От А.Б.
К All
Дата 15.11.2007 14:47:03
Рубрики Современность; Байки;

Продолжение про "гауссовки".

Грубо поприкидывал (в свободный часок) "чего будет стоить" в плане электромагнетизма разгон снаряда в 100 кг.

Исходые допущения:
- снаряд - цилиндр длиной в 3 диаметра
- материал - железо
- масса - 100 кг
- скорость вылета - 1000 м/с
- длина ствола 40 калибров
- магнитная индукция разгонных катушек - 18 Тл

1. диаметр снаряда будет ~ 175 мм, длина ствола - ~ 7 м, сила разгоняющая снаряд (считаем ее постоянной на длинне ствола) - 7130000 Н.
2. при конструктивно грамотном создании магнитного поля (отдельная и интересная тема :) при поле в 18 Тл (подобной силы соленоиды предлагают для лабораторного применения, может есть и "посильнее") по закону ампера в снаряде требуется создать ток в...719049 А.

Естественно - этот ток будет "размазан" в боковой поверхности снаряда, так что плотность тока будет где-то около 3 А/мм2...
Но если где сконцентрируется... может и поплавить железо - время-то разгона 14 мс...

Если где ошибся - укажите мне где - исправлюсь. :)
От Evg
К А.Б. (15.11.2007 14:47:03)
Дата 16.11.2007 10:22:26

Re: Продолжение с исправлениями

В давешней нашей беседе я, описывая системы с дросселированием, говорил о повышении температуры газа при расширении в вакуум.
Это неверно.
Правильно говорить о повышении энтропии газа, при некотором уменьшении давления и Т=const.
От А.Б.
К А.Б. (15.11.2007 14:47:03)
Дата 15.11.2007 17:42:13

Re: Кстати (хоть это оффтопик).

читая "теорию гаусс-ганов" из интернета - обнаружил "вопрос на засыпку" - каким образом взаимодействуют 2 постоянных магнита? :))

То есть расписать силу взаимодействия по известным физическим законам.
От NV
К А.Б. (15.11.2007 17:42:13)
Дата 16.11.2007 16:42:52

Эта задачка была у нас помнится на курсе общей физики

>читая "теорию гаусс-ганов" из интернета - обнаружил "вопрос на засыпку" - каким образом взаимодействуют 2 постоянных магнита? :))

>То есть расписать силу взаимодействия по известным физическим законам.

давным-давно, 27 лет назад :)

взаимодействовать они будут элементарно - как 2 диполя. Ну, конечно, это в 1 приближении. Пока расстояние между ними много больше их размеров

Виталий
От Мертник С.
К А.Б. (15.11.2007 14:47:03)
Дата 15.11.2007 16:09:54

Смысл создания дуры с такими характеристиками?

САС!!!

>- масса - 100 кг
>- скорость вылета - 1000 м/с

С такой скоростью может метнуть снаряд и обычная пушка. От сундервафе требуется как минимум вдвое большая. Соответственно переданная снвряду энергия, как минимум, в четыре раза больше.


Мы вернемся
От Evg
К Мертник С. (15.11.2007 16:09:54)
Дата 16.11.2007 10:16:16

Re: Смысл создания дуры

>САС!!!

>>- масса - 100 кг
>>- скорость вылета - 1000 м/с
>
>С такой скоростью может метнуть снаряд и обычная пушка. От сундервафе требуется как минимум вдвое большая. Соответственно переданная снвряду энергия, как минимум, в четыре раза больше.


Современные танковые орудия способны метнуть "лом" и со вдвое большей. Так что "берите выше".
В недрах внутренней баллистики существует термин "сверхскоростное метание" подразумевается метание со скоростями выше "артиллерийских". Нижний предел условно считается 3 км/с.
От radus
К Мертник С. (15.11.2007 16:09:54)
Дата 15.11.2007 17:11:37

для СОИ, например, если реанимируют. (-)
От Мертник С.
К radus (15.11.2007 17:11:37)
Дата 15.11.2007 17:29:05

Для СОИ надо прервую космическую скорость или что то около того

САС!!!

