211service.com
Elektromagnetisk skinnepistol eksploderer
Sidste uge kl Naval Surface Warfare Center , i Dahlgren, VA, dukkede en kugle på syv pund op fra en lastbilstørrelse med syv gange lydens hastighed og sendte en synlig chokbølge gennem luften, før den styrtede ind i en metalbunker fyldt med sand. Med 10,6 megajoule kinetisk energi blev denne aluminiumssnegl ikke drevet af sprængstoffer, men af et elektrisk felt, hvilket gør dette til den mest kraftfulde elektromagnetiske jernbanekanon, der nogensinde er affyret. Enheden er en del af flådens jernbanegeværudviklingsprogram .
Vis af kraft: En chokbølge frembringes (ovenfor), når en supersonisk kugle kommer frem fra flådens elektromagnetiske jernbanekanon, som blev testet i slutningen af sidste måned.
Mens drivgasdrevne granater har været grundpillerne i flådekrigsskibe i de sidste hundrede år, har omkostningerne og sikkerhedsproblemerne i forbindelse med opbevaring af eksplosive materialer drevet ingeniører til at søge alternativer som den elektromagnetiske jernbanekanon. Der er fysiske grænser for, hvad man kan gøre med krudt, siger Charles Garnett, lederen hos Dahlgren, med henvisning til de maksimale hastigheder, som eksplosioner kan frembringe. En railgun kunne i sidste ende sende en 40-pund slug 200 miles på seks minutter - 10 gange rækkevidden af flådens primære overfladestøttekanon, MK 45 - og den kunne bruges til at støtte marinetropper, der er engageret i landbaserede operationer.
Mange mennesker tror, at en railgun ikke kommer til at lave meget støj, siger Garnett. Den er elektrisk affyret, og de forventer et sus og ingen lyd. I virkeligheden, når kuglen dukker op, slipper den et revne, mens elektricitet buer gennem luften som et lyn.
Skinnegeværet har fået sit navn fra to stærkt ledende skinner, som danner et komplet elektrisk kredsløb, når metalprojektilet og et glidende armatur er sat på plads. Når strømmen begynder at strømme gennem enheden, skaber den et kraftigt elektromagnetisk felt, der accelererer projektilet ned gennem løbet ved 40.000 g s, lancerer det i løbet af få millisekunder. Aerodynamisk modstand sammen med en million ampere strøm opvarmer kuglen til 1.000 °C, antænder aluminiumspartikler og efterlader et spor af flammer i dens kølvand. Forskerne estimerer mundingsenergien baseret på kuglens masse og hastighed i løbet og fra præcist timede røntgenbilleder under flyvning.
Multimedier
Se jernbanegeværet affyre en kugle på syv pund.
Se flammerne produceret af kuglen.
Det, der er vigtigt, siger Garnett, er, at dette er det første skridt på vejen til at opbygge et taktisk levedygtigt system med 64 megajoule energi.
Den tidligere eksperimentelle railgun-rekord på 9 megajoule blev sat for 15 år siden af et hold ved University of Texas i Austin finansieret af den amerikanske hær. Men Texas railgun fungerede i den øverste ende af sin kapacitet, mens Garnett siger, at den nye pistol er designet til at håndtere op til 32 megajoule, og det ultimative mål med projektet er at bygge en 64-megajoule model.
Jon Kitzmiller , en ekspert i elektromekaniske systemer ved University of Texas, som arbejdede på et tidligere railgun-projekt, siger, at flådeholdet vil have betydelige vanskeligheder med at nå [til 64 megajoule], men det er bestemt opnåeligt. Han siger, at flådens budget på 40 millioner dollars om året sikret gennem 2011 beviser, at det er seriøst med at gøre pistolen til en realitet i de næste 15 til 20 år. Den tidligere indsats blev afsporet af finansieringsbegrænsninger.
En af de største udfordringer, siger Kitzmiller, vil være at designe en strømforsyning, der kan håndtere flere skud. For at gemme flere 64-megajoule-skud på en kondensatorbank, skal du have et hangarskib fyldt med kondensatorbanker, siger han. En løsning, er Kitzmiller og Garnett enige om, er et system af roterende pulserende generatorer, kaldet kompulsatorer, snarere end traditionelle kondensatorer.
Andre udfordringer omfatter udvikling af et projektilstyringssystem, der kan modstå 40.000 g s – det dobbelte af accelerationen af nuværende systemer – og opbygning af en pistolløb, der kan modstå kraften og varmen produceret af gentagne affyringer. Den samme kraft, der driver kuglen ud af løbet, river også skinnerne fra hinanden. Dahlgren-prototypen ligner ikke en typisk pistol, og dele skal ofte udskiftes.
At affyre en pistol en eller to gange [gør det] til en nyhed, siger Garnett. At skyde den tusinde gange gør det til et våben.