Parakiniai ginklai naudojami jau nuo XV amžiaus, o užuominų apie juos galima sutikti dar anksčiau. Visgi nedaug kas galvoja, kad šie ginklai paseno ir laikas juos keisti kažkuo nauju. Nors taip galvoja ne kiekvienas, yra žmonių, kurie domisi ir kuria pakaitalus šiuolaikiniams parakiniams ginklams.
Konservatoriai sako: nesugedo – netaisyk. Žinoma, čia turimi omenyje tikrai ne ginklai, bet, nepaisydami to, mokslininkai tikrai nėra konservatyvūs ir šio patarimo neklauso. Parakiniai ginklai naudojami jau nuo XV amžiaus, o užuominų apie juos galima sutikti dar anksčiau. Visgi nedaug kas galvoja, kad šie ginklai paseno ir laikas juos keisti kažkuo nauju. Nors taip galvoja ne kiekvienas, yra žmonių, kurie domisi ir kuria pakaitalus šiuolaikiniams parakiniams ginklams.
Daugelio tokių projektų esmė yra elektromagnetinių jėgų panaudojimas sviediniui iššauti. Tokių ginklų kūrimas paprastai motyvuojamas tuo, kad reikia vystyti naujas technologijas, bet iš tikro nė viena valstybė nenori atsidurti situacijoje, kai jai tenka kariauti su kita valstybe, kuri ginkluota naujos kartos ginklais. Taigi paprasčiausiai niekas nenori atsilikti. Jau anksčiau galėjote paskaityti apie vieną kuriamų ginklų – „Railguną“. Šiame straipsnyje aprašysiu dar vieną ginklą, kuris galbūt kada nors pakeis mums įprastus.
Šis ginklas vadinamas „Gaussgunu“ arba „Coilgunu“. Abu šie pavadinimai iš dalies apibūdina ginklo veikimo principą. Gausas buvo garsus matematikas, jo vardu pavadintas magnetinio srauto tankio matavimo vienetas. „Coil“ angliškai reiškia ritė. Mokslininkai šiuos ginklus vadina magnetiniais linijiniais greitintuvais. Taigi jau iš pavadinimo galima šiek tiek suvokti apie ginklo veikimą.
Bet iš pradžių truputį istorijos. Magnetinis laukas ir jo veikimas yra tyrinėjami jau labai seniai. Šie tyrimai buvo sėkmingai panaudoti, todėl „Coilguno“ veikimo principai taip pat buvo suformuluoti XIX amžiaus pradžioje. Bet šio ginklo išradėju derėtų laikyti Kristianą Birkelandą, garsų Norvegijos mokslininką. 1900 metais jis patentavo savo išrastą „Coilguną“. Deja, jam nepavyko sviediniui suteikti planuoto 600 m/s greičio, o ginklo demonstracija baigėsi neplanuotu sprogimu.
Vėliau šis ginklas buvo pamirštas ilgam. Neseniai „Coilgunas“ vėl buvo prisimintas, prie jo dirba daug laboratorijų ir universitetų, per 100 metų gerokai patobulėjusios technologijos leidžia ginklą padaryti efektyvesnį. Visgi stulbinančių pasiekimų vystant „Coilguną“ nebuvo pasiekta, tai tebėra eksperimentinis ginklas. Visgi juo domisi ne tik universitetai, mokslininkai ir kariuomenė, tokių ginklų konstravimas kai kuriems žmonėms tapo gera pramoga. Sukurti paprastą, bet ne itin efektyvų „Coilguną“ yra paprasta, tai gali padaryti kiekvienas, tereikia apsilankyti radiotechnikos parduotuvėje ir parsisiųsti brėžinius ir paaiškinimus iš interneto.
Dabar šiek tiek apie „Coilguno“ veikimą. Kaip jau galima buvo suprasti, jis susijęs su ritėmis ir magnetinu lauku. Iš esmės šis ginklas yra solenoidas. Na, bet tiems, kurie yra primiršę fiziką, paaiškinsiu plačiau. Rite tekėdama elektros srovė sukuria magnetinį lauką. Šis laukas yra stipriausias ritės centre ir silpnėja jos galuose. Todėl metalinis objektas, patekęs į šio magnetinio lauko veikimo zoną, yra traukiamas į ritės centrą, kur magnetinis laukas stipriausias. Tai yra gana plačiai naudojama technikoje, pavyzdžiui, srovės pertraukikliuose. Metalinis objektas atsiduria ritės centre ir ten sustoja, bet kas nutiktų, jei šiam objektui pasiekus ritės centrą būtų nutraukta elektros srovė? Jis nesustotų, o iš inercijos judėtų toliau, tam objektas taptų sviediniu.
