offline
- bokiva
- Građanin
- Pridružio: 09 Feb 2007
- Poruke: 50
- Gde živiš: Valjevo
|
Top bez zrna baruta
Topovi su nekada bili neprikosnoveno oružje. Setimo se samo namačkog dalekometnog topa ''dora'' kalibra 800mm (da, da, dobro ste pročitali – celih 80 cm) koji je firma Krup radila od 1937 do 1942. godine. Domet sa razornom granatom 47 km. Pancirna granata probija 1m čelika ili 8 m armiranog betona. Pa onda čuveni pariskitop (Paris-Kanone) dometa 130 km, kalibra 210 mm i početne brzine od čitavih 1600 m/s iz I svetskog rata. Zbog svoje ogromne težine jedino su mogli biti stavljeni na železničke šine, tj. šinske platforme. Zato ihmožemo zvati šinskim topovima. Koliko samo baruta tu treba? Pa pucanj. Pa dim.E, vidite, postoji još jedna vrsta šinskog topa. A ima veze sa železničkim šinama koliko Marica sa Pentijum procesorima. (Ako ovo bude čitala neka Marica koja radi sa ovim procesorima molimo je za izvinjenje). Jošmanje ima veze ovaj top sa barutom. Ima veze kao ona prethodna Marica sa............, samo da se setim, sa..... (vidite da ima sve manje tačaka, što znači da sam blizu ''dosećavanja''), sa..., gotovo, setio sam se, sa dvaPentijuma. Uhh!. Teško beše. Al' sam se dobro setio. Dakle, radi bez zrna baruta. Pa 'ajde više reci nam, pobogu, čoveče, ne drži nas više u neizvesnost. Nije ti ovo latinoamerička serija pa da toliko otežeš scenario, kažete vi. Dobro, kažem je. Čitaj naslov. Elektromagnetni top Lepše je da se kaže elektromagnetni akcelerator, manje ubistveno zvuči. U suštini, to je linearni električni motor koji daje veoma veliko ubrzanje. Čuli ste za voz na magnetnoj šini. E to je samo jedna vrsta, hoću reći samojedna primena. A ima ih nekoliko vrsta. Da počnemo sa najjednostavnijim. Klasični šinski top Nemojte da vas naslov zavede. To nema nikakve veze sa bilo kakvim vozom iako smo gore pomenuli voz. Ipak, on ima dve paralelne šine koje su spojene za izvor jednosmerne struje. Između je smešten projektil koji u stvaripredstavlja kratkospojni klizač i kreće se pod dejstvom tzv. Lorencove sile koja iznosi BLIF21=gde je B jačina magnetnog polja između šina (u teslama), L dužina strujne konture kroz klizač, hoću reći širina''koloseka'' i I struja kroz kolo. Faktor ½ potiče od činjenice da je polje iza klizača jednako B a ispred klizača jednako nuli, tako da je njegova srednja vrednost jednaka ½B. EM top, odnosno, pardon, elektromagnetniakcelerator, da budemo fini u ovo doba poštovanja ljudskih prava i da nas neko ne optuži za militarističkuterminologiju, Klasični šinski top je najprostiji i nasavršeniji akcelerator a može da radi na dva načina, tj. u dva moda. U režimuprovođenja kroz metal struja teče kroz sami klizeći projektil, koji je od metala ili provodnogmaterijala (grafita).Sa tim konceptom postizana su ubrzanja od 2000 g (nije gram nego ubrzanje zemljine teže g=9,81 m/s2),odnosno 20.000 m/s2 mase od 1 kg (e ovo g sad nije ubrzanje zemljine teže nago gram – znam da ćete reći: ''Ovjaj ne zna šta hoće'', ali to vam je što vam je). Nezgodna strana ovakve konfiguracije je što ako jako nagazite ''gas'' pojavljuje se luk plazme koji teži daprespoji projektil koji onda zaostaje iza.
