Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Okręty Wojenne lat 1905-1945

Moderatorzy: Marmik, crolick

Speedy
Posty: 403
Rejestracja: 2004-07-23, 15:24
Lokalizacja: Wawa

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: Speedy »

Napoleon pisze: 2021-06-09, 10:49 Czy ja dobrze przeczytałem (zrozumiałem?), że działa elektromagnetyczne miały wystrzeliwać "rakiety"?!
Nie wiem niestety, jak brzmiał ten tekst w oryginale. Być może to kwestia problemów z tłumaczeniem?

Co do meritum, podzielę się tutaj pewnymi swoimi przemyśleniami.

Po co w ogóle robić takie super-działa o donośności 200, 300, 400 km? Przecież są na okrętach pociski manewrujące o takiej i większej nawet donośności. "No tak" - mówią marynarze-fani artylerii - "ale pociski manewrujące są strasznie drogie. A pociski do dział tanie i proste, ot kawał żelastwa. No, samo działo jest co prawda drogie, ale wystrzelić może setki pocisków. I te manewrujące lecą powoli, 400 km to dla nich z pół godziny, a pocisk z działa pokonałby tyle w 6-7 minut."

Tylko jak się człowiek weźmie za to na poważnie to zaraz zaczynają się schody. Pocisk do normalnej armaty może jest prosty i tani, ale taki co ma być wystrzelony z prędkością 2500 m/s to już nie może być byle jaki. I jeśli się chce w coś trafić z 300 km to niezbędne jest jakieś kierowanie. No i schody robią się strome, bo zrobienie elektroniki, która wytrzyma przyspieszenia przy wystrzale z normalną prędkością początkową powiedzmy poniżej 1000 m/s to już nie jest całkiem banalne, chociaż oczywiście do zrobienia. Ale tu chcemy 2500 m/s. Albo więcej.

I samo działo o takich parametrach to nie byle co. Musi już być elektromagnetycznym cudakiem, albo dziwolągiem elektrotermicznym jakimś, albo na wodór czy coś równie abstrakcyjnego. I najpierw trzeba wydać grube miliardy $ żeby w ogóle to doprowadzić do stanu używalności. Co w dodatku niekoniecznie się uda. I wymaga to ogromnej instalacji, najlepiej na nowo zbudowanym okręcie, żeby się zmieściło i żeby zaprojektować odpowiednie źródło energii dla tych tam elektrycznych, albo pokładową wytwórnię wodoru albo coś tam jeszcze niezbędnego. A więc oczywiście musi to być okręt odpowiednio duży.

"No tak" - mówią fani artylerii - "w takim razie przeholowaliśmy. Zróbmy bardziej klasyczne działo, o prędkości pocz. poniżej 1000 m/s, to całkiem łatwe. I o donośności z kilkadziesiąt - 100 km albo trochę mniej. Zastosujemy bardzo długie pociski, stabilizowane brzechwowo i oczywiście kierowane. A do strzelania na dużą odległość będą pociski z pomocniczym napędem rakietowym. O." I znowu zaczynają się schody. Zrobić silnik rakietowy, który wytrzyma przyspieszenie przy wystrzale nawet z taką prędkością to kolejne nietrywialne zagadnienie. Da się to oczywiście zrobić. Ale prawa balistyki nie pozwalają dowolnie wydłużać pocisku do działa, nie może być dowolnie ciężki, a jak część masy poświęcimy na silnik i systemy kierowania, to na ładunek bojowy zostaje niedużo. I znowuż, wymaga to sporej instalacji na okręcie.

