Гармата Гауса

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Не варто плутати з рейкотроном.
Coilgun animation.gif

Гармата Гауса (англ. Gauss gun, Gauss cannon) — один з різновидів електромагнітного прискорювача мас. Названа ім'ям великого німецького вченого Карла Гауса, який досліджував фізичні принципи електромагнетизму, на яких і засновано даний пристрій.

Принцип дії[ред.ред. код]

Гармата Гауса складається з соленоїда, всередині якого знаходиться стовбур (як правило, з діелектрика). В один з кінців ствола вставляється снаряд (зроблений з феромагнетика). При протіканні електричного струму в соленоїді виникає магнітне поле, яке прискорює снаряд, «втягуючи» його всередину соленоїда. На кінцях снаряда при цьому утворюються полюси симетричні полюсам котушки, через що після проходу центру соленоїда снаряд притягується в зворотному напрямку, тобто гальмується.

Для найбільшого ефекту імпульс струму в соленоїді має бути короткочасним і потужним. Як правило, для отримання такого імпульсу використовуються електричні конденсатори з високою робочою напругою.

Параметри обмотки, снаряда і конденсаторів мають бути узгоджені таким чином, щоб при пострілі до моменту підльота снаряда до середини обмотки струм в останній вже встигав би зменшитись до мінімального значення, тобто заряд конденсаторів був би вже повністю витраченим. В такому випадку ККД односходинкової гармати Гауса буде максимальним.

Розрахунки[ред.ред. код]

Енергія накопичувана в конденсаторі[ред.ред. код]

E = {U^2 C \over 2}
~U - напруга конденсатора (у Вольтах)
~C - ємність конденсатора (у Фарадах)

Енергія накопичувана при послідовному і паралельному з'єднанні конденсаторів рівна.

Кінетична енергія снаряда[ред.ред. код]

E = {mv^2 \over 2}
~m - маса снаряда (в кілограмах)
~v - його швидкість (у м/с)

Час розрядки конденсаторів[ред.ред. код]

Це час, за який конденсатор повністю розряджається. Він дорівнює чверті періоду:
~T = {\pi\sqrt{LC} \over 2}
~L - індуктивність (у Генрі)
~C - ємність (у Фарадах)

Час роботи котушки індуктивності[ред.ред. код]

Це час за який ЕРС котушки індуктивності зростає до максимального значення (повний розряд конденсатора) і повністю спадає до 0. Він дорівнює верхньому напівперіоду синусоїди.
~T = \pi\sqrt{LC}
~L - індуктивність (у Генрі)
~C - ємність (у Фарадах)

Переваги та недоліки[ред.ред. код]

Гармата Гауса має переваги, яких не мають інші види стрілецької зброї. Це відсутність гільз та необмеженість у виборі початкової швидкості і енергії боєприпасу, швидкострільність, можливість безшумного пострілу (якщо швидкість снаряда не перевищує швидкості звуку), в тому числі без зміни ствола і боєприпасу, відносно невелика віддача (рівна імпульсу вилетівшого снаряда, немає додаткового імпульсу від порохових газів або рухливих частин), теоретично, більша надійність та зносостійкість, а також можливість роботи в будь-яких умовах, в тому числі в умовах космічного простору.

Проте, незважаючи на уявну простоту гармати Гауса та її переваги, використання її в якості зброї пов'язане з серйозними труднощами.

Перша складність — низький ККД установки. Лише 1-7% заряду конденсаторів переходять в кінетичну енергію снаряду. Частково цей недолік можна компенсувати використанням багатокрокової системи розгону снаряда, але в будь-якому випадку ККД рідко досягає навіть 27%. Тому гармата Гауса по силі пострілу програє навіть пневматичній зброї.

Друга складність — велика витрата енергії (через низький ККД) та достатньо довгий час перезарядки конденсаторів, що примушує разом з гарматою Гауса носити і джерело живлення (як правило, потужну акумуляторну батарею). Можна значно збільшити ефективність, якщо використовувати надпровідні соленоїди, проте це потребує потужної системи охолодження, що значно зменшує мобільність гармати Гауса.

Третя складність (наслідок перших двох) — велика вага і габарити установки при її низькій ефективності.

