PALBA.CZ

Elektrické zbraně minulosti

První pušku založenou na principech střelby pomocí elektřiny, navrhl již roku 1866 francouzský baron žijící v Praze. Je známa pod jménem "Le Baron & Delmas". Tato předovka byla vybavena velkou bichromanovou baterií (A) uloženou v pažbě a chcete-li tuto baterii vyjmout, musíte nejprve odejmou zástrčku (B) držící zadní kryt pažby (C). Zbraň je také vybavena indukční cívkou (D) pro zesílení napětí. Aby se minimalizovalo chvění cívky, je uvnitř umístěn malý magnet (F). Když dojde ke stisknutí spouště (K) dojde k pootočení matice (J) a kovový díl (H) spojí části (L) a (O) díky čemuž dojde k uzavření obvodu a vytvoření jiskry. Díky tomu dojde k zapálení střelného prachu a výstřelu. Další pušku s elektrickým zážehem vynalezl roku 1883 Henri Pieper (1867-1952) z Liège v Belgii. Jednalo se již o zadovku, která sice využívala elektřinu k odpálení střely, ale poněkud netradičním způsobem. Střelec měl baterii v kapse kabátu, od ní vedly dráty ke speciálnímu plátu připnutém k rameni. Když si o tento plát opřel střelec pušku, začala do pušky proudit elektřina. Tato zbraň také měla velice netradiční náboje. Každá patrona byla vyrobena z kovu s kovovým hřebíčkem na jedné straně. Po stlačení spouště došlo ke spojení obvodů a elektřina začala proudit z baterie do náboje. Zde došlo k vytvoření jiskry a zážehu střelného prachu. Udává se, že životnost baterie byla zhruba dva týdny a puška dokázala vystřelit zhruba tisíckrát, než bylo třeba dobít baterii. Tyto zbraně sice nikdy nedokázaly překonat tradiční mechanické, leč nejednalo se o konec elektrických zbraní.

Elektromagnetické pušky a kulomety

Postupem doby se objevila myšlenka použití elektromagnetů k vymršťování samotných projektilů. Koncept cívkové / elektromagnetické pušky (coilgun), sestává z cívky, obtočené kolem hlavně, do které je-li přiveden elektrický proud, začne přitahovat projektil v podélné ose směrem k sobě. V okamžiku kdy projektil projde středem cívky, a byl by následně přitahován opačným směrem, se cívka vypne, a projektil vyletí ven. Pro zvýšenou efektivitu se počítá v konceptu se soustavou cívek, které se zapínají v sekvenci, vždy v okamžiku, kdy projektil projde jednou cívkou, ona cívka se vypne a projektil se "předá" následující cívce která se aktivuje za ní. Taková to sekvence by zrychlovala až ke konci hlavně, a mohla by tak dát projektilu významnou rychlost. Je možné se setkat rovněž s názvem Gaussova puška, jelikož teorie coilgunu čerpá z prací o magnetismu německého matematika a fyzika jménem Johann Carl Friedrich Gauss (1777-1855). Elektromagnetickou pušku si poprvé nechal patentovat roku 1904 norský vědec Kristian Birkeland (1867-1917). Ten ve své laboratoři experimentoval s elektřinou, později odjel pracovat do Japonska, leč zřejmě ze zoufalství z neustálého odmítání své práce spáchal sebevraždu. Ve druhé polovině 30. let se stalo posedlostí mnoha konstruktérů, nahradit střelný prach odlišnou hnací silou, která by dokázala střely metat rychleji a úsporněji než zmíněný střelný prach. Časopic Modern Mechanix nám v roce 1934 přinesl pozoruhodný článek o konstrukci pozoruhodné elektromagnetické zbraně. Elektromagnetickou pušku si nechal patentovat Virgil Rigsby ze San Augustin v Texasu. Vytvořil elektromotor a magnet namontovaný ke speciální cívce, podél celé hlavně. Síla elektřiny tak dokáže vrhat střely bez použité střelného prachu. V roce 1936 ohlásil časopis Pupolar Science, že byl ve Spojených státech zkonstruován elektromagnetický kulomet. Nová tichá zbraň měla sloužit k obraně před nepřátelskými letouny. Zbraň dosahovala kadence až 150 ran za minutu a mohla vystřelovat buď běžné ocelové střely nebo tříštivé granáty. K pohybu kulky jsou využívány elektromagnety umístěné podél celé hlavně. Jedná se tedy o jakési urychlovače, díky čemuž postupně stoupá rychlost samotného projektilu. S moderním řešením využívajícím elektrické zapalovaní přišla rakouská firma Voere a Metal Storm z Austrálie. Tyto zbraně využívají beznábojnicový systém. Oproti tomu zbraň Remington EtronX používá systém s nábojnicemi a využívá devítivoltové baterie. Zbraně mají výhodu v rychlejší reakci, oproti mechanickým systémům. Problém je ale v tom, že tyto zbraně obsahují velké množství drobných dílů. Na serveru YouTube je možno i dnes najít videa domácích kutilů, kteří si postavili svou malou Elektromagnetickou pušku v doslova v garáži.

