Railgun

Com a presente evolução das railguns na Marinha dos Estados Unidos da América e possível instalação em seus navios num futuro muito próximo, outras marinhas se seguirão. Creio que será do interesse da Marinha Portuguesa acompanhar esta evolução tecnológica, considerando as vantagens que advém da adoção deste tipo de armamento. Neste documento são abordados os princípios básicos subjacentes ao funcionamento da railgun, com principal foco nas questões eletrodinâmicas. Pretende-se adquirir familiaridade com este novo tipo de armamento através do estudo crítico dos seus princípios de funcionamento. O princípio básico de funcionamento de uma railgun, à primeira vista, parece bastante simples, à luz da aplicação imediata da expressão da força de Lorentz sobre um condutor percorrido por corrente elétrica. No entanto, tudo se torna mais complicado no caso de uma variação rápida dos parâmetros envolvidos (regime transitório), que exige uma análise mais aprofundada do comportamento da corrente, campos elétrico e magnético, e todos os materiais envolvidos neste sistema. Este trabalho envolveu ainda a construção de duas railguns, uma primeira de dimensões mais pequenas para ganhar familiaridade com o sistema, e uma última de dimensões de laboratório na qual foram feitos vários disparos para testar diferentes tipos de material e dimensões de projétil. Em suma, é demonstrado neste documento uma análise, no domínio do tempo, da distribuição espacial do campo eletromagnético, corrente elétrica e consequente fluxo de energia, complementados por uma parte experimental.

With the present evolution of railguns of the United States of America Navy and the likely installation in their ships in a near future, other navies will follow. I believe that it is the interest of Portuguese Navy to pursue this technological evolution, evaluating the advantages of the adoption of this kind of weapon. In this document it is addressed the basic principles underlying the function of the railgun focusing in the electrodynamic questions. It is intended to acquire familiarity with this new kind of weapon through the critical study of his functional principles. At first glance, the basic principle of operation of a railgun may seem simple in the light of the immediate application of the Lorenz force in a conductor driven by current. However, everything becomes more complicated in the case of a rapid change of the parameters involved (transitional regime), which requires a more thorough analysis of current behavior, electric and magnetic fields, and all materials involved in this system. This project also involved the construction of two railguns, initially a smaller size one to gain familiarity with the system, and lastly a laboratory proportion one in which was performed and analyzed a number of tests with different materials and projectile sizes. In short, it is shown in this paper an analysis in the time domain, of the spatial distribution of the electromagnetic field, electrical current and energy flow complemented by an experimental part.