همه چیز در مورد ریلگان، توپخانه اینده

مقاله جامع توپخانه و سلاحهای الکترومغناطیسی

نویسنده: اسپارو

سلاحهای الکترومغناطیسی (Electromagnetic Weapons) با استفاده از نیروهای مغناطیسی و الکتریکی، انقلابی در مفهوم پرتاب پروژکتایل ها ( پرتابه ها ) ایجاد کرده اند. برخلاف سلاحهای متعارف که به سوخت های شیمیایی یا مواد منفجره متکی هستند، این فناوری انرژی جنبشی موردنیاز را از طریق میدان های الکترومغناطیسی تأمین می کنند. این سلاحها نه تنها در حوزهی نظامی، بلکه در اکتشافات فضایی ( پرتاب ماهواره ها یا محموله های تحقیقاتی با هزینه کمتر نسبت به موشکهای شیمیایی ) و صنایع پیشرفته و تحقیقاتی ( مطالعه رفتار مواد در شرایط شدید دینامیکی و دمایی) نیز کاربردهای نویدبخشی دارند.

اما برای درک بهتر عملکرد این سلاح ها باید به درک کامل توپخانه های سنتی رسید و مفاهیمی مثل اهمیت روابط طول لوله با شتاب و سرعت دهانه توپ با حداکثربرد و همچنین مفاهیمی مثل تنش ، چقرمگی و فنریت( ضربه پذیری) ، تنش تسلیم را فهمید تا به جواب این سوالات برسیم

1-سلاحهای الکترومغناطیسی که قرار بود بردی معادل هزار تا دوهزار کیلومتر ساخته شوند و روی یک کشتی جنگی قرار بگیرند کجا هستند ؟

2-آیا سلاحهای الکترومغناطیسی واقعا ارزش دارند ؟

3-آیا حذف خرج پرتاب که جز تبلیغات سلاحهای الکترومغناطیسی هستند و جایگزنی فضای ایجاد شده با پرتابه ها ( پروژکتایل) واقعیت دارد ؟

(توجه: خواننده گرامی مقاله پیشروی شما برای درک دقیق و کامل نیازمند استفاده از فرمول ها و مفاهیم فیزیکی و متالورژی است که ممکن است برای شما خسته کننده باشد که عذر من را پذیرا باشید ، پیشاپیش از درک و صبوری شما سپاسگذارم )

یک توپخانه سنتی به صورت کلی از سه جز پرتابه ، خرج پرتاب و لوله توپ تشکیل شده است خرج پرتاب یک ماده منفجره معمولا جامد است که با احتراق از جامد به گاز تبدیل میشود و فشار گاز خاصی که برای آن توپ طراحی شده ( باعث انفجار لوله توپ و پرتابه نشود) باعث میشود که پرتابه را به دلیلی اختلاف فشار از داخل لوله به بیرون هل دهد پس فرآیند شتابدهی (a) توسط خرج پرتابی آغاز میشود هرچند میزان شتاب به دلیل کامل نشدن فرآند سوختن و جهت دهی گاز متغییر است اما میزان حجم گاز احتراقی معمولا یکسان است پس ما هم شتاب را برای راحتی کار ثابت در نظر میگیریم

لوله وظیفه تبدیل جریان انفجار خرج پرتاب که یک جریان نامنظم است را به یک جریان منظم میدهد در عین حال حرکت پرتابه را درجهت مناسب از پیش تعیین شده برای رسیدن به هدف مشخص میکند و همچنین لوله وظیفه دارد تا پرتابه که داخل لوله ساکن (V1=0) و سرعت صفر دارد را به سرعت نهایی (V2)خروج از لوله ( سرعت دهانه ) برساند پس تمام فرآیند سرعتگیری و تحمل انفجارخرج پرتاب بر عهده لوله است که چند هزاربار باید این فرآیند را تحمل کند

 

پس هر چه طول لوله بیشتر باشد فرایند سرعتگیری طولانی تر و پرتابه موقع خروج از لوله سرعت بیشتری دارد برای مثال دو هویتزر با کالیبر مشابه ( 152 میلیمتری  روسی ) و طول لوله متفاوت و خرج یکسان را مثال میزنیم هویتزر D-20 با طول لوله برابر با 26 برابر کالیبر دارای سرعت دهانه ای معادل 650 متر بر ثانیه و هویتزر Msta-b 2A65 با طول لوله برابر با 47 برابر کالیبر دارای سرعت دهانه ای 828 متر بر ثانیه است

