Raylı Silahlar Nasıl Çalışır?

{h1}

Raylı silahlar barut bazlı silahları toz içinde bırakır (altı dakika içinde 250 mil uzaktaki bir hedefe vurabilir). Peki neden ordu onları kullanıyor? Ray tabancalarının nasıl kullanılabileceğini öğrenin ve bu teknolojinin sınırlamaları hakkında bilgi edinin.

Barut uzun zamandır bir silahtan bir mermi fırlatmak için tercih edilen itici güç olmuştur. Fakat ince gri tozun üç ana sınırlaması vardır:

  • Barut mermi ile taşınmalı ve tüm yuvarlak ağırlaşmalıdır.
  • Siyah toza dayalı ordnance uçucudur ve taşınması ve taşınması çok zordur.
  • Barutun ittiği mermilerin namlu hızı genellikle saniyede yaklaşık 4,000 fit (yaklaşık 1.219 metre) ile sınırlıdır.

Bu zorlukların üstesinden gelmek mümkün mü? Bir çözüm, elektromanyetik ray tabancası veya kısa raylı silahtır. Elektrikle çalışan bir manyetik alan kullanarak, bir demiryolu tabancası saniyede 52,493 fit (16,000 metre) hıza kadar bir mermiyi hızlandırabilir. Mevcut Deniz Kuvvetleri silahları maksimum 12 mil menzile sahipken, demiryolu silahları altı dakika içinde 250 mil uzaklıktaki bir hedefe çarpabilir.

Bu makalede, demiryolu silahlarının nasıl çalıştığını, nasıl kullanılabileceğini ve bu teknolojinin sınırlarını tartışacağız.

Teşekkür ederim

Bu yazı ile yaptığı yardım için PowerLabs Sam Barros sayesinde. Michigan Technological University'de bir Makine Mühendisliği öğrencisi olan Sam, kendi ray silahlarını, bobin tabancalarını ve daha birçok cihazı tasarladı ve inşa etti.

Raylı Tabanca Temelleri

Raylı Silahlar Nasıl Çalışır?: nasıl

Bir demiryolu tabancası temel olarak üç bölümden oluşan büyük bir elektrik devresidir: bir güç kaynağı, bir çift paralel ray ve bir hareketli armatür. Bu parçaların her birine daha ayrıntılı olarak bakalım.

Bu içerik bu cihazda uyumlu değil.

Güç kaynağı sadece bir elektrik akımı kaynağıdır. Tipik olarak, orta ila büyük kalibreli ray tabancalarında kullanılan akım milyonlarca amperdedir.

Raylar bakır gibi iletken metalin uzunluklarıdır. Dört ila 30 feet (9 metre) uzunluğunda olabilirler.

Armatür raylar arasındaki boşluğu kapatır. İletken metal veya iletken bir katı parça olabilir sabo - Bir dart veya başka bir mermi barındıran bir taşıyıcı. Bazı demiryolu silahları plazma armatür. Bu kurulumda, iletken olmayan bir merminin arkasına ince bir metal folyo yerleştirilir. Güç bu folyodan aktığında, buharlaşır ve akımı taşıyan bir plazma haline gelir.

Parçalar birlikte nasıl çalışır:

Bir elektrik akımı, güç kaynağının pozitif terminalinden, pozitif raydan armatürün karşısında ve negatif rayın arkasından güç kaynağına doğru ilerler.

Herhangi bir telde akan akım, etrafında manyetik bir alan yaratır - manyetik bir kuvvetin hissedildiği bir bölge. Bu kuvvetin hem büyüklüğü hem de yönü vardır. Bir ray tabancasında, iki ray, her rayın etrafında dolaşan bir manyetik alan ile birlikte teller gibi davranır. Manyetik alanın kuvvet çizgileri, pozitif ray etrafında saat yönünün tersine bir daire içinde ve negatif rayın etrafında saat yönünde bir daire içinde çalışır. Raylar arasındaki net manyetik alan dikey olarak yönlendirilir.

Elektrik alanındaki şarjlı bir tel gibi, mermi bilinen bir kuvvetle karşılaşır. Lorentz kuvveti Hollandalı fizikçi Hendrik A. Lorentz'den sonra. Lorentz kuvveti, manyetik alana ve armatür boyunca akan akımın yönüne dik olarak yönlendirilir. Bunun aşağıdaki şemada nasıl çalıştığını görebilirsiniz.

Raylı Silahlar Nasıl Çalışır?: çalışır

Lorentz kuvvetinin, güç kaynağından uzaklaşarak raylara paralel olduğuna dikkat edin. Kuvvetin büyüklüğü F = (i) (L) (B) denklemiyle belirlenir. F net güç, ben akımdır L rayların uzunluğu ve B manyetik alan. Kuvvet, rayların uzunluğunu veya akım miktarını artırarak artırılabilir.

