Сверхмощная Гаусс пушка

[Nicsamarsci]

Представим себе настоящее чудо артиллерии для второй половины прошлого века, способного составить конкуренцию даже баллистическим ракетам - электромагнитное орудие  с использованием высокотемпературных сверхпроводников и калибром чуть больше немецкой Доры, 1000 мм где-то. Орудие будет полностью стационарным, стрелять многотонный и снарядами из удаленных мест со скоростями вплоть до первой космической. Это позволит забросить например  ядерную или высокоточную боеголовку в любую точку Земли а также при желании выводить военные спутники на орбиту. Как такая идея?

[Daniil]

Как такая идея?

Законы электромагнетизма следует изучать более тщательно.

[Nicsamarsci]

А в чем проблема? Применение сверхпроводящих магнитов в таком орудии позволит достичь как высокого общего КПД системы так и высоких показателей магнитных полей, как в ядерных токамаках примерно, что позволит снаряды до очень высоких скоростей разгонять

[Daniil]

А в чем проблема?

В физике работы гаусс-пушки.

Во-первых, в момент ускорения projectile у вас в цепи источник ЭДС-катушка возникает затухающий колебательный процесс, вызванный тем что у вас там стоит внушительного размера индуктивность. Частота этих колебаний небесконечна (а на практике весьма даже невелика), и отрицательный полупериод стремится втянуть ваш projectile обратно в катушку почти с той же скоростью, с какой положительный её старался выбросить.  Да, можно воткнуть "шунтирующий" диод, "обрезав" отрицательный полупериод, но а) фактически, полностью вы его не обрежете (вы можете лишь очень внушительно отодвинуть и сгладить его фронт), от чего страдает КПД, и, б) запасённую в катушке энергию всё равно придётся преобразовать в тепло. А в вашем случае её МНОГО.

Во-вторых, гаусска для получения достаточного КПД должна быть многоступенчатой, что вызывает вторую фундаментальную проблему - низкую эффективность конечных ступеней. Гаусс-пушка - это линейный электродвигатель. При фиксированном размере статора (катушек) и ротора (projectile) оно, как и любой электродвигатель, имеет "максимальные обороты", определяемые потокосцеплением и геометрией статора и ротора - при большой скорости движения ротора относительно статора катушки просто не смогут полностью отдавать свой магнитный момент projectile. Иными словами, практически реализованный гаусс-многоступ в силу принципа своего действия не может разогнать метаемое тело до скорости большей, чем позволяет его геометрия.

В третьих "гаусс-пушка" это частный, очень специальный случай линейного электромагнитного ускорителя/линейного электродвигателя, в силу своей конструкции работающий в очень, крайне неэффективном режиме, чем объясняется паровозный КПД (практически - порядка 3-4 процентов). ЛЭД хорошо работает когда надо не торопясь разгонять расчётную массу и поддерживать её скорость (пример вам - те же токамаки или например маглев). Когда вы пытаетесь резким импульсом разогнать "иголку", ЛЭД закономерно фейлит, т.к., в силу конструкции не может протолкнуть сквозь себя достаточное количество энергии (а "иголка" не может его принять).

Ну и таки да, любые дополнительные преобразования энергии вредны. Прямое преобразование энергии, типа как при выстреле из огнестрельного оружия - гораздо более эффективно.

Изменено 4 Aug 2022 пользователем Daniil

[Nicsamarsci]

Но конечные скорости могут быть все равно выше чем у огнестрельного, если снаряд долго разгонять.

[prostak_1982]

Ну и таки да, любые дополнительные преобразования энергии вредны. Прямое преобразование энергии, типа как при выстреле из огнестрельного оружия - гораздо более эффективно.

Хм, подумалось о компактном ядерном заряде, залитом жидким протием. Сверху поршень, а еще выше - груз.

[de_Trachant]

о компактном ядерном заряде

Проще одноразовый лазер с ядерной накачкой.

Только не в атмосфере, само собой.

