Armas de mano: expansión de gas vs pistolas de bobina

Baterías

El principal problema con un arma de energía dirigida (que describe pistolas de bobina casi tan bien como armas láser) es la parte de energía . La belleza de los propulsores químicos es que tienes toda la energía perfectamente atada a los reactivos.

Entonces, la innovación número uno que necesitará es la tecnología de baterías. Los cañones de bobina con rondas de imán no permanente tienen una eficiencia aproximada del 1 % . Entonces, si queremos que la ronda viaje a (por ejemplo) 1000 m/s, o aproximadamente la velocidad inicial de un AR-15, y pesa 5 g (la misma masa que esa bala), necesitaríamos 1/2 ( 0,005 kg) (1000 m/s)^2 * 100 = 250 000 julios. Suponiendo que no haya otras pérdidas de eficiencia, eso equivale a unos 70 Wh/disparo.

Las mejores baterías que se están probando en el laboratorio en este momento (no producidas en masa) se aproximan a 350 Wh/kg , por lo que suponiendo que tiene un cargador de 12 rondas, necesitaría dos kilogramos de baterías por cargador. En comparación, un cargador de 30 rondas para un AK-47 registra 0,7 kilogramos, energía, rondas y almacenamiento incluidos.

Entonces, como con muchos otros aparatos eléctricos, necesita un aumento masivo en la eficiencia (difícil debido a la física de la pistola de bobina) o un aumento igualmente masivo en la densidad de energía de la batería para que su soldado futurista no tenga que cargar. una mochila llena de baterías para sostener el fuego por el valor de rondas de una bandolera.

Las armas EM tienen dos ventajas:

1. Mayor velocidad de salida. La expansión del gas está limitada por la velocidad del sonido, por lo que el aumento de la velocidad de salida está limitado por los propulsores disponibles. Aunque puede usar electricidad para calentar el propulsor más allá de lo que podría proporcionar la reacción química y esta podría ser una actualización más simple que una pistola de bobina.

2. Falta de fogonazo. No impulsar gas caliente en expansión frente a usted reduce el ruido, el destello y el retroceso. Sin embargo, los supresores ya lo hacen.

Y dos desventajas:

1. Se necesita mucha energía eléctrica. La energía necesaria (como se menciona en la pregunta) aumenta con el cuadrado de la velocidad y el tiempo que tiene para proporcionarla disminuye con la velocidad. Entonces la potencia sube con el cubo de la velocidad. Los gases en expansión funcionan como una especie de resorte que almacena y libera la energía. Una pistola de bobina debe proporcionar una solución reutilizable para la energía. Y tiene que ser denso también. Y fiable. Y asequible.

2. El pulso EM de una pistola de bobina es probablemente detectable y localizable desde cierta distancia. Es más rápido que tu proyectil también. Esto probablemente se puede ignorar a menos que esté disparando a un tanque de batalla principal con un sistema de defensa activo.

Hay algunas otras diferencias que no brindan una ventaja clara de ninguna manera, en mi humilde opinión, pero que pueden ser significativas en algún caso específico. Por ejemplo, los barcos modernos pueden tener suficiente generación de energía para alimentar un cañón de bobina de manera efectiva. En tal caso, no tener que combinar propulsor con munición sería algo bueno en todos los sentidos. Pero para otros usos, cumplir con los requisitos de energía de alguna otra manera es, como se mencionó antes, más dolor que el propulsor y los cartuchos incluidos.

Ahora, para responder realmente a la pregunta... ¿quizás?

Básicamente, para que las pistolas de bobina sucedan, los beneficios deben ser importantes, mientras que las desventajas deben gestionarse de alguna manera.

Principalmente estamos hablando de la velocidad de salida aquí. Tiene que haber algún uso para proyectiles de muy alta velocidad.

Ayuda con la penetración de la armadura. Por lo tanto, podría reemplazar rondas de subcalibre en cañones de tanques. Pero el cañón moderno ya puede resolver este problema disparando cualquier cantidad de rondas diseñadas para penetrar la armadura con poder explosivo (HEAT, SEFOP, HESH, etc.). Estos parecen una solución más simple y ya está disponible. Parece poco probable que alguien desarrolle pistolas de bobina para esto.

Pero se podría suponer que HEAT y sus alternativas nunca se inventaron por alguna razón. Sin embargo, parece muy poco probable. Y HESH funciona con un principio diferente, por lo que necesitaría que todos se perdieran dos desarrollos bastante obvios.

