Konstruktion och optimering av en elektromagnetisk massaccelerator

Abstract

En ny typ av linjär elektromagnetisk massaccelerator (LEMA) har modellerats, konstruerats och testats. Acceleratorn består av en projektil innehållande en permanentmagnet ovanpå en skena med fem par av koppartrådsspolar placerade längs sidorna. Genom kritiskt dämpad urladdning av kondensatorer skapas kortvariga strömpulser som ger upphov till magnetfält i spolarna. Projektilen accelereras genom att sekventiellt aktivera urladdningarna precis när projektilen passerar respektive spolpar. Den slutgiltiga konstruktionen kunde accelerera en projektil med massa (118,20 ± 0,05) g till en slutfart (10,01 ± 0,07) ms−1 på mindre än en tiondels sekund med verkningsgrad (5,16 ± 0,12) %. LEMA:n delar många likheter med konventionella spolpistoler (från engelskans coilguns) som är väl studerade, se exempelvis [1]–[3], men är nyskapande i sin placering av spolarna utmed skenans sidor. Designen har fördelen att projektilen inte behöver vara cylinderformad. Detta öppnar upp för nya tillämpningar men har samtidigt visat sig ställa höga krav på en symmetrisk konstruktion för kontrollerad acceleration. Efter vidare utveckling kan den föreslagna designen eventuellt komma att användas för att snabbt accelerera fordon eller projektiler till höga hastigheter.