D-20 Msta-b 2A65

رابطه سرعت دهانه توپ با حداکثربرد یک توپ به شما کمک میکند تا بدون نیاز به انتشار اطلاعات از طرف سازنده بتوانید به حداکثر برد یک توپ با مهمات معمولی و حداکثرخرج پرتابی چقدر است ، مثلا هویتزر D-20 سرعت دهانه ای معادل 650 متر بر ثانیه دارد حداکثر برد یک توپخانه در زاویه 45 درجه است پس حداکثر برد تئوری بدون در نظر گرفتن مقاومت هوا و …. به این صورت است

اما برد واقعی هویتزرها در دنیای واقعی بسیار کمتر از برد تئوری میباشد که بزرگترین دلیل کم کردن برد ، اصطحکاک هوا است که حدود چهل تا پنجاه درصد برد را می کاهد و هر چه چگالی هوا به دلیل گرد و غبار و یا مه بیشتر شود این برد کمتر میشود

از دلایل دیگر میتوان به شکل بالستیکی پرتابه ، جاذبه زمین ، چرخش دورانی پرتابه به دورخود و انحنای زمین نام برد که بیشتر این موارد با گذاشتن خرج راکتی و یا بیس بلید در انتهای پرتابه برد پرتابه را حداقل به نصف برد تئوری رساند . در دنیای واقعی گلوله های معمولی هویتزر ها حدود چهل درصد تئوری هستند

اما در بین تمام گلوله هویتزر ها ، گلوله های رم جت توانایی رسیدن به برد بیشتر از برد تئوری را دارند ( به نوعی تبدیل مشکل به یک راه حل ) که آن هم بخاطر تبدیل و استفاده از هوا به عنوان اکسید کننده سوخت راکتی و پیشران است

انواع سلاحهای الکترومغناطیسی

۱- ریلگان (Railgun)

ریلگان (Railgun) یک سامانه پرتاب الکترومغناطیسی است که با استفاده از نیروی لورنتس، پرتابه را بدون نیاز به مواد منفجره یا سوخت شیمیایی به سرعتهای فوق العاده بالا می رساند. این فناوری با ایجاد جریان الکتریکی عظیم در دو ریل موازی(معمولاً از جنس مس یا آلیاژهای ویژه) که به عنوان مسیر انتقال جریان و ایجاد میدان مغناطیسی عمل میکنند ، میدان مغناطیسی قدرتمندی ایجاد می کند که نیروی پیشران موردنیاز برای شتابگیری پرتابه را فراهم می نماید. منبع انرژی این سلاح، سیستم های ذخیره ساز انرژی مانند بانکهای خازنی فوق سریع یا ژنراتورهای پالسی که قادر به تأمین جریانهای چند میلیون آمپری در کسری از ثانیه هستند.

اما پرتابه باید جسمی غیرفرومغناطیس مانند فلزات سبک یا کامپوزیتها باشد و اتصالدهنده ( آرمیچر یا آرماتور ) بخشی رسانا (اغلب از جنس فلز یا پلاسما) که بین دو ریل قرار میگیرد و جریان الکتریکی را هدایت میکند که تحت تأثیر نیروی لورنتس شتاب می گیرد

روش کار

فرایند شتابگیری در ریلگان طی مراحل زیر انجام میشود:

۱- شارژ منبع انرژی: انرژی الکتریکی در خازن ها یا سیستم های ذخیره ساز دیگر انباشته میشود.

۲- رهاسازی جریان: با فعالسازی سامانه، جریان عظیمی از یک ریل وارد آرمیچر شده، از پرتابه عبور میکند و به ریل مقابل بازمیگردد.

۳- تولید نیروی لورنتس: عبور جریان از ریلها و آرمیچر، یک میدان مغناطیسی عمود بر مسیر جریان ایجاد میکند. این میدان با جریان الکتریکی تعامل کرده و نیروی پیشرانی تولید میکند که پرتابه را به جلو میراند.