Энергия снаряда эдак в на два порядка больше. Он у вас в стволе не испарится?

Мы вернемся
От А.Б.
К radus (15.11.2007 17:11:37)
Дата 15.11.2007 17:17:26

Re: Кого сбивать с орбиты...

100 килограммовой болванкой??!!
От Evg
К А.Б. (15.11.2007 17:17:26)
Дата 16.11.2007 10:24:01

Re: Кого сбивать

>100 килограммовой болванкой??!!

Пресловутое "ведро гвоздей" - как вундерваффе орбитальных "звёздных войн"
От radus
К А.Б. (15.11.2007 17:17:26)
Дата 15.11.2007 17:33:55

там, если не ошибаюсь, позиционировался очень длинный, чуть ли не стометровый

ствол и намного меньшие снаряды. Плюс одним импульсом разгоняется целая очередь... вот не помню, вы или кто-то другой это предлагали.
От А.Б.
К radus (15.11.2007 17:33:55)
Дата 15.11.2007 17:38:31

Re: Нет. Я не предлагаю строить гаусс-ганы. :)

>ствол и намного меньшие снаряды. Плюс одним импульсом разгоняется целая очередь... вот не помню, вы или кто-то другой это предлагали.

Про очередь - это я так - о теоретических "вкусностях" в фантастическом изложении...

Кстати - если "отмасштабировать" ситуацию к 9 грамм и 10 мм.... надо посмотреть - что с токами будет... 300 м/с - и "бесшумная система" выйдет. :)
От А.Б.
К Мертник С. (15.11.2007 16:09:54)
Дата 15.11.2007 16:53:19

Re: Как оценочная модель.

>С такой скоростью может метнуть снаряд и обычная пушка.


Берете снаряд полегче, ствол подлиннее - получаете скорость повыше.

Просто по договоренности с тов. Koshak-ом - 100 кг были оговорены как интересующая масса снаряда.

А так - лупить болванкой... разве что вышибать двери мега-бункера. :)
От Мертник С.
К А.Б. (15.11.2007 16:53:19)
Дата 15.11.2007 17:16:42

Снаряд с меньшей массой - бесполезен.

САС!!!

Слишком быстро потеряет скорость.

>>С такой скоростью может метнуть снаряд и обычная пушка.
>

>Берете снаряд полегче, ствол подлиннее - получаете скорость повыше.

Предлагает удлинить ствол в 4 раза? 28 метров однако... Значит станционарная дура либо корабельное орудие на посудине эдак 50000 водоимещением. Нафига?

>Просто по договоренности с тов. Koshak-ом - 100 кг были оговорены как интересующая масса снаряда.

>А так - лупить болванкой... разве что вышибать двери мега-бункера. :)
Мы вернемся
От А.Б.
К Мертник С. (15.11.2007 17:16:42)
Дата 15.11.2007 17:20:26

Re: Сколько весит снаряд...

ну, скажем, 155 мм артсистемы?

Мне кажется - некоторый запас по массе имеется - пулять болванку и за тыщу верст - смысл невелик...
От Мертник С.
К А.Б. (15.11.2007 17:20:26)
Дата 15.11.2007 17:37:11

Единственное применение такой дуры - именно пуляние за 1000 верст

САС!!!
>ну, скажем, 155 мм артсистемы?

То, что вам потребуются более толстые стенки не учитываете?

>Мне кажется - некоторый запас по массе имеется - пулять болванку и за тыщу верст - смысл невелик...

Назовите доругое применение этому сну разума.



Мы вернемся
От А.Б.
К Мертник С. (15.11.2007 17:37:11)
Дата 15.11.2007 18:49:02

Re: Я не против 1000 верст

Я против идеи запускать туда простую болванку. :)

>То, что вам потребуются более толстые стенки не учитываете?

