Jerman Railgun diagramPada tahun 1918, Perancis penemu Louis Oktaf Fauchon-Villeplee menemukan sebuah meriam listrik yang memiliki kemiripan yang kuat dengan motor linier. Dia mengajukan hak paten AS pada tanggal 1 April 1919, yang diterbitkan pada bulan Juli 1922 sebagai paten ada. 1.421.435 "Peralatan listrik untuk mendorong proyektil" [3]. Dalam perangkat, dua busbar paralel dihubungkan oleh sayap proyektil, dan seluruh aparatur dikelilingi oleh medan magnet. Dengan melewati arus yang melalui busbar dan proyektil, gaya yang diinduksi yang mendorong proyektil sepanjang bus-bar dan dalam penerbangan [4].Selama Perang Dunia II ide itu dihidupkan kembali oleh Joachim Hänsler Kantor artileri Jerman, dan sebuah senjata anti-pesawat listrik diusulkan. Pada akhir 1944 teori cukup telah bekerja keluar untuk memungkinkan Komando Flak Luftwaffe untuk mengeluarkan spesifikasi, yang menuntut kecepatan moncong 2.000 m / s (6.600 ft / s) dan sebuah proyektil yang mengandung 0,5 kg (1,1 lb) bahan peledak. Senjata itu harus dipasang dalam baterai enam menembakkan dua belas putaran per menit, dan itu agar sesuai dengan yang ada 12,8 cm Flak 40 gunung. Tidak pernah dibangun. Ketika rincian ditemukan setelah perang itu membangkitkan banyak minat dan penelitian yang lebih rinci dilakukan, yang berpuncak dengan laporan 1947 yang menyimpulkan bahwa secara teoritis layak, tetapi bahwa senjata masing-masing akan membutuhkan daya yang cukup untuk menerangi setengah dari Chicago [4].Selama tahun 1950, Sir Mark Oliphant, seorang fisikawan Australia dan direktur pertama dari Sekolah Penelitian Ilmu Fisik di Universitas Nasional Australia yang baru, memulai desain dan konstruksi terbesar generator dunia (500 megajoule) homopolar. Mesin ini digunakan untuk daya Railgun skala besar yang digunakan sebagai instrumen ilmiah.
Railgun terdiri dari dua rel logam paralel (maka nama) yang terhubung ke catu daya listrik. Ketika sebuah proyektil konduktif dimasukkan antara rel (di ujung terhubung ke catu daya), itu selesai sirkuit. Elektron mengalir dari terminal negatif dari power supply ke atas rel negatif, di proyektil, dan menuruni rel positif, kembali ke catu daya. [5]Hal ini saat ini membuat Railgun berperilaku sebagai elektromagnet, menciptakan medan magnet yang kuat di wilayah rel ke posisi proyektil. Sesuai dengan aturan tangan kanan, medan magnet di sekitar konduktor masing-masing beredar. Karena saat ini berada dalam arah yang berlawanan sepanjang rel masing-masing, medan magnet bersih antara rel (B) diarahkan vertikal. Dalam kombinasi dengan arus (I) di proyektil, ini menghasilkan sebuah kekuatan Lorentz yang mempercepat proyektil sepanjang rel. Ada juga gaya yang bekerja pada rel mencoba untuk mendorong mereka terpisah, tapi karena rel sudah terpasang tegas, mereka tidak bisa bergerak. Proyektil slide atas rel menjauh dari catu daya.Sebuah catu daya yang sangat besar, memberikan pada urutan satu juta ampere arus, akan menciptakan kekuatan yang luar biasa pada proyektil, mempercepat ke kecepatan beberapa kilometer per detik (km / s). 20 km / s telah dicapai dengan proyektil kecil eksplosif disuntikkan ke Railgun tersebut. Meskipun kecepatan ini yang mungkin secara teoritis, panas yang dihasilkan dari penggerak objek cukup untuk mengikis rel cepat. Seperti Railgun akan memerlukan penggantian sering rel, atau menggunakan bahan tahan panas yang akan konduktif cukup untuk menghasilkan efek yang sama.PertimbanganCatu daya harus mampu memberikan arus yang besar, berkelanjutan dan terkendali atas jumlah waktu yang berguna. Alat ukur yang paling penting dari efektivitas pasokan listrik adalah energi yang dapat memberikan. Per Desember 2010, energi yang dikenal terbesar digunakan untuk menggerakkan proyektil dari sebuah Railgun 33 megajoule [6]. Bentuk paling umum dari