Benutzer:Seewolf/Plasmakanone

Eine Plasmakanone, auch Elektrothermischer Beschleuniger genannt, ist eine experimentelle Projektil-Waffe.

Funktionsweise

Eine Plasmakanone beschleunigt ihr Projektil, indem sie durch eine Plasma-entladung und die damit verbundene thermische Ausdehnung der Luft einen Überdruck erzeugt, der das Projektil aus einem einseitig geschlossenen Rohr heraustreibt. Man kann Plasmakanonen also als eine Art Feuerwaffen bezeichnen, die statt einer chemischen Treibladung (z.B. Schwarzpulver oder Nitrocellulose) eine Plasmaentladung verwendet.

Zum Erzeugen der Plasmaentladung wird eine Elektronik verwendet, die aus einem Hochstrom-Teslagenerator und einem großen Kondensator besteht. Beides wird in Serie an das Elektrodensystem im Kanonenrohr angeschlossen. Der Kondensator wird mit einer möglichst hohen Spannung aufgeladen. Eine militärisch brauchbare Feuerkraft erhält man aber erst bei mehreren Kilojoule. Der Teslagenerator wird kurz eingeschaltet. Das ionisiert die Luftstrecke zwischen den Elektroden, d.h. macht sie leitend. Der Kondensator kann sich nun über sie entladen. Dabei wird die Luft sehr stark erhitzt und zu sogenanntem Plasma (ionisiertes Gas). Die damit verbundene Volumenausdehnung treibt das Projektil nach außen.

Vor- und Nachteile

Der Vorteil einer Plasmakanone ist, dass sie nur Elektrizität als Energiequelle benötigt. Daher ist die zu erwartende Verzunderung des Laufes verglichen mit Schießpulverwaffen sehr gering. Wenn man genügend Strom zur Verfügung hat, kann praktisch jeder Gegenstand, der in den Lauf passt, als Projektil verwendet werden. Bei hohen Energien können auch weiche Gegenstände zu tödlichen Geschossen werden. Des Weiteren ist die Mündungsgeschwindigkeit auch bei relativ kleinen Kalibern recht hoch, dies liegt daran, dass keine Patrone im klassischen Sinne (ein Geschoss und ein Treibmittelbecher) Verwendung finden, daher auch die Patronengeometrie keine Beschränkung für die Kaliber/Mündungsenergie-Verhältnisse darstellt. Dadurch können schnellfeuernde Kleinstkaliberwaffen realisiert werden. Da kein explosives Treibmittel Verwendung findet, können sehr lange und hochkadenzige Schussfolgen realisiert werden, ohne dass Frühzündungen zu erwarten sind, was ja der Hauptnachteil aller hülsenlosen Waffen ist. Ist der Lauf hinter dem Patronenlager nicht geschlossen, sondern geöffnet, so entweicht (actio est reactio) die Hälfte der Energie ungenutzt, dafür würde diese Waffe aber einen sehr geringen Rückstoß haben. Des Weiteren ist bei "pulverlosen Waffen" keine Alterung der Patronen zu erwarten. Gerade automatisierte Waffensysteme fallen schnell aus, wenn eine Patrone nicht mehr zündet (weil sie feucht wurde) oder ihre Treffsicherheit leidet enorm unter Patronen deren Treibmittel durch Verklumpung oder Austrocknung ein anderes Abbrandverhalten haben als ballistisch zu erwarten wäre.

Ein deutlicher Nachteil der Plasmakanone ist ihr Gewicht. Plasmakanonen mit der Feuerkraft eines Luftgewehrs wiegen schon etwa 20 kg (ohne Stromversorgung). Eine starke Plasmakanone ist für Infanteristen also nicht zu bewegen. Sie müsste stationär oder auf Fahrzeugen platziert werden. Außerdem gelten für sie analog alle Gesetze einer hülsenlosen Waffe: Bei konventionellen Waffen verlässt die größte Menge der Abwärme den Verschluss mit der Patronenhülse. Ohne Patronenhülse muss dieser Teil der Abwärme anderweitig abgeführt werden. Im Gespräch sind in diesem Zusammenhang Waffen mit einem Pressluft-Lademechanismus, der den Lauf zwischen den Schüssen kühlt, oder gleich mit geringen Mengen sehr kalter (flüssiger) Luft benetzt. So würde beim augenblicklichen Verdampfen des Flüssiggases eine Laufkühlung erfolgen und die "Brennkammer" wieder mit normobarer Luft gefüllt werden (denn für den nächsten Schuss ist ja wieder nurmobare, expandierte Luft als zu erhitzendes Treibgas nötig) -nur der Vollständigkeit halber ist zu erwähnen, dass diese Temperaturschwankungen den Lauf sehr schnell verspröden lassen würden, und eine entsprechende Ladeeinheit die Waffe noch schwerer und unhandlicher macht.

Entwicklung

Die erste Plasmakanone wurde wahrscheinlich in den 80er Jahren bei dem US-amerikanischen Militärprojekt Strategic Defense Initiative unter Ronald Reagan gebaut. Sie sollte als Waffe im Weltraum eingesetzt werden, weil Treibladungen dort nur in begrenzten Mengen verfügbar gemacht werden können, jedoch elektrische Energie aus Solarzellen verfügbar ist. Die Idee der Plasmakanone ist wahrscheinlich schon älter, nur gab es zu dieser Zeit noch keine Kondensatoren mit den benötigten Kapazitäten.

Einen Spezialfall einer induktiven Gaußkanone stellt die von Andrei Dmitrijewitsch Sacharow im Jahre 1953 erfundene Plasma-Kanone dar. Ein Magnet-kumulativer Generator vom Typ 2 (MK-2), der auch als Flusskompressionsgenerator bezeichnet wird, erzeugt einen Magnetfeld-Puls, der einen Strom von 100 Millionen Ampere induziert. Dadurch wird ein kleiner Aluminiumring durch die induzierten Wirbelströme zu einem auf 100 km/s beschleunigten Plasma-Torus verdampft.

Sonstiges

In vielen Fiktionen und Computerspielen kommen Plasmakanonen vor, die aber mit den hier beschriebenen Waffen kaum etwas gemeinsam haben, da sie keine festen Projektile, sondern Plasma verschießen.

Siehe auch

• Gaußgewehr
• Railgun

Literatur

• Günter Wahl: Blitz und Donner selbst erzeugt. - Franzis Verlag - ISBN 978-3772355363

..........
Kategorie: Feuerwaffe