Отчего же? Вроде у обычного артснаряда - дно потолще (там средоточие разгоняющей силы) - а стенки... то ускорение выдерживают...
Так что - не вижу зачем бы стенки толще делать...
От А.Б.
К А.Б. (15.11.2007 14:47:03)
Дата 15.11.2007 15:08:51

Re: Вот тут - наврал...

>Естественно - этот ток будет "размазан" в боковой поверхности снаряда,

и слое толщиной около 1 мм... что дасть "кольцевой проводник" сечением 526 мм2, а плотность тока составит 1367 А/мм2
От Koshak
К А.Б. (15.11.2007 15:08:51)
Дата 15.11.2007 15:31:09

Опа...

>и слое толщиной около 1 мм... что дасть "кольцевой проводник" сечением 526 мм2, а плотность тока составит 1367 А/мм2

При таких плотностях тока можно пары железа использовать как метательное вещество вместо пороховых газов.... :))

Из чего следует:
(Сугубое ИМХО!)
Снаряд не так уж и прост
Пушка не так уж и мала
А какую энергию вкачать надо, что там у нас с мощностями вырисовывается?
От А.Б.
К Koshak (15.11.2007 15:31:09)
Дата 15.11.2007 15:36:38

Re: Да нет, все не так кошмарно...

>При таких плотностях тока можно пары железа использовать как метательное вещество вместо пороховых газов.... :))

Все же... в этом слое 2.3 кг железа сидит... можно оценить до какой температуры его нагреет за 14 миллисекунд... наверное - не испарит, а лишь поплавит. :)

>Снаряд не так уж и прост

Это точно.

>Пушка не так уж и мала

В заявленых габаритах. :) Но катушки правильно разместить - тут кумекать и кумекать...

>А какую энергию вкачать надо, что там у нас с мощностями вырисовывается?

Чуть позже прикину...
От Кужон
К А.Б. (15.11.2007 15:36:38)
Дата 16.11.2007 00:28:32

Re: Да нет,

...
>>А какую энергию вкачать надо, что там у нас с мощностями вырисовывается?
>
>Чуть позже прикину...

Минимальная потребная энергия равна, естественно, кинетической энергии снаряда, т.е. 100 * 1000^2 = 10^8 джоулей. КПД, естественно, всё это задерёт ещё выше. Чтобы КПД повысить неплохо сделать снаряд немагнитным/непроводящим со встроенной сверхпроводящей обмоткой, что касается и ствола, которого, по сути, вообще не нужно.

Кужон
От Koshak
К Кужон (16.11.2007 00:28:32)
Дата 16.11.2007 09:59:05

Re: Да нет,

>Минимальная потребная энергия равна, естественно, кинетической энергии снаряда, т.е. 100 * 1000^2 = 10^8 джоулей. КПД, естественно, всё это задерёт ещё выше.

Так я и сам умею , хотелось бы прикинуть с другого бока, чтобы понять что с КПД, а то полный шоколад получается - качнули электроэнергии, она вся в кинетическую улетела, ни тебе нагрева ничего :))

> Чтобы КПД повысить неплохо сделать снаряд немагнитным/непроводящим со встроенной сверхпроводящей обмоткой, что касается и ствола, которого, по сути, вообще не нужно.

Начнем с того, что сверхпроводимость при больших токах пропадает ЕМНИП, так что "это вряд-ли"
потом - закон созранения имнульса никто не отменял - отдача будет действовать на разгонную катушку. А ксли каркас катушки, выдерживающий такую отдачу - не ствол, то что то что тогда ствол?