pasokan daya yang digunakan dalam railguns adalah kapasitor dan compulsators yang perlahan diisi dari lain sumber energi yang terus menerus.Rel perlu menahan kekuatan menjijikkan besar selama pemotretan, dan kekuatan-kekuatan ini akan cenderung mendorong mereka terpisah dan jauh dari proyektil.Seperti rel / proyektil jarak meningkat, lengkung berkembang, yang menyebabkan penguapan yang cepat dan kerusakan yang luas pada permukaan rel dan permukaan isolator. Hal ini terbatas beberapa railguns penelitian awal untuk satu tembakan per interval layanan.Induktansi dan resistansi dari rel dan power supply membatasi efisiensi desain Railgun. Saat ini bentuk rel yang berbeda dan konfigurasi Railgun sedang diuji, terutama oleh Angkatan Laut Amerika Serikat, Institute for Advanced Technology, dan BAE Systems.Bahan yang digunakanRel dan proyektil harus dibangun dari bahan konduktif yang kuat; rel butuhkan untuk bertahan hidup kekerasan dari sebuah proyektil mempercepat, dan pemanasan karena arus yang besar dan gesekan yang terlibat. Para kekuatan takut diberikan pada rel yang sama dan berlawanan dengan gaya yang mendorong proyektil. Kursi dari kekuatan takut masih diperdebatkan. Persamaan tradisional memprediksi bahwa kekuatan takut bertindak atas sungsang Railgun tersebut. Sekolah lain pemikiran memanggil kekuatan hukum amper dan menegaskan bahwa ia bertindak di sepanjang rel (yang sumbu mereka terkuat) [7] Rel juga mengusir diri mereka sendiri melalui kekuatan samping yang disebabkan oleh rel didorong oleh medan magnet., seperti proyektil tersebut. Rel perlu untuk bertahan hidup ini tanpa membungkuk, dan harus sangat aman dipasang.disipasi PanasSejumlah besar panas diciptakan oleh listrik yang mengalir melalui rel, juga oleh gesekan proyektil meninggalkan perangkat. Panas yang diciptakan oleh gesekan itu sendiri dapat menyebabkan ekspansi termal dari rel dan proyektil, lebih meningkatkan panas gesekan. Hal ini menyebabkan tiga masalah utama: mencairnya peralatan, penurunan keselamatan personil, dan deteksi oleh pasukan musuh. Sebagaimana secara singkat dibahas di atas, tekanan yang terlibat dalam penembakan semacam ini memerlukan perangkat bahan yang sangat tahan panas.Jika rel, barel, dan semua peralatan yang terpasang akan meleleh atau rusak berat.Dalam prakteknya rel, dengan desain sebagian besar Railgun, tunduk pada erosi yang disebabkan untuk memulai masing-masing;. Dan proyektil dapat tunduk pada beberapa derajat ablasi juga, dan ini dapat membatasi kehidupan Railgun, dalam beberapa kasus parah [8]Rumus MatematikaDalam fisika Railgun, besarnya vektor gaya dapat ditentukan dari bentuk hukum Biot-Savart dan hasil dari gaya Lorentz. Hal ini dapat diturunkan secara matematis dalam hal permeabilitas konstan (μ0), jari-jari rel (yang diasumsikan melingkar pada penampang) (r), jarak antara centerpoints dari rel (d) dan arus dalam amp melalui sistem (I) sebagai berikut:Hal ini dapat ditunjukkan dari hukum Biot-Savart bahwa medan magnet pada jarak tertentu (s) dari kawat semi-infinite pembawa arus diberikan oleh:
Jadi, di ruang antara dua semi-infinite kabel dipisahkan oleh jarak, d, besarnya lapangan adalah:
Untuk mendapatkan medan magnet rata-rata di ruang antara dua kawat, kita asumsikan bahwa r adalah kecil dibandingkan dengan d dan menghitung integral berikut ini:
Oleh kekuatan hukum Lorentz, gaya magnetik pada kawat pembawa arus diberikan oleh IDB, sehingga karena lebar proyektil konduktif adalah d, kita memiliki
Formula ini didasarkan pada asumsi bahwa jarak (l) antara titik di mana gaya (F) diukur dan awal rel lebih besar dari pemisahan dari rel (d) dengan faktor sekitar 3 atau 4 ( l> 3d). Beberapa asumsi penyederhanaan lain juga telah dibuat, untuk menggambarkan kekuatan yang lebih akurat, geometri dari rel dan proyektil harus dipertimbangkan.