۴- شتابگیری پیوسته: تا زمانی که جریان برقرار است، نیروی لورنتس به پرتابه شتاب می دهد. سرعت نهایی به عواملی مانند طول ریلها، میزان جریان، و جرم پرتابه بستگی دارد.

مزایا:

– سرعت پرتابه تا ۷ ماخ (۲۵۰۰ متر بر ثانیه)

– برد عملیاتی بیش از ۱۶۰ کیلومتر در نمونه های آزمایشی.

– حذف خطر انفجار ذخایر مهمات.

چالشهای مهندسی

۱- فرسایش ریلها: به دلیل جریانهای میلیون آمپری و اصطکاک پروژکتایل باعث تخریب سطح ریل ها پس از چندین شلیک می شود که البته لایه اتصال ریل به آرمیچر معمولا از جنس مس است که یکی فلزات نرم می باشد.

۲- نیاز به انرژی فوقالعاده بالا: تولید جریان های چند مگاآمپری و ذخیره انرژی نیازمند زیرساختهای عظیم و پرهزینه مثل راکتورهای اتمی و تعداد زیادی باطری و خازن است.

۳- گرمایش: مقاومت الکتریکی ریلها و آرمیچر، گرمای قابل توجهی ایجاد می کند که مدیریت آن نیازمند سیستم های خنککننده پیشرفته است.

۴- زمانبندی دقیق: قطع جریان در لحظه مناسب برای جلوگیری از کاهش بازده یا آسیب به سامانه ضروری است.

۲. سلاح های سیم پیچی (Coilgun)

کویلگان (Coilgun) یک سلاح یا وسیله پرتاب الکترومغناطیسی است که با استفاده از نیروی مغناطیسی ایجادشده توسط سیم پیچ ها (کویلها)، پرتابه را شتاب میدهد. برخلاف برخی سیستم های مشابه، این فناوری تنها بر اصل القای الکترومغناطیسی و جذب فرومغناطیس تکیه دارد و نیازی به تماس فیزیکی مستقیم بین پرتابه و سازوکار شتاب دهنده نیست.

اجزای اصلی کویلگان

۱- سیمپیچها (کویلها): سیم پیچ های الکتریکی که به صورت متوالی در طول لوله شلیک قرار می گیرند.

۲- منبع انرژی: معمولاً بانکهای خازنی یا باتریهای پرظرفیت برای تأمین پالسهای الکتریکی قوی.

۳- پرتابه: قطعه فرومغناطیسی (مانند فولاد) که توسط میدان مغناطیسی کویل ها جذب میشود.

۴- سیستم کنترل: مدارهای الکترونیکی برای فعال سازی دقیق و زمان بندی شده کویلها.

روش کار

هنگامی که کویلگان فعال میشود، مراحل زیر رخ میدهد:

۱- فعالسازی کویل اول: اولین سیم پیچ با دریافت انرژی، یک میدان مغناطیسی قوی ایجاد می کند که پرتابه را به سمت خود می کشد.

۲- خاموشی به موقع: پیش از رسیدن پرتابه به مرکز کویل اول، جریان آن قطع میشود تا از کاهش شتاب جلوگیری شود.

۳- فعالسازی کویلهای بعدی: این فرایند بهصورت متوالی برای کویلهای بعدی تکرار میشود و هر کویل پرتابه را به جلو هل میدهد.

۴- خروج پرتابه: پس از عبور از آخرین کویل، پرتابه با سرعت بالا از لوله خارج میشود.

مزایا:

عدم تماس فیزیکی بین پرتابه و سیمپیچ → کاهش فرسایش.

قابلیت استفاده در محیط های حساس به جرقه

انواع کویلگان

تک مرحله ای (Single-stage): تنها یک کویل دارد و برای آزمایش های ساده یا سرعت های پایین استفاده می شود.

چند مرحله ای (Multi-stage): با کویل های متعدد، قادر به رساندن پرتابه به سرعت های بسیار بالاتر است.

چالشهای فنی

بازده انرژی: بخشی از انرژی به گرما تبدیل شده یا در میدانهای مغناطیسی پراکنده میشود و بازده انرژی پایینتری نسبت به ریلگان دارد.

زمانبندی دقیق: فعالسازی ناهماهنگ کویل ها میتواند شتاب را کاهش دهد.