>Кужон
От Кужон
К Koshak (16.11.2007 09:59:05)
Дата 16.11.2007 12:57:09

Всё одно кошмарно

>Так я и сам умею , хотелось бы прикинуть с другого бока, чтобы понять что с КПД, а то полный шоколад получается - качнули электроэнергии, она вся в кинетическую улетела, ни тебе нагрева ничего :))

Ничего личного, я только поставил граничное условие. Сразу можно прикинуть, сколько электростанций нужно рядом построить. :))

>> Чтобы КПД повысить неплохо сделать снаряд немагнитным/непроводящим со встроенной сверхпроводящей обмоткой, что касается и ствола, которого, по сути, вообще не нужно.
>
>Начнем с того, что сверхпроводимость при больших токах пропадает ЕМНИП, так что "это вряд-ли"
Не-а, от тока зависеть не может. От плотности тока - возможно, от напряжённости магнитного поля - тоже. И всё это для конкретного материала. Для "магнитного" снаряда - тот же геморрой вроде точки Кюри.

>потом - закон созранения имнульса никто не отменял - отдача будет действовать на разгонную катушку. А ксли каркас катушки, выдерживающий такую отдачу - не ствол, то что то что тогда ствол?

Ну конечно же. Я считал стволом сплошную (металлическую?) трубу и никак не отказывался от креплений катушек.

Кужон
От А.Погорилый
К Кужон (16.11.2007 12:57:09)
Дата 16.11.2007 16:13:14

Re: Всё одно...

>>Так я и сам умею , хотелось бы прикинуть с другого бока, чтобы понять что с КПД, а то полный шоколад получается - качнули электроэнергии, она вся в кинетическую улетела, ни тебе нагрева ничего :))
>Ничего личного, я только поставил граничное условие. Сразу можно прикинуть, сколько электростанций нужно рядом построить. :))

Много. На этот счет было что-то в "Артиллерии" Внукова (1938 года)
http://lib.aldebaran.ru/author/vnukov_vladimir/vnukov_vladimir_artilleriya/ , конец второй главы.
ДЛя 76-мм орудия требуется с учетом КПД более 350 киловатт.
Практически, конечно, нужен накопитель энергии. Например, маховик, который будет постепенно раскручиваться двигателем, а в краткий миг отдавать мощность электрогенератору. Массогабариты этой системы надо приплюсовать к тем что у самого орудия.

>>Начнем с того, что сверхпроводимость при больших токах пропадает ЕМНИП, так что "это вряд-ли"
>Не-а, от тока зависеть не может. От плотности тока - возможно, от напряжённости магнитного поля - тоже. И всё это для конкретного материала.

Зависит именно от напряженности магнитного поля и, как следствие, от плотности тока. Причем материалы высокотемпературной сверхпроводимости хуже обычных, тех что гелиевых температур. Сильно хуже, в разы. Причем со снижением температуры критическое магнитное поле (при котором теряется сверхпроводимость) растет. Для получения сверхвысоких маггнитных полей используют именно те сверхпроводники, что гелиевых температур. А это означает, что рядом должен быть и заводик по сжижению геля, тоже вещь громоздкая и энергию жрущая.

>Для "магнитного" снаряда - тот же геморрой вроде точки Кюри.

Для магнитного главное - малая индукция насыщения, у лучших (пермендюров) не более 2,5 тесла. Кстати, при нагреве она падает. А точка Кюри не столь высока, около 700 С для металлических ферромагнетиков. То есть греться снаряд при выстреле должен не более чем до 400-500 С.

>>потом - закон созранения имнульса никто не отменял - отдача будет действовать на разгонную катушку. А ксли каркас катушки, выдерживающий такую отдачу - не ствол, то что то что тогда ствол?
>Ну конечно же. Я считал стволом сплошную (металлическую?) трубу и никак не отказывался от креплений катушек.

А усилия там того же порядка, что в стволе обычного орудия при выстреле. Поскольку там не сплошная высококачественная сталь, а обмотки на непроводящем основании, посложнее будет обеспечить прочность, чем для обычного орудийного ствола.

