Электротермохимические и электромагнитные пушки

Jane’s Armour and Artillery

Upgrades,

1996-1997, р.9,15-17, 21-23,

25, 31-32, 36-37, 42-44

Электротермохимические и электромагнитные пушки

Израиль

Разработка электротермохимической пушки на твёрдом метательном веществе центра Soreq

Израильский центр ядерных исследований (NRC) Soreq около восьми лет работал над технологией электротермохимических пушек на твёрдом веществе (SPETC).

Концепция пушек SPETC разработана центром ядерных исследований Soreq в сотрудничестве с научно-исследовательской лабораторией сухопутных войск США, командованием противокосмической стратегической обороны США, германским правительством и израильским министерством обороны.

Она доводит до максимума использование обычных твёрдых метательных веществ, используя лишь ограниченное количество электрической энергии, и обычных камор и стволов, к которым добавляются источник электрической энергии, обычно в виде формирователя импульсов (PFN), и плазменный инжектор, соединенный с гильзой унитарного боеприпаса.

В результате технология SPETC является технологией с низким риском для ближнесрочных применений в орудиях, таких как оборона против баллистических ракет и танковые пушки.

Разработка пушки SPETC центром Soreq началась с пушек малого калибра, но в последнее время концентрировалась на 60- и 105 - мм пушках. Они использовались для исследования концепции ускорения плазмы, которая привела к 8-9 -процентным улучшениям кинетического действия снаряда по сравнению с пушками с неускоренным твёрдым метательным веществом при полных объёмах каморы и более чем 20-процентному улучшению при уменьшенном объёме каморы 60-мм пушки. 105-мм пушкой SPETC достигались также скорости, превышающие 2000 м/с.

Новые направления исследования в центре Soreq включают использование инжекции плазмы для воспламенения твёрдых метательных зарядов, что, теоретически, обеспечивает увеличение почти на 80 процентов количества твердого метательного заряда, которое может быть загружено в любой боеприпаса воспламенение плазмы требует примерно лишь 0,5 МДж электрической энергии в случае 105-мм пушки.

Пушки SPETC находятся в стадии исследования и разработки.

Великобритания

Электротермохимические пушки фирмы “Ройал орднанс”

Свыше пяти лет фирма “Ройал орднанс” по собственной инициативе работала над разработкой электротермохимических ( ЕТС) пушек.

С 1990 г . фирма “Ройал орднанс” проводила эксперименты в малых масштабах и ввела для поддержки этой работы импульсные источники питания на 150 и 500 кДж.

В середине 1993 г . фирма ввела новый импульсный источник питания (РРS) на 2,4 МДж, который, как ожидают, способен запускать снаряд массой 1 кг с начальными скоростями более 2000 м/с.

Весной 1994 г . фирма “Ройал орднанс” и управление НИОКР министерства обороны согласились сотрудничать по пушке ЕТС и с тех пор работают по обоснованной программе, в которой исключается дублирование.

Задача управления НИОКР министерства обороны заключается в концентрировании внимания на научных аспектах проекта, а фирма “Ройал орднанс” должна концентрировать свои усилия на проектировании и испытаниях.

На долгосрочном этапе источник PPS сможет приводить в действие пушки калибром до 105 -мм по принципу одиночного выстрела.

В настоящее время капиталовложения фирмы “Ройал орднанс” в пушки ЕТС концентрируются на производственном предприятии бывшей фирмы “Бритиш маньюфэкчури энд ресерч” (ВМАRC) в Фолдингуорте в графстве Линкольншир, которое было приобретено фирмой “Ройал орднанс” в 1992 г . Оно полностью содержит 200 - и 75-м туннели, оснащённые измерительными приборами, способными собирать данные о явлениях, происходящих во время пуска, полёта и взаимодействия с целью.

До настоящего времени исследования сосредотачивались на создании представления о том, какие количества электрической энергии могут взаимодействовать с повышенным давлением термохимического процесса.

До сих пор фирма “Ройал орднанс” вложила около 2 млн. фунтов стерлингов в свою программу по пушке ЕТС в части прикладной исследовательской программы, которая может привести к созданию системы оружия, которая может быть принята на вооружение в начале 21-го века. Первоначальными применениями могут быть противотанковая и противовоздушная обороны.

Основной целью введения электрической энергии в пушку ЕТС является управление освобожденной химической энергией. А скоростью горения можно управлять электрическим способом для достижения максимальных баллистических качеств.

Сочетание более энергетических метательных зарядов при большей экономичности с дополнительным введением электрической энергии обеспечивает значительно больший потенциал эксплуатационных качеств, чем у обычных пушек, которые в настоящее время приближаются к завершению возможностей развития.

Возросшая гибкость в конструкции пушки, связанная с электрическим управлением баллистикой, обеспечивает также возможность модернизации, повышения характеристик систем и новых применений.

По мнению фирмы “Ройал орднанс”, другие государства приходят в настоящее время к таким же выводам. Соединенные Штаты фактически прекратили работу над электромагнитными пусковыми установками и сосредоточили свои усилия на технологии ЕТС применительно к танковым и морским пушкам. Германия также концентрирует своё внимание на технологии ЕТС для применения в стрельбе прямой наводкой.

В последнее время пушке ЕТС уделяется повышенное внимание, так как она демонстрирует самые большие потенциальные возможности, особенно в наземных применениях, и работа подтвердила потенциальные возможности пушки ЕТС на пушках, находящихся на вооружении, в которых лишь казенная часть была модернизирована для приспособления ввода электрической энергии. Эта пушка находится в стадии разработки.