AplikasiRailguns memiliki sejumlah aplikasi praktis potensial, terutama untuk militer.Namun, ada aplikasi teori lain yang saat ini sedang diteliti.Luncurkan / peluncuran pesawat ruang angkasa membantuElektrodinamik bantuan untuk meluncurkan roket telah dipelajari [9] aplikasi Ruang teknologi ini melibatkan khusus dibentuk kumparan dan magnet superkonduktor elektromagnetik.. [10] bahan komposit yang digunakan untuk aplikasi ini [11]. Ada kesamaan dengan teknologi sopir massa dan proposal.Kunci Parameter [12] Nilai UnitKecepatan moncong 7500 m / sMoncong Energi 35 GJPeluncur panjang 1600 mMaksimum percepatan 19.500 m / s ^ 2Maksimum percepatan 1988 g yangPeluncuran waktu 0,43 sSaat ini kepadatan 6,8 MA / mPada tahun 2003, Ian McNab diuraikan rencana untuk mengubah ide ini menjadi sebuah teknologi menyadari [12]. Para percepatan yang terlibat secara signifikan lebih kuat daripada manusia dapat menangani. Sistem ini hanya akan digunakan untuk meluncurkan bahan kokoh, seperti makanan, air, dan bahan bakar.Perhatikan bahwa kecepatan melarikan diri dalam keadaan yang ideal (khatulistiwa, gunung, menuju ke timur) adalah 10,735 km / s. Sistem ini akan biaya $ 528/kg, dibandingkan dengan $ 20.000 / kg [12] pada pesawat ruang angkasa (lihat Non-roket spacelaunch). Sistem Railgun McNab disarankan akan meluncurkan 500 ton per tahun, tersebar di sekitar 2000 meluncurkan per tahun.Karena lagu peluncuran akan 1,6 km, listrik akan dipasok oleh jaringan terdistribusi dari 100 mesin berputar (compulsator) tersebar di sepanjang trek. Setiap mesin akan memiliki 3,3 ton karbon rotor berputar pada kecepatan serat tinggi. Sebuah mesin dapat mengisi ulang dalam hitungan jam menggunakan 10 MW. Mesin ini bisa diberikan oleh generator khusus. Peluncuran paket total akan berat hampir 1,4 ton. Payload per peluncuran dalam kondisi seperti ini lebih dari 400 kg [12] Akan ada operasi puncak medan magnet 5T -. Setengah dari ini datang dari rel, dan setengah lainnya dari magnet menambah. Ini bagian arus yang diperlukan melalui rel, yang mengurangi kekuatan empat kali lipat.