Uzun raylar tasarım zorlukları yarattığı için, çoğu demiryolu silahı, muazzam bir güç üretmek için bir milyon amperlik kuvvetle güçlü akımlar kullanır. Lorentz kuvvetinin etkisi altındaki mermi, güç kaynağının karşısındaki rayların sonuna kadar hızlanır ve bir açıklıktan dışarı çıkar. Devre kesildi ve akım akışı sona erdi.

Usurping Gücü

Ray tabancaları, Mach 5 veya daha yüksek hızlarda mermileri ateşlemek için muazzam akımlar gerektirir. Bu, geleneksel bir zırhlılık için sorunlara yol açar, çünkü güç, geminin sevk sisteminden saptırılamaz. Donanmanın yeni nesil savaş gemisinde, bu tür bir akım üreten tüm elektrik DD (X) mümkün olacaktır. Bir demiryolu silahı mermisi başlatmak için, güç, geminin motorundan silah taretine yönlendirilecekti. Silah, gerektiğinde en fazla altı tur atılacaktı. Sonra güç tekrar motora kaydırılırdı.

Raylı Silahlarla İlgili Problemler

Teorik olarak, ray tabancaları kısa ve uzun menzilli ateş gücü için mükemmel bir çözümdür. Gerçekte, birkaç ciddi problemi ortaya çıkarırlar:

  • Güç kaynağı: Demiryolu silahı mermilerini hızlandırmak için gerekli gücü üretmek gerçek bir zorluktur. Kapasitörler, yeterince büyük bir akım birikene kadar elektrik yükünü depolamalıdır. Bazı uygulamalar için kapasitörler küçük olsa da, ray tabancalarında bulunan kapasitörler boyut olarak çok büyüktür.
  • Dirençli ısıtma: Bir elektrik akımı bir iletkenden geçtiğinde, iletken malzemedeki dayanıklılığı karşılar - bu durumda raylar. Akım, rayın moleküllerini heyecanlandırır ve onları ısıtır. Ray tabancalarında bu etki yoğun ısı ile sonuçlanır.
  • Erime: Armatürün yüksek hızı ve dirençli ısıtmanın neden olduğu ısı, rayların yüzeyine zarar verir.
  • İtme: Bir demiryolu silahının her rayındaki akım zıt yönlerde çalışır.Bu, rayları birbirinden ayırmaya çalışan akımla orantılı itici bir güç yaratır. Bir ray tabancasındaki akımlar çok büyük olduğu için, iki ray arasındaki itme kayda değerdir. Ray tabancalarındaki aşınma ve yıpranma ciddi bir sorundur. Birkaç kullanımdan sonra birçok kırılma ve bazen sadece bir kez kullanılabilir.

Bobin Tabancalarına Karşı Ray Tabancaları

Bir bobin tabancası (veya Gauss tabancası), ray tabancalarına göre birkaç avantaj sunan bir elektromanyetik başlatıcıdır. Bir bobin tabancasının "namlusu" bir dizi bakır bobintir. Bu bobinler sıralı olarak enerji kazanır, namlunun içinde gezici manyetik alan oluşturur. Bu manyetik alan, namludan aşağı doğru bir ferromanyetik mermiyi çeker. Bir coilgunun mermisi namluda yüzdüğü ve asla bobinlere dokunmadığı için, daha az yıpranma ve yıpranma sorunu yaşar ve bu silahlar tamamen sessizdir. Bobin tabancaları süpersonik hızlara kanıtlanmıştır, ancak bunlar demiryolu araçları kadar verimli veya yetenekli değildir.

Raylı Silah Uygulamaları

Bir sanatçının bir demiryolu silahı ile donatılmış bir ABD Donanması uçak gemisi anlayışı.

Bir sanatçının ABD Donanması uçak gemisi anlayışı bir demiryolu tabancası ile donatılmıştır.

Raylı silahlar, mevcut büyük topçulara alternatif olarak orduya özel ilgi gösteriyor. Küçük tungsten füzeleri biçimindeki demiryolu silahı mühimmatı, nispeten hafif, taşınması kolay ve kullanımı kolay olacaktır. Ve yüksek hızlarından dolayı, demiryolu silahı füzeleri, mevcut topçu mermilerine göre mermi damlalarına ve rüzgar kaymasına daha az duyarlı olacaktı. Kurs düzeltmesi önemli olurdu, ancak demiryolu silahlı topçularından ateşlenen tüm füzeler uydu tarafından yönlendirilecek.

