محتويات هذا المقال ☟
ظهر في الإنترنت فيديو لسفينة الإنزال “هاينشان” التابعة للقوات البحرية لجيش التحرير الشعبي الصيني , هذه السفينة من طراز Type 072-III سعتها 7000 طن، وتم إعدادها لإختبار المدفع الكهرومغناطيسي الصيني (ريلغان).
وظهرت المعلومات الأولى عن اختبار المدفع الكهرومغناطيسي الصيني في فبراير عام 2017، وفقا لروسيسكايا غازيتا.
وبحسب الخبراء، أصبحت الصين أول دولة ثبتت الريلغان على سفينة وبدأت بالاختبارات.
المدفع الكهرومغناطيسي (الريلغان)- آلية خاصة لتسريع القذيفة بقوة كهرومغناطيسية. تتحرك القذيفة بين قضبان اتصال، ويجب أن يكون هناك جهد وتوتر عالي لإطلاق القذيفة.
أجريت اختبارات “هاينشان” على مرحلتين: أولا عند الرصيف، تم إجراء حوالي 50 ألف اختبار للأنظمة على متن السفينة، بما في ذلك تركيب إمدادات نبض للتيار الدائم، ومن ثم في بحر الصين الشرقي.
الريلغان Railgun
هو مطلق قذائف كهرومغناطيسي مشغّل كهربائياً مؤَسس على مبادئ مماثلة للمحرك أحادي القطب. يتكون الريلغان من زوج من القضبان المتوازية، مع عضو إنتاج منزلق مسارَع بواسطة التأثيرات الكهرومغناطيسية لتيار يتدفق عبر قضيب واحد، داخل عضو الإنتاج ومن ثم يرجع للقضيب الآخر.
وُجدت الريلغان لزمن طويل كتقنية تجريبية لكن كتلة، وحجم وتكلفة إمدادات الطاقة المطلوبة من الريلغان من أن تصير أسلحة عسكرية عملية. مع ذلك، في السنوات الأخيرة، فقد قيم بأداء جهود ملحوظة نحو تطويرها كتقنية عسكرية معقولة. فمثلاً، في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، اختبرت بحرية الولايات المتحدة ريلغان يسارع قذيفة بوزن 3.2 كغ (7 أرطال) لسرعات فرطصوتية مقاربة ل2.4 كم/ثانية (8,600 كم/ساعة)، ماخ 7 تقريباً. وأعطوا المشروع الشعار اللاتيني “Velocitas Eradico” بمعنى “أنا،[بكوني] السرعة، أبيد”.
يتطلب الريلغان إمداد طاقة بتيار مستمر نابض. من أجل التطبيقات العسكرية المحتملة، فالريلغان يكون موضع اهتمام لأنه يستطيع إنجاز سرعات فوهة أعلى بكثير من الأسلحة النارية المزودة بدافعات كيميائية عادية. سرعات الفوهة المتزايدة يمكن أن تنقل فوائد نطاقات الإطلاق المتزايدة في حين أن، من حيث تأثير الهدف، السرعات النهائية المتزايدة يمكنها أن تسمح باستعمال طلقات الطاقة الحركية كبدائل لالقذائف المتفجرة. ولهذا، تهدف تصاميم الريلغانات العسكرية النموذجية لسرعات فوهة بمدى 2000-3500 م/س وطاقات فوهة بمدى 5-50 ميغا جول. من أجل المقارنة، 50م.ج. مساوية للطاقة الحركية لحافلة مدرسية تزن 5 أطنان مترية، منطلقة بسرعة 509 كم/سا (316 ميل/سا). من أجل الريلغانات وحيدة الدورة، متطلبات المهمة هذه تتطلب تيارات تشغيل بعدة ملايين أمبير، لذا فإمداد طاقة ريلغان نموذجي قد يُصمم لإيصال تيار إطلاق يساوي 5 ملايين أمبير لبضع مللي-ثوانٍ. حيث أن قوى المجال المغناطيسي المطلوبة لإطلاقات كهذه نموذجياً ستكون تقريباً 10 تيسلا، أكثر تصاميم الريلغان المؤقتة “هوائية النواة” بشكل فعال، أي أنها لا تستعمل المواد المغناطيسية الحديدية كالحديد لزيادة التدفق المغناطيسي.
قد يُلاحَظ أن سرعات الريلغان تقل عموماً داخل مدى تلك التي يُحصَل عليها من أسلحة الغاز الخفيف ذات المرحلتين؛ مع ذلك، فالأخيرة تعتبر مناسبة فقط للاستخدام المخبري بشكل عام في حين أن الريلغانات توفر بعض الاحتمالات الممكنة للتطوير كأسلحة عسكرية.