"Dobra" - drapią się z kolei po głowach ci marynarze od rakiet (niech to będą dla uproszczenia marynarze amerykańscy) - "ale my to znowuż tego wszystkiego nie potrzebujemy. Pociski manewrujące już są, nie trzeba miliardowego programu badawczo-rozwojowego z niepewnymi szansami na sukces. I nie trzeba nic specjalnie na okrętach przerabiać. Ogromna ich większość ma uniwersalne pionowe wyrzutnie VLS, dla rakiet przeciwlotniczych, przeciwokrętowych i wszelkich innych - wystarczy załadować jednostkę ognia odpowiednią do rodzaju misji. Albo (jak np. na OHP-ach) uniwersalne wyrzutnie ładowane spod pokładu, z podobnymi możliwościami. A jak tego nie ma (np. na LCS-ach, albo w dawnych czasach na pancernikach typu Iowa) to można na szybko postawić na pokładzie wyrzutnie-kontenery, bez większych ingerencji w konstrukcję okrętu (tylko kable puścić). No tak, pociski manewrujące wolno lecą. Ale wiecie co? Możemy zbudować rakietę balistyczną na bazie przeciwlotniczego Standarda. Też będzie pokonywać 300 km w parę minut. Tak właściwie to już mamy zbudowaną, LASM (RGM-165), przeszła próby na przełomie stuleci. Ale Marines jej nie chcieli, bo to, bo tamto, bo tylko jeden rodzaj głowicy (odłamkowa), bo nie można atakować celów ruchomych - a to tylko przez nędzę i skąpstwo tych dzbanów, że nie chcieli kasy wyłożyć. Za ułamek tych pieniędzy co kosztują cudaki elektromagnetyczne i inne można by dorobić w LASM głowicę jaką się tylko chce, i kasetową i penetrator, i w ogóle, i dodać łącze transmisji danych i może samonaprowadzanie końcowe, to są wszystko gotowe rzeczy niemalże do wzięcie z półki. Albo - chociaż to już nie honor - zagadać ze szczurami lądowymi i wziąć od nich rakiety ATACMS które już to wszystko mają i zainstalować je na okrętach (tyle że już w tych zewnętrznych kontenerach). O."

Tyle moich przemyśleń :)
Pozdro
Speedy
adyrian
Posty: 130
Rejestracja: 2007-08-12, 20:15
Lokalizacja: Warszawa

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: adyrian »

Wydaje mi się, że kolega nie bierze pod uwagę kluczowej sprawy czyli rozwoju technologii. Jeszcze 20-30 lat temu USA mogły liczyć na to, że dzięki swojej przewadze technologicznej, przemysłowej i naukowej będą mogły zareagować na czas na pojawienie się każdej nowej, przełomowej technologii militarnej (tak jak Wielka Brytania na przełomie XIX i XX). Teraz jednak sytuacja się zmieniła i Amerykanie mają świadomość, że raz utraconej przewagi w jakiejś dziedzinie mogą już nigdy nie odzyskać. A taką technologią mogą być działa - czy szerzej: broń elektromagnetyczna. Skądinąd wiadomo, że Chińczycy pracują nad nimi od dawna, tak nad działami jak i nad karabinami elektromagnetycznymi.

Przeczytałem anglojęzyczny artykuł na ten temat i tam wnioski nie są tak pesymistyczne jak w cytowanym polskim artykule. Czynniki zaangażowane w ten program twierdzą, że zamknięto pewien etap prac- powiedzmy taki proof of concept. Udowodniono, że można to zrobić, zebrano bezcenne doświadczenia jak to robić, są ludzie, którzy nauczyli się jak się to robi. Innymi słowy zbudowano i przetestowano „Turbinię”, a co dalej będzie z tą technologią to się okaże w przyszłości. Takich programów w historii była niezliczona ilość tylko zazwyczaj wychodziły na światło dzienne dopiero po wielu latach. Tutaj natomiast sprawa zrobiła się medialna, stąd wrażenie, że program zakończył się klapą- bo nie dał gotowych rozwiązań.
jogi balboa
Posty: 2362
Rejestracja: 2007-01-18, 16:39

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: jogi balboa »

Klapą (finansową) zakończył się program z kierowaną amunicą artyleryjską i pociągnął za sobą całą koncepcję dalekosiężnej artylerii. I tyle w temacie "interpretacji" :wink:

Co warto wspomnieć jednak odnośnie "rozwoju technologii", to jakoś w okolicy renesansu(?) albo wojen napolekońskich a już na pewno amerykańskie wojny domowej, "udowodniono, że można to zrobić, zebrano bezcenne doświadczenia jak to robić, są ludzie, którzy nauczyli się jak się to robi" - a mowa o okrętach podwodnych. I minęło "jedynie" kilkadziesiąt do kilkuset lat, zanim powstał nawodny zanurzalny okręt podwodny i kolejnych 50-siąt zanim powstał pierwszy okręt naprawdę podwodny. Wygląda na to że artyleria elektromagnetyczna jest obecnie gdzieś w okresie renesansu :wink:
Obecnie wydaje się że jednak lepszą przyszłość ma "artyleria laserowa", ale jak powiedział mistrz zen: "poczekamy zobaczymy" :-D
greg_tank
Posty: 4
Rejestracja: 2021-05-21, 23:06

