Wat is een rail gun?

Het railkanon, of eenvoudiger, railgun , gebruikt een magnetisch veld aangedreven door elektriciteit om een ​​projectiel te versnellen. Hoewel de basisideeën die ten grondslag liggen aan de constructie van een railkanon eenvoudig zijn, resulteert het afvuren van een typisch railkanonprojectiel in een enorme afstotende kracht. Het resultaat is dat het railkanon na bijna elk schot moet worden onderhouden, waardoor ze minder praktisch zijn dan conventionele projectielen. Ze vereisen ook een zeer grote stroomvoorziening, die een miljoen ampère stroom kan leveren, waardoor het maken van draagbare railkanonnen moeilijk is.

Een railkanon bestaat uit twee stevig verankerde parallelle metalen rails, verbonden met een elektrische voeding. Een projectiel dat in staat is elektriciteit te geleiden wordt tussen de rails geplaatst, waardoor het circuit wordt voltooid. Elektrisch geladen gedragen de metalen rails zich als elektromagneten, waardoor een magnetisch veld ontstaat dat rond elke rail circuleert. Eén veld beweegt met de klok mee rond zijn rail, het andere met de klok mee, waardoor een magnetisch veld daartussen ontstaat dat een netto kracht parallel aan de rails creëert, weg van de voeding. Het projectiel gedraagt ​​zich als elke geladen draad in een elektrisch veld en ondervindt een kracht loodrecht op de stroomrichting en de richting van het magnetische veld. Dit wordt de Lorentz-kracht genoemd.

Wanneer de elektrische stroom erg sterk is, versnelt het projectiel, dat krachtige krachten ondergaat, naar het einde van het railkanon tegenover de voeding en verlaat het via een opening. Het circuit, dat aldus is verbroken, beëindigt de stroom van elektrische stroom. Het projectiel moet tijdens de versnelling fysiek contact maken met de rails. Als het projectiel snel genoeg beweegt, kan alleen de wrijving de rails ernstig beschadigen of zelfs verdampen, bij afwezigheid van sterk genoeg materiaal. Als de rails niet stevig op een stabiel oppervlak zijn bevestigd, kunnen ze door krachtige energieën in het railkanon uit elkaar worden geduwd.

Vele miljoenen dollars zijn gestoken in onderzoek naar spoorwegkanonnen door het Amerikaanse leger, en vele succesvolle prototypes zijn ontwikkeld, die zeer hoge snuitsnelheden bezitten, in de orde van 3,5 km / sec (2,17 mps), ruwweg 3 keer sneller dan moderne geweren. Deze ontwerpen vereisen echter grote voedingen en onderhoud blijft een probleem. De Amerikaanse marine heeft belangstelling getoond voor spoorwegkanonnen vanwege hun niet-explosieve munitie, maar ze zijn niet gemeenschappelijk in gebruik genomen. Een voorgestelde oplossing voor het probleem van slijtage van het railkanon is het idee om zeer kleine projectielen te gebruiken die met zeer hoge snelheden worden versneld, een ontwerp dat soms een naald wordt genoemd .

Spoorwapens zijn ook besproken in het kader van vreedzame toepassingen zoals ruimtevaart. Een zeer lang railkanon, of massa-bestuurder , kan worden gebruikt om de lading te versnellen om snelheid te ontsnappen voor kosten die veel goedkoper zijn dan die van chemische raketten. Een nadeel is de hoge initiële investering die nodig is om zo'n massa-driver te bouwen. Om een ​​massa-driver te maken die een projectiel versnelt om snelheid te ontsnappen met een snelheid die acceptabel is voor menselijke passagiers (~ 2 g), zou een vat met lengte ~ 50 km (30 mijl) nodig zijn. Een andere mogelijke toepassing van railkanonnen kan zijn in de arena van kernfusie, waar enorme druk en temperaturen vereist zijn om atoomkernen samen te smelten.