Ayuda con el rango. Pero solo puedes usar misiles. O reduce la distancia atacando desde un avión. Y cuanto mejor sea el alcance de su arma, más probable es que su capacidad para apuntar o detectar el objetivo también sea el problema. Sería útil, pero probablemente no lo suficiente como para justificar el reemplazo de los sistemas de armas existentes con pistolas de bobina.

Si los misiles guiados no estuvieran disponibles, podría valer la pena tener un cañón de tanque que pueda disparar más lejos. Del mismo modo, un A10 con cañón de bobina podría ser útil si no pudiera transportar todos esos misiles y bombas inteligentes.

Ayuda con la precisión. Menos tiempo necesita el proyectil, menos tiempo tiene el viento para jugar con él o el objetivo tiene que moverse. Esto podría ser útil para francotiradores o sistemas de defensa aérea. Los francotiradores también se benefician de no tener un fogonazo. Pero, por supuesto, los francotiradores ya tienen buenas armas y EE. UU. no tuvo una escasez real de defensa aérea en ninguna guerra reciente, por lo que tendría que retroceder mucho o asumir la Tercera Guerra Mundial.

Eso parece bastante deprimente para las pistolas de bobina. Creo que podríamos necesitar un cambio drástico para justificar las pistolas de bobina. Si los propulsores modernos no estuvieran disponibles y la gente estuviera atrapada con pólvora para los propulsores, las pistolas de bobina se verían muy valiosas para la precisión. Si tampoco tuvieran buenos explosivos, los cañones de bobina darían una penetración de blindaje superior. Si los misiles guiados no existen o su guerra ocurre antes de que ocurran, los cañones de bobina pueden ser útiles para armas de largo alcance en vehículos.

Si puedes lidiar con la desventaja...

Por lo tanto, no necesita simplemente eliminar alguna tecnología para crear un caso de uso, debe agregar una forma de proporcionar el poder.

La forma más sencilla sería obtener mejores baterías y luego usar condensadores para desarrollar la potencia pulsada. Pero parece poco probable que alguien tuviera baterías tan buenas disponibles en alguna guerra pasada. Especialmente si también tenemos que asumir que no tienen electrónica para armas guiadas... Los superconductores de alta temperatura podrían permitirlo, supongo. Y hacer que la pistola de bobina sea mucho más eficiente también.

Podría ser mejor usar un generador que sea inherentemente pulsado. Los diversos generadores de energía explosiva parecen la mejor apuesta. Hay varios tipos pero la idea general es que tienes un campo eléctrico o magnético y usas explosivos para cambiarlo muy rápidamente. Los materiales piezoeléctricos también pueden crear pulsos rápidos de energía con explosiones. Por lo tanto, podría suponer el desarrollo de un generador de energía pulsada eficiente en cualquier momento después de ciento cincuenta años más o menos. Pero esto realmente solo mueve la explosión de su cartucho a un generador de energía conectado.

De cualquier manera, solo está trasladando la generación de energía y el almacenamiento del cartucho a otro lugar. Es difícil imaginar que esto sea útil a menos que ya tenga la capacidad de generación de energía (es decir, esa nave mencionada anteriormente), o los propulsores sean mucho menos avanzados y tenga una generación o almacenamiento de energía portátil y poco realista.

Además del almacenamiento de energía compacto y liviano increíblemente eficiente (posiblemente físicamente imposible), también necesita una administración de energía muy resistente. Si intenta conducir demasiada electricidad a través de un circuito demasiado estrecho, aumentará la resistencia eléctrica. Esto significa calor. MUCHO calor. Si pulsa una cantidad lo suficientemente grande de electricidad a través de un circuito demasiado estrecho (también conocido como lo suficientemente estrecho como para caber dentro de un dispositivo portátil), simplemente explotará.

Necesita superconductores a temperatura ambiente extremadamente potentes, que también podrían ser algo que es imposible de existir. El hidrógeno metálico podría ser uno, pero aún no sabemos qué tan estable/inestable es, se teoriza que es bastante estable, pero si los componentes de un arma estuvieran hechos de él, cada soldado llevaría una bomba impredecible en lugar de un arma confiable. Estamos hablando de exponer algo que puede volver a su estado gaseoso a una gran cantidad de calor y energía cinética.