Iš esmės „Coilgunas“ yra labai paprastas ginklas: magnetinis laukas trūkteli sviedinį, o po to leidžia jam judėti. Visgi norint sviediniui suteikti kuo didesnį greitį (siekiant padidinti jo kinetinę energiją), reikia suprasti, nuo ko priklauso greitis. Šiuo atveju jis priklauso nuo magnetinio srauto tankio. B = µNI/L, kur µ – aplinkos magnetinė skvarba, N – ritės apvijų skaičius, I – rite tekančios srovės stipris, o L – srovės nueinamas kelias (apvijų ilgis). Šioje lygtyje lengviausia pakeisti apvijų skaičių ir srovės stiprį. Jei norėdami suteikti sviediniui didesnę kinetinę energiją pasirenkame didinti apvijų skaičių, susiduriame su didesnės varžos problema. Didėjant apvijų skaičiui, didėja ir srovės nueinamas kelias, reikia suvynioti daugiau vielos, o kuo daugiau jos yra, tuo didesnė varža. Didelė varža kenkia ginklo efektyvumui, nes dalis energijos prarandama šilumos pavidalu. Todėl geresnis sprendimas yra didinti srovės stiprį.
„Coilgunui“ reikalingas itin didelis srovės stipris, nors srovė teka labai trumpai. Norint „Coilguną“ paversti efektyviu ginklu reikia mažo, bet labai galingo elektros šaltinio. Čia mes susiduriame su ta pačia problema kaip ir „Railguno“ atveju. Eksperimentuojant su šiuo ginklu paprastai pasirenkamas vienas iš dviejų variantų – kondensatoriai arba specialūs generatoriai (kompulsatoriai). Kondensatoriai gali sukaupti didelį krūvį, o po to labai greitai jį visą atiduoti. Kuo didesnį krūvį reikia sukaupti, tuo didesnis turi būti kondensatoriaus tūris ir, žinoma, tuo daugiau vietos jis užima. Taigi apie kompaktišką ir galingą „Coilguną“ galime pamiršti.
Kita kondensatorių problema yra ta, kad jie greitai išsikrauna, bet jiems įkrauti reikia laiko ir energijos šaltinio. Taigi arba reikia sugalvoti kažką kito, arba po kiekvieno šūvio teks bėgioti ieškant elektros lizdo. Kitas galimas variantas yra naudoti kompulsatorius, parastai tariant, tai generatoriaus ir kondensatoriaus mišinys. Jie yra efektyvesni nei kondensatoriai, bet, deja, turi lygiai tokių pačių problemų. Jie yra dideli, o kad veiktų, kompulsatorius turi varyti variklis. Trumpai tariant, „Coilgunui“ reikia labai galingo elektros šaltinio, o tokie šaltiniai šiais laikais visada yra dideli. Todėl šis ginklas gali būti montuojamas laivuose, galbūt tankuose ir gynybiniuose įtvirtinimuose. Jam trūksta to, kas yra labai svarbu šiuolaikinėje karyboje – mobilumo.
Nekreipkime dėmesio į srovės šaltinį ir panagrinėkime kitas „Coilguno“ konstrukcijos ypatybes. Jo vamzdį sudaro dvi arba trys dalys: vidinis vamzdelis iš neįsimagnetinančios medžiagos, ritė ir išorinis vamzdelis, saugantis visą konstrukciją (nebūtinas). Vidinis vamzdelis yra reikalingas apsaugoti ritę nuo trinties ir kontakto su sviediniu. Jei sviedinys kontaktuotų su rite, trintis greitai ją sudėvėtų, be to, per jį galėtų tekėti elektros srovė. Vamzdelis turi būti pagamintas iš nelaidžios ir neįsimagnetinančios, bet labai tvirtos medžiagos.
Paprastai „Coilgune“ naudojama ne viena, o kelios ritės, jos įsijungia ir išsijungia paeiliui, kiekviena suteikdama sviediniui vis didesnį greitį. Didelė tokios konstrukcijos problema yra ričių veikimo sinchronizavimas. Rite elektros srovė turi nustoti tekėti, kai tik sviedinys pasiekia jos centrą, nes kitaip magnetinis laukas ims stabdyti sviedinį. Kai ričių yra ne viena, jų veikimas turi būti labai tikslus. Tai galima pasiekti jungiant prie ričių skirtingus kondensatorius, kurių išsikrovimo laikas skiriasi, bet sudėtingose sistemose tenka naudoti mikroprocesorius. Sinchronizuoti rites yra gana sunku ir dėl saviindukcijos. Tai reiškinys, kai ritėje indukuojasi elektros srovė, kuri priešinasi magnetinio lauko kitimui. Todėl įjungus elektros srovę ritė kurį laiką neteka, o išjungus ji dar kurį laiką teka. Tai supaprastintas paaiškinimas, visgi šio reiškinio nederėtų pamiršti.
„Coilguno“ sviedinys turi būti pagamintas iš medžiagos, kurią veikia magnetinis laukas. Kuo lengviau šis laukas gali paveikti sviedinį, tuo didesnis ginklo efektyvumas. Kita vertus, sviedinys negali stipriai įsimagnetinti, nes tai gerokai sumažintų ginklo efektyvumą. Ir galiausiai „Coilguno“ sviedinys turi būti pakankamai kietas, kad galėtų padaryti žalos taikiniui.