Esas olarak geri tepme nedeniyle küçük kol rayı tabancalarının imal edilmesi daha zor olacaktır. Recoil, tahliye üzerine ateşli silahın geri hareketi, kaçan merminin momentumu tarafından belirlenir. Bir merminin kütlesini kendi hızıyla çarparak, yüksek hızlı ray silahı mermileri için dikkate değer olan momentumunu verir. Çok küçük mermiler ateşleyen bir portatif ray tabancası çözüm olabilir. Küçük bir mermi geri tepmeyi sınırlar ama yine de ciddi hasara yol açacak kadar kinetik enerji taşır.

Demiryolu silahları da yaygın olarak Star Wars olarak bilinen Stratejik Savunma Girişiminin önemli bileşenleri olarak önerilmiştir. Star Wars, ülkeyi stratejik balistik füzelerin saldırısından korumak için uzay tabanlı bir sistemin araştırmasından ve geliştirilmesinden sorumlu bir ABD hükümet programıdır. Raylı silahlar gelen füzeleri engellemek için mermilere ateş açabilir. Bazı bilim adamları, demiryolu silahlarının yörüngeden yüksek hızlı mermileri ateşleyerek dünyayı haydut asteroitlerden de koruyabileceğini iddia ediyorlar. Etkinin üzerine, mermiler ya gelen asteroiti yok eder ya da yörüngesini değiştirir.

Raylı silahlar da bazı ilginç askeri olmayan uygulamaları var. Bir şey için, yardımcı roketlerin fırlatılacağı üst atmosfere potansiyel olarak uydu ya da uzay mekiği başlatabilirler. Ay gibi bir atmosfere sahip olmayan vücutlarda, ray tabancaları, havaya ihtiyaç duyan kimyasal itici olmadan uzay aracına mermi gönderebilir. işlevi.

Raylı Silahlar Nasıl Çalışır?: nasıl

Bir sanatçının nükleer silahlı yeniden giriş araçlarının uzay tabanlı bir demiryolu silahı tarafından durdurulması ve imha edilmesi kavramı.

Ray tabancaları füzyon reaksiyonlarını başlatmak için de kullanılabilir. İki küçük atom çekirdeği daha büyük bir çekirdek oluşturmak için bir araya geldiğinde, büyük miktarlarda enerji açığa çıkaran bir süreç olduğunda füzyon oluşur. Atom çekirdeği bunun gerçekleşmesi için muazzam hızlarda seyahat etmelidir. Yeryüzünde, bazı bilim adamları, birbirine kaynaşabilir malzeme topaklarını ateşlemek için ray tabancalarını kullanmayı teklif ediyorlar. Yüksek hızlı peletlerin etkisi, füzyonun gerçekleşmesini sağlayan muazzam sıcaklıklar ve basınçlar yaratacaktır.

Bu uygulamaların çoğu teori, deney ve geliştirme alanında kalır. Mevcut demiryolu silahları, örneğin, nükleer füzyonun meydana gelmesini sağlamak için yeterli enerjileri üretmez. Ve bir elektrikli savaş gemisi bir düşmana mermi başlatmak için bir demiryolu silahı kullanmadan önce 2015 olacaktır.

Yine de, teknoloji umut verici. 2003 yılında İngiliz Milli Savunma Bakanlığı, Mach 6'nın namlu çıkış hızını veya saniyede yaklaşık 2,040 metrelik bir elektromanyetik ray tabancasının testini gerçekleştirdi.

Bu gibi devam eden başarılar ile, demiryolu silahı bir gün, savaş alanında ve fırlatma rampasında tercih edilen itici güçte tercih edilen silah olabilir.

Raylı silahlar ve ilgili konular hakkında daha fazla bilgi için bir sonraki sayfadaki linklere bakın.

Kurgudaki Bilim

Eğer raylı silahlar garip bir şekilde tanıdık geliyorsa, popüler kültürde benzer ilkelere dayanan silahlar öne çıkmaktadır. Robert Heinlein'in Ay'ında sert bir Hanımefendi, ay kolonistler, bağımsızlık mücadelesinde Dünya'daki kayalarla dolu demir kapları ateşlemek için bir elektromanyetik fırlatıcı kullanırlar. “Eraser” filminde Arnold Schwarzenegger, teröristlere silah satmak için gizli bir hükümet komplosuna tökezleyen bir Şahit Koruma ajanı olarak rol aldı. Ve "Battlestar Galactica" da, müze dönemi savaş gemisi hem elektromanyetik hem de konvansiyonel teknolojileri kullanan demiryolu silahlarıyla silahlandırılıyor.

Bu hayali silahlar da video oyunlarına girdi. Raylı silahlar "Quake", "Metal Gear Solid" ve "Red Faction" da yer alıyor.


Video Takviyesi: Elektromanyetik Top ( Railgun ) Nedir?.




TR.WordsSideKick.com
Her Hakkı Saklıdır!
Herhangi Bir Malzemenin Çoğaltılabilir Sadece Siteye Aktif Linki Prostanovkoy TR.WordsSideKick.com

© 2005–2019 TR.WordsSideKick.com