Drugi režim rada se zasniva na upotebi neprovodnog projektila čime se luk ograničava iza njega. Na taj način supostignuta ubrzanja projektila mase 16 g od neverovatnih 250.000 g duž šina od 5 m, čime je dobijena brzina od 5,9 km/s. Aa? Šta kažete na ovo? Ostali ste bez teksta! Ma za malo i ja da ostanem bez teksta pa da više nematešta da čitate. Teži se da se konstruiše praktično oruđe koje bi moglo da ubrza projektil od 0,33 kg do brzine od 3 km/s, štoodgovara energiji na ''ustima cevi'' od 1,5 MJ. Pri tome bi se posebna pažnja poklonila ukupnoj težini oružja.Kada se govori o težini i dimenzijama oružja onda se prvenstveno misli na izvor za napajanje. Naime, akopogledamo prethodnu formulu, ukoliko niste pobegli od nje glavom bez obzira, zapažamo da od tri veličine kojeodređuju silu najbolji način da se utiče na njenu veličinu je preko veličine struje I. To se još bolje vidi iz izraza za brzinu projektila mtILv22∆=jer je struja na kvadrat. ∆t trajanje strujnog impulsa a m masa projektila. Ako se želi velika brzina onda vam treba velika struja, desetine kiloampera. Koji izvor to može da obezbedi? Najbolje kondenzatorska baterija i toogromnog kapaciteta. A to je dozlaboga glomazno. Jel' možete da zamislite takav top? To je kao da za topčićemod 20 mm ide šleper. Zato se u današnjim realizacijama kao napajanje koristi tzv. homopolarni generator. Dobro, kažete vi, barem nema pucanja, vatre, dima, velikih pritisaka barutnih gasova od kojih može da prsnecev. E, malo sutra. Tokom proticanja struje kroz šine i pokretni klizač nastaju ogromne udarne mehaničke sile koje teže da razdvoje šine, što je elektromagnetna analogija sile barutnih gasova u običnom topu. Opaljenje EM topa je praćeno velikim bljeskom koji potiče od plazme izazvane velikom energijom sadržanom u magnetnom polju. razumljivo s obzirom da se u tom sistemu javljaju tolika ubrzanja i teku tolike struje. Jeste li nekad gledali efekatkratakog spoja automobilskog akumulatora? E to vam je mačji kašalj u odnosu na ono što se dešava u EM topu. Da stvar bude još gora, ovaj mehanički efekat u EM topu ostaje konstantan tokom celog procesa ubrzanja.Umestohemijsko-toplotnog habanja cevi ovde postoji efekat isparavanja metala zbog luka koji se formira između šina i klizećeg projektila, uzrokovanog velikim gustinama struje na mestu kontakta. Sve to određuje praktične limite ostvarivanja ovakvog oruđa koji bi imao prihvatljivu cenu i periodeksploatacije.
Pored ovih ograničenja klasični šinski EM top ima i neka fundamentalna ograničenja koja proističu iz samog načina funkcionisanja a tiču se maksimalne dužine šina i maksimalne izlazne brzine. Ako se šine produže rastenjihova otpornost i induktivnost zbog čega one mogu da apsorbuju veliki deo uložene energije. Ovaj efekat počinje da se javlja posle 5 m dužine. Povećanje brzine takođe uzrokuje pojavu suprotne elektromotorne sile. Sledeća njegova mana je nizak koefeicijent korisnog dejstva, zato što se u trenutku kada projektil napušta šine u njima još nalazi značajna količina energije. Da samo vidite tu vatru. Pogledajmo slike. Na Sl.2 Vidimo izlazni efekat ispaljanog projektila mase 1,6 kg brzinom od 3300 m/s (odnosno 9 MJ kinetičke energije). On se vidi naSl.3. Plamen potiče od plazme i rastopljenih delova metala, tj. metalne pare sa šina i potisnog metalnog klizača. A može i projektil od 1 g brzinom 16.000 m/s. Postoji nekoliko načina da se prevaziđu ovi nedostaci. A kako koji nedostatak tako nova vrsta topa. EM top sa dodatnim šinama Magnetsko polje između šina može se pojačati nekom dodatnom strujom ali koja ne protiče kroz klizač. Takvastruja se može voditi kroz odvojene provodnike koji su postavljeni bočno od šina i moraju biti dalje od projektila, ili se može priključiti direktno na šine pri čemu se one na izlazu spoje preko ili otpronika ili kalema(induktivnosti). U takvoj konfiguraciji same šine svakako mnogo više doprinose ukupnom polju nego ovepomoćne. Ali ako su pomoćne šine superprovodne onda je stvar sasvim drugačija. Dodavanje šina ima efekat smanjenja struje koja protiče kroz klizeći kontakt i projektil, čima se smanjuje i masaprovodnog klizača koga treba ubrzavati. To je jasno jer provodnik služi samo da zatvori kolo između šinai da stvori silu koja gura projektil. Takođe treba primetiti da je dodatno polje dva puta efikasnije od polja između samih šina, zato što se nalazi iispred projektila, gde je polje šina jednako nuli, tako da nema faktora ½ iz prve formule. Segmentni šinski top Ograničenje dužine šina (zbog povećanja njihove otpornosti i induktivnosti) može biti prevaziđeno prostopomoću deljenja dugačkog šinskog topa u kratke segmente od kojih je svaki napajan nezavisnim izvorom.Najveći problem u ovom rešenju je proces preuzimanja projektila dok on prelazi između šinskih sekcija (npr.između Male Krsne i Lajkovca) ali omogućava da jedan deo energije iz trenutno aktivnog segmenta pobudisledeći segment. Dobro rešenje, zar ne? Pogotovu za ubrzavanje i lansiranje velikih masa (čitaj letilica) malim ubrzanjima.
Izvor:
[Link mogu videti samo ulogovani korisnici]
|
