پرتاب کننده ‏های الکترومغناطیسی | ElectroScience

دنیای برق و الکترونیک

به روزترین ها را بیاموزید

دانستنی های جالب و جذاب

آخرین مطالب » پرتاب کننده ‏های الکترومغناطیسی


اطلاعات پست

کد پست : 323

نام پست : » پرتاب کننده ‏های الکترومغناطیسی

نویسنده پست : کوروش خلج منفرد

زمان ارسال پست : 1396/8/8

اعتبار فایل : ...

مطلب پست

پرتاب کننده‏های الکترومغناطیسی دارای قابلیت پرتاب اجسام با استفاده از نیروی الکترومغناطیسی هستند و در کاربردهای نظامی از آن برای پرتاب گلوله و توپ بهره می‏برند. چنانکه می‌دانیم در پرتاب‌کننده‌های متعارف، براثر انفجار باروت و آزاد شدنِ حجم قابل توجهی از گاز ناشی از انفجار، فشار قابل ملاحظه‌ای ایجاد می‌گردد. گرچه این سیستمِ انفجاریِ پرتاب، سرعت‌های خروجیِ قابلِ قبولی برای پرتابه حاصل می‌کند اما دارای معایبی نیز می‌باشد که عمدتاً عبارتند از صدا، آتش (یا نور)، و دود ناشی از انفجار باروت که از عواملِ عمده‌ی لودهنده‌ی محلِ شلیک می‌باشند، و نیز خطرات ناشی از انفجار ناخواسته‌ی خرج (یا باروتِ) لازم برای شلیک که باید همواره توسط نفر یا واحدِ شلیک‌کننده حمل شود. ازاین‌رو همواره سعی بر این بوده است که سیستم جایگزینی یافت شود که حتی‌الامکان عاری از معایب سیستم انفجاری بوده و حتی به‌علاوه سرعت‌های بیشتری را برای پرتابه حاصل نماید. از آنجا که نیروهای الکترومغناطیسی، نیروهای نسبتاً قدرتمند و قابلِ کنترلی می‌باشند عموماً سیستمِ جایگزینِ فوق‌الذکر، در طراحی‌های مختلف جهتِ استفاده از این نیروها برای پیش‌رانشِ پرتابه جستجو شده است. توضیح اینکه براثر حرکت نسبیِ قطب‌های مختلف مغناطیسی و الکتریکی در مجاورتِ یکدیگر، برآنها نیروهایی اِعمال می‌شود که بزرگی و جهت آنها به شدت میادین مغناطیسی و الکتریکی و فاصله‌ی بین قطب‌ها و نیز سرعتِ جابجاییِ آنها نسبت به یکدیگر بستگی دارد. از این نیروی بزرگِ قابل کنترل به‌عنوانِ نیروی پیش‌رانِ پرتابه باشند تا علاوه بر حذف معایبِ فوق‌الذکرِ سیستم انفجاری، احتمالاً سرعت‌های بیشتری برای پرتابه نیز به‌دست آید. در همین راستا تاکنون عمدتاً دو سیستمٍ پرتابه‌ی الکترومغناطیسی در حد آزمایشی و نیمه‌صنعتی ساخته شده است که عبارتند از کویل‌گان و رِیل‌گان که در مورد آنها به‌اختصار در این‌جا توضیح داده خواهد شد. دراین دو سیستم، به‌طورِ مستقیم (در کویل‌گان) و غیرمستقیم (در رِیل‌گان) از شتاب‌گرفتنِ دوقطبیهای مغناطیسیِ بزرگ (در کویل‌گان) و کوچک (در ریل‌گان) در شیب میدان مغناطیسی یک سیملوله‌ی حاملِ جریان، برای پرتابِ پرتابه استفاده می‌شود. این سیستم‌ها، باتوجه به معایبی از آنها که تاکنون مرتفع نشده است، هنوز به‌طورِ کامل گسترش نیافته و جایگزینِ سیستم‌های مرسوم نشده‌اند هرچند (به‌ویژه سیستمِ کویل‌گان) فافقِ عیوب سیستم‌های انفجاری مرسوم و حتی (به‌ویژه سیستم ریل‌گان) موجدِ سرعت‌های خیلی بیشتر برای پرتابه می‌باشند.
تفنگ کویلی:
