Cum sa faci o railgun.
Cel mai simplu exemplu al unui sistem electromagnetic de accelerare-așa-numitul „railgun“ este bine cunoscut de către experimentatorii de zeci de ani (1,20].
Ideea railgun (electromagnetice sau pushki- "Railgun") este destul de simplu (Fig. 1). Cele două paralele (sau coaxiale) șinele de curent purtătoare, tensiune feroviar este aplicată de la sursa de alimentare. În cazul în buclă închisă prin plasarea pneului, de exemplu, un cărucior mobil care transportă un curent și având un bun contact cu anvelopa, apoi un curent electric induce un câmp magnetic. Acest câmp creează o presiune P egal cu 2 ** N # x2F; 8Pi, care tinde să împingă conductorii care formează circuitul. șine montate anvelope masive. Singurul element mobil este un cărucior care sub acțiunea presiunii începe să se miște de-a lungul șinelor de volum, astfel chtobby ocupat de creșterea câmpului magnetic, adică, în direcția de la sursa de alimentare. Accelerarea căruciorului va continua atâta timp cât presiunea magnetică. Limita de viteză la care căruciorul va conduce raportul determinat.
Accelerația unde lungimea S-and-eficiente accelerare. Pentru a estima presiunea calcula câmpul magnetic. Fie N = 10 ** 5 gauss. Apoi, P = Chh1O ** 8 dyn # x2F; cm ** 2 = 400 atm. Să presupunem că grosimea efectivă a căruciorului este egal cu 10 g # x2F; ** cm 2, atunci accelerația va fi de 5 m 4x10 ** # x2F; c ** 2 sau 4x10 ** 4g. În aceste condiții, la 10 km de viteză # x2F, se realizează cu o lungime de 125 m și o viteză de 20 km # x2F, de la 20 km la creștere # x2F c-apoi dispersa le corespunde o lungime de 200 m Acestea sunt dimensiunile tipice acceleratoare liniare electromagnetice .. Timp de accelerare este v # x2F, dar care este tipic acceleratori de parametrii sutimi de secundă. Rețineți că masa totală a căruciorului peste valorile sunt independente; Greutatea brută afectează numai consumul total de energie.
arme electromagnetice îmbunătățite menite să îmbunătățească viteza finală. Creșterea dimensiunilor liniare la scară kilometru este aproape imposibil. Pentru a mări sau accelera necesitatea de a crește presiunea magnetică, sau o scădere a masei efective a proiectilului.
creșterea presiunii magnetice nu poate fi infinit, la presiuni de aproximativ 1000 de atmosfere (adică 150-160 kgauss) prag de stabilitate mecanică se realizează. Un astfel de sistem este anvelopa foarte lung de rupere cu o presiune internă, este dificil de a face dur și durabil. În cazul în care rezistența mecanică este încă posibil pentru a încerca să asigure o creștere în care m creștere în greutate nu va ajuta împotriva pierderii de rezistență la căldură.
În cazul în care durata impulsului de curent de ordinul sutimi de secundă adâncimea pielii din cupru este de aproximativ 1 cm kgauss câmp magnetic 120, în acest caz corespunde unei densități de curent de 100 kA # x2F ;. ^ Cm. Aceasta are ca rezultat pierderi de căldură în materialul de ordinul a 400 J # x2F; cm ^ la 20 ms impulsuri de curent (cupru este încălzit la 120 ° C). Corespunzătoare OEP NJ exact egală cu energia cinetică a proiectilului. Astfel, eficiența railgun este 1 # x2F; 3. Având în vedere că eficiența sursei de alimentare nu depășește LP # x25;, randamentul total este de aproximativ 10 # x25;, așa cum sa menționat mai sus.
Rata de încălzire termică limitează magistrala de sistem, precum și orice deteriorare termică degradează caracteristicile reproductibilității fotografii.
Oportunitatea de a reduce greutatea proiectilului, în scopul de a mări viteza finală în contradicție cu necesitatea de a avea cârlige cu o masă de sistem homing destul de complicat nu poate fi redusă fără dificultate.
În plus, a existat o problemă la finalizarea accelerare. Că proiectilul sa rupt de plasma pistonului, acesta din urmă trebuie să dispară sau încetini. In modelul de mai sus de decelerare simplu imposibilă, și necesită un circuit electric pentru dispariția pistonului de plasmă.
Spargerea circuit electric de mare, așa cum este cunoscut, conduce la supratensiunile mari și avarii. Ca rezultat, proiectilul poate primi aleatoare de impulsuri suplimentare cu o componentă perpendiculară pe care se deteriorează precizia unghiulară.
În cele din urmă, însăși mișcarea pistonului expus la o plasmă de mai multe instabilitati de plasmă, care sunt dificil de prevăzut și de a rezolva în prealabil.
Posibila metoda non-contact de accelerare bazate pe utilizarea, de exemplu, soiuri de motor de inducție liniară. Acest bobina cu motor închis este împins într-o zonă cu o valoare mai mică a câmpului magnetic. O bobină se deplasează de-a lungul liniei axiale a spirelor exterioare cu lanț, care sunt alternativ în fază cu deplasarea bobinei este energizat. Yelnia cantitatea de substanță (până la sute de kg per fotografie) și ar oferi, astfel, o mai mare acuratețe unghiulară (pe microradiani ordine). Dezavantajul acestui sistem este relativ mică accelerare efectivă (100g) și dimensiuni liniare deci semnificative (zeci de kilometri!).
Și tot la fel, probabil, o problemă serioasă pentru sistemele electromagnetice este energia. Sursele tipice de sisteme energetice electromagnetice sunt în prezent generatorul unipolar (volanta) cu o energie de până la 10 J # x2F; g (10 MJ # x2F; t) [1-22]. În cazul în care sistemul necesită o rată ridicată de foc, energia trebuie să fie rezervate.
Astfel, sistemele electromagnetice (utilizând presiunea magnetică) caracteristică a două dezavantaje principale:
- dimensiuni lineare semnificative, ceea ce împiedică retargeting (considerând compensare impact) și, prin urmare, reduce rata și crește vulnerabilitatea;
- masă excesiv de mare de sisteme energetice.
Prin urmare, sistemele electromagnetice, concentrat până acum în principal pe realizarea „sverhskorostey“, la nivelul actual de dezvoltare este de folos pentru a deveni un instrument important pentru a rula homing interceptor (ar trebui să fie luate în considerare chiar și suprasarcina imens inerente în astfel de sisteme, ele pot împiedica stabilirea.
Utilitatea interceptor balistic individuale de acest tip, având chiar și viteza foarte mare, până când este discutabilă, cel puțin pentru o gamă largă de înfrângere, datorită incertitudinii preciziei unghiulare de fotografiere.