Cañón de riel portátil 5-20 MJ?

No quiere decir que se pueda disparar sin un trípode y/o una montura para dispersar el retroceso, pero ¿podrían funcionar la artillería de cañón de riel o los rifles antitanque en un futuro cercano con reactores de fusión miniaturizados? Me imagino que habría una batería con suficiente energía para un disparo integrada en el arma real y el soldado también podría llevar una batería más grande para alimentar disparos adicionales.

¿Sería esto plausible?

Respuestas (4)

Los rifles sin retroceso como el Carl Gustav equilibran la fuerza de retroceso del proyectil al permitir que 4/5 del gas propulsor salga del venturi en la parte trasera. Para las armas portátiles como el Carl Gustav o varios rifles sin retroceso de 80-90 mm de la era soviética, esto produce un retroceso bastante impresionante, que limita desde dónde pueden disparar los soldados (permitiendo la repentina ráfaga de gas en una habitación cerrada o reflejando el retroceso de un pared cercana tiene algunos problemas bastante obvios para el soldado).

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Carl Gustav disparando

Sin embargo, esto sugiere una forma de obtener un cañón de riel portátil sin la masa adicional y el costo de un reactor de fusión. La ronda está contenida en una carcasa sin retroceso como un Carl Gustav, pero el 4/5 del propulsor no solo contrarresta la fuerza de retroceso de la ronda que se mueve hacia abajo por el cañón, sino que también alimenta un generador MHD integrado en el venturi.

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Generador MHD como podría aparecer en un venturi

La ronda está cargada y el venturi/generador está bloqueado en su lugar. El disparo de la ronda acelera el proyectil hacia los rieles mientras que el contragolpe alimenta el generador MHD, que energiza los rieles y hace que la ronda en movimiento pase de unos pocos cientos de metros/segundo a miles de metros/segundo en una fracción de segundo.

Si está alimentando el dispositivo con un propulsor químico, ¿por qué no usarlo simplemente para lanzar el proyectil, sin preocuparse por la parte del cañón de riel?
El OP está buscando una forma factible de tener un cañón de riel portátil para hombres. Además, la conversión de energía química en energía eléctrica permite acelerar el proyectil mucho más allá del nivel posible en un arma de mano accionada químicamente.
¿Es eso así? ¿No es eficiente?
@Tucídides No creo que esto funcione. La energía de la boca del disparo proviene del motor lineal, que a su vez transfiere la fuerza de reacción al propio riel. No hay propulsor para expulsar, y no veo cómo el generador MHD puede absorber o negar la fuerza de reacción. No creo que haya ninguna forma de reducir esa fuerza a algo que un humano pueda manejar.
@kingledion: el consultante dijo que un trípode u otro tipo de montura para lidiar con el problema del retroceso estaba bien. Pude ver una culata rediseñada "sobre el hombro" que funcionaba bien para un tirador boca abajo; claro, el retroceso es enorme, pero transmitir la mayor parte a través de la culata y hacia el suelo junto al tirador podría ser una solución práctica.
La energía de retroceso se cancela parcialmente por el flujo de gases a través del generador MHD (sospecho que el verdadero problema es equilibrar la sincronización de los diversos impulsos), y la cantidad real de retroceso se puede ajustar variando la masa del proyectil en sí (más ligero). proyectil, menos retroceso). Una culata sobre el hombro también ayudaría, vea el ARPAD-600: namu.wiki/w/ARPAD-600 (lamentablemente, la única imagen en línea que puedo encontrar en este momento)
A una velocidad inicial de varios cientos de metros por segundo (aproximadamente la velocidad del sonido), el proyectil debe acelerarse a la velocidad de salida en no más de 1/50 a 1/100 de segundo. El aplicado Δ v se convierte en algo como 2500 1 100 ≈ 250 000 milisegundo 2 . Para cualquier proyectil de tamaño razonable, mis cálculos indican que hacerlo requeriría aproximadamente 4,2 craptones métricos de energía. (Para un cálculo exacto, integraría la velocidad del proyectil sobre la longitud del cañón. No estoy para hacer eso, y tendríamos que elegir la longitud del cañón).
@Thucydides ¿De dónde provienen estos gases que fluyen a través del generador MHD?
@ Kingledion Los gases provienen de la ronda de retroceso, lo que también proporciona el impulso inicial para que la ronda entre en el cañón del cañón de riel. @ Michael Björling, sospecho que el cañón tendría que ser bastante largo para tener un cañón de riel razonablemente eficiente, más parecido a un cañón de retroceso de 106 mm que a un Carl Gustav.