Соединенные Штаты Америки

8-Мдж импульсный блок питания электротермической пушки рельсового типа фирмы “Юнайтед дефенс”/ центра ARDEC

Фирма “Юнайтед дефенс” поставила центру НИОКР в области оружия (ARDEC) 8,5- МДж импульсный блок питания (РРМ) по контракту на 9,00-МДж электротермическую пушку рельсового типа.

Импульсный блок питания был изготовлен и прошёл обширные испытания в научно-исследовательской лаборатории сухопутных войск США в 1992 г . В 1993 г . он прошёл приёмочные испытания и был передан центру ARDEC. Импульсный блок питания использовался для снабжения энергией при стрельбе из 60-мм электротермической пушки в научно-исследовательском центре проблем надводной войны ВМС США - “Дальгрен дивижн”.

8,5- МДж импульсный блок питания является автономным и подвижным. Он представляет собой модульную конструкцию для обеспечения возможности приспособления к технологии будущего. Импульсный блок питания разработан для обеспечения гибкости формы выходного импульса для работы ряда электротермических пушек.

Основные элементы импульсного блока питания включают:

(а) системный контроллер и пульт оператора для управления всеми функциями действующего значения мощности импульса и системы пушки;

(б) вспомогательную систему питания для контроля состояния окружающей среды, зарядки батарей и обеспечения энергии для проверки бортовых систем;

(в) систему батарей свинцовых аккумуляторов для обеспечения энергии воспламенения ( 50 МДж, подаваемых при 400 В постоянного тока);

(г) преобразователь постоянного тока (600 кВт средняя, 1200 кВт пиковая мощность, постоянный выход 75 А);

(д) формирователь импульсов ( четыре 2,125 - МДж блока);

(е) конденсаторы высокой удельной энергии (85 МДж при 16 кВ).

8,5- МДж импульсный блок питания представляет важный шаг к уменьшению габаритов источника питания, критическому аспекту разработки электротермических пушек и интеграции их с машинами. Этот последний основанный на конденсаторах 8,5-МДж импульсный блок питания имеет плотность аккумулирования энергии 1,5 кДж/кг , пятикратное увеличение емкости хранения энергии по сравнению с современными системами, разработанными несколько лет назад.

Требования предъявляемые к 8,5 - МДж импульсному блоку питания:

Запас энергии: 8,5 МДж

Напряжение: 16 кВ

Частота повторения: 9 выстрелов за 3 мин.

Этот блок питания передан сухопутных войскам США.

Разработка фирмой “Юнайтед дефенс“ импульсного блока питания

Ключевой технологией для орудий ЕТС является импульсная энергия. Фирма “Юнайтед дефенс” была инициатором использования автономных подвижных импульсных блоков питания для испытаний на различных испытательных полигонах и как средство демонстрации миниатюризации и срока службы компонентов, а также степени технической зрелости.

Фирма “Юнайтед дефенс“ заключила контракт с сухопутными войсками США на разработку опытного образца 8,5-МДж электротермической пушки рельсового типа и соответствующего импульсного блока питания (РРМ).

Эти разработки отделения “Армамент системз” фирмы “Юнайтед дефенс” включают стационарный 5-МДж формирователь импульсов (PFN) для лабораторных испытаний и подвижные 5- и 11-МДж формирователи импульсов для будущих полигонных испытаний систем ЕТС. Фирма продемонстрировала очень эффективную компоновку элементов импульсного блока питания и использовала архитектуру системы, которая доводит до максимума гибкость, доводя в то же время до минимума разрушающие нагрузки. Для систем аккумулирования высокой энергии результирующая плотность 0,8 МДж/м3 для полностью интегрированного формирователя импульсов является самой высокой до настоящего времени и является лишь в 2-5 раз меньше, чем требуется для компоновки в большинство платформ систем вооружения.

Импульсные системы питания фирмы “Юнайтед дефенс” используются в настоящее время для обеспечения точного количества энергии в импульсе для испытаний систем ЕТС, финансируемых сухопутными войсками США и управлением ядерного оружия министерства обороны.

Продолжающаяся разработка импульсного блока питания, включая повышенную эффективность компоновки и миниатюризацию компонентов, может значительно сократить объём источника питания к концу 1990-ых годов для обеспечения пушечных систем вооружения следующего поколения.

Этот блок находится в стадии разработки.

Рис.19. Импульсный блок питания фирмы “Юнайтед дефенс”, используемый

для лабораторных и полигонных испытаний пушки ЕТС/САРтм , включает подвижный 11 - МДж блок

Электромагнитное орудие калибра автоматической пушки фирмы

“ Юнайтед дефенс”

Отделение “Армамент системз” фирмы “Юнайтед дефенс” заключило контракт на разработку, изготовление и испытание скорострельного электромагнитного орудия калибра автоматической пушки (ССЕМG). Оно будет демонстрировать характеристики орудийного уровня и сведение до минимума массы и объёма.

Контракт был заключен в конце 1992 г . центром ARDEC и финансировался совместно сухопутными войсками и морской пехотой США.

Фирма “Юнайтед дефенс” отвечала за разработку автомата заряжания, систему управления, вспомогательные устройства и полную компоновку системы демонстрационного макета.

Центр электромеханики техаского университета разработал электромагнитный ствол и подсистему аккумулирования энергии, а фирма “Каман сайансиз корпорейшн” разработала объединенный комплект пуска. Успешно были завершены стрельбы одиночными выстрелами, очередями и залпами.