Техника - молодёжи 1984-03, страница 41

ВОЕННЫЕ ЗНАНИЯ

первых характерен высокий коэффициент полезного действия применительно к преобразованию электрической энергии в механическую энергию движущегося снаряда. Однако величина ускоряющей силы таких ЭМП сравнительно невелика.

Коэффициент полезного действия ЭМП на постоянном токе меньше, зато пусковая скорость снаряда у них гораздо выше. Поэтому, по мнению зарубежных специалистов, они перспективнее.

(Конструкция ЭМП, в общем, относительно проста: припомните орудие Фашона и Виллепле. В двух словах она состоит из гусеничной или колесной пусковой установки, направляющих, снаряда и токопроводов, источника энергии и системы ее коммутации. Существуют еще и рельсовые ЭМП, представляющие линейный электродвигатель постоянного тока, состоя-щий из пары жестких проводников (рельсов), по которым ток проходит в противоположных направлениях. Такой «ствол» с параллельными направляющими играет роль одно-витковой обмотки, в то время как корпус снаряда выступает в качестве якоря. Сила, действующая на снаряд, вычисляется по форму-L-I2

ле F= —тр , оде L — индуктивность на единицу длины направляющих рельсов, а I — сила тока в рельсах и снаряде.

Отсюда следует, что начальная скорость снаряда зависит от величины индуктивности и квадрата силы тока. Скорость снаряда в рельсовой ЭМП будет тем больше, чем больше сила тока и длина ствола. А так как скорость передачи электромагнитного воздействия в конструкции пушки соизмерила со скоростью света, то исчезают ограничения, вытекающие из предельных скоростей движения молекул газа порохового заряда, что свойственно артсистемам классических образцов.

Однако из-за ограничения плотности тока приходится увеличивать размеры ствола, что, в свою очередь, приводит к возрастанию массы ЭМП. Ограничение плотности тока вызвано предельными величинами температуры нагрева рельсов и перегрузками, воздействующими на корпус снаряда. Конечно, было бы желательно сделать ствол ЭМП компактнее, но тогда возникает опасность оплавления рельсов. Эксперименты, проведенные за рубежом, показали, что нагрев рельсов уменьшается с возрастанием их поперечных размеров. Но... вновь появляется пресловутое «но» — тогда придется увеличить (и утяжелить) обойму. Специалисты пробовали

«укоротить» снаряд, только и это оказалось нежелательным, ибо при выстреле он может попасть в перекос и заклиниться в направляющих. И все же инженеры нашли выход из положения, предложив обхватывать обоймой только среднюю и донную части снаряда.

Высокие требования предъявляются и к устойчивости снаряда при полете по траектории. С этой целью применяются стабилизаторы либо снаряд раскручивается перед выстрелом или при движении по направляющим.

Естественно, что от параметров ствола и заданной скорости снаряда зависит и величина необходимой энергии.

Ее минимум зависит от энергии, запасенной в первичном накопителе, с учетом потерь при последовательной передаче ее к преобразователю, а затем к рельсовым направляющим. Так как современные стационарные электрогенерирующие устройства неспособны за сравнительно короткое время выдавать мощные импульсы энергии, то приходится использовать аккумулирующие устройства, чтобы, накопив несколько мегаджоулей, быстро ввести их в обмотки ствола.

По мнению иностранных специалистов, для этого подходят униполярные генераторы, генераторы взрывного сжатия магнитного потока, батареи конденсаторов, МГД-генераторы, высоковольтные линии электропередачи и некоторые другие устройства, составляющие комплекс ЭМП.

Роторы униполярных генераторов представляют сабой гигантские фарадеевские диски.» Работая как маховики, они аккумулируют энергию, полученную от внешнего источника, чтобы за считанные секунды выдать импульс постоянного тока величиной до 0,5 мА. Больше того, применив индуктивный накопитель, установленный между генераторам и ЭМП, этот период можно сократить до миллисекунд. Добавим, что за рубежом уже разработаны проекты компактных униполярных генераторов, предназначенных для ЭМП.

В зарубежных проектах ЭМП предлагается генерировать ток при сжатии магнитного потока. С этой целью применяют индуктор с двумя паралелльными медными проводниками длиной по 2,5 м, на одном из которых размещен заряд листового взрывчатого вещества. После того как индуктор получит энергию от внешнего источника (батареи конденсаторов), заряд подрывают и проводники устремляются навстречу друг другу, сжимая магнитное поле и генерируя импульс, характеризующийся большей силой

тока по сравнению с импульсом, создаваемым непосредственно конденсаторами.

Кстати говоря, преимущество батарей конденсаторов и состоит в том, что они просты и весьма эффективны.

Зарубежным специалистам удалось доказать возможность получения импульсов мощностью в миллиарды ватт от компактного МГД-генератора, работающего на энергии, выделяемой взрывчатым веществам. Так, при проведении опытов в плазменном канале диаметром 25,4 мм был получен импульс длительностью 25 мкс и мощностью 2 ГВт.

Существуют за рубежом и проекты рельсовых ЭМП, при стрельбе подключаемых к линиям высоковольтных передач всего на несколько секунд. Таким образом, они, очевидно, смогут не только вести огонь на большую дистанцию, но и выводить объекты на околоземную орбиту. При этом отношение массы топлива к полезному грузу составит 4—5, тогда как для обычных ракет, использующих жидкое топливо, . это отношение составляет 30—70.

Специалисты ряда стран изыскивают и другие источники энергии, с помощью которых можно было бы генерировать еще более мощные импульсы, необходимые для высокоскоростного метания снарядов.

Эффективность и коэффициент полезного действия ЭМП принято оценивать по отношению кинетической энергии снаряда к велигчине проводимой к орудию энергии. Последняя складывается из кинетической энергии снаряда с энергией, рассеянной в направляющих рельсах, дуговой плазме и энергии магнитного. поля.

В зарубежных проектах некоторых наиболее удачных ЭМП энергия, рассеянная в направляющих, всего в 3 раза превышает кинетическую энергию снаряда, коэффициент полезного действия ЭМП может составить 0,20, что весьма близко к тому эке показателю современных артиллерийских орудий.

По данным журнала «Вертех-ник» (ФРГ); относительно высокий КПД «электропушек», возможность достижения гипервысоких начальных скоростей снаряда делают ЭМП весьма перспективными. И не только в артиллерии. Электромагнитные метательные пусковые установки в будущем могут найти применение и в ряде отраслей науки и техники, например, при запуске космических аппаратов. Об этом, в частности, рассказывалось в статье доктора технических наук Ц. Соловьева «Из пушки — на Луну» (см. «ТМ»"№ 4 за 1973 год).

39