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Cañón Gauss

Diagrama simplificado.

Un cañón Gauss (también conocido comocoilgun, cañón Gauss o rifle Gauss) es untipo de cañón que usa una sucesión deelectroimanes para acelerar magnéticamenteun proyectil a una gran velocidad. Ladenominación "arma Gauss" proviene deCarl Friedrich Gauss, quién formuló lasdemostraciones matemáticas del efectoelectromagnético usado por los cañonesGauss.

Los cañones Gauss son a menudo llamadosequivocadamente cañones de riel por diversas fuentes, y mientras que ellos son similares en el concepto general (esdecir un arma magnética), difieren en su funcionamiento, dado que un cañón de riel acelera los proyectiles sobre dosrieles conductores paralelos. Los cañones Gauss son en esencia idénticos al proyector de masas, aunque a menorescala. Kristian Birkeland es considerado comúnmente el inventor del cañón Gauss electromagnético, por el cualobtuvo una patente en 1900. En 1934, este inventor estadounidense desarrolló una ametralladora basada en unconcepto similar al del cañón-bobina pero las tentativas para convertir su invención en un arma utilizable fracasaron,y la idea fue más o menos olvidada durante años. A excepción de una foto en algunas publicaciones, se sabe muypoco sobre ella.

Muchos aficionados usan diseños económicos rudimentarios para experimentar con estos. Tales diseños deberíaincorporar el empleo de condensadores de flash de fotos de una cámara desechable como fuente de energía, y unabobina de baja inductancia para propulsar el proyectil hacia adelante.

Construcción

Hasta la fecha se han realizado algunos experimentos con elCañón Gauss, la mayoría son bastante artesanales.

Un cañón Gauss, consiste en una bobina de alambre osolenoide con un proyectil de acero colocado a mediados dela bobina inicial. Una gran corriente es pulsada por labobina creando un fuerte campo magnético, atrayendo elproyectil al centro de la bobina. Cuando el proyectil seacerca a este punto, la bobina es desconectada y la siguientepuede ser encendida, acelerando cada vez más el proyectilcon las etapas sucesivas. En diseños corrientes de cañónGauss, el cañón del arma está compuesto de un carril pordonde discurre el proyectil, con las bobinas conductorasalrededor de dicho carril. La energía es suministrada a losimanes por algún tipo de descarga rápida de un dispositivode almacenaje, normalmente una batería con condensadoresde alto voltaje y capacidad diseñados para la rápidadescarga de energía.

Un diodo se utiliza para proteger los componentes sensibles a la polaridad (como los semiconductores o loscondensadores electrolíticos) de daños debidos a la inversión de polaridad de la tensión después de apagar la bobina.Hay dos tipos principales o configuraciones de un cañón-bobina: de una sola etapa y de etapas múltiples. Un

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cañón-bobina de una sola etapa utiliza un electroimán para lanzar un proyectil. Un cañón-bobina de varias etapasutiliza una sucesión de electroimanes para aumentar progresivamente la velocidad del proyectil.Muchas personas son aficionadas a la utilización a bajo costo de diseños rudimentarios para experimentar con elcañón de Gauss, por ejemplo, utilizando condensadores de flash de una cámara desechable, o un condensador de untelevisor de tubo de rayos catódicos estándar como fuente de energía, y una bobina de baja inductancia parapropulsar el proyectil hacia adelante. Algunos diseños no tienen proyectiles ferromagnéticos, como el aluminio o elcobre, con la armadura del proyectil que actúa como un electroimán con corriente inducida por impulsos internos delas bobinas de aceleración. Un cañón-bobina superconductora se puede crear mediante la sucesiva extinción de unalínea de lado las bobinas superconductoras coaxial formando un cañón de la pistola, lo que genera una ola degradiente de campo magnético que viaja a cualquier velocidad deseada. El dispositivo podría ser un conductor demasas o en el motor lineal sincrónico con la energía de propulsión almacenan directamente en las bobinas de launidad.Aunque el costo de cambiar de alimentación y otros factores pueden limitar la energía del proyectil, un beneficionotable de algunos diseños más sencillos del Cañón de Gauss es evitar un límite de velocidad intrínseca del contactofísico hipervelocidad y la erosión. Si el agujero es un vacío total (por ejemplo, un tubo con una ventana de plasma)no hay fricción del todo, lo que ayuda a la reutilización prolongada.