در یک تفنگ کویلی از یک یا تعداد بیشتری کویل الکترومغناطیسی برای شتاب دادن به پرتابه‌ی مغناطیسی استفاده می‌شود. کویل‌ها در امتداد لوله‌ی تفنگ قرار داده می‌شوند و به‌ترتیب روشن می‌شوند به‌گونه‌ای که از اینکه پرتابه به‌سرعت در امتداد لوله‌ی تفنگ تحت تأثیر نیروهای مغناطیسی شتاب ‌گیرد اطمینان حاصل شود. در واقع تفنگ کویلی، سیملوله‌ای است که به هنگام عبور جریان از آن میدان مغناطیسی‌ای ایجاد می‌کند که پرتابه‌ی فرومغناطیس را به درون خود می‌کشد. جریان عبور داده شده بزرگ و لحظه‌ای است. وقتی پرتابه به نزدیکی مرکز کویل می‌رسد این جریان قطع شده و در کویل بعدی برقرار می‌شود. با تکرار این عمل پرتابه در مراحل متوالی به طور تصاعدی شتاب می‌گیرد. جریان از یک منبع جریان قابل تخلیه شدنِ سریع که نوعاً یک باتری یا یک مجموعه خازن ظرفیت بالای ولتاژ بالا می‌باشد تأمین می‌شود. از یک دیود برای محافظت از خازنهای حساس به جهت‌گیری (مثل الکترولیتیکها) استفاده می‌شود تا در برابر صدمه‌ی ناشی از جهت‌گیری معکوس جریان پس از انجام عمل تخلیه از آنها محافظت شود. یک مانع اساسی در طراحی تفنگ کویلی تنظیم زمان برقراری جریان در کویلهاست. چند گزینه‌ی اصلی وجود دارد. ساده‌ترین (و احتمالاً کم‌اثرترین) آن گاف جرقه (spark gap) است که هنگامی که ولتاژ به یک حد آستانه‌ی معین برسد انرژی ذخیره شده را در کویل آزاد می‌کند. گزینه‌ی بهتر، استفاده از سویچهای حالت جامد است که شامل IGBTها (که می‌توانند در بین پالس خاموش شوند) و SCRها (که همه‌ی انرژیِ ذخیره شده را قبل از خاموش شدن آزاد می‌کنند) می‌شود.
تفنگ رِیلی: 
یک تفنگ ریلی تفنگی کاملاً الکتریکی است که به پرتابهای رسانا در امتداد یک جفت ریل فلزی شتاب میدهد. در تفنگ ریلی از دو تماس الکتریکی لغزشی یا غلطشی که اجازهی عبور جریان الکتریکی بزرگی از پرتابه را میدهد استفاده میشود. این جریان در تعاملی متقابل با میدان منغناطیسی قویِ ایجاد شده بوسیله ی ریلهای حاملِ جریان، به پرتابه شتاب میدهد. آمریکا تفنگ ریلی ای را آزمایش کرده است که به پرتابهای ۵ر۳ کیلوگرمی سرعتی تا هفت برابر سرعت صوت میدهد. یک تفنگ رِیلی از دو رِیل فلزی موازیِ متصل به یک منبع تغذیهی الکتریکی تشکیل شده است. هنگامی که یک پرتابهی رسانا به میان دو ریل هدایت میشود مدار بسته میشود. الکترونها با شروع حرکت از پایانه ی منفی منبع تغذیه در طول ریل منفی از بین پرتابه در طول ریل مثبت به پایانه ی مثبت منبع تغذیه بازمی‌گردند. این جریان باعث میشود که تفنگ ریلی شبیه یک آهنربای الکتریکی میدان مغناطیسی پرقدرتی را در ناحیهی بین ریلها ایجاد کند. میدان مغناطیسی برطبق قانون دست راست، اطراف هر رسانایی در مدار به وجود میآید. چون جهت جریان در دو ریل مخالف یکدیگر است میدان مغناطیسی خالص بین ریلها (B) عمود بر سطح بین ریلهاست. چون جریان عبوری از پرتابه (I) در واقع عمود بر این میدان مغناطیسی است یک نیروی لورنتس بر پرتابه وارد میشود که به آن در امتداد ریلها شتاب میدهد. 


 

گالری تصاویر

منابع

http://electroscience.ir

نظرات

یک پاسخ به “پرتاب کننده ‏های الکترومغناطیسی”

  1. هادی گفت:

    این دستگاه می تونه تو صنعت کاربردهای مفیدی داشته باشه مثلا برای میخ پرچهای ام دی اف کارها یا آلومینیوم کارها بسیار ارزانقیمتتر بی سروصداتر و کوچکتر

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *