Elektromagnetisk järnvägspistol sprängs av

Förra veckan på Naval Surface Warfare Center , i Dahlgren, VA, dök en kula på sju pund från en lastbilsstor utrustning med sju gånger ljudets hastighet och skickade en synlig stötvåg genom luften innan den kraschade in i en metallbunker fylld med sand. Med 10,6 megajoule rörelseenergi drevs denna aluminiumsnigel inte fram av sprängämnen utan av ett elektriskt fält, vilket gör detta till den mest kraftfulla elektromagnetiska järnvägspistolen som någonsin avfyrats. Enheten är en del av marinens utvecklingsprogram för järnvägsvapen .

Visa av kraft: En stötvåg produceras (ovan) när en överljudskula dyker upp från flottans elektromagnetiska järnvägsvapen, som testades i slutet av förra månaden.

Medan drivmedelsdrivna granater har varit stöttepelare i örlogsfartyg under de senaste hundra åren, har kostnads- och säkerhetsproblemen relaterade till lagring av explosiva material drivit ingenjörer att söka alternativ som den elektromagnetiska järnvägspistolen. Det finns fysiska gränser för vad man kan göra med krut, säger Charles Garnett, chef på Dahlgren, och syftar på de maximala hastigheter som explosioner kan ge. En rälsvapen kunde så småningom skicka en 40-punds snäcka 200 miles på sex minuter – 10 gånger räckvidden för flottans primära ytstödspistol, MK 45 – och den kunde användas för att stödja marina trupper som är engagerade i landbaserade operationer.

Många tror att en järnvägspistol inte kommer att göra mycket oväsen, säger Garnett. Det är elektriskt avfyrat och de förväntar sig ett sus och inget ljud. I verkligheten, när kulan kommer fram, släpper den ut en spricka när elektricitet bågar genom luften som en blixt.

Rälsvapen har fått sitt namn från två starkt ledande skenor, som bildar en komplett elektrisk krets när metallprojektilen och en glidarmatur har satts på plats. När ström börjar flöda genom enheten skapar den ett kraftfullt elektromagnetiskt fält som accelererar projektilen nerför pipan vid 40 000 g s, lanserar den på några millisekunder. Aerodynamiskt motstånd tillsammans med en miljon ampere ström värmer upp kulan till 1 000 °C, antänder aluminiumpartiklar och lämnar ett spår av lågor i dess spår. Forskarna uppskattar mynningsenergin baserat på kulans massa och hastighet i pipan och från exakt tidsinställda röntgenbilder under flygning.

Multimedia

• Se hur järnvägsvapen avfyrar en kula på sju pund.

• Se lågorna som produceras av kulan.

Vad som är viktigt, säger Garnett, är att detta är det första steget på vägen mot att bygga ett taktiskt gångbart system med 64 megajoule energi.

Det tidigare experimentella järnvägsvapenrekordet på 9 megajoule hade satts för 15 år sedan av ett team vid University of Texas i Austin finansierat av den amerikanska armén. Men Texas railgun fungerade i den övre delen av sin kapacitet, medan Garnett säger att den nya pistolen har designats för att klara upp till 32 megajoule, och det slutliga målet med projektet är att bygga en 64-megajoule modell.

Jon Kitzmiller , en expert på elektromekaniska system vid University of Texas, som arbetade med ett tidigare järnvägsvapenprojekt, säger att marinteamet kommer att ha stora svårigheter att nå [till 64 megajoule], men det är definitivt möjligt. Han säger att flottans budget på 40 miljoner dollar per år säkrad fram till 2011 bevisar att det är allvar med att göra pistolen till verklighet under de kommande 15 till 20 åren. Den tidigare insatsen spårade ur av finansieringsrestriktioner.

En av de största utmaningarna, säger Kitzmiller, kommer att vara att designa en strömförsörjning som kan hantera flera skott. För att lagra flera 64-megajoule-skott på en kondensatorbank skulle du behöva ett hangarfartyg fullt med kondensatorbanker, säger han. En lösning, enligt Kitzmiller och Garnett, är ett system med roterande pulsade generatorer, kallade kompulsatorer, snarare än traditionella kondensatorer.

Andra utmaningar är att utveckla ett projektilstyrningssystem som tål 40 000 g s–dubbla accelerationen av nuvarande system–och bygga en pistolpipa som kan motstå kraften och värmen som produceras av upprepade skjutningar. Samma kraft som driver ut kulan ur pipan sliter också isär rälsen. Dahlgren-prototypen ser inte ut som en typisk pistol, och delar kommer ofta att behöva bytas ut.

Att avfyra en pistol en eller två gånger [gör det] en nyhet, säger Garnett. Att avfyra den tusen gånger [gör den] till ett vapen.

Dölj