گرمایش سیم پیچ ها: جریان های بالا موجب داغ شدن کویل ها و نیاز به سیستم خنک کننده میشود.

۳. سامانه های هیبریدی

سلاحهای هیبریدی الکترومغناطیسی به سیستم هایی اطلاق میشوند که با ترکیب دو یا چند مکانیسم الکترومغناطیسی یا ادغام آنها با فناوری های دیگر، عملکردی بهبود یافته در شتاب دهی پرتابه ها ارائه میدهند. هدف اصلی این سامانه ها، غلبه بر محدودیت های ذاتی روشهای تک مکانیسمی (مانند بازده انرژی، فرسایش قطعات، یا نیاز به منابع انرژی عظیم) و دستیابی به سرعت، دقت، و قدرت تخریب بالاتر است.

اصول طراحی هیبریدی

۱- ترکیب مکانیسم های الکترومغناطیسی:

– استفاده همزمان ازمیدان های القایی و نیروهای جریان مستقیم برای ایجاد شتاب چندمرحلهای.

۲-ادغام با فناوری های غیرالکترومغناطیسی:

– افزودن مؤلفه هایی مانند پیشرانش شیمیایی اولیه یا سامانه های پنوماتیک ( هوای فشرده ) برای کاهش نیاز به انرژی الکتریکی خالص.

مثال: یک انفجار کوچک شیمیایی، پرتابه را به داخل منطقه شتاب دهی الکترومغناطیسی هدایت می کند تا بازده کلی افزایش یابد.

اجزای کلیدی

منابع انرژی ترکیبی : استفاده همزمان از بانکهای خازنی (برای پالسهای کوتاه و قدرتمند) و ابرخازنها یا باتری های پیشرفته برای جریانهای پایدار

سیم پیچ ها و ریلهای تطبیقی: طراحی ماژولار برای تغییر پیکربندی سامانه بر اساس نیاز عملیاتی مانند تنظیم طول شتابدهنده یا شدت میدان

پروژکتایل های هوشمند: پرتابه های مجهز به حسگر یا مواد فعالشونده با میدان مغناطیسی برای بهینه سازی تعامل با سامانه.

مثال روش کار سیستم ترکیبی مکانیسم های الکترومغناطیسی:

۱- فاز اولیه:

– انرژی در منابع ترکیبی (مثلاً خازنها و باتریها) ذخیره میشود.

– پرتابه در موقعیت اولیه قرار میگیرد و سامانه های کنترلی پارامترها را تنظیم می کنند.

۲- فاز شتاب دهی:

– یک پالس اولیه (مثلاً از یک میدان القایی) پرتابه را به حرکت درمی آورد.

– همزمان، جریان های الکتریکی پیوسته یا میدانهای ثانویه، نیروی اضافی برای شتابگیری مداوم اعمال می کنند.

– در برخی طراحی ها، انرژی مکانیکی یا حرارتی نیز به عنوان مکمل استفاده می شود.

۳- فاز خروج:

پرتابه پس از رسیدن به سرعت مطلوب، از سامانه خارج شده و مسیر خود را با استفاده از هدایت داخلی یا بالستیک ادامه می دهد.

مزایای هیبریدسازی

1- کاهش مصرف انرژی: توزیع بار انرژی بین منابع مختلف، فشار روی تک مکانیسم را کم میکند.

2- افزایش عمر قطعات: کاهش تمرکز جریان یا میدان در یک نقطه، فرسایش را به تأخیر می اندازد.

3- انعطاف پذیری عملیاتی: امکان تنظیم سامانه برای اهداف مختلف مانند سرعت بالا یا پرتابه های سنگین

چالشهای فنی

۱-هماهنگی بین سامانهها: زمانبندی دقیق فعالسازی مکانیسم های مختلف نیازمند کنترلرهای پیشرفته و الگوریتمهای هوشمند است.

۲- پیچیدگی ساخت: ادغام فناوریهای ناهمگون، طراحی و تولید را پرهزینه و زمان بر می کند.

۳- گرمایش ترکیبی: ترکیب جریانهای الکتریکی و منابع انرژی دیگر ممکن است گرمای بیشتری تولید کند که مدیریت آن چالش برانگیز است.