Sebagai senjataGambar dari proyektil senapan listrikRailguns sedang diteliti sebagai senjata dengan proyektil yang tidak mengandung bahan peledak, namun diberi kecepatan sangat tinggi: 3.500 m / s (11.500 ft / s, sekitar Mach 10 di permukaan laut) atau lebih (untuk perbandingan, senapan M16 memiliki moncong kecepatan 930 m / s, atau 3.050 ft / s), yang akan membuat energi kinetik mereka sama atau lebih unggul dengan menghasilkan energi dari sebuah shell penuh ledakan massa yang lebih besar. Hal ini akan memungkinkan lebih banyak amunisi untuk dibawa dan menghilangkan bahaya membawa bahan peledak di tangki atau angkatan laut platform yang senjata. Selain itu, dengan menembaki railguns kecepatan yang lebih besar memiliki jangkauan yang lebih besar, drop peluru melayang kurang dan kurang angin, melewati biaya yang melekat dan keterbatasan fisik konvensional senjata api-"batas ekspansi gas yang melarang meluncurkan proyektil tanpa bantuan untuk kecepatan lebih besar dari sekitar 1,5 km / dan rentang lebih dari 50 mil [80 km] dari sistem meriam praktis konvensional "[13].Jika mungkin untuk menerapkan teknologi sebagai senjata yang cepat-api otomatis, Railgun akan memiliki keunggulan lebih lanjut dari tingkat peningkatan api. Mekanisme umpan dari senjata api konvensional harus bergerak untuk mengakomodasi biaya propelan serta putaran amunisi, sementara Railgun hanya akan perlu untuk mengakomodasi proyektil. Selanjutnya, Railgun tidak harus mengekstrak kasus kartrid dihabiskan dari sungsang, yang berarti bahwa putaran baru bisa bersepeda hampir segera setelah putaran sebelumnya telah ditembak.
TesDiagram yang menunjukkan penampang dari meriam motor linierSkala penuh model telah dibangun dan dipecat, termasuk 90 mm, sangat sukses melahirkan 9 MJ energi kinetik pistol dikembangkan oleh DARPA AS. Kereta api dan masalah memakai isolator masih perlu dipecahkan sebelum railguns dapat mulai untuk menggantikan senjata konvensional. Mungkin sistem konsisten berhasil tertua dibangun oleh Badan Riset Pertahanan Inggris di Kisaran Dundrennan di Kirkcudbright, Skotlandia. Sistem ini sekarang telah beroperasi selama lebih dari 10 tahun di berbagai penerbangan terkait untuk internal, menengah, dan terminal balistik eksternal, dan mencapai beberapa massa dan catatan kecepatan. [Kutipan diperlukan]MTI Yugoslavia (MTI - Militer - institut teknologi) yang dikembangkan, dalam sebuah proyek bernama EDO-0, pistol rel dengan 7 kJ energi kinetik, pada tahun 1985.Pada tahun 1987 penggantinya diciptakan, proyek EDO-1, yang digunakan proyektil dengan massa 0,7 kg dan kecepatan dicapai dari 3.000 m / s, dan dengan massa 1,1 kg mencapai kecepatan 2.400 m / s. Ini digunakan panjang 0,7 m. melacak Menurut mereka yang bekerja di atasnya, dengan modifikasi lain itu mampu mencapai kecepatan 4.500 m / s. Tujuannya adalah untuk mencapai kecepatan proyektil dari 7.000 m / s. Pada saat itu, itu dianggap rahasia militer. [Kutipan diperlukan]Militer Amerika Serikat adalah dana percobaan Railgun. Di University of Texas di Austin Institut Teknologi Lanjutan, railguns militer mampu memberikan peluru baja tungsten menusuk dengan energi kinetik dari sembilan megajoule telah dikembangkan [14] 9 MJ adalah energi yang cukup untuk memberikan 2 kg proyektil pada 3 km / detik. -dengan kecepatan yang