Cañón de imanes de imanes permanentes.

Este cañón usa imanes permanentes y dispara otros imanes permanentes como munición. No requiere pilas. ¡Solo imanes, más imanes y mano de obra!

http://www.instructables.com/id/Magnet-Cannon/

La idea: la munición magnética se empuja a través del área donde los imanes fijos ofrecen resistencia. Cuando la munición alcanza el punto óptimo, los imanes la aceleran hacia el frente.

Este instructable muestra a un chico con uno grande usando un imán de anillo. Claramente, él mismo está ingresando la fuerza con la baqueta, que luego se descarga toda a la vez cuando el imán despeja el punto óptimo.

¡Más fresco que el hedor!

Entonces, escalando más: la gran pistola de imanes del futuro tendría imanes fuertes y algo así como un molinete que harías girar, estilo ballesta, forzando la munición magnética hacia el punto óptimo. Luego, al estilo de una ballesta, su energía de entrada se convertiría en energía cinética y la munición magnética se lanzaría con energía por el cañón. Creo que podría tener un alfiler para mantener su munición en el punto óptimo una vez que la tenga allí.

¿Qué ventajas tiene eso sobre una ballesta?, te preguntarás. El seguimiento:

1: Sin cuerdas para mojarse.

2: ¿Viste la parte donde usa imanes para disparar imanes?

Aquí hay una respuesta un poco más radical (léase especulativa) a la pistola de bobina. Lo que se ha dicho en respuestas anteriores es esencialmente correcto en la medida en que se relaciona con los requisitos de energía de una pistola de bobina, pero mi solución resuelve el problema de la masa al eliminar la batería.

Nikola Tesla (IIRC) fue la primera persona en experimentar con las tecnologías de transferencia inalámbrica de energía . Estos vienen en dos variantes principales; transferencia de campo cercano (que le permite cargar la batería de su teléfono móvil a través de la inducción, por ejemplo) y transferencia de campo lejano (que utiliza microondas o rayos láser para transferir energía).

Asi que; lo que realmente necesitas en tu rifle es un capacitor; uno bueno que pueda contener una carga para un solo disparo (preferiblemente más). Luego tiene una verificación de identificación en el arma que puede enviar una señal a un satélite y activar una recarga.

La ventaja de esto es que tienes un generador de energía masivo en algún lugar , que transmite su energía a tus soldados a través de un satélite. Idealmente, esto estaría codificado biométricamente, lo que significa que solo un arma autorizada en manos de un soldado autorizado podría recibir la energía (resolviendo que los hostiles pellizcan las armas). Las señales biométricas podrían ser parte de la señal de 'recarga' y verificarse de manera centralizada para que cualquier soldado amigo pueda tomar cualquier rifle amigo y ponerse a trabajar.

En tal caso, la principal desventaja es el tiempo entre rondas. Incluso si toma tan solo 5 segundos para cargar entre rondas, todavía son 5 segundos que está fuera de servicio en una situación de combate. Una solución para eso es llevar 2 rifles al campo. El otro es tener un capacitor de 3 rondas, al menos permitiendo el tipo de fuego de 'doble toque'. ¿Quizás haces ambas cosas?

Estas armas (dada su mejor precisión a distancia debido a la velocidad de salida) serían excelentes rifles de francotirador, especialmente debido a la falta de destello de boca. NO serían muy buenos en el control de multitudes. Así que tendrían su lugar, pero también cambiarían las tácticas de tus unidades de campo de batalla para aprovechar las fortalezas relativas de estas armas terrestres.

Idealmente, también se usarían para cosas como el combate de superficie a aire. Una versión más grande de este rifle podría disparar el equivalente a un proyectil de artillería con una trayectoria muy plana, lo que significa que debería poder derribar aviones con bastante eficacia. En tal caso, el tiempo de recarga sería un problema menor.

Irónicamente, la trayectoria plana los haría pobres en la acción de artillería tierra a tierra convencional, que es realmente buena para salpicar líneas enemigas sobre cadenas montañosas y similares.

Asi que; con la tecnología adecuada, las pistolas de bobina no son mucho más pobres, simplemente diferentes. Los vería incorporados a unidades especiales que tienen funciones específicas, como equipos de francotiradores y baterías antiaéreas (sin juego de palabras) donde sus fortalezas naturales los convierten en el arma ideal.