Ale o co chodzi
Jak to często bywa, z czasem różne urządzenia przestają być zaliczane do science-fiction, stają się częścią rzeczywistości. Podobnie sprawa ma się urządzenia o nazwie "coil gun" czyli "działo magnetyczne". Jest to urządzenie które wystrzeliwuje stalowy (ferromagnetyczny) pocisk przy pomocy tylko i wyłącznie pola magnetycznego. Ponieważ pole magnetyczne nie wytwarza dźwięku, pocisk jest wystrzeliwany niemal bezgłośnie. Prędkość jaką może uzyskać pocisk może przekroczyć prędkość dźwięku.
Działo magnetyczne zostało w zasadzie wynalezione na początku XX wieku, ale prawdziwe badania rozpoczeły się dopiero w latach osiemdziesiątych (zastosowania militarne). Jest to temat na tyle nowy i ciekawy, że budzi coraz większe zainteresowanie nie tylko naukowców, ale również konstruktorów-amatorów na całym świecie.
Co to jest i jak to działa
Działo magnetyczne składa się z:
· lufa wykonana z materiału niemagnetycznego
· cewka bez rdzenia (nawinięta na lufę), która wytwarza pole magnetyczne
· kondensator który gromadzi energię (potrzebną do wytworzenia impulsu pola magnetycznego)
· przełącznik (półprzewodnikowy) (tyrystor lub tranzystor MOSFET), który wyzwala rozładowanie kondensatora przez cewkę
W momencie odpalenia, tzn. wtedy, gdy tyrystor/tranzystor zaczyna przewodzić, następuje rozładowanie kondensatora przez cewkę. Trwa to kilka-kilkanaście milisekund. W tym krótkim czasie, ze względu na duży prąd, powstaje silne pole magnetyczne. Początkowo pocisk jest umiejscowiony na jednym końcu cewki (lub nawet kilka centymetrów poza nią). To silne pole magnetyczne wciąga pocisk do wewnątrz cewki.
Dopuki pocisk nie dotrze do środka cewki, jest przyśpieszany przez pole magnetyczne. Dokładnie w środku cewki nie działa na niego żadna siła. Jeżeli pocisk przekroczy środek cewki, a pole magnetyczne nie ustanie, wówczas na pocisk będzie działała siła hamujca (zwrócona do środka cewki). Działo magnetyczne powinno być tak skonstruowane, aby prąd w cewce przestał płynąć do momentu, gdy pocisk osiągnie środek cewki.
Dla mniejszych napięć (12-25V) zamiast przełączników półprzewodnikowych (tyrystorów) można zastosować zwykły przełącznik stykowy (lub po prostu zewrzeć kabelki). Takie rozwiązanie jest co prawda ekonomiczne, ale dodatkowo zmniejsza wydajność energetyczną działka. Ponadto, stosując niskie napięcia (poniżej 50V) nie ma co liczyć na dużą prędkość wylotową pocisku. W dziale download powinien być filmik przedstawiający bardzo udane działko magnetyczne na 12V w akcji. Wydajność działa magnetycznego nie jest najlepsza, wynosi zaledwie kilka procent.
Energię kinetyczną pocisku można obliczyć, ze wzoru:
E=0.5*m*V2
natomiast energia zgromadzona w kondensatorze:
E=0.5*C*U2
czyli oczekiwana prędkość pocisku:
V = sqrt(n*C*U2/m)
gdzie n to wydajność (0.0 - 0.05), m - masa pocisku [kg], V - prędkość pocisku [m/s], C - pojemność kondensatora [F], U - napięcie [V]
radziukol