Conception d'un railgun
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Conception d'un railgun



  1. #1
    Nekama

    Conception d'un railgun


    ------

    Bonjour,

    Je me questionne sur la faisabilité du railgun dont l'actualité a parlé récemment
    ( https://www.futura-sciences.com/tech...concue-121456/ )
    On parle d'accélérer une masse m = 300 g à 2000 m/s (l'énergie transmise est de 600.000 J)

    A vue de nez le canon fait moins de 10 m.
    Cela donne une accélération moyenne a = v2/d = 400.000 m/s2 et une forme moyenne de m.a = 120.000 N

    le temps d'accélération est : t = v/a = 2000/400.000 = 5 ms = 0,005 s
    La puissance nette à générer est de : 600.000 J / 0,005 s = 600 MW.

    Le projectif fait 40 mm de diamètre.
    Avec F = B.I.L et un B < 2, on a : I = F/BL = 120.000 / 2 / 0,04 = 1.500.000 A
    ( en supposant un seul conducteur dans le champ magnétique.)

    La résistance équivalente du circuit électrique pour transmettre une telle puissance est telle que :

    P = R.I2 ou R = P/I2 = 600 MW / (1,5 MA)^2 < 0,2 mOhm

    Si on considère un rendement de 17 % (=1/6), cela veut dire qu'on peut modéliser le circuit comme un circuit une résistance avec 1 mOhm en série avec la charge de 0,2 mOhm.

    On aurait donc une alimentation de 1,2 mOhm * 1.500.000 A = 1.800 V.

    Qu'utilisent-ils pour stocker leur énergie ?

    Par exemple, une batterie LiPo qui au mieux décharge à 100 C aurait donc besoin d'un stockage de 15.000 Ah. Sous 1.800 V, cela donne 27 MWh. A raison de 200 Wh/kg, il faut 135 T de batteries.

    -----

  2. #2
    jiherve

    Re : Conception d'un railgun

    Bonjour,
    plus d'info ici :https://www.twz.com/sea/railgun-inst...arship-testbed.
    Ce ne sont pas des batteries mais vraisemblablement des condensateurs qui sont utilisés pour stocker l’énergie.
    JR
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  3. #3
    Nekama

    Re : Conception d'un railgun

    Quand je vois cette photo, cela ressemble plus à un coilgun qu'à un railgun : https://www.twz.com/sea/railgun-inst...arship-testbed
    Mais un railgun peut aussi avoir des interrupteurs intermédiaires.

    De mémoire, les meilleurs condensateurs (électrolytiques) sont autour de 10 J/kg.
    On annonce un rendement de 1/6 et donc il faut 5 MJ dans l'application railgun.
    50 T de condensateurs ne résoud pas le problème. Et les ultracaps, c'est réservé aux mini applications...

    Les batteries sont à 200 Wh/kg (=720.000 J/kg ) mais sont limitées en courant de décharge à 100C.

    ---
    Par contre, la bouche du canon semble beaucoup plus grande que les 40 mm du calibre annoncé.
    Il doit y avoir un sabot mais on ne le voit pas partir...

  4. #4
    jiherve

    Re : Conception d'un railgun

    Re
    il me semble , à la vue des autres photos que la bouche est en fait un capteur rapporté.
    Pour les condensateurs c'est plutôt 250 J/kg ,voire plus, au hasard :
    ici : https://fr.rs-online.com/web/p/conde...minium/3819469.
    où la :https://fr.rs-online.com/web/p/conde...minium/1443164
    Il y a 50 ans je bricolais déjà des flash qui frisaient les 150J avec une seule capa qui n'atteignait pas le kg.
    pour ce genre d'application le courant n'est nécessaire que pendant qqs ms
    JR
    Dernière modification par jiherve ; 01/06/2025 à 18h23.
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    harmoniciste

    Re : Conception d'un railgun

    Bonjour
    J'ai souvenir d'avoir lu, il y a bien des années, que la limitation principale n’était pas l'échauffement, mais des forces de Laplace longitudinales qui sectionnait les conducteurs par élongation en raison du pic de courant

  7. #6
    Nekama

    Re : Conception d'un railgun

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    Re
    il me semble , à la vue des autres photos que la bouche est en fait un capteur rapporté.
    Pour les condensateurs c'est plutôt 250 J/kg ,voire plus, au hasard :
    ici : https://fr.rs-online.com/web/p/conde...minium/3819469.
    où la :https://fr.rs-online.com/web/p/conde...minium/1443164
    Effectivement. La plus grosse de la 2nd datasheet fait même 400 J/kg (500 V - 820 µF - 250 g)

    Il y a 50 ans je bricolais déjà des flash qui frisaient les 150J avec une seule capa qui n'atteignait pas le kg.
    pour ce genre d'application le courant n'est nécessaire que pendant qqs ms
    JR
    150 J d'énergie stockée pour 15 J d'énergie cinétique (?).

  8. #7
    Nekama

    Re : Conception d'un railgun

    Selon Camp, Optimizing Coilgun Geometry to Maximize Efficiency, 2022, on peut déprimer.

    Le rendement d'un coilgun (dans la littérature) est :
    * < 2-3 % pour 300 J d'énergie stockée et donc K = 6 J
    * < 5 % pour 1000 J stockés et K = 50 J
    * < 10 % pour 10 kJ et K = 1 kJ
    * ...

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