Таким чином, на сьогоднішній день гармата Гауса не має особливих перспектив в якості зброї, оскільки значно поступається іншим видам стрілецької зброї. Перспективи можливі лише в майбутньому, якщо будуть створені компактні і потужні джерела електричного струму та високотемпературні надпровідники (200—300К).

Гармата Гауса у науковій фантастиці[ред.ред. код]

Гармата Гауса досить популярна у науковій фантастиці, де виступає в якості персональної високоточної смертоносної зброї, а також стаціонарної високоточної та (рідше) високошвидкісної зброї.

Окрім того, гармата Гауса фігурує в ряді комп'ютерних ігор. Кумедно те, що в основному зброю наділено спецефектами, яких не повинно бути.

  • У Master of Orion та Master of Orion 2 космічні кораблі можуть озброюватись гарматами Гауса. Втрати, нанесені снарядами у випадку влучення, не зменшуються зі зменшенням відстані до цілі.
  • У Crimsonland є зброя Gauss Gun — Гармата Гауса, вражаюча ворога миттєво і по всій лінії пострілу. Також є Gauss Shotgun — зброя того ж принципу дії, але стріляюча декількома снарядами, кожен з яких має меншу потужность, ніж одиночний постріл Gauss Gun.
  • У Fallout 2 існує рушниця Гауса і пістолет Гауса, найточніша і найпотужніша зброя з "легкої" (за класифікацією гри) зброї всесвіту Fallout, яка внаслідок своєї забійності стріляє тільки одиночними пострілами. Також у Fallout Tactics є чотириствольний кулемет Гауса, зібраний за системою Гатлінга. Також Гаус-гвинтівка з'явилась у Fallout 3 (якщо встановити міні-доповнення Operation Anchorage), тільки тепер вона відноситься до енергетичної зброї. За властивостями залишилась тією самою.
  • У Half-Life є експериментальна зброя, найменована Тау-гарматою. У другій частині гри таку гармату встановлюють на пісчаному багі Гордона Фрімена, а також вона функціонує в бета-версії гри і в модифікації SMod.
  • У всесвіті Battletech (цикл книг, ігри серій MechCommander та MechWarrior) гармату Гауса можна встановити на хутро. Належить до балістичної зброї великої дальності і завдає такихож втрат, як і PPC, але перезаряджається швидше.
  • в Ogame гармата Гауса є однією з можливих планетарних оборонних споруд, поступаючись за потужністю тільки плазмовій зброї.
  • У Savage: The Battle For Newerth є зброя Coil Rifle, діюча за принципом гармати Гауса.
  • У S.T.A.L.K.E.R.: Shadow of Chernobyl є снайперська гвинтівка «Гаус гармата» — зброя, що має дуже низьку швидкострільність, але максимальну потужність. За описом, вона використовує енергію аномальних утворень Зони: «Джерелом енергії є капсульований фрагмент артефакту „Спалах“».
  • У StarCraft піхотинці (Marine) озброєні автоматичною гвинтівкою Гауса C-14 «Impaler». Привиди (Ghost) також мають гвинтівки C-10, іменуємі «Canister Rifles» («Картечні гвинтівки»).
  • У Supreme Commander багато військ UEF озброєні гарматою Гауса.
  • У X-COM: Terror From The Deep є ручна гармата Гауса, яка може стріляти під водою.
  • У ігровому всесвіті Warhammer 40,000 воїни Некронів озброєні гарматами Гауса. Потрібно врахувати, що хоча зброя і носить назву «Гармата Гауса», її функції відрізняються, оскільки гармата Некронів створює електромагнітне випромінювання, руйнуюче молекулярні зв'язки цілі.
  • У Crysis головному герою надають гвинтівку Гауса, являючу собою снайперську зброю з максимальною шкодою.
  • У Gun Metal гармата Гауса видається як остання зброя для костюма, має велику потужність, але низьку швидкострільність через перегрів.
  • У Command & Conquer 3 гармата Гауса встановлюється на танки "Мамонт", покращуючи забійну силу машин. Також вона є у базовому спорядженні піхоти під назвою "Штурмовики".
  • У Halo багато бойових кораблів оснащуються такими гарматами, а також її компактніша версія може бути встановлена на джип "Бородавочник".
  • В Liero Gauss gun - сама потужна стрілецька зброя, проте з низькою швидкострільністю.

Посилання[ред.ред. код]