается, как в моторе постоянного тока. Через снаряд из наших аккумуляторов пропускается громадной силы электрический ток. Он взаимодействует с магнитным полем. Каждый знает, что магнитное поле не терпит присутствия электрического тока, который искажает его, поэтому оно с колоссальной силой выталкивает снаряд с током прочь. Начальная скорость, обретаемая снарядом, достаточна, чтобы перебросить его через два океана».

С 1931 года в Артиллерийском научно-исследовательском институте в Ленинграде под руководством А. П. Коноплёва началась теоретическая разработка основ электромагнитных орудий для дальней стрельбы и эксперименты с их действующими моделями малой мощности. Упоминавшееся ранее предложение М. П. Костенко, М. М. Подольского и Н. С. Япольского по магнитофугальной пушке было вновь рассмотрено, в частности, выполнен перерасчёт для нескольких вариантов исходных данных.

Принципиальным достижением работ периода 1931–1933 годов на этапе опытно-теоретических работ АНИИ стало определение направления поиска оптимальной для будущего рейлгана/рельсотрона схемы электромагнитного ускорителя масс среди следующих вариантов:

— турбоэлектрическое орудие (ТЭО);

— магнитоэлектрическое орудие (МЭО);

— электродинамическое орудие (ЭДО);

— электросоленоидное орудие (ЭСО).

О разработке и испытаниях орудий, построенных на этих принципах, речь пойдёт в следующей части статьи...

Предположим, в ближайшее время будет внезапно создана какая-нибудь невероятная броня, например, на основе углеродных нанотрубок или пенометалла от HRL Laboratories. Заодно предположим, что большая часть современного огнестрела из-за этого резко станет малоэффективной. Что современная наука сможет предположить в качестве альтернативы?

Сразу оговорюсь, что здесь будут рассматриваться далеко не все виды перспективного оружия на новых физических принципах. Возьмём несколько основных, которые наиболее часто встречаются в массовой культуре.

ЛАЗЕРНОЕ ОРУЖИЕ

Лазерное оружие, как ни странно, уже вполне используется во время боевых действий. Лазерами слепят камеры, пилотов, головки самонаведения ракет, а лазерные установки могут использовать для разминирования. Советские товарищи и их китайские коллеги даже разработали несколько ручных образцов, выглядящих, правда, довольно стремно. Про прицелы, целенаведение и прочее я вообще молчу.

Несмотря на всё это, на данном этапе развития невозможно массовое изготовление и использование не только ручного, но и станкового лазерного оружия. Казалось бы, у лазерного оружия столько плюсов!

- ничтожное подлетное время, заметное лишь на космических расстояниях, цель поражается мгновенно,

- невозможность перехвата поражающего элемента,

- не нужно боеприпасов (если оружие не использует химические патроны, как советский лазпистолет),

- огромная дальность,

- нет отдачи,

- поджигает цель,

- бесшумность,

- абсолютная настильность выстрела.

Но, кроме плюсов, у лазерного оружия реально много недостатков.

- необходимость компактного и мощного источника энергии. В настоящее время невозможно в принципе. Решение - поставить пушку на крышу АЭС,

- очень яркие блики. Решение - всем воевать в стильных солнцезащитных очках,

- низкая эффективность в дождь и туман, абсолютная неэффективность в дыму. Почему, думаете, все лазганы Имперской Гвардии и СПО имеют штык?

- а ещё лазер прекрасно отражается от зеркальной поверхности. Можно получить своим же лучом (вспоминаем физику: Угол между перпендикуляром к поверхности (нормалью) и исходным лучом называется углом падения, а угол между нормалью и отраженным лучом — углом отражения),

- неизбежная потеря мощности поражающих факторов лазерного луча с расстоянием до цели (особенно в космосе),

- можно поразить только видимую цель (нельзя, например, поразить цель метким рикошетом или закинуть луч за стену, как мину из миномета),

- для некоторых вариантов лазоружия - необходимость в очень мощной системе охлаждения, невозможной при настоящем техническом развитии.

Вывод: лазерное оружие - более чем реально, но в ближайшем будущем массовым и эффективным оно вряд ли станет, оно крутое, но не особо-то и эффективно.

ГАУСС-ПУШКА

Точнее, здесь мы рассмотрим не только гауссовки, но и рейлганы (рельсотроны), потому что оба вида этого оружия весьма похожи. Гаусс-пушка и рельсотрон - варианты кинетического оружия, разгоняющие обычные поражающие элементы до больших скоростей за счет различных электромагнитных эффектов, при которых поле сообщает ускорение находящемуся в нем проводнику. Эти виды оружия не настолько распространы, как лазеры. Тем не менее, существует несколько прототипов (например, американская корабельная установка), а ещё гауссовки любят клепать в гаражах разные энтузиасты. Кстати, массовое использование рейлганов более вероятно, чем гаусс-пушек, потому что они проще в производстве.

