Gracias Rupert Baines por el A2A.
Tuve la suerte de formar parte de un equipo que desarrolló sensores de campo eléctrico / magnético de fibra óptica para el proyecto de cañón de riel del NRL, así que pude verlo bien.
Un poco de historia para aquellos que no entienden cómo funciona una pistola ferroviaria electromagnética:
El cañón de riel utiliza la fuerza de Lorentz para propulsar una armadura cargada con un proyectil, en lugar de utilizar explosivos o propulsores inflamables. La fuerza de Lorentz es una fuerza que un campo magnético aplica a un cable que transporta corriente. Aquí hay un diagrama de las fuerzas en un cañón de riel:
(Fuente: HowStuffWorks)
La corriente de conducción pasa entre los rieles a través de la armadura, que la corriente gigantesca (resulta ser mega-amperios, no giga-amperios) induce un campo magnético muy grande entre los rieles. La corriente que pasa a través de la armadura, entonces, es la corriente sobre la cual actúa la fuerza de Lorentz.
Hay una gran cantidad de ingeniería involucrada en hacer que esto funcione sin interrupciones. Curiosamente, puedes construir tu propio cañón de riel a una escala mucho más pequeña sin tener que lidiar con el mismo tipo de desafíos involucrados en esta gran arma. Todo lo que necesita es un multiplicador de alto voltaje y un condensador grande (para uno relativamente pequeño probablemente necesitará ~ 500V), junto con algunos rieles correctamente alineados y un proyectil conductor.
Aquí hay un diagrama de circuito básico para una artillería de tamaño uno que opera a 3600 voltios con una capacitancia de 6 Faradios:
Fuente: http://www.powerlabs.org/railgun…
Y una imagen de dicho sistema:
Es un poco más alto que un banco de trabajo, tal vez algo del tamaño de una cabeza de playa de la Segunda Guerra Mundial. Puedes hacerlos más pequeños y más baratos. * Advertencia: no use una pistola de riel construida en casa en la propiedad de nadie. Usted será responsable por daños a la propiedad. Si quieres destruir cosas, lleva el arma y algunos bloques de cemento a un área deshabitada y sopla los bloques de cemento. *
- ¿El electromagnetismo proporciona una mejor teoría para el universo que la gravedad?
- ¿Por qué una corriente constante solo produce un campo magnético, no un campo eléctrico?
- ¿Cuál es la magnitud del campo magnético cuando [matemática] r = 0 [/ matemática] alrededor de un cable recto?
- Cuando consideramos un cable circular, ¿violamos la regla de la mano derecha de flemming? ¿Se debe al momento magnético?
- ¿Cuál sería una expresión correcta para la magnitud del campo magnético en el bucle cuadrado en la figura a continuación?
El cañón de riel del NRL es muy similar, solo tiene importantes factores de escala de potencia.
El primer factor es el almacenamiento y la entrega de energía.
El banco de condensadores es aproximadamente del tamaño de una casa rodante, probablemente un poco más grande.
Fuente: Sapienza SASLab
(Esta imagen es en realidad para un cañón de riel mucho más pequeño. El NRL es mucho más grande y entrega mucha más energía).
Los números exactos se mantuvieron clasificados de mí, pero por lo que pude deducir es de alrededor de 1 millón de voltios cuando se carga, con una corriente de pulso instantánea de alrededor de 1 millón de amperios. (Lo siento, Rupert, no 28 mil millones. Estoy bastante seguro del orden del rango de magnitud: D)
Los campos involucrados son tan intensos que para medirlos, no puedes usar ningún metal en absoluto.
Los sensores tradicionales de punto E y punto B son esencialmente antenas. Cuando se coloca * cerca * del riel, ni siquiera en él, los campos involucrados son lo suficientemente fuertes como para lanzar esos sensores. Colocados dentro, destrozarán los sensores. Cualquier medición de los campos dentro del arma debe hacerse sin metal, por lo tanto, contratar al grupo de investigación para desarrollar sensores que * puedan * entrar.
(los detalles están fuera del alcance de esta pregunta, pero aquí hay una foto)
Fuente: BYU Photonics
El siguiente es un problema mecánico: disipación de calor, etc.
¿Cómo evitan que se derrita?
Curiosamente, en realidad no lo hacen. Parte de eso es por diseño, y parte de eso es porque no lo han diseñado lo suficientemente bien.
Al no estar al tanto de la construcción real, pero conociendo un poco de ingeniería, lo más probable es que los rieles estén compuestos principalmente de tungsteno solo por el simple hecho de que puede soportar el calor mejor que cualquier otro metal. Según numerosas fuentes, los proyectiles también son bloques sólidos de tungsteno.
El primer disparo siempre es el más duro porque no pueden lubricar los rieles con nada. Entonces, cuando quieren dispararlo de verdad, varias veces seguidas, disparan primero una armadura en blanco, y la enorme corriente y fricción derrite los lados de la armadura para cubrir los rieles con aluminio líquido.
Sí, es cierto, está lubricado con aluminio líquido.
Aquí hay un disparo de muestra:
¿Todas esas cosas que parecen explosiones detrás de esto?
Eso no es pólvora, ni combustible para cohetes, y no es una explosión.
Eso es aluminio fundido.
Por cierto, el arma puede disparar unas pocas docenas de veces antes de que algo se rompa y deba ser reparada. Con todo ese estrés y calor, es completamente esperado, y de hecho es sorprendente que incluso pueda disparar algunas veces. Pero la armada quiere que dispare cientos de veces antes de que se rompa.
Algunos otros desafíos de ingeniería, como la precisión:
Resulta que la munición no es solo un simple bloque de metal sólido con una punta afilada y plumas. No hay explosivos, pero * hay * algunos componentes electrónicos y piezas móviles.
El trabajo del cañón de riel es disparar la pieza de metal arruinada fuera de la atmósfera en la dirección general correcta. A partir de ahí, depende del proyectil asegurarse de que aterrice en el lugar correcto.
Observe cómo, en el apogeo de la trayectoria, el proyectil no mira hacia adelante, sino hacia arriba. Esto se debe a que las plumas en la parte posterior del proyectil no apuntan cuando no hay * aire. * El arma dispara el proyectil fuera de la atmósfera, simplemente porque es más fácil que intentar apuntarlo de la manera más tradicional.
Después de que vuelve a caer en la atmósfera, el proyectil tiene un sistema de GPS y las plumas en la parte posterior son móviles, lo que permite que el proyectil se dirija a un objetivo de coordenadas de GPS definido con precisión. Esto elimina la inexactitud debido al viento y otros factores incontrolables, pero también elimina una pequeña parte de la tensión de apuntar en primer lugar.
Maldita sea, ahora estoy pensando en construir una ballesta con estas cosas. El banco de condensadores estará en una mochila, junto con una gran batería de energía. . .