Vom Menschen tragbare 5-20 MJ Railgun?

Um nicht zu sagen, dass es ohne Stativ und/oder Halterung abgefeuert werden kann, um den Rückstoß zu zerstreuen, aber könnten Railgun-Artillerie oder Panzerabwehrgewehre in naher Zukunft mit miniaturisierten Fusionsreaktoren funktionieren? Ich würde mir vorstellen, dass eine Batterie mit genug Saft für einen Schuss in die eigentliche Waffe eingebaut wäre und der Soldat auch einen größeren Akkupack tragen könnte, um zusätzliche Schüsse zu machen.

Wäre dies plausibel?

Antworten (4)

Rückstoßfreie Gewehre wie das Carl Gustav gleichen die Rückstoßkraft des Projektils aus, indem sie 4/5 des Treibgases aus dem Venturi im hinteren Bereich austreten lassen. Bei tragbaren Waffen wie dem Carl Gustav oder verschiedenen rückstoßfreien 80-90-mm-Gewehren aus der Sowjetzeit erzeugt dies einen ziemlich beeindruckenden Rückstoß, der begrenzt, woher die Soldaten schießen können (was den plötzlichen Gasstoß in einen geschlossenen Raum zulässt oder den Rückstoß von einem Die nahegelegene Mauer hat einige ziemlich offensichtliche Probleme für den Soldaten).

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Carl Gustav feuert

Dies deutet jedoch auf eine Möglichkeit hin, eine tragbare Railgun ohne die zusätzliche Masse und die Kosten eines Fusionsreaktors zu erhalten. Die Patrone ist in einem rückstoßfreien Gehäuse wie bei einem Carl Gustav enthalten, aber das 4/5 des Treibmittels wirkt nicht nur der Rückstoßkraft der Patrone entgegen, die sich den Lauf hinunter bewegt, sondern treibt auch einen in das Venturi eingebauten MHD-Generator an.

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MHD-Generator, wie er in einem Venturi erscheinen könnte

Die Patrone wird geladen und der Venturi/Generator wird verriegelt. Das Abfeuern der Patrone beschleunigt das Projektil in die Schienen, während der Rückstoß den MHD-Generator antreibt, der die Schienen mit Energie versorgt und die sich bewegende Patrone in Sekundenbruchteilen von einigen hundert Metern/Sekunde auf Tausende von Metern/Sekunde bringt.

Wenn Sie das Gerät mit einem chemischen Treibmittel betreiben, warum verwenden Sie es nicht einfach zum Abfeuern des Projektils, ohne sich um das Rail-Gun-Teil zu kümmern?
Das OP sucht nach einer praktikablen Möglichkeit, eine tragbare Railgun für Männer zu haben. Außerdem ermöglicht die Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie, dass das Projektil weit über das Niveau hinaus beschleunigt wird, das in einer reinen, chemisch angetriebenen Handwaffe möglich ist.
Ist das so? Ist es nicht effizient?
@Thukydides Ich glaube nicht, dass das funktioniert. Die Mündungsenergie des Schusses kommt vom Linearmotor, der wiederum die Reaktionskraft auf die Schiene selbst überträgt. Es muss kein Treibmittel ausgestoßen werden, und ich sehe nicht, wie der MHD-Generator die Reaktionskraft absorbieren oder auf andere Weise negieren kann. Ich glaube nicht, dass es eine Möglichkeit gibt, diese Kraft auf etwas zu reduzieren, mit dem ein Mensch umgehen kann.
@kingledion - der Abfragende sagte, dass ein Stativ oder eine andere Art von Halterung zur Bewältigung des Rückstoßproblems in Ordnung sei. Ich konnte sehen, dass ein neu gestalteter "Über-die-Schulter"-Schaft gut für einen Liegendschützen funktioniert - sicher, der Rückstoß ist riesig, aber das Übertragen des größten Teils durch den Schaft und in den Boden neben dem Schützen könnte sehr gut eine praktische Lösung sein
Die Rückstoßenergie wird teilweise durch den Gasstrom durch den MHD-Generator aufgehoben (ich vermute, das eigentliche Problem besteht darin, das Timing der verschiedenen Impulse auszugleichen), und die tatsächliche Rückstoßmenge kann durch Variieren der Masse des Projektils selbst (leichter Projektil, weniger Rückstoß). Ein Schulterschaft würde auch helfen, siehe ARPAD-600: namu.wiki/w/ARPAD-600 (leider das einzige Online-Bild, das ich gerade finden kann)
Bei einer Anfangsgeschwindigkeit von mehreren hundert Metern pro Sekunde (ungefähr Schallgeschwindigkeit) muss das Projektil nicht länger als etwa 1/50 bis 1/100 Sekunde auf Mündungsgeschwindigkeit beschleunigt werden. Die angewandte Δ v wird so etwas wie 2500 1 100 ≈ 250 000 Frau 2 . Meine Berechnungen zeigen, dass für jedes Projektil vernünftiger Größe ungefähr 4,2 Tonnen Energie erforderlich wären. (Für eine genaue Berechnung würden Sie die Projektilgeschwindigkeit über die Länge des Laufs integrieren. Ich bin nicht in der Lage, das zu tun, und wir müssten eine Lauflänge auswählen.)
@Thukydides Woher kommen diese Gase, die durch den MHD-Generator fließen?
@ KingledionDie Gase kommen von der Rückstoßrunde, die auch den ersten Impuls für die Runde liefert, um in den Railgun-Lauf einzutreten. @ Michael Björling, ich vermute, dass der Lauf ziemlich lang sein müsste, um eine einigermaßen effiziente Railgun zu haben, eher wie eine 106-mm-Rückstoßkanone als eine Carl Gustav.