No, por el retroceso.

Cuando intentaron colocar un orificio liso de 120 mm en un CV 90 , descubrieron que el retroceso se doblaba y deformaba el chasis. Las fuerzas eran tales que un vehículo de combate blindado con orugas no podría hacerles frente . Un tiro sabot de 120 mm tiene una energía inicial de aproximadamente 5 a 7 MJ.

Quieres tener algo que...

  • Es el hombre portátil, es decir: mucho más pequeño y endeble que un vehículo
  • Dispara un proyectil con hasta 4 veces la energía inicial , lo que resulta en un aumento equivalente en las fuerzas de retroceso
  • Tiene un cañón mucho más corto , lo que significa que necesita acelerar el proyectil a la velocidad inicial mucho más rápido, lo que significa fuerzas de retroceso aún mayores.

En resumen: no, esto no es plausible . Un "trípode o montura" no puede manejar esas fuerzas. El tipo de "trípode o montura" que necesita para soportar estas fuerzas debe verse así:

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¿Plausible?

Respuesta corta: Sí, ish .

Matemáticas en la parte posterior del sobre, asumiendo su límite inferior de energía y un 1 k gramo masa:

mi k = 1 / 2 metro v 2
5 × 10 6 = 1 / 2 × 1 × v 2
Mover todos los números conocidos a un lado y hacer los cálculos.
v 2 = 10 , 000 , 000
∴ v = 3 , 162 metro / s

Que es como nueve veces la velocidad del sonido.

Algunas matemáticas más en el reverso del sobre, basadas en los números que proporciona Wikipedia para el peso y la velocidad del proyectil de Carl Gustav :

mi k = 1 / 2 × metro × v 2 = 1 / 2 × 3.1 k gramo × ( 255 metro / s ) 2
mi k = 0.2 METRO j

Eso es un 25 × aumento de la energía cinética. Lo cual es mucho, pero tiene sentido porque la parte dolorosa del Carl Gustav es la explosión. La parte herida de un cañón de riel proviene del impacto.

Puede cambiar el aumento del peso del proyectil por una velocidad decreciente a costa de un mayor retroceso, pero es menos probable que los proyectiles más pesados ​​​​salgan disparados si impactan en un ángulo.

¿Es relevante la energía cinética del Carl Gustav? Utiliza HE para causar daño, seguramente debería comparar la energía cinética del cañón de riel con la energía química de la ojiva HE.

¡Seguramente!

Actualmente, el factor limitante en una pistola de riel portátil para hombres es varias cosas, en primer lugar, proporcionar suficiente energía para disparar una. Los artefactos convencionales almacenan la energía en forma química, que es densa en energía ( 4,6 MJ/Kg para TNT ), mientras que las baterías requeridas para un cañón de riel eléctrico son mucho menos efectivas (como máximo 0,46-0,72 MJ/Kg ). Suponiendo un aumento de diez veces en la capacidad de la batería, los cañones de riel serían muy competitivos.

Tener una fuente de energía portátil como un reactor de fusión en miniatura sería mucho más difícil de desarrollar, pero permitiría densidades de energía mucho más altas ( 576 TJ/Kg para deuterio-tritio , ignorando el peso del reactor).

Los cañones de riel también sufren un rápido desgaste causado por la fuerte fricción durante el disparo. Esto requeriría materiales conductores más resistentes o cambios de cañón más frecuentes que las municiones convencionales (pero no es un gran desafío).

En cuanto a efectividad, podemos comparar (como hacía otra pregunta) a la de Carl Gustaf . Si asumimos que todo su proyectil de ~4 kg es TNT o equivalente, tendría una fuerza explosiva de ~18,4 MJ (y podemos suponer que la energía cinética es mínima). Esto se compara muy favorablemente con 20MJ en su especificación para el cañón de riel.

En resumen, con mejoras en la batería u otros suministros eléctricos portátiles, un cañón de riel es una opción muy factible.

La energía de fusión resuelve el problema de la energía, pero aún existe el problema del retroceso. Una explosión de 5 MJ con un proyectil de 1 kg imparte 3162 kg*m/s a un hombre que lo sostiene. Más explícitamente, eso significa que un hombre de 100 kg retrocederá a 31,62 m/s después de dispararlo.
@kingledion Buen punto ... definitivamente se requiere un trípode allí entonces. O dispara la mitad de la energía en ambos sentidos...
@Drgabble ¿Quieres decir como el Carl Gustav mencionado por Tucídides?
Cañón de riel portátil 5-20 MJ?
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