Nghiên cứu nguyên lý, chế thử súng điện từ

Một đặc tính khác của việc sử dụng điện từ so với các phương pháp thông thường đó chính là hệ thống tăng tốc, hệ thống này liên tục tăng tốc cho viên đạn trong suốt quá trình viên đạn chuyển động trong nòng súng. Hệ thống tăng tốc sẽ được chia ra các giai đoạn khác nhau nhằm đạt được tốc độ đầu nòng lớn nhất có thể.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu nguyên lý, chế thử súng điện từ Thông tin khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ, CHẾ THỬ SÚNG ĐIỆN TỪ Trần Duy Hưng*, Phạm Tuấn Hải, Vũ Quang Bách Tóm tắt: Trong lĩnh vực quân sự hiện nay, hầu hết các loại súng thông thường đều hoạt động dựa trên sự giãn nở không khí do thuốc phóng bị đốt cháy, áp suất của khí này đẩy viên đạn ra khỏi nòng súng. Vận tốc đầu nòng theo lý thuyết sẽ bị chi phối bởi các định luật nhiệt động lực học. Cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ, việc sử dụng điện từ để bắn viên đạn được cho là sẽ có hiệu quả hơn, tốc độ đầu nòng cao hơn so với giới hạn lý thuyết. Một đặc tính khác của việc sử dụng điện từ so với các phương pháp thông thường đó chính là hệ thống tăng tốc, hệ thống này liên tục tăng tốc cho viên đạn trong suốt quá trình viên đạn chuyển động trong nòng súng. Hệ thống tăng tốc sẽ được chia ra các giai đoạn khác nhau nhằm đạt được tốc độ đầu nòng lớn nhất có thể. Từ khóa: Súng điện từ; Điện từ trường; Lực điện từ; Cuộn dây. 1. MỞ ĐẦU Ngày nay, các loại súng thông thường vẫn được sử dụng hoạt động dựa trên nguyên lý lực đẩy của thuốc phóng khi cháy tạo ra áp suất, áp suất này sẽ đẩy viên đạn bay ra khỏi nòng với sơ tốc đầu nòng lớn. Phương pháp này rất hiệu quả và đang được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, nó rất tốn kém và việc lưu trữ, bảo quản là khó khăn do sử dụng các loại nhiên liệu hóa học, đặc biệt có thể chứa nhiên liệu độc hại. Ngoài ra, việc bảo quản và sử dụng cũng đòi hỏi độ an toàn rất cao. Do vậy, việc sử dụng các cuộn dây điện từ để bắn các đầu đạn đem lại hiệu quả hơn. Phương pháp này không sử dụng nhiên liệu, thân thiện với môi trường (không có khói thuốc) và tầm bắn của nó cũng có thể hoàn toàn kiểm soát được một cách dễ dàng bằng việc kiểm soát vận tốc đầu nòng. Vận tốc đầu nòng của súng phụ thuộc vào dòng điện chạy trong cuộn dây điện từ khi tiến hành bắn [1] và thời gian chuyển đổi giữa các giai đoạn tăng tốc đầu đạn. Bên cạnh đó, do không sử dụng thuốc phóng nên sau khi bắn không có xuất hiện muội than trong nòng súng, súng sẽ không bị kẹt các bộ phận và bảo quản dễ dàng hơn. Súng điện từ cũng có độ tổn thất ma sát thấp hơn và đặc biệt là khi bắn, súng không phát ra tiếng nổ nên đảm bảo yếu tố bí mật [2, 3]. Bài báo sẽ đi vào phân tích nguyên lý hoạt động của súng điện từ một cuộn dây, ba cuộn dây. Đưa ra một số kết quả nghiên cứu trong quá trình thực nghiệm cũng như đề xuất một số phương án cải tiến công nghệ súng điện từ. 2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA SÚNG ĐIỆN TỪ Cuộn dây Dây đồng Viên đạn Số vòng dây Nòng súng Hình 1. Cấu tạo cơ bản của súng điện từ một cuộn dây. Cấu tạo cơ bản của súng điện từ được trình bày trong hình 1. Súng bao gồm một cuộn dây đồng được quấn thành các lớp xung quanh nòng súng. Nòng súng được làm bằng vật liệu cách điện, có tác dụng dẫn hướng cho đạn chuyển động trong nòng. Đạn được làm bằng vật liệu sắt từ và có đặc tính như một mạch điện. Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 69, 10 - 2020 219 Thông tin khoa học công nghệ Mỗi cuộn dây đều hoạt động dựa trên nguyên lý của cuộn solenoid. Dòng điện chạy trong cuộn dây sẽ sinh ra từ thông xuyên qua tâm của cuộn dây. Khi viên đạn có tính dẫn điện đến gần các vòng dây có lõi không khí sẽ dẫn đến hai hiện tượng: Độ tự cảm của cuộn dây sẽ tăng lên và viên đạn sẽ bị từ hóa. Viên đạn bị từ hóa sẽ bị hút bởi từ trường của cuộn dây và tăng tốc cho viên đạn bay về phía nó (theo chiều mũi tên ở hình 1). Khi viên đạn tiến lại gần, độ tự cảm của cuộn dây sẽ tăng lên, hoàn thành một vòng phản hồi dương tác dụng lên viên đạn và từ trường được tạo ra bởi cuộn dây tăng lên. Quá trình này đạt tới đỉnh khi viên đạn đã hoàn toàn bị bao quanh bởi cuộn dây và tiếp tục chuyển động dẫn đến độ tự cảm của cuộn dây giảm. Tại thời điểm nói trên dòng điện chạy trong cuộn dây phải được ngắt đi nếu không viên đạn sẽ chuyển động chậm dần do tiếp tục bị hút bởi từ trường của cuộn dây. Quá trình bắn của súng được chia làm hai giai đoạn và được biểu diễn ở hình dưới đây. 1 2 + U C Hình 2. Nguyên lý hoạt động của súng điện từ. Năng lượng cần để bắn viên đạn đi sẽ được nạp vào tụ điện C. Tụ điện C sẽ được nạp từ nguồn điện áp U khi khóa ở vị trí 1. Trong giai đoạn kế tiếp năng lượng này sẽ được chuyển qua viên đạn trong quá trình bắn. Transistor FET hoặc Mosfet được sử dụng như một khóa điện để đóng khóa sang vị trí 2. Điều này sẽ đảm bảo cung cấp nguồn năng ...