„Coilgunai“ turi kelias teigiamas savybes. Viena tokių yra jo keliamas garsas, o tiksliau jo nebuvimas. Tai visiškai tylus ginklas, bet tik ginklas. Kai šaunama iš paprasto ginklo, girdime du sprogimus – parako ir kulkos, kai ši viršija garso greitį, bet dažniausiai šių dviejų garsų neskiriame. „Coilgune“ nebus parako sprogimo garso, bet jei sviedinys viršys garso greitį, triukšmo neišvengsime. Teoriškai didinant įtampą galima sviediniui suteikti labai didelę kinetinę energiją. „Gausguno“ sviediniai bus pigesni, o juos sandėliuoti ir gabenti bus labai lengva. Kadangi pačiame sviedinyje nėra jokių sprogstamųjų medžiagų, todėl saugojimo ir gabenimo sąlygos gerokai supaprastėja. Be to, šio ginklo sviediniai bus mažesni, todėl jų atsarga galės būti didesnė.
„Coilguną“ gali pasigaminti kiekvienas radiotechnikos mėgėjas, tai nėra labai brangus ginklas. Visgi naujame eksperimentiniame JAV kariniame laive DD(X) buvo nuspręsta montuoti „Railguną“, o ne „Coilguną“. Taip yra dėl to, kad „Railgunas“ yra pranašesnis už „Gaussguną“, jame yra mažiau trūkumų. Bet apie viską iš pradžių.
Jau minėjau, kad elektromagnetiniams ginklams reikia itin didelio srovės stiprio, o tam reikia galingo, elektros šaltinio. Toks šaltinis paprastai būna gana didelis. Dėl to atkrinta rankinio „Coilguno“ variantas, o tokį ginklą sumontuoti bent kokioje kovinėje mašinoje (tarkime, tanke) irgi nėra labai paprasta.
Kitas ginklo trūkumas yra patikimumas. Net jei jį būtų galima padaryti gana mažą, jis būtų labai jautrus išoriniams veiksniams, pavyzdžiui, smūgiams, purvui. O apie tokio ginklo atsidūrimą vandenyje baisu net pagalvoti, stipri elektros srovė ir vanduo tiesiog nesuderinami dalykai. „Coilguno“ konstrukcija yra gana trapi, todėl smūgiai ir sukrėtimai ginklui būtų itin kenksmingi. „Coilgune“ yra daug detalių ir jungčių, kurios nėra tokios patvarios kaip, tarkime, AKM. Kadangi norint, kad „Coilgunas“ veiktų efektyviai, reikia labai tiksliai nutraukti elektros srovės tekėjimą rite, bet koks menkas pažeidimas labai sumažintų jo efektyvumą.
Nors parakinių ginklų sviediniams greitį suteikia kitokios prigimties jėgos nei tos, kurios suteikia greitį „Coilguno“ sviediniui, trečiasis Niutono dėsnis vienodai galioja abiem ginklams. Šis dėsnis teigia, kad veiksmo ir atoveiksmio jėgos visada yra lygios, bet skirtingų krypčių ir veikia skirtingus kūnus, todėl viena kitos nekompensuoja. Trumpai tariant, nesvarbu, koks tai ginklas, atatrankos išvengti nepavyks. Todėl sviediniui galima suteikti tik tokią kinetinę energiją, kad tokia pati energija nesužalotų šaulio ar nepažeistų technikos, kurioje sumontuotas ginklas. Šios problemos būdingos ir „Railgunui“. Bet „Railgunui“ pranašumą suteikia pati nemaloniausia ir nepatogiausia „Coilguno“ savybė. Dabar kuriamų „Gaussgunų“ efektyvumo koeficientas tesiekia vos 25 proc. Taigi tik ketvirtadalis visos šūviui sunaudotos energijos virsta sviedinio kinetine energija.
Kol mokslininkai nesukurs naujo labai mažo ir lengvo, bet galingo energijos šaltinio, apie efektyvią rankinio „Gaussguno“ versiją neverta ir svajoti. O, kol jo efektyvumo koeficientas nebus gerokai didesnis, tikriausiai iš viso neverta galvoti apie „Coilguno“ pritaikymą karyboje. Baigdamas norėčiau parodyti, kokius rezultatus gali pasiekti „Coilgunas“. Lentelėje pateikiami vieno radiotechnikos mėgėjo sukonstruoto „Coilguno“ (kuris primena įprastą pistoletą) techniniai duomenys. Žinoma, galingos laboratorijos gali sukonstruoti dešimtis kartų galingesnį ginklą, bet jo svoris ir tūris greičiausiai bus šimtus kartų didesni nei šios versijos. Manau, šis pavyzdys puikiai parodo, kad „Coilgunas“ dar negreitai išstums įprastus ginklus, bet kaip ateities ginklo koncepcija jis yra labai svarbus.
Be naujienų portalo www.ginklai.net administracijos sutikimo viešas šio straipsnio ar jo dalių publikavimas draudžiamas.