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: greg_tank »

Laserowa ma przyszłość bo pojawił perfekcyjny cel - małe drony. Trudno jest zwalczać czy to klasyczną artylerią czy pociskami rakietowymi (koszty!), a jednocześnie są na tyle wrażliwym celem że nie trzeba targać ze sobą podręcznej elektrowni. Lasery są właściwie jedną z niewielu realnych opcji.
jogi balboa
Posty: 2362
Rejestracja: 2007-01-18, 16:39

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: jogi balboa »

Akurat "podręczna elektrownia" na okrętcie, to rzecz całkowicie naturalna już od 100 lat. Nawet był taki przypadek, gdy wykorzystano taką do dostarczania prądu w jakimś przybrzeżnym amerykańskim miasteczku :)
A w związku z tym że ekomafia wkracza już nawet do dziedziny zbrojeń, należy się spodziewać dalszej elektryfikacji okrętów wojennych ;)
Awatar użytkownika
Peperon
Posty: 5285
Rejestracja: 2010-11-05, 14:52
Lokalizacja: z Krakowa

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: Peperon »

Elektrownia podręczna to jest po to, żeby żarówki się świeciły i wentylacja z klimą działały. Trudno jest określić elektrownię, która ma dać zasilanie dla ustrojstwa działającego na zwarciowych prądach nieokreślonych, przy obciążeniu sięgającym kiloamperów. I to nie pojedynczych kilo...
Ludzkość dzieli się na trzy części.
Żywych, zmarłych i tych co na morzu.
Speedy
Posty: 403
Rejestracja: 2004-07-23, 15:24
Lokalizacja: Wawa

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: Speedy »

Peperon pisze: 2021-06-13, 19:31 Elektrownia podręczna to jest po to, żeby żarówki się świeciły i wentylacja z klimą działały. Trudno jest określić elektrownię, która ma dać zasilanie dla ustrojstwa działającego na zwarciowych prądach nieokreślonych, przy obciążeniu sięgającym kiloamperów. I to nie pojedynczych kilo...
Jakich "kilo"?? To są gigaampery raczej.
Pozdro
Speedy
Awatar użytkownika
Peperon
Posty: 5285
Rejestracja: 2010-11-05, 14:52
Lokalizacja: z Krakowa

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: Peperon »

Speedy pisze: 2021-06-13, 20:55 Jakich "kilo"?? To są gigaampery raczej.
Przy gigaamperach jest bardzo duża możliwość, że działo nie przetrwałoby strzału. Raz, że siły dynamiczne, a dwa temperatura swoje robią. Myślę, że zakres rzędu kilkuset kiloamperów to wszystko, co takie działo może przetrwać. No, może pojedyncze megaampery...
Ludzkość dzieli się na trzy części.
Żywych, zmarłych i tych co na morzu.
Speedy
Posty: 403
Rejestracja: 2004-07-23, 15:24
Lokalizacja: Wawa

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: Speedy »

Peperon pisze: 2021-06-13, 21:45
Speedy pisze: 2021-06-13, 20:55 Jakich "kilo"?? To są gigaampery raczej.
Przy gigaamperach jest bardzo duża możliwość, że działo nie przetrwałoby strzału.
No i tak przecież było. Pierwsze układy doświadczalne były jednorazowe. Udało się w czasie prób dojść do żywotności "luf" rzędu dziesiątków strzałów, ale do wymaganych 400 strzałów na pełnej mocy ponoć nawet się nie zbliżono.

Może i faktycznie z tym giga przesadziłem; teraz jak sobie przypominam, tyle mi chyba wychodziło, kilka GA, gdy liczyłem dla railguna o parametrach ciężkiej armaty okrętowej w rodzaju 406 mm Mk.7. A te obecne układy doświadczalne są daleko mniejsze. Postaram się w wolnej chwili policzyć raz jeszcze.
Pozdro
Speedy
Awatar użytkownika
Peperon
Posty: 5285
Rejestracja: 2010-11-05, 14:52
Lokalizacja: z Krakowa

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: Peperon »