Итак, плюсы:

- может пробить всё. Совсем всё. Создание брони, способной остановить 50-70 граммовый снаряд, летящий со скоростью 30 км/с, невозможно сейчас и вообще маловероятно,

- отсутствие взрывчатки в боеприпасах сделает технику, оснащенную таким оружием, значительно менее взрывоопасной,

- гауссовки бесшумны, беспламенны и не имеют отдачи,

- не нужны особые боеприпасы - можно просто пальнуть 100 граммовой стальной болванкой.

Минусы:

- рельсотроны реально большие, занимают целую орудийную башню. Гауссовки поменьше,

- мощный ЭМИ при выстреле (рассчету лучше не брать айфоны и не иметь кардиостимуляторов),

- снаряд имеет все шансы испариться, не долетев до цели (от трения об воздух),

- точность реальных рельсотронов - плюс-минус город,

- очередями нельзя стрелять,

- необходим очень мощный и компактный источник энергии. Решение - найти артефакт "Вспышка" и запихнуть его в гауссовку.

Вывод: вполне реалистичны, но пока маловероятны, тем более ручные.

ПЛАЗМЕННОЕ ОРУЖИЕ

Плазменное оружие может поражать цель за счет огромной температуры поражающего элемента, а также давления, которое плазма может оказать на цель. Теоретически, плазменный заряд - сверхэффективный кумулятивно-зажигательный боеприпас. Плазмоганов пока не изобрели, но выход есть:

1. Берём рельсотрон.

2. Берём кусок меди.

3. Стреляем куском меди из рельсотрона.

4.????????

5. PROFIT!!! (от трения об воздух кусок меди станет плазмой).

Плюсы:

- сверхвысокое останаливающее и бронебойное действие,

- может поджечь цель,

- прекрасно разгоняется до огромных скоростей,

- сила воздействия на цель не зависит от расстояния (если сгусток долетел целиком),

- наводит ужас на врага.

Но плазмоган - самое нереалистичное оружие из всех перечисленных в посте. И вот почему.

Недостатки:

- неустойчивость плазмы. Чтобы поддерживать данное состояние вещества, нужен постоянный источник энергии. В ином случае, при отключении источника энергии, плазма исчезает за доли секунд. Решение: эээ... засунуть батарейку внутрь? Один этот недостаток ставит крест на возможности появления плазмоганов в ближайшем будущем(,

- очень высокая температура заряда (нужно из особых материалов оружие делать надо, иначе оно тупо расплавится),

- ну вы уже догадались, да? Правильно, отсутствие мощного и компактного источника энергии,

- вес,

- различные неполезные для стрелка излучения,

- малая эффективность в дождь, туман и в дыму,

- взрывоопасность. При этом, если у вас в руках взорвётся Баррет - вы скосплеите Кентукки, а если это будет плазмоган? Вы просто испаритесь.

- плазма рассеивается в атмосфере, тормозясь об воздух... и рассеивается в вакууме, расширяясь во все стороны,

- приводит в ужас сечатку стрелка, его союзников и противников,

- наконец, плазмоган, как и всё оружие на новых физических принципах, будет тупо очень дорогим.

Короче, плазмоган - весьма и весьма нереалистичное оружие, и не факт, что когда-либо человеки сумеют создать эффективный, безопасный или хотя бы рабочий плазмоган.

Ух и простыню же я накатал! Ну, что я скажу в конце? Нужно не страдать фигней и не пытаться создать лазган, плазмоган или гауссовку, а сперва лучше развивать медицину, генетику, биоинженерию и прочие полезные технологии. Ну ладно, болтер можно замутить)

"от 25 до 45 мегаватт энергии"

Семён Семёныч...

"Щительнее надо, ребята, щительнее".

Школа в прошлом, электроЭНЕРГИЮ оплачиваем за КИЛОВАТТЫ. Поэтому чуток позанудствую.

Ватты это мощность. Энергия это джоули. Сила в ньютонах, брат.

Мощность и энергия это разные вещи. Примерно как скорость и расстояние. Если машина едет 100км/ч, это не значит, что она обязательно проедет 100км.

Про энергию.

"1 ватт определяется как мощность, при которой за 1 секунду времени совершается работа в 1 джоуль".

Т.е. 1Вт=1Дж/1с = 1000Дж/1000с = 0,0001Дж/0,0001с.

Мощность одна, а энергии разные.

Более того, 1Дж/0,001с= 1000Вт!

Из всего этого следует, что когда говорят про "мощность лазера должна быть 25-45МВт", то имеют в виду мощность в течении некоторого времени, требующегося для передачи необходимой энергии. Это время порядка секунд.