Elektromagnetická děla - coilgun

V Anglii šli ale ještě dál. Od roku 1921 pracoval Pjotr Leonidovič Kapica (1894-1984) v Cavendishově laboratoři v Cambridge na projektu vytvoření umělého magnetického pole. To jej v roce 1924 přivedlo ke konstrukci solenoidu, ve kterém se mu podařilo s pomocí přechodového jevu (prudkým zabrzděním rotoru dynama) na dobu asi 10 ms vytvořit magnetické pole o intenzitě 32 T. Díky velmi krátkému proudovému pulsu v solenoidu nedocházelo k jeho kritickému přehřátí a zničení. Právě Kapica měl stát prahu vynálezu, který byl údajně netrpělivě očekáván balistickými experty, kteří mají v plánu vytvořit zbraň, ve které by speciální dynama, která by během jedné setiny sekundy vymrštily projektil nevídanou rychlostí. Samozřejmě se jedná formulaci poplatnou své době. Jisté je, že tyto návrhy nebyly využity. Anglický vynálezce a experimentátor, Dr. Wall se zabývá obdobným problémem. Pomocí jednoduššího přístroje vytváří extrémně magnetické pole. Vytváří elektrostatické kondenzátory z nichž vzniklý proud hromadí ve speciální cívce ponořené v olejové lázni. Chvíli nechám mluvit časopis Modern Mechanix:
"Vytvořené magnetické pole bylo tak silné, že došlo k roztavení zmíněné cívky a dokázalo vytahovat železné hřeby z bot. Zmíněné napětí ale nesmí trvat déle než setinu sekundy, jelikož vzniknuvší teplota je tak vysoká, že dochází k roztavení jakéhokoliv vodiče. Teplota je prý vyšší než teplota uvnitř hvězd. Pokud by někdo chtěl vytvořit magnetické dělo "tichou Tlustou Bertu", bude muset vytvořit nejprve velké množství výkonných cívek, které by pak byly umístěny podél hlavně. Každá z cívek by musela mít vlastní generátor. V okamžiku kdy by se střela přiblížila k bloku s cívkou, došlo by k uvolnění energie. Bylo by tak možné dosáhnout rychlosti vyšší než jaké je možné dosáhnout konvenčními výbušninami. Vzhledem k absenci vnitřních tlaků, mohou být nové děla vyrobeny z obyčejného železa nebo z nemagnetických materiálů. K "Magnetické explozi" bude docházet pouhým stisknutím knoflíku. Tlačítka, který je prvním krokem k vypuštění strašlivé, ničící síly. Tyto tiché zbraně budou s největší pravděpodobností plně připraveny pro nasazení v příští válce." Vojenské využití deklasuje neefektivita této technologie. K tomu aby byl projektil vymrštěn skutečně vysokou rychlostí je třeba hlaveň mnohem větší délky než srovnatelná palná zbraň. Odpalovací sekvence při takových rychlostech musí být navíc neskutečně rychlá a hlavně přesná, protože deaktivace cívky i jen nepatrný moment po průchodu projektilu jej naopak zpomalí. Taková zbraň je rovněž velmi náročná na údržbu, a hlavně zdroj energie. Elektromagnetickou pušku je tedy sice realizovatelná, ale její výkony zdaleka neospravedlňují technologickou náročnost výroby a provozu. Z vojenského hlediska je tak coilgun prozatím nepoužitelný.