في بعض مشاريع أبحاث السرعة الفائقة، القذائف “مدخلة مسبقاً” في الريلغانات، لتجنب الحاجة لبداية ثابتة، واستعمل كل من أسلحة الغاز الخفيف ذات المرحلتين وأسلحة البارود التقليدية لهذا الدور. مبدئياً، إن كان ممكناً تطوير تقنية إمداد الطاقة للريلغان لتزود بوحدات محكمة، موثوقة وخفيفة الوزن، فإن حجم وكتلة النظام الكلي المطلوب لاستيعاب إمداد طاقة كهذا ووقوده الأساسي يمكن أن يكون أقل من الحجم والكتلة الكليين المطلوبين لكمية مساوية مهمة للدافعات التقليدية والذخيرة المتفجرة. تطوير كهذا سينقل أفضلية عسكرية أبعد في التخلص من المتفجرات من أية منصة أسلحة عسكرية ستقلل قابليتها للإصابة بنيران العدو.
إضافة للتطبيقات العسكرية، فقد اقتُرح استعمال الريلغان كتقنية إطلاق فضائي غير صاروخي للمركبات الفضائية؛ مع ذلك، فإن لم يكن مسار الإطلاق طويلاً بشكل بارز، وانتشر التسارع المطلوب لوقت أطول، فإن إطلاقات كهذه ستكون محصورة للمركبات الفضائية بدون طيار حتماً.
التصميم
الريلغان يتكون من قضيبين معدنيين متوازيين متصلين بمزود طاقة كهربائي. عندما تُدخّل قذيفة موصلة بين القضيبين (عند النهاية المتصلة بمزود الطاقة)، تكمل الدورة. تتدفق الإلكترونات من الطرف السالب لمزود الطاقة للأعلى عبر القضيب السالب، عبر القذيفة، للأسفل عبر القضيب الموجب، عائدة إلى مزود الطاقة.
هذا التيار يجعل الريلغان يسلك سلوك مغناطيس كهربي، مكوناً حقلاً مغناطيسياً داخل العقدة المكونة بواسطة طول القضيبين حتى موقع عضو الإنتاج. وفقاً لقاعدة اليد اليمنى، يدور الحقل المغناطيسي حول كل موصل. حيث أن التيار في الاتجاه المعاكس على طول كل قضيب، فإن الحقل المغناطيسي الشبكي بين القضيبين (B) يوجه على زوايا يمين المستوى المكون بواسطة المحاور المركزية للقضيبين وعضو الإنتاج. إلى جانب التيار (I) في عضو الإنتاج، ينتج هذا قوى لورنتس تقوم بتسريع القذيفة بين القضيبين، بعيداً عن مزود الطاقة. هناك أيضاً قوى لورنتس تعمل على القضيبين وتحاول دفعهما بعيداً عن بعضهما، ولكن بسبب تركيب القضيبين بإحكام، فلا يمكنهما التحرك.
بحكم التعريف، إذا كان تيار مقداره أمبير واحد يتدفق في زوج من الموصلات المتوازية اللانهائية الطول مفصولة مقدار متر واحد، فإن مقدار القوة على كل متر من هذه الموصلات سيكون 0.2 ميكرونيوتن بالضبط. إضافة لذلك، عموماً، فالقوة ستكون نسبية لمربع مقدار التيار ونسبية عكسياً للمسافة بين الموصلات. يتبع ذلك أيضاً أنه، بالنسبة للريلغانات ذات كتلة قذائف ببضع كيلوغرامات وأطوال سبطانات ببضع أمتار، فإن تيارات كبيرة جداً ستكون مطلوبة لتسريع القذائف لسرعات لترتيب 1,000 م/ث.
مزود طاقة كبير جداً، يزود بترتيب مليون أمبير من التيار، سيكون قوة هائلة على القذيفة، مما يسارعها لسرعة عدة كيلومترات في الثانية (كم/ث). 20 كم/ث اُنجِزت بقذائف صغيرة متفجرة مُدخَلة في الريلغان. بالرغم من أن هذه السرعات ممكنة، فإن الحرارة المتولدة من دفع القذيفة كافية لتآكل القضيبين بسرعة. تحت شروط الاستعمال العالي، الريلغانات الحالية ستتطلب استبدالاً دورياً للقضبان، أو استعمال مادة مقاومة للحرارة تكون موصلة بشكل كافٍ لإنتاج نفس التأثير.