El Cañón de riel

El Cañón de riel (de rail gun en inglés) es un arma eléctrica que por medio de un campo magnético dispara proyectiles metálicos a alta velocidad.

No hay que confundirlo con el Cañón Gauss, un arma electromagnética basada en principios totalmente diferentes del cañón de riel.

Índice [ocultar]

1 Descripción general

2 Historia

3 Teoría y construcción

3.1 Consideraciones en el diseño del cañón de riel

3.1.1 Materiales

3.1.2 Consideraciones de diseño

3.1.3 Disipación del calor

3.2 Fórmula matemática

4 Cohetería

5 El cañón de riel como arma

5.1 Pruebas

6 En la cultura

7 Véase también

8 Referencias

9 Enlaces externos

9.1 Teoría

9.2 Amateur

9.3 Universidades

9.4 Militares

9.5 Prensa

9.6 Otros

Descripción general[editar]

El funcionamiento del arma se basa en el principio del motor homopolar: un par de conductores paralelos (los rieles) son alimentados por una corriente eléctrica. El proyectil se coloca haciendo contacto con ambos, para cerrar el circuito. La corriente que se produce interactúa con los fuertes campos magnéticos generados por el paso de la electricidad a través de los conductores y esto acelera el proyectil linealmente en la dirección de los rieles.

La idea original de este dispositivo fue la de usarlo para disparar proyectiles a alta velocidad con fines militares. Sin embargo resulta difícil usarlo como arma debido a la enorme cantidad de energía requerida para funcionar con un mínimo de eficiencia y debido a que el espacio que ocupan las fuentes de alimentación y condensadores que utilizan para generar el campo magnético hace que sea muy difícil de transportar para la infantería. Aun así la Armada de Estados Unidos anunció una prueba realizada el 31 de enero de 2008 con el fin de equipar a sus naves con este tipo de armas.1

Historia[editar]

Diagramas del cañón de riel alemán.

Durante 1918, el inventor francés Louis Octave Fauchon-Villeplee inventó un cañón eléctrico que tiene un gran parecido con el motor lineal. Presentó una solicitud de patente en Estados Unidos el 1 de abril de 1919, la que le fue concedida en julio de 1922 con el Nº 1.421.435, como un "Aparato Eléctrico para Propulsar Proyectiles".2 En su dispositivo, dos barras conductoras paralelas están conectadas por las aletas del proyectil, y todo el aparato está rodeado por un campo magnético. Al pasar corriente por las barras y el proyectil, se induce una fuerza la cual impulsa el proyectil a lo largo de las barras y hacia el exterior del aparato.3

Durante la Segunda Guerra Mundial la idea fue resucitada por Joachim Hänsler de la Oficina de Armamentos alemana, y se propuso un cañón antiaéreo eléctrico. Para fines de 1944 se había trabajado lo suficiente en el campo teórico como para permitir al Comando Antiaéreo de la Luftwaffe emitir una especificación, la cual incluía una velocidad de 2.000 m/s y un proyectil conteniendo 0,5 kg de explosivos. Las armas serían montadas en baterías de 6 cañones disparando 12 disparos por minuto y se utilizaría el montaje existente del 12,8 cm FlaK 40. Nunca se construyó. Cuando la documentación fue descubierta después de la guerra despertó mucho interés y se hizo un estudio más detallado, finalizando con un informe de 1947 que concluyó que era teóricamente factible, pero cada cañón necesitaría energía suficiente como para iluminar la mitad de Chicago.3

Durante 1950, Sir Mark Oliphant, un físico australiano y primer Director de la Escuela de Investigación de Ingeniería y Ciencias de la Física en la nueva Universidad Nacional de Australia, inició el diseño y construcción del generador homopolar más grande del mundo (500 MJ). Esta máquina fue usada para alimentar un cañón de riel de gran escala que fue usado como instrumento científico.

Teoría y construcción[editar]

Cañón eléctrico en Modern Mechanics, junio de 1932.

Un cañón de riel consiste en dos rieles de metal paralelos (de ahí el nombre) conectados a un suministro de corriente eléctrica. Cuando un proyectil conductor es insertado entre los rieles (en el extremo conectado a la fuente de corriente), éste completa el circuito. Los electrones fluyen del terminal negativo de la fuente de energía al riel negativo, cruza el proyectil, baja por el riel positivo, y vuelve al suministro de corriente.

Esta corriente transforma al cañón de riel en un electroimán, creando un potente campo magnético alrededor de los rieles hasta la posición del proyectil. El campo magnético circula alrededor de cada conductor según la regla de la mano derecha. Dado que la corriente está en dirección opuesta a lo largo de cada riel, el campo magnético neto entre los rieles (B) es dirigido verticalmente. En combinación con la corriente (I) que cruza el proyectil, esto produce una fuerza de Lorentz, que acelera el proyectil a lo largo de los rieles. Existen también otras fuerzas que empujan el riel en otros sentidos, pero debido a que éstos están montados firmemente, no pueden moverse. El proyectil se desliza a lo largo de los rieles, desde el extremo que está conectado al suministro de energía, hacia el otro.

Un enorme suministro de energía eléctrica, del orden de los millones de amperios crearán una tremenda fuerza en el proyectil, acelerándolo a velocidades de varios kilómetros por segundo (km/s). 20 km/s han sido alcanzados con proyectiles pequeños inyectados dentro del cañón de riel. A pesar que estas velocidades son teóricamente posibles, el calor generado al propulsar los proyectiles es suficiente para erosionar los rieles rápidamente. Debido a esto, sería necesario reemplazar los rieles frecuentemente, o utilizar materiales resistentes al calor que puedan ser conductores para producir el mismo efecto.

Consideraciones en el diseño del cañón de riel[editar]

Materiales[editar]

Los rieles y los proyectiles deben ser construidos de materiales fuertes y conductores; los rieles deben sobrevivir a la violencia de un proyectil acelerado, y al calor producto de las fricciones y el paso de la corriente eléctrica. La fuerza de retroceso que se ejerce sobre los rieles es igual y opuesta a la fuerza que impulsa el proyectil. La ubicación de la fuerza de retroceso es aún objeto de debate. Las ecuaciones tradicionales predicen que la fuerza de retroceso actúa en la "recámara" del cañón. Otra escuela de pensamiento invoca la Ley de Ampère y afirma que actúa a lo largo de los rieles (que es su eje más fuerte).4 Los carriles también se repelen entre

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