مقایسه کویل گان و ریل گان

شاید تا اینجای مقاله متوجه برتری سیستم های کویل گان بر ریل گانها شده باشید که به دلایلی مثل منبع انرژی اشاره کرد که هر شلیک ریلگان به ۲۵ مگاژول انرژی نیاز دارد (معادل انرژی ۶ کیلوگرم TNT ) و ذخیره سازی این انرژی در سیستمهای فشرده (مانند ابرخازنها یا ژنراتورهای پالسی) هنوز پرهزینه است اما هر کویلگان نزدیک به یک پنجم ریلگان انرژی مصرف میکند حتی با وجود هدر رفت بالاتر صرفه دارد و همچنین کویل گانها با قابلیت ارتقا فنی مثل هسته آهنی کردن ، افزایش تعداد سیم پیچ ، تبدیل سیم پیچها به لوله های نازک آب گرد یا جذب نیروی مغناطیسی توسط کویل های خنثی و ذخیره دوباره آن قابلیت بهره وری بالا تری دارند

دومین دلیل گرمای شناشی از اصطکاک است مقاومت الکتریکی در ریلگانها دمایی تا ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد ایجاد میکند هرچند سیستمهای خنک کننده فعلی (مانند آب یا نیتروژن مایع) برای کاربردهای عملیاتی سنگین موجود هستند اما ازبین رفتن لایه تماسی رسانا که مسی است مشکلی اساسی است

سومین دلیل ساده بودن طراحی کویل گانها است که باعث ایجاد طراحی ماژولار یا قطعه قطعه میشود به علاوه این طراحی منجربه تعمییر و نگهداری بهتر میشود در یک طراحی درست هر کویل به صورت مستقل طراحی شده و کاربر بنا به نیاز با افزایش تعداد کویل ها که منجر به افزایش طول لوله میشود باعث افزایش سرعت دهانه و در نتیجه برد بیشتر دست یافت اما یک ریل گان ، هر ریل باید کاملا منطبق و با دقت زیادی به هم وصل کرد که حتی خطای میلیمتری در فاز شتابگیری منجر به انهدام سیستم میشود

یکی دیگر از برتری های کویل گان به قابلیت تبدیل شدن آن به ابرتوپ با اتصال چندین کویل است هر چند یک پیش فرض است اما با رساندن طول لوله به ده ها برابر کالیبر پرتابه و شتاب گیری آرام تا رسیدن به سرعت دهانه بالا میتوان به برد های هزار کیلومتری دست پیدا کرد برای مثال DARPA یک کانسپ از 45 کویل 1/2 متری طراحی کرده است که میتواند برای انتقال ماهواره های کوچک به مدار زمین مورد استفاده قرار بگیرد

پرتابه یا پروژکتایل

بعد از درک سیستم های شتابگیری در توپخانه های سنتی و درک توپهای الکترومغناطیسی حالابا بزرگترین دلیل نرسیدن سلاحهای الکترومغناطیسی به برد های هزار کیلومتری و دو هزار کیلومتری با لوله های نزدیک به 60 برابر کالیبر که روی یک کشتی 150 متری آشنا میشویم تنش تسلیم پرتابه که منجر به فروپاشی پرتابه می شود. معروفترین تصاویر توپهای الکترومغناطیسی مثل تصویر اول مقاله نشان دهنده فروپاشی پرتابه است ولی جذابیت تصویری زیادی دارد

تنش تسلیم به بیشترین مقدار تنش قابل تحمل توسط ماده پیش از رسیدن به نقطه تسلیم است که ماده قبل از رسیدن به نقطه تسلیم به صورت کشسان است و در صورت برداشتن تنش وارده ، ماده همانند یک کش به حالت اولیه خود باز می گردد. تنش‌های بیشتر از این مقدار باعث تغییر شکل همیشگی می‌شوند و لازم به ذکر است هیچ وقت تنشی که باعث تغییر فرم ماده شود قابل قبول نبوده حتی اگر از نظر ظاهری سالم باشد .