[imnot]

Я предлагаю просто пустить мощную струю.

[Граф Цеппелин]

Представим себе настоящее чудо артиллерии для второй половины прошлого века, способного составить конкуренцию даже баллистическим ракетам - электромагнитное орудие с использованием высокотемпературных сверхпроводников и калибром чуть больше немецкой Доры, 1000 мм где-то. Орудие будет полностью стационарным, стрелять многотонный и снарядами из удаленных мест со скоростями вплоть до первой космической. Это позволит забросить например ядерную или высокоточную боеголовку в любую точку Земли а также при желании выводить военные спутники на орбиту. Как такая идея?

Если у вас есть высокотемпературные сверхпроводники, то технология, мягко говоря, меняется очень и очень сильно сама по себе...

[Nevrik Xz]

Как такая идея?

дать по рукокрылам инопланетным хулиганам.. 

[Nicsamarsci]

Как средство противокосмической обороны тоже очень эффективно было бы. В течении короткого времени можно сразу несколько снарядов на орбиту выкинуть 

А вот такие технологии сделали бы гаусс-системы куда эффективнее

Изменено 4 Aug 2022 пользователем Николай Ковалев

[sanitareugen]

А если не сверхвысокотемпературные, а существующие сейчас сверхпроводники - отчего мне вспомнился рассказ коллеги с МРТ, как коротнуло в магните и как они выпрыгивали в окна - гелий не ядовит, но поддерживать дыхание не умеет...

[Nicsamarsci]

Какие паникеры однако

[VIR]

А как это магнитное поле ускоряет чего-то там? Сила же перпендикулярна скорости заряда, т.е. меняется только направление а не величина скорости. 

[sanitareugen]

Какие паникеры однако

Не паникёры, а знающие технику безопасности.

[sanitareugen]

А как это магнитное поле ускоряет чего-то там? Сила же перпендикулярна скорости заряда, т.е. меняется только направление а не величина скорости. 

Если именно гауссовка - то банально притягивает ферромагнитный снаряд. А когда тот втягивается в соленоид, напряжение отключается. Перпендикулярно - это рельсотрон, там снаряд между "рельсов", на которых напряжение, а через снаряд ток, и магнитное поле перпендикулярно плоскости рельсов.

[sanitareugen]

Представим себе настоящее чудо артиллерии для второй половины прошлого века, способного составить конкуренцию даже баллистическим ракетам - электромагнитное орудие  с использованием высокотемпературных сверхпроводников и калибром чуть больше немецкой Доры, 1000 мм где-то. Орудие будет полностью стационарным, стрелять многотонный и снарядами из удаленных мест со скоростями вплоть до первой космической. Это позволит забросить например  ядерную или высокоточную боеголовку в любую точку Земли а также при желании выводить военные спутники на орбиту. Как такая идея?

 В порядке совета. Говорят, в аэропорту Тель-Авива висит плакат на русском: "Не считайте себя самым умным, здесь все евреи!". Так вот, не считайте себя единственным, кто читает лёгкий научпоп. Про существование электромагнитных пушек все тут знают, начиная с запатенованной в 1904 пушки Биркеланда и вплоть до перспективных пушек "Зумвольта" (впрочем, там не гауссовки, а рельсотроны, да и рассчитывали получить 1600 м/с). 

Либо давайте техническую проработку, а не нечто уровня "давайте штамповать танки!", с физическими расчётами, с указанием на доступные или перспективные источники энергии, и тогда альтисторическую компоненту возьмут на себя другие, либо делайте допущение "ИЛМ подарил гауссовку" и описывайте политические и социальные последствия. А простой пересказ статьи "Мятеж на Очакове""Оружие будущего", боюсь, не оценят.

[VIR]

Перпендикулярно - это рельсотрон, там снаряд между "рельсов", на которых напряжение, а через снаряд ток, и магнитное поле перпендикулярно плоскости рельсов.

Магнитное поле с током взаимодействует или с ферромагнетиком?

 

Ваще это очень похоже на задачу Сахарова. Она даже, когда имя Сахарова еще можно было упоминать, в задачнике по курсу Общей физики так называлась. Но детали я совсем не помню.

[sanitareugen]

В рельсотроне - с током, в гауссовке - с феромагнетиком

[Nicsamarsci]

Ну а если насчёт конкретных технических предложений для сверхмощного электромагнитного  орудия то можно рассмотреть следующее:

Электромагниты на высокотемпературных сверхпроводниках, (охладитель жидкий азот или даже углекислота) с индукцией до 100 Тл

Сверхъемкие конденсаторы нового поколения, дающие максимальный разряд тока

Сверхпроводящий накопитель энергии (СПИН) в качестве дополнительного источника питания

Компактный ядерный реактор с высокой удельной мощностью, возможно на быстрых нейтронах как основной источник энергии

Все вместе это вполне позволит создать весьма эффективную Гаусс пушку

[Эгалитарный Эусоциалист]

Ну а если насчёт конкретных технических предложений для сверхмощного электромагнитного  орудия то можно рассмотреть следующее: Электромагниты на высокотемпературных сверхпроводниках, (охладитель жидкий азот или даже углекислота) с индукцией до 100 Тл Сверхъемкие конденсаторы нового поколения, дающие максимальный разряд тока Сверхпроводящий накопитель энергии (СПИН) в качестве дополнительного источника питания Компактный ядерный реактор с высокой удельной мощностью, возможно на быстрых нейтронах как основной источник энергии Все вместе это вполне позволит создать весьма эффективную Гаусс пушку

Это такая шутка? 

[sanitareugen]

Электромагниты на высокотемпературных сверхпроводниках, (охладитель жидкий азот или даже углекислота) с индукцией до 100 Тл Сверхъемкие конденсаторы нового поколения, дающие максимальный разряд тока Сверхпроводящий накопитель энергии (СПИН) в качестве дополнительного источника питания Компактный ядерный реактор с высокой удельной мощностью, возможно на быстрых нейтронах как основной источник энергии

"Я знаю карате, кунфу, таэквондо, джиу-джитсу и ещё много страшных слов..."

[Nicsamarsci]

А что не так? Разве многие из этих  технологий существуют уже сейчас? 

[sanitareugen]

Не то, чтобы не существовали... Но существуют по-разному. Скажем, реакторы на быстрых нейтронах вполне реальны, но не сюда. Их достоинство не в том, что "могут быстро дать много энергии", а в том, что способны вырабатываеть ядерное топливо. Для гауссовской пушки (равно и рельсотрона) всё равно, чем запитываем, от реактора, от ГЭС, или миллиону китайских комсомолок выданы шёлковые трусы и стеклянный член.

Высокотемпературные сверхпроводники существуют. Но которые практически пригодны - позволили заменить жидкий гелий на жидкий водород. Сверхпроводящая керамика это прорыв в физике, но резко нетехнологична. Очень хрупкая. А такой отбор энергии металлический сверхпроводник деформирует (и с этим можно бороться), а керамический рассыплется (и что с этим делать?)

Но главное даже не в этом, можно сказать, что это временные трудности.Вопрос в конструкции пушки. По мере нарастания скорости время прохождения катушки будет падать, и для равного прироста скорости надо будет увеличивать силу притяжения обратно пропорционально скорости. Как это будете реализовывать? Учитывая, что существует явление насыщения, для магнитомягких - где-то на уровне 2 Тл.

В общем, на уровне идеи это известно больше века, но не реализовано. Если у Вас есть идеи по реализации (но не уровня "услыхал красивое слово и вставил") - то с интересом выслушаеи. Сколько катушек, сколько в каждой витков, какой ток, от чего запитываем и как подключаем.

[prostak_1982]

или миллиону китайских комсомолок выданы шёлковые трусы и стеклянный член.

Доктор, откуда у вас такие картинки?