Nein, wegen Rückstoß

Als sie versuchten, einen CV 90 mit einer 120-mm-Glattbohrung zu versehen , stellten sie fest, dass der Rückstoß das Chassis verbogen und verdreht hatte. Die Kräfte waren so groß, dass ein gepanzerter Kettenkampfwagen ihr nicht standhalten konnte . Ein 120-mm-Sabot-Schuss hat eine Mündungsenergie von etwa 5 bis 7 MJ.

Sie wollen etwas haben, das...

  • Ist der Mensch tragbar , das heißt: viel kleiner und schwächer als ein Fahrzeug
  • Feuert ein Projektil mit der bis zu 4-fachen Mündungsenergie ab, was zu einer entsprechenden Erhöhung der Rückstoßkräfte führt
  • Hat einen viel kürzeren Lauf , was bedeutet, dass es das Projektil viel schneller auf Mündungsgeschwindigkeit beschleunigen muss, was noch höhere Rückstoßkräfte bedeutet

Also kurz gesagt: nein, das ist nicht plausibel . Ein "Stativ oder eine Halterung" kann diese Kräfte nicht bewältigen. Die Art von "Stativ oder Halterung", die Sie diesen Kräften standhalten müssen, muss in etwa so aussehen:

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Plausibel?

Kurze Antwort: Ja- ish .

Rückseite der Umschlagsmathematik, unter der Annahme Ihrer Untergrenze für Energie und a 1 k g Masse:

E k = 1 / 2 m v 2
5 × 10 6 = 1 / 2 × 1 × v 2
Alle bekannten Zahlen auf eine Seite verschieben und rechnen.
v 2 = 10 , 000 , 000
∴ v = 3 , 162 m / s

Das ist wie die neunfache Schallgeschwindigkeit.

Etwas mehr Rückseite der Umschlagsmathematik, basierend auf den Zahlen, die Wikipedia für das Gewicht und die Geschwindigkeit des Projektils von Carl Gustav angibt :

E k = 1 / 2 × m × v 2 = 1 / 2 × 3.1 k g × ( 255 m / s ) 2
E k = 0,2 M J

Das ist ein 25 × Erhöhung der kinetischen Energie. Das ist viel, macht aber Sinn, denn der schmerzhafte Teil des Carl Gustav ist die Explosion. Der schmerzhafte Teil einer Railgun kommt vom Aufprall.

Sie können ein zunehmendes Projektilgewicht gegen eine abnehmende Geschwindigkeit auf Kosten eines zunehmenden Rückstoßes eintauschen, aber schwerere Projektile prallen weniger wahrscheinlich ab, wenn sie in einem Winkel auftreffen.

Ist die kinetische Energie des Carl Gustav relevant? Es verwendet HE, um Schaden zu verursachen. Sicherlich sollten Sie die kinetische Energie der Rail-Gun mit der chemischen Energie des HE-Gefechtskopfs vergleichen?

Bestimmt!

Derzeit sind mehrere Dinge der einschränkende Faktor bei einer tragbaren Schienenkanone, in erster Linie die Bereitstellung von genügend Energie, um eine abzufeuern. Herkömmliche Kampfmittel speichern die Energie in chemischer Form, die energiedicht ist ( 4,6 MJ/kg für TNT ), wohingegen die für eine elektrische Schienenkanone erforderlichen Batterien weitaus weniger effektiv sind (höchstens 0,46-0,72 MJ/kg ). Unter der Annahme einer zehnfachen Erhöhung der Batteriekapazität wären Railguns sehr konkurrenzfähig.

Eine tragbare Energiequelle wie einen Miniatur-Fusionsreaktor zu haben, wäre viel schwieriger zu entwickeln, aber dies würde viel höhere Energiedichten ermöglichen ( 576 TJ/kg für Deuterium-Tritium , wenn man das Gewicht des Reaktors außer Acht lässt).

Rail-Guns leiden auch unter schnellem Verschleiß, der durch die starke Reibung während des Schießens verursacht wird. Dies würde entweder widerstandsfähigere leitfähige Materialien oder häufigere Laufwechsel als bei herkömmlichen Waffen erfordern (aber keine große Herausforderung).

Was die Wirksamkeit betrifft, können wir (wie es eine andere Frage getan hat) mit Carl Gustaf vergleichen . Wenn wir davon ausgehen, dass das gesamte ~4-kg-Projektil aus TNT oder einem gleichwertigen Material besteht, hätte es eine Sprengkraft von ~18,4 MJ (und wir können davon ausgehen, dass die kinetische Energie minimal ist). Dies ist im Vergleich zu 20 MJ in Ihrer Spezifikation für die Rail-Gun sehr günstig.

Kurz gesagt, mit Verbesserungen bei Batterien oder anderen tragbaren Stromversorgungen ist eine Rail-Gun eine sehr praktikable Option.

Fusionskraft löst das Energieproblem, aber es gibt immer noch das Rückstoßproblem. Eine 5-MJ-Explosion mit einem 1-kg-Projektil überträgt 3162 kg*m/s auf einen Mann, der es hält. Genauer gesagt bedeutet dies, dass ein 100-kg-Mann nach dem Abfeuern mit 31,62 m / s rückwärts geht.
@kingledion Guter Punkt. Dann ist dort definitiv ein Stativ erforderlich. Oder es schießt die halbe Energie in beide Richtungen ...
@Drgabble Du meinst wie der von Thukydides erwähnte Carl Gustav ?
Vom Menschen tragbare 5-20 MJ Railgun?
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