X
تبلیغات
نماشا
رایتل

دنیای علم و تکنولوژی

اخبار و مقالات مربوط به دنیای علم و تکنولوژی ترجمه شده از منابع معتبر

توپهای ریلی الکترومغناطیسی چگونه عمل می کنند؟


به مدت چندین قرن باروت منشا اصلی نیروی پرتابی گلوله از یک اسلحه بوده است. اما باروت دارای سه محدودیت بزرگ است:

باروت باید همراه گلوله حمل شود که وزن گلوله را افزایش می دهد.

مهمات ساخته شده با باروت همواره خطر انفجاررا با خود دارند.

سرعت خروج گلوله باروتی از دهانه اسلحه محدود به حداکثر 1200 متر بر ثانیه است.

 

توپ ریلی الکترومغناطیسی (electromagnetic rail gun) یکی از ابداعات صنایع نظامی برای غلبه بر این محدودیت هاست. با استفاده از یک میدان مغناطیسی که توسط جریان برق تامین می شود، یک توپ ریلی می تواند گلوله ای را با سرعت 16 هزار متر بر ثانیه پرتاب کند. در حالی که توپهای دریایی کنونی دارای برد حداکثر 20 کیلومترند، توپ ریلی می تواند در عرض شش دقیقه تا فاصله 400 کیلومتری پرتاب کند.

 

یک توپ ریلی در حقیقت یک مدار الکتریکی بزرگ است که از سه قسمت ساخته شده است:

یک منبع قدرت که می تواند جریانی با شدت میلیونها آمپر تولید کند.

جفتی ریلهای موازی از فلزی رسانا مانند مس که می تواند تا 9 متر طول داشته باشد.



یک آرمیچر متحرک که فاصله میان ریلها را پر می کند. این آرمیچر یک گلوله دارت مانند را در بر می‌گیرد. در برخی توپهای ریلی از یک آرمیچر پلاسمایی استفاده می شود که در آن ورقه فلزی نازکی در عقب یک گلوله غیررسانا قرارمی گیرد. وقتی جریان از درون این ورقه می گذرد، بخار شده و به یک پلاسما (نیمه جامد) تبدیل می شود که قادر به هدایت جریان است.

 

وقتی یک جریان الکتریکی از ترمینال مثبت منبع تغذیه وارد شده و به ریل مثبت می رسد، از عرض آرمیچرعبور کرده و به ریل منفی رسیده و دوباره به منبع تغذیه بر می گردد.عبور جریان الکتریکی از هر سیمی تولید یک میدان مغناطیسی در پیرامون آن می کند. تیروی مغناطیسی تولید شده دارای شدت و جهتی معین است. در یک توپ ریلی، دو ریل مانند سیم عمل می کنند و یک میدان مغناطیسی پیرامون هر ریل ایجاد می شود. خطوط نیروی میدان مغناطیسی در ریل مثبت خلاف جهت حرکت عقربه‌های ساعت و در ریل منفی در جهت حرکت عقربه های ساعت جریان دارند. میدان مغناطیسی بین ریل ها جهتی رو به بالا دارد.

همانطور که دیده میشود نیروی لورنتز موازی ریلها و به سمت مخالف منبع تغذیه عمل می کند. اندازه نیرو با فرمول F=(i)(L)(B) داده می شود که F نیروی خالص، i  شدت جریان الکتریکی، L طول ریلها و B شدت میدان مغناطیسی است. با استفاده از شدت جریانی به میزان میلیونها آمپر می توان نیروی پرتابی بسیار بزرگی تولید کرد که قادر است گلوله را با سرعت بالایی به بیرون پرتاب کند. با خروج گلوله مدار الکتریکی باز شده و جریان و در نتیجه نیرو قطع می شود.



توپهای ریلی به علت سبکی و سرعت بالای پرتاب گلوله مورد توجه نیروی دریایی کشورهای مختلف قرار گرفته اند. لیکن توان بالای موردنیاز آنها هنوز یکی از محدودیت های این سلاح بشمار می رود.

 

گردآوری و ترجمه: اصغر ناصری

 

منبع: How Stuff Works

تاریخ ارسال: چهارشنبه 21 مهر‌ماه سال 1395 ساعت 04:23 ب.ظ | نویسنده: اصغر ناصری | چاپ مطلب 1 نظر