تنش تسلیم توسط آزمون کشش با نمونه استاندار اندازه گیری میشود و تنش تسلیم هر ماده توسط این آزمون به دست آمده است پس زمانی گفته شود فلز X تنش تسلیمش هزار مگا پاسکال یعنی تا هزار مگاپاسکال شکل و ابعادش میتواند ثابت باشد بعد از آن تغییر شکل میدهد

اما لازم است مفاهیم دیگری به نام چقرمگی و فنریت نیز درک شود ، چقرمگی به صورت خلاصه یعنی حداکثر میزان ضربه پذیری تا شکست کامل و فنریت یعنی میزان تنشی ( قبل از نقطه تسلیم) که ماده میتواند به خود جذب کند که بعد از برداشتن تنش به حالت اولیه برگردد و این مفهوم فنریت در گلوله های توپخانه بسیار مهم است

بر اساس قانون اول نیوتن وقتی به یک جسم نیرویی وارد نشود یا برآیند نیروهای وارد شده صفر باشد جسم تمایل دارد وضعیت کنونی خودش را حفظ کند یا به عبارت دیگر می توان گفت جسمی که در حالت سکون و بی حرکت باشد در صورتی که هیچ نیرویی به آن وارد نشود تمایل دارد در همان حالت بی حرکتی و سکون خود باقی بماند و همچنین جسمی که با سرعت ثابت و به صورت یکنواخت (با شتاب صفر) در حال حرکت باشد در صورتی که هیچ نیرویی به آن وارد نشود تمایل دارد با همان سرعت ثابت به مسیر خود ادامه دهد.

و مشکل اصلی ما رساندن جسم از سکون به یک سرعت مشخص است که نیاز به شتاب زیادی دارد

بیایید یک مثال ساده بزنیم ، شما یک لیوان آب دارید شما لیوان آب را به آرامی یک مترحرکت می دهید آب و لیوان با هم حرکت میکنند بدون اینکه آب از لیوان بیرون بریزد اما حالا شما ناگهان لیوان را با سرعت زیاد همان یک متر حرکت میدهید ، آب به بیرون میپاشد هم در مکان اولیه حرکت وهم در ادامه مسیر و فراتر از آن !

این موضوع مثلا در سفارش غذا نیز اتفاق می افتد شما پیتزایی سفارش میدهید پیک بارها ترمز میگیرد و گاز میدهد پیتزای شما جا به جا میشود ولی هنوز شکلش را حفظ کرده است اما پیک غذا به دلیل ترمز ناگهانی کل پیتزای شما را در قسمت جعبه فشرده کرده است و از حالت اولیه خارج شده است .این تغییر ناگهانی شتاب بر موتور سوار یا جعبه پیتزا تغییری ایجاد نکرده ولی پیتزای شما به تنش تسلیمش رسیده

حالا همین مثال روزانه میتواند در شما را به موضوع رابطه فنریت و شتاب برساند

اگرشتاب از حدی بیشتر شود حالت ضربه پیدا میکند و این شتاب نباید باعث شود که ماده شما به تنش تسلیم برسد

حالا بیایید دوباره به توپخانه ها برگردیم در جدول زیر تعدادی از فولاد های مورد استفاده در توپخانه ها را میبینید و من فولاد 4140 را به عنوان فولاد استاندارد پوخانه خودم در نظر میگیرم به دلایلی مثل استحکام مناسب ، قیمت ، فراوانی و….

ترکیب آلیاژی	استحکام تسلیم (MPa)	کاربرد اصلی	نام فولاد/استاندارد
نیکل-کروم-مولیبدن	۱,۴۸۰	بدنه گلوله‌های استاندارد	AISI 4340
کروم-مولیبدن	۱,۵۰۰	قطعات با چقرمگی متوسط	AISI 4140
کروم-نیکل-مولیبدن-وانادیم	۱,۶۰۰	گلوله‌های تحت فشار بالا	AISI 4330V
کروم-نیکل-مولیبدن-سیلیسیم	۲,۴۰۰	گلوله‌های هایپرولوسیته	300M
فولادهای پراستحکام با خلوص بالا ( محرمانه)	۱,۸۰۰–۲,۲۰۰	قطعات نظامی آمریکایی	MIL-S-8949
کروم-نیکل-مولیبدن	۱,۶۰۰	توپخانه‌های اروپایی	34CrNiMo6 (DIN 1.6582)
نیکل-کبالت-مولیبدن-تیتانیوم	۲,۵۰۰	گلوله‌های سبک و پرسرعت	AISI 18Ni 300
کروم-نیکل-مولیبدن-وانادیم	۱,۷۰۰	توپخانه‌های روسی	38KhN3MFA
کروم-نیکل-مس	۱,۳۰۰	گلوله‌های دریایی	AISI 630 (17-4PH)

