Już parę miesięcy temu postanowiłem zrobić mały wypad do naszego ośrodka badawczego, aby pokazać Wam kilka fajnych zabawek dla dużych chłopców, zgromadzonych jako kolekcja dla konstruktorów i badaczy uzbrojenia. W niektórych dziedzinach jest to kolekcja zamknięta, czyli w zasadzie nie można już nic znaleźć, czego by nie wymyślono na świecie w wyniku rozwoju technologicznego.
Oglądaliście „Gwiezdne wojny”? Głupio się pytam przecież wszyscy oglądali. Tam strzelano z dział plazmowych, i różnych innych wynalazków, których jeszcze nie ma. Ale właśnie, czy na pewno ich niema?
Artyleria to bardzo pasjonująca dziedzina wiedzy. Nazywana bogiem wojny przez stulecia towarzyszy wojskom w największych zmaganiach bitewnych. Od kiedy pojawiło się lotnictwo, a potem czołgi artyleria stanęła przed nowymi wyzwaniami, jak skutecznie zestrzelić ruchomy szybki cel, i jak przebić coraz grubszy pancerz. Idealna sytuacja jest wtedy kiedy w przypadku broni przeciwpancernej spełniony są następujący warunek - możliwie największa energia lecącego pocisku. Skoro o energię kinetyczną tu chodzi to do dyspozycji mamy dwa parametry prędkość i masę pocisku. Idealnie jest też aby pocisk był możliwe jak najmniejszy. Jeśli mamy już zbudowany pocisk to dobrze mu nadać jak największą prędkość, po to aby „wpakować” w niego największą energię. Najfajniej przebijać grube pancerze malutkim pociskami, bo wtedy można ich zabrać na pokład czołgu bardzo dużo, a po za tym lepiej „wchodzą” one w pancerz. Nie miejsce tu wyjaśniać wszystkie fizyczne podstawy tego zjawiska, ale tak po prostu jest, bo energia skoncentrowana jest na mniejszej powierzchni. Z tego powodu stosuje się rdzenie z metali ciężkich i twardych, do tego w najbardziej wyrafinowanym przypadku służy zubożony Uran.
Klasyczne armaty prochowe mają tu ograniczone możliwości, jest to spowodowane własnościami fizycznymi powstających ze spalenia prochu gazów i samą prędkością spalania prochu. Zwiększanie ilości prochu w ładunku ma swoje ograniczenia spowodowane rozmiarami broni, i amunicji. Konstruktorzy, zatem marzą o armacie małej, ale strzelającej pociskami o ogromnej prędkości. Oprócz ogromnej energii takim pociskiem łatwiej trafić ruchomy cel, bo leci on do tego celu krócej.
Już na początku XX w w Ameryce opatentowano pomysł działa termicznego, wykorzystującego podgrzany łukiem elektycznym gaz do rozpędzania pocisku. Do pomysłu tego wrócono w latach siedemdziesiątych. Czynnikiem wytwarzającym gaz o pożądanych parametrach jest w tym przypadku alkohol, najlepiej izopropanol, albo metylowy. Zwykły łuk elektryczny zastąpiono palnikiem plazmowym i energie osiągane ze 180 gramów alkoholu metylowego są bardzo imponujące. Pokazana na zdjęciu armata o kalibrze 105 mm strzela klasycznymi pociskami. Osiągane prędkości są interesujące, bo prędkość wylotowa 1,9 kilogramowego pocisku osiąga 2394 m/s. Jej rozmiary pozwalają na bezproblemową instalację w czołgu typu Leopard.
Ale co by było gdyby zwiększyć prędkość pocisku jeszcze bardziej? Tu potrzeba już dział plazmowych. Strzelają one bardzo lekkimi pociskami, o masie zaledwie 120 g, ale prędkość wylotowa w laboratoriach osiąga wartości 6000 m/s co pozwala optymistycznie myśleć o niszczeniu opancerzonych celów, ale głównie celów latających. Jak zbudowane jest takie działo? Składa się z akceleratora pierwszego stopnia, który jest działem termicznym, wstrzeliwującym pocisk do działa elektromagnetycznego, gdzie za względu na ogromne pola magnetyczne jest nadal przyśpieszany. Zasadnicza część takiego działa zbudowana jest z dwu przewodzących szyn zamkniętych naprzeciw siebie w prostokątnym kanale z potężnych stalowo tarnamidowych płyt. Tarnamid pełni funkcję izolatora tak aby przeciwległe szyny mogły pracować zasilane przeciwnymi biegunami. Cały przewód lufy jest prostokątny, a pokazane na zdjęciu działo ma kaliber 50x50 mm. Kiedy pocisk znajdzie się w części elektromagnetycznej, specjalne uzwojenie napędowe pocisku zostaje zamienione w plazmę. Plazma jest dobrym przewodnikiem prądu tak więc mimo, że część pocisku nie istnieje już postaci ciała stałego pole magnetyczne nadal może nań oddziaływać, przyśpieszając go nadal. Zjawisko to nazywane jest mostkiem plazmowym. Podczas konstruowania tych dział natrafiono na szereg problemów, takich jak to, że w szynie napędowej prąd płynie naskórkowo. Wyobraźcie sobie, że niezależnie od grubości takiej np. miedzianej szyny cały prąd płynie tylko na głębokości nie większej niż 1,9 mm od powierzchni metalu! Powoduje to problemy z nadtapianiem wewnętrznych powierzchni lufy takiego działa. Kolejnym problemem jest możliwość palenia się łuku elektrycznego pomiędzy szynami. Te zjawiska są trudne do opanowania, ale Amerykanie już dawno sobie z nim poradzili, instalując działa elektromagnetyczne (szynowe) o podobnej budowie na najnowszych krążownikach.
Na zdjęciach możecie sobie zobaczyć działo termiczne, gotowe do instalacji na Leopardzie, i działo z mostkiem plazmowym, które jest hybrydą działa termicznego i elekromagnetycznego. Obie armaty strzelają metalowymi pociskami, choć w pewnych fazach wykorzystują plazmę do napędu pocisku.
Strzelanie zaś samą plazmą jest bardzo nieefektywne. Pocisk plazmowy jest bardzo wrażliwy na wszelkie pola magnetyczne i oczywiście celowanie z takiej broni nie jest możliwe, bo żołnierz strzela ale pole magnetyczne pociski niesie… Tak więc pomysły z „Gwiezdnych wojen” nigdy na Ziemi nie znajdą zastosowania praktycznego, a ich wykorzystanie w kosmosie też wydaje się nieefektywne.
Na jednym ze zdjęć pokazana jest armata pierścieniowo-sztabkowa z XV wieku, kiedy artyleria w Europie raczkowała, śliczny złomek? Prawda?
Inne tematy w dziale Technologie