batang tungsten atau lain logam padat dengan mudah bisa menembus tank, dan berpotensi melewatinya.Amerika Serikat Naval Surface Warfare Center Divisi Dahlgren menunjukkan sebuah 8 MJ senjata rel menembak proyektil 3,2 kg pada Oktober 2006 sebagai prototipe senjata MJ 64 akan dikerahkan kapal kapal perang Angkatan Laut.Masalah utama Angkatan Laut Amerika Serikat telah dengan menerapkan sistem meriam Railgun adalah bahwa senjata aus karena panas yang luar biasa yang dihasilkan oleh pembakaran. Senjata tersebut diharapkan akan cukup kuat untuk melakukan kerusakan sedikit lebih dari sebuah rudal Tomahawk BGM-109 di sebagian kecil dari biaya proyektil [15]. Sejak itu, BAE Systems telah menyampaikan prototipe MJ 32 ke Angkatan Laut Amerika Serikat. [16 ]Pada tanggal 31 Januari 2008 Angkatan Laut Amerika Serikat menguji Railgun yang menembakkan sebuah shell di 10,64 MJ dengan kecepatan moncong 2520 m / s. [17] Kinerjanya yang diharapkan adalah kecepatan laras lebih dari 5.800 m / s, cukup akurat untuk memukul 5 meteran menargetkan lebih dari 200 NMI (370 km) jauhnya sementara menembak di 10 tembakan per menit. Kekuasaan itu diberikan oleh (MJ) bank prototipe baru kapasitor 9-megajoule menggunakan solid-state switch dan energi tinggi-density kapasitor disampaikan pada tahun 2007 dan lebih tua 32-MJ pulsa sistem kekuasaan dari Pertanian Riset Hijau Angkatan Darat AS Gun Electric dan Fasilitas Pengembangan dikembangkan pada akhir 1980-an yang sebelumnya diperbaharui oleh General Atomics elektromagnetik Sistem (EMS) Divisi. [18] Hal ini diharapkan akan siap antara 2020-2025. [19]Tes terbaru dari suatu Railgun terjadi pada 10 Desember 2010, oleh Angkatan Laut AS di Permukaan Naval Warfare Pusat Divisi Dahlgren. [20] Selama pengujian, Office of Naval Research menetapkan rekor dunia dengan melakukan 33 tembakan MJ dari Railgun, yang dibangun oleh BAE Systems [21] [22].
Eksternal videoResmi 33MJ video yangTambahan cuplikanPemicu untuk Fusion Keterpencilan InertialRailguns mungkin juga miniatur untuk fusi kurungan inersia nuklir.Fusion adalah dipicu oleh sangat ultra-tinggi suhu dan tekanan pada inti.Teknologi saat ini panggilan untuk beberapa laser, biasanya lebih dari 100, untuk secara bersamaan menyerang pelet bahan bakar, menciptakan tekanan tekan simetris.Railguns mungkin dapat memicu fusi dengan menembakkan plasma energik dari berbagai arah. HyperV Technologies adalah bekerja untuk membawa teknologi ini membuahkan hasil.Rel dan dimensi berada di urutan sentimeter.Proses yang dikembangkan oleh HyperV Teknologi melibatkan empat langkah kunci. [23]Plasma dipompa ke sebuah ruangan.Ketika tekanan cukup besar, diafragma akan pecah, mengirimkan gas ke rel.Tak lama setelah itu, tegangan yang memadai diterapkan pada rel, menciptakan jalur konduksi dari gas terionisasi.Plasma ini dipercepat bawah rel, akhirnya dikeluarkan pada kecepatan besar.
| Kunci Parameter | Nilai | Unit |
|---|---|---|
| Kecepatan moncong | 7500 | m/s |
| Moncong Energi | 35 | GJ |
| Peluncur panjang | 1600 | m |
| Maksimum percepatan | 19500 | m/s^2 |
| Maksimum percepatan | 1988 | g's |
| Peluncuran waktu | 0.43 | s |
| Saat ini kepadatan | 6.8 | MA/m |
Gambar dari proyektil senapan listrik
Diagram yang menunjukkan penampang dari meriam motor linier
Tidak ada komentar:
Posting Komentar