Как кто-то с электрическими сверхспособностями может сделать рельсотрон?

Электропитание в настоящее время не является причиной того , что мы все не бегаем с рельсотронами — это инженерная проблема.

Давайте сначала сделаем несколько предположений о нашем опытном пользователе:

1. 3-й закон Ньютона не работает (нет силы реакции).
2. Наш супер может создавать замкнутые токи вне своего собственного тела, которые ведут себя так же, как молния (молния создает плазму, которая допускает гораздо более высокий ток, чем все, что мы знаем, кроме сверхпроводников).
3. Наш супер может думать очень быстро или может «заранее запрограммировать» свою силу (например, сделать X, через 3 наносекунды сделать Y)

Причина, по которой рельсотроны не работают, заключается в том, что мы не можем их достаточно сильно разогнать. Для этого требуется очень большой ток в наших электромагнитах.

Для решения этой проблемы требуется суперсила. Таким образом, вы сделаете серию действительно мощных магнитов и будете использовать их для ускорения пули (или железного стержня, или чего-то еще, чем вы стреляете). Требование быстрого переключения связано с тем, что вам нужно отключить любое магнитное поле позади пули, иначе вы замедлите ее.

Это будет выглядеть так, как будто вы создаете кольца молнии, а затем пропускаете через них пулю или что-то еще, отменяя кольца, когда они проходят через них.

Причина, по которой мы не хотим иметь 3-й закон Ньютона, заключается в том, что наши кольца молний находятся в свободном плавании. Если бы у нас была сила реакции, она бы сдвинула их с места и разрушила бы, вытолкнув из нее все заряженные частицы плазмы.

Вроде очевидная проблема: мы не можем сделать очень хорошую работу по созданию рельсовой пушки прямо сейчас , даже имея доступ к большому количеству денег, власти, инженерному таланту и высококачественному, высокоточному производству. Если ваш чувак не обладает способностями супермеханика, любое оружие, которое он сделает, скорее всего, будет менее эффективным метателем снарядов, чем пистолет, который он, вероятно, мог бы просто купить.

Однако посмотрим, что мы можем сделать.

Допустим, для начала нам нужно что-то, по крайней мере, не уступающее по возможностям обычному пистолету. Наш теоретический пистолет стреляет 10-граммовым снарядом со скоростью около 400 м/с (сравните с 9-мм парабеллумом, который больше похож на 8-граммовый и 380 м/с). Вам нужна «ручная пушка», я не уверен, насколько она велика, но, скажем, у нее 25-сантиметровый ствол (на самом деле это цевье). Чтобы достичь нужной скорости, необходимо ускорение 3,2x10 ⁵ м/с ² (около 2/3 ускорения 9-мм пули). Для 10-граммовой пули требуется усилие 3,2 кН.

Рельсотрон работает, имея магнитное поле, направленное в одном направлении, электрическое поле под прямым углом к ​​нему, и их взаимодействие создает силу в снаряде под прямым углом к ​​ним обоим. Пара рельсов направлена ​​на цель, снаряд находится между ними, и вы пропускаете через них мощный ток (обратите внимание, я сказал ток , а не напряжение ). Вам также понадобится нагрузка магнитов над и под рельсами, чтобы обеспечить магнитное поле. Это, вероятно, будут электромагниты, и вам также нужно будет подать на них большой ток.

Простейшая (и неправильная, но здесь сойдет) модель рельсотрона гласит, что$F = I\ell \times B$, или сила тока, умноженная на длину ствола, умноженная на силу магнитного поля. Электромагнит с железным сердечником может иметь максимальную напряженность поля 1,6 тесла, хотя альтернативные материалы могут немного увеличить ее. Реальным примером подходящего магнита может быть GMW 3470., который составляет около 38 * 28 * 23 см и весит более 30 кг. Он может развивать мощность более 1,6 т и стоит всего несколько тысяч долларов. Это очень качественный научный набор, так что, возможно, более промышленный вариант будет немного дешевле и легче, но я уверен, что цифры находятся на правильном уровне. Я не уверен, сможете ли вы запустить его на достаточно высоком уровне мощности для магнита рельсотрона. В нем также говорится, что для работы на высокой мощности требуется водяное охлаждение. Это не совсем адекватно, так как вам будет трудно разместить достаточное их количество в пространстве ствола, чтобы обеспечить однородное магнитное поле достаточно высокой силы. Конечно, вы можете использовать более легкие, компактные и менее мощные магниты, но для компенсации вам потребуется увеличить силу тока. Действительно, вам нужны сверхпроводники при комнатной температуре, а это совершенно новый набор сверхспособностей.