حالا از این فولاد یک گلوله توپ تمام فلزی 155 میلی متری با وزن 50 کیلو گرم که از توپ الکترومغناطیسی با طول 60 برابر کالیبر قرار است شلیک شود و از نظر تئوری قرار است به برد دو هزار کیلومتری برسد بسازم ! تا در واقعیت به نزدیک هشتصد کیلومتری برسد

تمام فرضیات من دقیقا همان تبلیغاتی است که درباره سلاح های الکترو الکترومغناطیسی شنیده اید

پس بر طبق علم فیزیک و متالورژی اثبات کردیم تنش 2792 مگا پاسکالی برای هیچ یک از فولاد های مورد استفاده در توپخانه مناسب نیست ( مخصوصا فولاد4140) یا بهتر بگم هیچ فولاد نظامی توپخانه ای توانایی تحمل این تنش را ندارد فقط کامپوزیت های فلزی تنگستن کاربید که از 3000مگا پاسکال تا 6000 مگا پاسکال هستند توانایی رسیدن به برد تئوری دوهزارکیلومتری یا واقعی نزدیک به نهصد کیلومتری را دارند

البته قیمت این مواد باعث ورشکستگی کشورها در یک جنگ میشود مثلا در یک روز جنگ روسیه –اوکراین نزدیک به سی هزار گلوله توپ شلیک میشود قیمت هر گلوله به نزدیک یک میلیون دلار میرسد و تازه روش تولید و کار با مواد سخت بسیار دشوار، هزینه بر و زمان بر است

نکته بعدی پرتابه های شما در برد بالا نیاز به هدایت فعال دارند یعنی به برد های الکتریکی و باطری نیاز دارند و هیچ برد الکتریکی چون پایه سیلیکون هست و تمام پردازنده ها سیلیکونی هستند توانایی تحمل این تنش را ندارند پس پرتابه ای با چنین بردی فعلا تخیلی است

پس چه پرتابه ای میتوان ساخت که واقعی باشد و برد واقعی آن چقدر است ؟

من یک پرتابه از جنس فولاد 4140با کالیبر 155 میلیمتری با وزن 50 کیلوگرم که جداره 25 میلیمتری دارد ( وسط گلوله خالی هست تا با مواد منفجره غیر حساس به شوک پر شود) و از توپی با 60 برابر کالیبر شلیک میشود ، حداکثر برد من چقدر است؟

یعنی از نظر تئوری پرتابه من در حداکثر برد خود بدون در نظر گرفتن ضریب اطمینان و رساندن پرتابه به حداکثر تنش بردی نزدیک به 580کیلومتر پیدا میکند و در واقعیت ( با قبول رسیدن به چهل درصد بهره وری) نزدیک به 230 کیلومتر برد پیدا میکند

حال به سه سوال اول میرسیم

1- سلاحهای الکترومغناطیسی که قرار بود بردی معادل هزار تا دوهزار کیلومتر ساخته شوند و روی یک کشتی جنگی قرار بگیرند کجا هستند ؟

بر طبق ریاضیات و مفاهیم متالورژی اثبات کردیم که فعلا قابل ساخت نیستند و ممکن است با پیشرفت مواد ساخته شوند

2-آیا سلاحهای الکترومغناطیسی واقعا ارزش دارند ؟

بله به دلیل برد بلند تر و سرعت دهانه بالاتر دست برتر به نیروی استفاده کننده میدهد و حتی قابلیت دفاع هوایی برد و ارتفاع بلند میتواند جز گزینه های طراحی باشد

3-آیا حذف خرج پرتاب که جز تبلیغات سلاحهای الکترومغناطیسی هستند و جایگزنی فضای ایجاد شده با پرتابه ها ( پروژکتایل) واقعیت دارد ؟

خیر با تمام پیشرفت های تکنولوژی هنوز در ذخیره انرژی مشکل داریم ، باطری ها و خازن ها هنوز حجیم هستند پس محل نگهداری خرج پرتاب تبدیل به محل باطری و خازن میشود