Чтобы запитать лазер/рейлган в 10МВт (потребляемой мощности) не требуется генератор на 10МВт. Нужен генератор + накопитель, который может быстро отдавать энергию. Лук и пневматическая винтовка — наглядные примеры этого принципа. Медленно запасаем, быстро отдаём.

Сказанное выше не умаляет сложностей задачи.

На мой взгляд главная проблема — абляционная оболочка и вращение той же ракеты. Замаешься жечь.

Ну что же, друзья - вот и обещанный пост. По традиции - перед основной частью будет небольшая вводная,. Кому лень читать мои словоблудия - листайте ниже, до первой картинки.

Итак, геймификация сознания. Она имеет еще одно забавное проявление в виде веры в беспрерывный, последовательный, масштабируемый  и обязательно гарантированный прогресс. Ну знаете, как в "Civilization" - накопил 20 монеток и 10 железа - и из лука обязательно получится арбалет. А потом ружье. А потом вообще танк. И если копить монетки дальше и тратить буквально немного времени - каждый новый танк будет обязательно лучше и лучше, и рядом откроется ветка с лазерами и шагоходами.

Как вы, наверное, догадались (и помните из поста о "боевых лазерах") в реальной жизни всё немножечко не так. Бывают тупиковые ветки исследований. Бываю исследования, годами не сдвигающиеся с мертвой точки. Бывает RND вообще только ради попила (особенно в США, где ВПК отчитываться не нужно, а бюджет что-то вроде 700 миллиардов. В общем - далеко не всегда перспективный с виду концепт вырастает во что-то стоящее.

Чтобы было ещё понятнее - давайте приведу пример. У вас есть автомобиль с двс (пусть будет жигули 2107) с паспортным разгоном до сотни за 14 секунд. Улучшить эту характеристику на 2, на 3, да пусть даже на 5 секунд - задача в принципе решаемая даже на гаражном уровне - цилинды расточить, форсунки поменять, турбину навесить - и вуаля, ваша ласточка едет до сотки уже за 9 (а то и вовсе за 7) секунд.

Но при этом условная бугатти годами висит на цифре 2.4 секунд не просто так, и даже на десятую секунды улучшить этот результат не может. И все двсные автомобили так и пляшут где-то около двух с половиной секунд до сотни, потому что дальше - возникает целая куча нерешаемых инженерных задач вида "чем это смазать", "как охладить", "из какого материала делать тормоза и ступицы, чтоб не расплавились", "с какой точностью изготавливать двигатель и трансмиссию, чтоб все это не рассыпалось", "как не взлететь" и т.д. и т.п. идею, смею полагать, вы уловили.

Итак, рейлган - безусловно знаком многим. Кому из quake II как оружие под цифрой 9, кому из учебника физики, как электромагнитный ускоритель масс.

Идея до безумия простая - разгонять токопроводящий снаряд между двух направляющих. Разогнать так быстро, что можно будет снаряд ничем и не начинять - кинетическая энергия сама все сделает :

Настолько простая, что многие повторяют это в гараже, и, соответственно, целевая аудитория искренне верит, что вот-вот уже поставят такую вундервафлю на вооружение и всё - выводи, Путин, свои корабли с Чёрного Моря.

Вот только увеличить чуть-чуть и всё, да?;)

Постулируется, как обычно, всякое:

- скорость снаряда в 6М, что позволит сбивать ракеты

- стоимость выстрела в 40 раз дешевле, чем ракетой (выстрел то производится железной болванкой)

- не нужно хранить взрывчатые вещества на борту

- дальность до 400 км.

- Попадание во вражеский корабль будет сродни попаданию ядерного боеприпаса

- ну и вообще, круто! Рельсотрон же, не то что эти примитивные ватные ракеты и снаряды.

Все это попадает регулярно и в сми:

И в восхищенные звплюсованные публикации на  околотехнических порталах:

История постановки этого, во всех отношениях "прорывного" девайса на вооружение - долгая, и может конкурировать разве что с боевым лазером:

Американский railgun стреляет, уже почти взят на вооружение US Navy (2017й год)

https://amp.topwar.ru/116052-resurs-amerikanskogo-relsotrona...