Elektromagnetická děla - railgun

Alternativou je pak jiný princip elektromagnetické zbraně, označovaný jako "railgun" (kolejnicové dělo), které je mnohem nadějnější technologií. Railgun místo sady cívek tvoří dvě kolejnice pod proudem, které, generují takzvaný valivý efekt a pohánějí vozíček vpřed. Takováto zbraň je schopná (s dostatkem energie) urychlit projektil na hypersonické rychlosti (> Mach 5). Fyzika railgunu je již výrazně složitější než coilgunu, a pro potřeby tohoto článku nepodstatná. Railgun však v teorii není taky úplně novou myšlenkou. Jako první jeho návrh představil v hypotetické rovině francouzský vynálezce Louis Octave Fauchon-Villeplee již v roce 1919. Nejblíže se k jeho konstrukci dostalo Německo za druhé světové války, kdy v roce 1944 byl vypracován návrh protiletadlového kanónu na principu railgunu. Němečtí vědci navázali na francouzské pokusy z první světové války a pokusili se nadějné výsledky uvést do praxe. Brzy se jim podařilo získat finance od vyšších míst. Mělo se jednat o elektrickou zbraň pro protiletecký boj. Zbraň měla vystřelovat projektily ráže 40mm rychlostí 2011metrů za sekundu (6.600 ft za sekundu) tedy mnohem vyšší rychlostí než konvenční děla. Ač zbraň nebyla předána do konce války, chybělo jen málo. Její zmenšenina byla postavena a dokonce testována. Teoretické výpočty na základě zkoušek vedly německé vědce k názoru, že jsou schopni vytvořit zbraň schopnou vystřelit 14 střel do výšky 19 kilometrů za 13 sekund. Pro obsluhu protiletadlových zbraní by se jednalo o dar z nebes, jelikož konvenční střely dosáhnou za stejný čas jen výšky 7 kilometrů. Potíž ale byla se zásobením elektřinou. Pokud by bylo německé dělo postaveno v plné velikosti, bylo by hlaveň dlouhá 10 metrů. Po jejím obvodu by bylo 180 urychlovačů vytvářejících magnetické pole. Trvalo by tedy jen zlomek sekundy než by střela opustila hlaveň. Ale ani tvar střely by nebyl typický. Jednalo by se o speciální, dlouhou šipku opatřenou křidélky. Kvůli tomu by byl upraven i vývrt hlavně a i samotný tvar – jak můžete vidět na obrázku níže. Nikdy však nebyl realizován. Když spojenci po válce získaly plány, jejich studie došla k závěru, že je taková zbraň realizovatelná, ale její energetické nároky obrovské. První skutečně funkční vojenské railguny se datují až ke konci 20. století. To již je ale jiný příběh.
Je třeba zmínit že díky nesporným výhodám čeká elektromagnetická děla zářná budoucnost – možná ne dnes, ale třeba až zítra.

Zdroj:
časopis Pupolar Science (1932 a 1936)
časopic Modern Mechanix (1934)
blog.modernmechanix.com/2006/08/08/electric-cannon-uses-no-gunpowder/
blog.modernmechanix.com/2007/04/17/electric-machine-gun-is-silent/
blog.modernmechanix.com/2006/05/01/magnetic-rail-gun-in-1934/
firearmshistory.blogspot.com/2010/05/exotic-firing-mechanisms-electrical.html
lonesentry.com/articles/electricgun/index.html
coilgun.info/northrup/experimental_coilgun.htm
cs.wikipedia.org/wiki/Pjotr_Leonidovi%C4%8D_Kapica
http://www.armadninoviny.cz/coilguny-ra ... svete.html



Pražská puška (1860)


Pieperova puška (1883)


Rigsbyho elektromagnetický kulomet (1934)


Patrně upravený Rigsbyho upravený kulomet (1936)


Idealizovaná podoba elektromagnetického děla


Obrázek jednoho z pokusů


Projektil německého railgunu