Speedy pisze: 2021-06-14, 11:32 ...Może i faktycznie z tym giga przesadziłem; teraz jak sobie przypominam, tyle mi chyba wychodziło, kilka GA, gdy liczyłem dla railguna o parametrach ciężkiej armaty okrętowej w rodzaju 406 mm Mk.7. A te obecne układy doświadczalne są daleko mniejsze. Postaram się w wolnej chwili policzyć raz jeszcze.
Jak Ty na szynach i zwarciu elektrycznym chcesz wysłać prawie 1,5 tony na ileśset kilometrów, to i GA wyjdą...
W szkole uczyli mnie, że prądy zwarciowe są w zakresie nieoznaczonym. Jak chcesz to określić i wyliczyć ?
A podczas strzału szyny railguna pracują na zwarciu...
Mimo wszystko życzę powodzenia w rachunkach.
Ludzkość dzieli się na trzy części.
Żywych, zmarłych i tych co na morzu.
Awatar użytkownika
Gregski
Posty: 387
Rejestracja: 2006-01-27, 21:47
Lokalizacja: Na Kociewiu albo na morzu

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: Gregski »

Tak dla porządku chciałem zaznaczyć że właśnie zszedłem że statku gdzie "kiloampery" są codziennością i to pyzy instalacji 6.6kV.
To ustrojstwo będzie wymagać znaczenie więcej.
Wśród ludzi człowiek dziczeje.
Waldemar Łysiak
Speedy
Posty: 403
Rejestracja: 2004-07-23, 15:24
Lokalizacja: Wawa

Re: Jak robić różne ciężkie działa w praktyce?

Post autor: Speedy »

Peperon pisze: 2021-06-14, 20:20 Jak chcesz to określić i wyliczyć ?
Wiesz, je nie pretenduję tutaj do inżynierskich obliczeń z zakresu projektowania railguna. Chodzi mi raczej tylko o zgrubne określenie jakie co najmniej natężenie prądu będzie potrzebne do wystrzelenia pocisku o określonej energii.

Do swego oszacowania wykorzystałem najprostszy wzór na pracę prądu elektrycznego, nieśmiertelny "wójt":

W = U * I * t

W danym wypadku zakładam, że ta praca będzie równa energii pocisku. W rzeczywistości będzie pewnie większa, bo będzie trzeba np. jeszcze pokonać jakieś opory w lufie (chociaż w broni palnej są one pomijalne, może i w railgunach też?) i inne takie. Ale załóżmy w pierwszym przybliżeniu, że żadnych strat nie było i praca jest równa tej energii.

W = 0,5 * m * V^2

m - masa pocisku w kg, tę sobie założymy.

V - prędkość początkowa w m/s, też sobie założymy.

Niech to będzie najpierw analog mocnego 150 mm działa okrętowego. Przyjmijmy m = 50 kg i V = 900 m/s.

U - napięcie, to też sobie założymy. Niech to będzie 6,6 kV o których napisał Gregski czyli U = 6600 V

t - czas; w pierwszym przybliżeniu załóżmy, że pocisk rozpędza się jednostajnie i czas wystrzału t = 2 * L/V

L - długość lufy w m; załóżmy sobie, że będzie podobna jak dla wspomnianych dział 150 mm - L/50 czyli 7,5 m

Przekształcamy sobie:

I = W/(U * t)

Może ja już nie będę tego rozpisywał, jak ktoś chce to już chyba zdoła sobie prześledzić moje rozumowanie. A ja pisząc to, równolegle napisałem sobie malutki arkusz w Excelu, który to liczy. Dla powyższych parametrów mamy w przybliżeniku I = 0,18 MA.

Gdybyśmy jednak chcieli uzyskać porządną railgunową prędkość V = 2500 m/s, potrzebowalibyśmy I = 3,95 MA.

Powiedzmy, że wydłużymy lufę. Ciężkie działa pancerników, 406 mm L/50 miały długość lufy ok. 20 m. Zakładając, że taką długością da się jeszcze swobodnie operować, potrzebowalibyśmy I = 1,48 MA.

Gdybyśmy chcieli wystrzelić pocisk o masie 1000 kg z takimi parametrami, potrzeba by I = 29,59 MA

I już wiem, skąd mi się te GA wzięły: z jakiegoś artykułu z WPT z lat 80. ub.w. chyba, gdzie do wytwarzania takich impulsów prądu stałego stosowano prądnicę unipolarną. Wytwarzała ona właśnie takie niskie napięcia rzędu U = 100 V. Gdybyśmy zastosowali taką prądnicę do tego ostatniego przypadku dostalibyśmy I = 1953,13 MA = 1,95 GA.
Pozdro
Speedy
ODPOWIEDZ