Американский railgun стреляет, уже почти взят на вооружение US Navy (2015й год):

https://www.youtube.com/watch?v=o4ZqfEJTGzw

Американский railgun стреляет, уже почти взят на вооружение US Navy (2012й год):

https://www.youtube.com/watch?v=9jFhdPY0o8k

Американский railgun стреляет, уже почти взят на вооружение US Navy (2010й год):

https://www.youtube.com/watch?v=u4WhCXBVjAE

Американский railgun стреляет, уже почти взят на вооружение US Navy (2008й год):

https://www.youtube.com/watch?v=b_OjZyQ6LGE

Американский railgun стреляет, уже почти взят на вооружение US Navy (2006й год):

http://www.eugeneleeslover.com/VIDEOS/Rail_Gun.html

Ну и так далее. Из новости в новость пересекает одна и та же фотография из 2008 года

И в ютубах куча однотипных видео:

Но реальность, как всегда сурова и беспощадна, и бьёт поддых любителей sci-fi с самой неожиданной стороны.

1. Износостойкость. Немецкая пушка Дора, у которой после каждого выстрела менялся калибр - передаёт привет. Направляющие рельсы просто сгорают после нескольких выстрелов, что само по себе сводит на нет реальную эксплуатацию - тащить с собой кучу запасных рельс никому не хочется, а сверхизносостойкий вибрниум (загуглите, посмеётесь) существует пока только в комиксах Марвел и воспаленных фантазиях Илона Маска и его фанатов.

2. КПД и требуемая мощность. Для создания импульса, по разным источникам, требуется от 25 до 45 мегаватт энергии. За пределами корабля (да и то, специально для этого спроектированного, ибо такие мощности повсеместно у корабельных установок не встречаются) - использование невозможно в принципе.

3. Наведение.  Урон, который может нанести железная болванка - сугубо ударный. Точечно попасть некороектируемым боеприпасом куда-либо с большого расстояния - задача нетривиальная не только из-за отсутствия столь точной сервомеханики, но и по более прозаическим причинам: на таких скоростях на траекторию полёта влияют не только неоднородность гравитации/атмосферы/температур, но и банальная кривизна земли. Был бы мир плоским - было бы удобнее, но ой.

4. Реальная пробиваемость - на уровне обычных артиллерийских снарядов средних калибров. Скорость выше, но ввиду отсутвия начинки масса снаряда - меньше. Энергия - это ведь не только скорость, но и масса. Дальность полёта больше, но см. п. 3. Начинить же снаряд каким-нибудь врывчатым веществом не получится: огонь на фотографиях выстрелов - это испаряющийся металл, да и перегрузки нереальные. Поэтому только болванками и получается плеваться.

5. Заявляемых 6М скорости достичь не удалось. Максимум 3.6М

В сухом остатке получаем всё как обычно:

Как оружие атаки этот девайс применим разве что в сценарии "вражеский корабль вплотную приблизился, пальнем ему борт в борт", да и то - с соответствующими результатом. Ну пробило, ну может и насквозь - а толку то от перемоги в сугубо фэнтезийной ситуации? Выстрелить дальше чем на десяток километров не получится, поражать наземные цели - не получится. Возможность отрегулировать скорость, про которую многие упоминают - не спасёт. Сделать снаряд медленнее - это значит снизить и без того не сильно впечатлающий урон.

Как оружие защиты - примерно также бесполезен, как и лазер. Прицелиться точно в идущую на 6-9М современную ракету за N километров (а точнее, спрогнозировать и рассчитать точку встречи двух очень быстрых объектов и за какое-то невероятное время туда навестись) некорректируемым боеприпасом - невозможно. Это не потому что я плохой и кремлебот, а потому что нет настолько точной и быстрой механики. И не факт, что когда-нибудь будет. В медленную ракету прицелиться можно, но вот со скорострельностью беда, и уже 2-3 ракеты сводят на нет всю полезность рейлгана как средства ПВО. Почему нельзя поставить два рейлгана, думаю, объяснять не нужно?) Спойлер: не поместятся.

На мобильное шасси эту штуку также не поставить (ну не умеют ещё 25 мегаваттные генераторы в корпус танка впихивать, что уж тут поделать)

В ручном же исполнении - получается  в лучшем случае тяжёлая игрушка мощностью плохого пневмата и сомнительной автономности

Всё это было настолько очевидно, что дальше пилить бюджет (а успели освоить что-то вроде полутора миллиардов) стало как-то совсем уж неудобно, и тему тихонько свернули, несмотря на построенный конкретно под неё зумвальт

Тихо и без лишнего шума - просто не включили соответствующие статьи в бюджет на 22 год. Кончилась эпоха!

https://www.thedrive.com/the-war-zone/40875/the-navys-railgu...

Думаю, может про теслу написать?

Почему именно про нее?) Ну так тесла (вместе с капитализацией apple и свободной свободкой)  формирует тот самый фундаментальный триумвират, на котором базируются убеждения некоторых товарищей о том, что из "этой страны" "пора валить", т.к. тут отстали уже на 100 лет по технологиям - а там, "в цивилизованных-то странах" все хорошо и все на тесла ездят, и получают по 10к$ просто так.