超电磁炮--电磁发射技术

news/2024/10/30 23:22:59/

《某科学的超电磁炮》中的御坂美琴不仅捕获了我的心,让我从此入宅,而且御坂美琴的能力也是让我心神往之。让我对超电磁炮的原理产生了极大的兴趣。下面让我们走进御坂美琴的科学世界。

首先,让我了解一下,御坂美琴每一次是如何发射电磁炮的。
你指尖跳动的电光,是我永恒不变的信仰。唯我超电磁炮永世长存。
说明了御坂美琴是借助手这个载体发射炮弹的,作为一个并行轨道,而它自身就是来提供这个爆炸力的力量源,同时也是电枢装置,那个在她之间发射的硬币就是我们的炮弹了。

在高中时期,我们就学习了洛伦兹定律,就是这个定律,才产生了电磁炮这么厉害的武器。
对于电磁炮,我们可以理解为一个普通人抛石头,而御坂美琴却有电击使的帮助,让他抛的更远,威力更大。


我们要了解一下电磁炮的类型,因为电磁炮也是有很多种类的,每一种的工作方式不同,会有不同的结构和原理。
最常见的就是线圈炮,它也叫做交流同轴线圈炮,由加速线圈和弹丸线圈构成.根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作的.加速线圈固定在炮管中,当它通入交变电流时,产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流.感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用,产生洛仑兹力,使弹丸加速运动并发射出去.
第二种就是轨道炮:轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去.它由两条平行的长直导轨组成,导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸.当两轨接人电源时,强大的电流从一导轨流入,经滑块从另-导轨流回时,在两导轨平面间产生强磁场,通电流的滑块在安培力的作用下,弹丸会以很大的速度射出,这就是轨道炮的发射原理.
第三种是电热炮:电热炮的原理完全不同于上述两种电磁炮,其结构也有多种形式.最简单的一种是采用一般的炮管,管内设置有接到等离子体燃烧器上的电极,燃烧器安装在炮后膛的末端.当等离子体燃烧器两极间加上高压时,会产生-道电弧,使放在两极间的等离子体生成材料(如聚乙烯)蒸发.蒸发后的材料变成过热的高压等离子体,从而使弹丸加速.
第四种是重接炮:重接炮是一种多级加速的无接触电磁发射装置,没有炮管,但要求弹丸在进入重接炮之前应有一定的初速度.其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上下分置,之间有间隙.长方形的“炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用,穿过间隙在其中加速前进.重接炮是电磁炮的最新发展形式.

了解了上面的四种炮弹,炮姐她是哪一种发射方式呢?这个还是有待商酌的,也许是上面的一种,也许是还没有探索出来的新技术。

由于硬盘是一个导电体,可以受到洛伦兹力的影响,那么就假设:御坂美琴的指尖为并行轨道,然后她自身产生的磁场对硬币产生了洛伦兹力,导致硬币的发射。

如果炮姐用的是一样的形式来发射硬币,按照数据,炮姐发射的硬币的速度约为 3 马赫(343*3m/s≈1000m/s),假定硬币为 10g (10^{-2}kg),然后假定电导密度还是 0.6 mH/m(这里已经不合理了,因为炮姐不需要轨道,且不管,因为从画面来看炮姐并不是我们讨论的这种 railgun),等效轨道长度为 1m,我们可以估算炮姐发射这枚硬币需要的电流值

I≈4000A

我去,怪不得有人会被烧糊了。为嘛?假定人体电阻为 1000 欧,那么等价于有 4000×1000=4×106伏的电压加在身上。

从画面看,一般的放电时间在秒的量级,就算1秒吧,我们算算有多少能量

(4000)2×1000×1J=1.6×10^9J

因为就算了一秒这也使功率的数值(1.6×10^9W),一个微波率的功率才 1000 W 作用,一盘半斤的五花肉不到 5min 烤熟,那么炮姐这么大功率大约需要 5×60s/106×60×4=0.07s就能把一个 60 kg 的胖子烤熟了。嗯。

要考虑空气摩擦力的影响,所以她炮姐的射程只有50m
御坂美琴在《某科学的超电磁炮》里的射程问题,我觉得50m的有效射程主要原因在于硬币的材质,即电磁炮弹体的熔点决定了电磁炮的射程问题(假设电磁炮的轨道电流间相互作用的安培力足以把弹体三倍音(993m/s)速射出)。普通一元硬币为钢芯镀镍材质,熔点大概是1500°C上下,结合“通电铁棒在磁场中运动"计算,可以得出若要使其融化,在三倍音速状态下距离大概是一百米左右。问题就出在美琴用的硬币上,从镰池和马原作的设定来看,美琴用的弹体只是一般的游戏币,其材质大多为铝,铅,锌合金等。熔点327℃至660℃不等,以此为弹体射程自然不如钢芯镀镍材质。

不知道当麻时怎么在炮姐的摧残下还活着。。。。
在这里插入图片描述

我们如何去制作一个简易版的电磁炮?

在这里插入图片描述
材料准备:线路的设计,原材料的购买,0.8mm漆包线,单刀双掷开关,升压模块,4700u/50V电解电容2只,microusb转换板,8*12mm万能板,导线,吸管,电阻

我们要明白一个道理,要想炮弹威力大,就必须要一瞬间有很大的冲力,所有,我们就要选择大容量的电解电容,不能直接给线圈通电就是这样的的原因。同时要给漆包线绕匝数不能太低,不然磁场强度不够

当然我们不能够制作超过1.8焦的,不然就算非法持有枪支了。

电磁炮的特点及用途

电磁泡与常规火炮相比,有以下特点:
电磁炮利用电磁力所作的功作为发射能量,不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾,因而具有良好的隐蔽性.电磁炮可根据目标的性质和距离,调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程. 电磁炮没有圆形炮管,弹丸体积小,重量轻,使其在飞行时的空气阻力很小,因而电磁炮的发射稳定性好,初速度高,射程远.由于电磁炮的发射过程全部由计算机控制,弹头又装有激光制导或其他制导装置,所以具有很高的射击精度. 从发射能量的成本来看,常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元,而电磁炮只需0.1美元.而且电磁炮还可以省去火炮的药筒和发射装置,故而重量轻、体积小、结构简单、运输以及后勤保障等方面更为安全可靠和方便. 电磁炮作为发展中的高技术兵器,其军事用途十分广泛.

《中华人民共和国枪支管理法》第四十六条规定,本法所称枪支,是指以火药或
者压缩气体等为动力,利用管状器具发射金属弹丸或者其他
物质足以致人伤亡或者丧失知觉的各种枪支。


http://www.ppmy.cn/news/212989.html

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