Vzhledem k zajímavé diskuzi ohledně Gaussovy pušky v článku
o Anchorage, jsem se rozhodl sepsat menší tematický článek o této technologii.
Začneme něčím jednodušším – co je to vlastně Gaussova (word
mi to pořád opravuje na gaučova) puška. Jedná se o lineární magnetický
urychlovač feromagnetického projektilu.
Amíci tomu taky někdy říkají Coilgun (cívková puška), narážejí tím na
fakt, že k pohonu projektilu se používá několika za sebou řazených cívek.
Pro obraznost tady je odkaz na zjednodušený Coilgun
Feromagnetismus – je vlastnost látky, která se stává
magnetickou pokud se nachází v cizím magnetickém poli, ve chvíli kdy se ztratí
toto cizí magnetické pole ztrácí se i magnetické vlastnosti dané látky.
Cívka - nastudujte si
střední školu protože tohle musí vědět každý ;)
Ještě by se hodilo trochu upřesnit názvosloví, Gaussova
puška a Railgun NENÍ to samé. Railgun funguje na podobném principu ale ne
stejně, to můžu sepsat někdy jindy. Někdy se také dá narazit na pojem MASS
DRIVER, to se dá ve zjednodušené formě považovat za hodně přerostlou Gaussovu
pušku, funguje v podstatě stejně jen v „trochu“ jiném měřítku. Když se
vrátím k railgunu, 99% všech zbraní na které narazíte ve hrách a filmech,
kterým se říká railgun jsou ve skutečnosti lineární magnetické urychlovače
(prostě tomu budu v rámci tohohle pojednání říkat Gaussova puška). Hlavní rozdíl mezi railgunem a coilgunem je v metodě
vystřelování projektilu, coilgun používá hlaveň, jako klasická puška, ve které
se projektil urychluje pomocí několika sekcí cívek, na rozdíl od railgunu kdy
se jedná o lineární motor,
takže vlastně dvě souběžné „kolejnice – raily“ a projektil je urychlován celou
dobu.
Takže zpátky ke Gaussově plivátku. Jako nejjednodušší forma
se dá považovat několik neodymových magnetů a ocelových kuliček. Do nějaké
vhodné „kolejnice“ přilepíme v pravidelných rozestupech (pravidelný pro
účel výuky, protože doopravdy se musí vzdálenosti zvětšovat úměrně rychlosti
projektilu) neodymové magnety a ke každému dáme na stejnou stranu dvě nebo více
ocelových kuliček.
Výsledek vypadá takto
První kulička která se pustí směrem k magnetu je jím
přitahována až do něj narazí, díky zákonu o zachování energie je tato energie
předána poslední kuličce ve vzniknuvším zmatku a ta je vystřelena vyšší
rychlostí než kulička která do magnetu narazila (byla dále od něj, tedy ji
magnet držel menší silou než přitahoval první kuličku, proto je jich taky na
jedné straně více), to by byl jednofázový gauss gun, pokud takových sekcí s kuličkami
uděláme více, každá další kulička bude mít vyšší rychlost a energii než kulička
před ní, teda do chvíle než rozmlátí magnet v další sekci na padrť.
Skutečná gaussova puška pracuje v podstatě na stejném
principu. Máme hlaveň, a na ní je ZA nábojovou komorou umístěna cívka s nějakým
druhem snímače, projektil může být buď přitáhnut rovnou, nebo mu může být
udělena kinetická energie (například normální náboj) a poté akcelerován
cívkami. Ve chvíli kdy se náboj ocitne
těsně před středem cívky, musí být odpojena, aby projektil nebyl zase zpomalen
magnetickým polem, které by ho tahalo zpátky. Pro větší účinnost se používají
další cívky, kdy se zvětšuje vzdálenost mezi nimi, aby se eliminovala zvyšující
se rychlost projektilu a jeho magnetická saturace (schopnost akumulovat
magnetismus).
Takhle vypadá vícestupňový coilgun
Hlavní problém je v elektřině, aby mohl být projektil
urychlen na efektivní rychlost je potřeba dostatek energie, přesněji dosáhnout
v cívce/elektromagnetu špičkového výkonu v řádech kiloampér a
mikrosekund (aby bylo magnetické pole dost silné na urychlení projektilu), což
klasická baterie nezvládne, další problém (ale řešitelný) je vznik napětí na
cívce o opačné polaritě. Nejvhodnější jsou momentálně kondenzátory, a to
kondenzátory pulzní, které jsou schopny takovýchto výkonů. Když si dáte tu
práci a použijete google, dá se najít matematická rovnice pro výpočet požadované
kapacity pro dosažení dané energie (v joulech).
Vhodné zdroje energie jsou kompulzátory – alternátory s pulzní
kompenzací
pulzní transformátory – taky dokážou dodat dostatečný proud v dostatečně krátkém
čase
a kondenzátory J,
nevýhoda je nutnost jejích nabíjení (hodinu nabíjím a pak to za desetinu
vteřiny vypařím v cívce).
Zajímavý projekt, který je bohužel už delší dobu mrtvý. Jedná se o pětistupňovou gaussovu pušku s energií kolem 7 kJ
Druhý jejich projekt je slabší 3 kJ
Bohužel efektivita takovýchto doma dělaných „kanónů“ je 3-4%
ale i tak, když si vezmete 3% z 7 000 Joulů, jsme na 210 Joulech
efektivního výkonu projektilu a to už je dost (airsoftová odstřelovačka s pořádnou
pružinou 10-12 Joulů, vzduchovka hatsan 440 s upravenou pružinou 24
Joulů).
Výsledná energie se odvíjí od úsťové rychlosti a váhy
projektilu, takže lehčí projektily mohou dosahovat i nadzvukových rychlostí.
Hledal jsem ještě článek o dělu americké armády kdy
používali tuto technologii pro střelbu dělem ale nenašel, výsledky byly
úctyhodné, až na ty teploty které při střelbě vznikaly na cívkách, takže to
střílelo pěkně ale jen jednou než se to upeklo.
KOMENTUJTE