Ads Top

Δεν είναι για σάς… αλλά ξέρετε πως δουλεύει ένα railgun;

Του Καθηγητή Γ.Ζουγανέλη

Οι ΗΠΑ κατασκευάζουν ένα πλοίο (Zumwalt class destroyer), το οποίο θα έχει μικρό RCS, μικρή θερμιική και μαγνητική υπογραφή και πολλά άλλα. Μια απο τις καινοτομίες που θα έχει, θα είναι και η χρήση railguns για την εκτόξευση βλημάτων που θα ταξιδεύουν με ταχύτητα 7 Mach. 
Η αρχή της λειτουργίας ενός railgun ήταν καλά φυλαγμένη για χρόνια στα βιβλία ηλεκτρομαγνητισμού και μπορεί να χρησιμοποιηθεί εκτός απο πολεμικές και σε ειρηνικές εφαρμογές καθημερινής χρήσης.
Στη φωτογραφία εξηγείται πώς επιταχύνεται το βλήμα πάνω στις σιδηροτροχιές ενός railgun δύο τροχιών, υπό την επίδραση μιας δύναμης Lorentz που δημιουργείται εξαιτίας ενός ρεύματος που τις διαρρέει (το ρεύμα μπορεί να είναι και ένας παλμός).

Στη φωτογραφία παρουσιάζονται διάφορες τεχνολογίες που υποτίθεται ότι θά έχουν τα Zumwalt Class Destroyers. 

Η μελέτη της λειτουργίας ενός railgun, περιλαμβάνει πέραν της ηλεκτρομαγνητικής μεθόδου επιτάχυνσης του βλήματος που εκτοξεύει και ένα πρόβλημα βολής, κατακόρυφης ή πλαγίας μέσα στο γήινο βαρυτικό πεδίο. Κανείς δεν μπορεί να αποκλείσει τη χρήση railguns στην εκτόξευση δορυφόρων ή ακόμη και διηπειρωτικών πυραύλων απο υποβρύχια!

Η αρχή λειτουργίας ενός railgun είναι απλή. Θα σας την περιγράψω μέσα απο μιά άσκηση που θα μπορούσε να μπεί στις εισαγωγικές εξετάσεις στα ΑΕΙ μετά απο μισό αιώνα!

ΑΣΚΗΣΗ

Ενα βλήμα μάζας m εκτοξεύεται στον αέρα αφού διανύσει απόσταση ro από την αρχή μέχρι το ανώτερο σημείο ενός κεκλιμένου δαπέδου γωνίας θ.

Το βλήμα αποκτά την επιτάχυνσή του απο τον ακόλουθο μηχανισμό:

Επι κεκλιμένου δαπέδου, υπάρχουν δύο παράλληλοι αγωγοί σε απόσταση d όπως στο σχήμα άνω αριστερά, οι οποίοι διαρρέονται από σταθερό ρεύμα Ι, κλείνοντας κύκλωμα μέσα  από ένα ευθύγραμμο αγωγό μάζας Δm χωρίς αντίσταση, ικανό να κινείται ελεύθερα και κάθετα τοποθετημένο στους δύο αγωγούς. Υποθέτοντας, ότι το βλήμα αποχωρίζεται απο αυτό τον αγωγό που χρησιμοποιεί ως φορέα για να επιταχύνεται, τη στιγμή που φτάνει στο υψηλότερο σημείο του δαπέδου και θεωρώντας γνωστές ότι σταθερές χρειάζονται, υπολογίστε:
  1. την ταχύτητα του βλήματος τη στιγμή της εξόδου του απο το railgun.
  2. το μέγιστο ύψος h στο οποίο ανεβαίνει
  3. τη διαδρομή L  που διανύει τo βλήμα μάζας m πρίν προσγειωθεί στο έδαφος.
  4. τη διαδρομή L’ που διανύει o φορέας του βλήματος μάζας Δm πρίν προσγειωθεί στο έδαφος. 
Πιστεύω ότι μελλοντικά railguns θα φτειάξει ακόμη και η Τουρκία. Στην Ελλάδα τότε θα βλέπετε στις τηλεοράσεις τον Αλή Μπαμπά και τους 40 κλέφτες με βραβείο απο την Ακαδημία Αθηνών!
Εικόνες θέματος από Jason Morrow. Από το Blogger.