Для обеспечения необходимого усилия на заданной длине нужен ток 8кА (более чем в 20-40 раз больше, чем у мощной переносной сварочной установки МИГ). Снаряд выходит с кинетической энергией 800 Дж. Чтобы покинуть ствол, требуется 1/800 секунды, а это означает, что ваше ружье должно развивать мощность 640 кВт во время работы, если оно имеет 100% КПД, чего не будет. Потери будут проявляться в виде тепла, хотя я не могу сейчас понять, сколько именно.

Даже с этим крошечным игрушечным рельсотроном вы можете видеть, что требования к мощности довольно требовательны. Конечно, все эти киловатты и килоамперы нужно подавать только в течение очень короткого промежутка времени, но точно включать и выключать все это и избегать неприятных эффектов звона (разрядка магнитов может шокировать вашего парня, что может смущать) довольно сложно. , вот почему у нас сейчас нет рельсотронов. Ваши рельсы должны быть обработаны с очень высокими допусками, потому что они должны идеально соприкасаться со снарядом, без воздушных зазоров, потому что это приведет к искрению, которое приведет к потере энергии и повреждению рельсотрона. Ваша пуля все равно немного изнашивает рельсы, что достаточно скоро приведет к дуговому разряду. Если пуля застревает, она рискует привариться к направляющим, что немедленно испортит оружие. Рельсы должны быть очень прочно закреплены, чтобы силы реакции не изгибали их, что может привести к износу или отделению пули рельса, что приведет к большему искрению. Дуга 8 кА довольно быстро поджарит материал, поэтому современные конструкции рельсотрона в реальном мире должны регулярно заменять рельсы (именно поэтому вам нужны супер-машинистские способности, чтобы производить множество высококачественных замен).

Обратите внимание, что средняя мощность, необходимая для рельсотрона (опять же, при неправдоподобной 100% эффективности) составляет 800 Вт, при скорострельности один выстрел в секунду (она будет масштабироваться линейно со скорострельностью). Это аналогичная выходная мощность для серьезного аэробного спортсмена. Я не знаю, как вы планируете усиливать свои способности, но если вы хотите стремиться к реализму, ему нужно будет хорошо поесть, и он быстро устанет в бою, особенно он делает что-то большее, чем просто стреляет стоя .

Давайте посмотрим на альтернативу. Используйте обычный или садовый пистолет, если он есть в наличии, иначе винтовку или дробовик будет легче достать. Просто стреляйте в людей. Дешево, легко, все проблемы с обработкой решены за вас, а массовое производство означает низкие затраты. Они не весят десятки килограммов и не нуждаются в водяном охлаждении. Если он сломается или вы потеряете его, вы всегда можете купить или украсть другой. Вы хотите использовать электрическое оружие? сделать как электрошокер и использовать свои руки, и, возможно, несколько взвешенных метательных проводов.

Он мог бы сделать один, и он мог бы выстрелить из него, но были бы проблемы.

Видите ли, даже если бы он мог стрелять из него, это было бы одноразовое аварийное оружие, так как отдача была бы действительно огромной. Как в «стрельбе стоя приравнивается к сломанному запястью/плечу» колоссально. Это было бы похоже на стрельбу восьмилетнего ребенка из дробовика 12-го калибра (поверьте мне, это некрасиво).

Кроме того, стоит упомянуть, что даже если отдача не сбьет его с ног на следующей неделе, пистолет все равно будет 1 (возможно, 2) выстрелом; Одна из основных причин, по которой сегодня рельсотроны не используются, заключается в том, что токопроводящие рельсы очень быстро изнашиваются.