Экперименты на эту тему (согласно тому же Внукову) велись начиная примерно с 1920 года. И все время писалось "это не сейчас, это на будущую перспективу".
Кириллов-Губецкий И. М. Современная артиллерия. — М.: Воениздат, 1937.
Книга на сайте: http://militera.lib.ru/tw/kirillov-gubetsky/index.html
Тоже упоминает эксперименты с электропушками, в третьей главе. Тоже пишет, что трудности велики и "может быть, когда-нибудь ..."
Насколько я знаю, уже давно трудности сочтены непреодолимыми и практических работ на эту тему никто не ведет. Хотя в принципе "электропушки" стали более востребованными в наше время - они позволяют в принципе получить высокие начальные скорости. И стационарное устройство такого рода для ПРО или сбивания низколетящих спутников (а то и для их запуска) было бы полезно. Но нет - никто в этом направлении не работает. Видимо, обычное решение (ракеты) явно и сильно эффективнее.
От А.Б.
К А.Б. (15.11.2007 15:36:38)
Дата 15.11.2007 15:51:43

Re: Сколько тепла выделится от нагрева снаряда.

сопротивление кольцевого проводника оценивается как 0.001 Ом.

Тепловая мощность как I^2*R составит 540 МВт.
а за время разгона выделится 7.5 МДж...

Найдете теплоемкость железа - посчитаете температуру слоя с током к концу разгона. :)
От А.Б.
К А.Б. (15.11.2007 15:51:43)
Дата 15.11.2007 17:16:41

Re: Добрался до цифр по теплоемкости....

>а за время разгона выделится 7.5 МДж...


Итог - перевалит за 7000 С - то есть взрывное испарение нам гарантировано. :)

Вывод - надо поднимать напряженность магнитного поля, где-то на порядок...
Уменьшать массу снаряда, и наращивать длину ствола.

Иначе - вундерваффе не работает.

ПыСы - ну и особая тема - как правильно ориентировать катушки. То что нарывается яндексом по теме "пушка гаусса" - вызывает улыбку и поднимает настроение. :)
От Максим Гераськин
К А.Б. (15.11.2007 17:16:41)
Дата 16.11.2007 00:56:33

Re: Добрался до...

>>а за время разгона выделится 7.5 МДж...
>

>Итог - перевалит за 7000 С - то есть взрывное испарение нам гарантировано. :)

Идея - сзади снаряда поставить дополнительное разгонное кольцо, оно возьмет часть энергии на себя.
От SadStar3
К Максим Гераськин (16.11.2007 00:56:33)
Дата 16.11.2007 02:11:56

не дополн. - основное.И пусть сгорает. Снаряд - неметаллический. (-)
От А.Погорилый
К А.Б. (15.11.2007 17:16:41)
Дата 15.11.2007 18:51:48

Re: Добрался до...

>ПыСы - ну и особая тема - как правильно ориентировать катушки. То что нарывается яндексом по теме "пушка гаусса" - вызывает улыбку и поднимает настроение. :)

Еще вопрос - как их крепить. Там же огромные усилия возникают. А обмотка с проводом высокой электропроводности, изоляцией, плюс на изолирующем основании (чтобы в наведение токов в посторонних деталях энергия не уходила) - совсем не то что сплошной стальной ствол, где кроме механических нет никаких требований.
Вообще при получении сверхвысоких магнитных полей проблема прочности - отнюдь не последняя, т.к. усилия очень большие.
От DenisK
К А.Б. (15.11.2007 15:36:38)
Дата 15.11.2007 15:50:39

У нас тут эксперементировали...

...в Академе, ещё в советские времена с разгоном давлением электромагнитного поля.
По видимому более экономичный принцип.
То есть ствол и пуля закрытая система, поле вырваться не может - пуля лёгкая пластикова пробка с покрытием проводящим.
После разгона до определённой скорости начинал возникать просветы между стволом и пробкой, там типа вообше плазма проводила... проще сказать - вольтова дуга между стенками ствола и пулей.
Эта вольтова дуга быстро не сплошной становилась, поле убегать начинало, соответственно.
На этом проект закончился.