JELÍNEK O., VALENTA J.: ELEKTROMAGNETICKÉ ZBRANĚ
ELEKTROMAGNETICKÉ ZBRANĚ
Ondřej Jelínek, Jakub Valenta
4. A, Gymnázium Na Vítězné pláni, Praha 4, šk. rok 2005/2006
Abstrakt: Elektromagnetické zbraně, jejich historie, fyzikální princip, využití, výhody a nevýhody.
Úvod
Elektromagnetické zbraně jsou zbraně, které jsou schopné díky elektromagnetickému
vlnění akcelerovat magnetickou střelu do vysokých rychlostí.
Mezi elektromagnetické zbraně patří:
1. gauss gun, známý též pod názvem coilgun (cívková zbraň) – viz Obr. 1,
2. railgun (kolejnicová zbraň) – viz Obr. 2.
Obr. 1: Gauss gun
Obr. 2: Railgun
Vznik gauss gunu
Označení gauss gun pochází od německého matematika Carla Friedricha Gausse, který
formuloval matematický popis elektromagnetického efektu, který je u elektromagnetických zbraní
využíván.
První gauss gun byl sestrojen norským badatelem Kristianem Birkenlandem. Roku 1900
na něj získal patent. Pokusy využít gaussgun k vojenským účelům však byly neúspěšné a tento
genální nápad upadl na mnoho let v zapomnění.
V poslední době se však objevilo mnoho nadšenců, kteří se snaží pomocí kondenzátorů z
fotografických blesků a indukčních cívek sestrojit vlastní gauss gun.
Vznik railgunu
Historicky první velkoměřítkový railgun byl zkonstruován až o 70 let později, tzn. roku
1970, kanadským vědcem Johnem P. Barbrem a jeho novozélandským poradcem Richardem A.
Marshallem. Systém využíval obrovský oliphnatův acyklický generátor, který je schopen
vyprodukovat až 500 MJ energie.
26
JELÍNEK O., VALENTA J.: ELEKTROMAGNETICKÉ ZBRANĚ
Princip
Gauss gun
Základní částí je cívka namotaná kolem hlavně. Jelikož je pod nestacionárním proudem,
vytváří se magnetické pole. V hlavni je umístěn projektil z feromagnetického materiálu (lze
přitahovat magnetem), který musí být umístěn na přesnou pozici ke konci cívky. Když stiskneme
spoušť, mechanizmus zbraně do střely trochu strčí, tím ji cívka „vcucne“ do svého středu, ale
díky kinetické energii, kterou dostal úderem na začátku, se posune ještě kousek dál, načež ji cívka
začne odpuzovat a vystřelí ven.
Dalším zlepšením je přídání dalších cívek (za sebou), které se postupně zapínají na signál
z fotobuněk kontrolujících pohyb projektilu. Takto lze dosáhnout ohromné rychlosti střely.
Railgun
Railgun se skládá ze dvou kolejnic (vodičů) vedle sebe, do který pouštíme silný proud,
takže kolem nich vzniká magnetické pole. Projektil, který musí být z elektricky vodivého
materiálu, jelikož spojuje vodiče a tím uzavírá obvod. Po jeho vložení mezi kolejnice se tedy
sepne obvod, vytvoří se silné magnetické pole a projektil je vystřelen ven.
Výhody
Největší předností je elektromagnetických zbraní je ohromná rychlost projektilu, které lze
dosáhnout. Pokud se použije velmi silný zdroj napětí (asi milion ampérů) lze dosáhnout rychlosti
projektilu až 20 km/s (pro srovnání M16 střílí střelu rychlostí asi 1 km/s.) Takže se uvažuje o
tom, že by se právě elektromagnetických pušek využívalo pro přepravování různých objektů
kosmem.
Další výhodou je, že zbraň je přesnější, má větší dostřel a jelikož náboje neobsahují
výbušniny, tak třeba v tanku nebo na lodi nezačne munice po zásahu vybuchovat
Samozřejmě využití není jen jako ruční zbraň, ale především do děl (lodě, tanky) a na
střílení raket.
Americké námořnictvo chce do roku 2011 vyvinout lodní dělo s dostřelem 250 mil.
Další využití je pro nastartování fuzních reakcí, railguny by pálily do jednoho místa až by
vznikla taková teplota a tlak, že by mohla vypuknout nukleární fúze (vznik těžkých jader
spojením několika lehkých).
Railguny již byly také využity na simulování rychlého pohybu malých těles (např. ořech)
při nulové gravitaci k ověření výpočtů a počítačových simulací.
Nevýhody
Nevýhodou gauss gunu je to, že je slabší, railgun je zatím nepoužitelný proto, že během
výstřelu je na kolejnice vyvíjena taková síla, že zbraň vyžaduje opravu po každém výstřelu.
Na ruční zbraně nejsou elektromagnetické zbraně moc dobré, protože trvá dlouho než je
zbraň připravena k dalšímu výstřelu a také mají tyto pušky ohromný zpětný ráz, díky rychlosti s
jakou se kulka pohybuje.
27
JELÍNEK O., VALENTA J.: ELEKTROMAGNETICKÉ ZBRANĚ
Gaussgun a sci-fi
Nápad na vytvoření zbraně jako je gauss gun či railgun se zalíbil mnoha scénáristům sci-fi
filmů a tvůrcům počítačových her (Obr. 3 a 4). Nejčastěji jsou vyobrazeny jako zbraně
přetechnizované, nereálné a jejich použití má nepředstavitelně destruktivní účinky. Railgun či
gauss gun se vyskytuje v hrách jako např.: Half-Life, Metal Gear Solid, Fallout 2, StarCraft nebo
Liero.
Obr. 3 a 4: Gauss gun a railgun
Literatura
[1]
internetový zdroj: http://elektronik.webz.cz/konstrukce/gaussgun.html (stav ke dni 10. 3.
2006)
[2] internetový zdroj: http://www.gausspistol.com/ (stav ke dni 10. 3. 2006)
[3] internetový zdroj: http://www.coilgun.ru/ (stav ke dni 10. 3. 2006)
[4] internetový zdroj: http://www.coilgun.eclipse.co.uk/ (stav ke dni 10. 3. 2006)
[5] internetový zdroj: http://www.joescoilgunsite.com/ (stav ke dni 10. 3. 2006)
[6] internetový zdroj: http://www.anothercoilgunsite.com/ (stav ke dni 10. 3. 2006)
[7] internetový zdroj: http://www.oz.net/~coilgun/ (stav ke dni 10. 3. 2006)
[8] internetový zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Gauss_rifle (stav ke dni 10. 3. 2006)
[9] internetový zdroj: http://sci-toys.com/scitoys/scitoys/magnets/gauss.html (stav ke dni 10.
3. 2006)
[10] internetový zdroj: http://rayer.ic.cz/elektro/elektro.htm#MPD (stav ke dni 10. 3. 2006)
[11] internetový zdroj: http://www.gausspistol.com/ (stav ke dni 10. 3. 2006)
28
Download

elektromagnetické zbraně - Gymnázium Na Vítězné pláni