FuncionamientoLa energía debe de llegar a cada sucesivo electroimán en un tiempo preciso, debido a la histéresis. A loselectroimanes les lleva un tiempo en alcanzar la potencia máxima después de que el voltaje es aplicado, de estamanera el suministro de electricidad debe comenzar antes de que el proyectil alcance al imán determinado. Lomismo ocurre después de que la energía está apagada, y si el proyectil se encuentra en "el lado lejano" del imán enaquel momento, el imán seguirá atrayéndolo, desacelerando. Una solución obvia sería accionar los imanes muchoantes de que el proyectil los alcance, pero como la fuerza magnética disminuye con el cuadrado de la distancia (esdecir muy rápidamente) demasiada energía se perdería con tal solución. Por esta razón la mayor parte de las armasGauss que usan más de un imán incluye algún tipo de dispositivo de cronometraje electrónico para accionar losimanes, uno que pueda ser ajustado para distintos parámetros como la potencia de disparo, y la masa del proyectil. Elarma comienza con todos los imanes conectados, y luego se los apaga uno por uno antes de que el proyectil losalcance. Una ventaja del cañón Gauss sobre el railgun consiste en que puede ser hecho arbitrariamente largo. Estotiene un cierto número de efectos secundarios, pero el principal es que la aceleración puede ser muy lenta sobre unalongitud más larga, lo cual significa que la energía necesaria en cualquier sección del cañón Gauss es menos intensa.Sin embargo esta ventaja es compensada por el coste y la complejidad del sistema de conmutación que requiere elabastecimiento de un arma más larga.

El circuito magnéticoLo ideal sería que el 100% del flujo magnético generado por la bobina se entreguen y actúen sobre el proyectil, peroesto está muchas veces lejos de la realidad debido a la construcción del núcleo de aire del solenoide común de lamayoría de los Cañones de Gauss, que suelen ser relativamente simples y poco eficientes realizados por losaficionados.Con un simple solenoide de núcleo de aire, la mayoría del flujo magnético no se junta en el proyectil por la altaresistencia del circuito magnético. El flujo acoplado genera un campo magnético que almacena energía en el airecircundante. La energía que se almacena en esta materia no desaparece del circuito magnético una vez que elcapacitor termina la descarga. Debido a que el circuito eléctrico cañón-bobina es intrínsecamente similar a unoscilador LC, los rendimientos de energía no utilizada en la dirección inversa ('sonar'), pueden dañar seriamentetanto a los condensadores polarizados como a los condensadores electrolíticos. La carga a la inversa se puedeprevenir mediante un diodo conectado a la inversa en paralelo a través de los terminales del condensador, y como

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resultado, el diodo y la bobina disipar toda la energía no utilizada en forma de calor.Si bien esto es una solución simple y utilizado con frecuencia, se necesitan semiconductores más caros y de altapotencia y una bobina bien diseñada, con suficiente masa térmica y la capacidad de disipación de calor, con el fin deprevenir fallos en los componentes.Algunos diseños intentan recuperar la energía almacenada en el campo magnético mediante el uso de un par dediodos. Estos diodos, en lugar de verse obligados a disipar la energía restante, recargan los condensadores con lapolaridad correcta para el siguiente ciclo de descarga. Esto también evitará la necesidad de recargar completamentelos condensadores, reduciendo significativamente los tiempos de carga. Sin embargo, la viabilidad de esta soluciónestá limitada por la alta recarga que resulta de la corriente a través de la resistencia en serie equivalente (ESR) de loscondensadores, el ESR disipará parte de la corriente de recarga, generando calor dentro de los condensadores yacortando potencialmente su vida.Para reducir el tamaño del componente, el peso, los requisitos de durabilidad, y lo más importante, los costos, elcircuito magnético debe ser optimizado para ofrecer más energía al proyectil para una entrada de energía dada. Estose ha abordado en alguna medida por el uso del hierro de vuelta final, que son pedazos de material magnético querodean la bobina y crean caminos de menor resistencia con el fin de mejorar la cantidad de flujo magnético. Losresultados pueden variar ampliamente, dependiendo de los materiales utilizados; los aficionados pueden utilizar ensus diseños, por ejemplo, los materiales que van desde acero magnético (más eficaz, menor resistencia) a los de unacinta de vídeo (poca mejoría en la resistencia). Por otra parte, las piezas adicionales de material magnético en elcircuito magnético pueden causar, a gran escala, la posibilidad de saturación de flujo y otras pérdidas magnéticas.

Uso con superconductoresUna versión con superconductores del cañón Gauss es llamada arma quench. Las resistencias conectadas a lasbobinas superconductoras gastan la energía en la bobina, que es transformada en calor. Después de un tiempo estocalienta a los superconductores hasta el punto donde cesa su superconductividad, así cambia su estado a normal (sinsuperconductividad). Cuando esto sucede la resistencia de la bobina de manera general se incrementarepentinamente, descargando toda la energía en forma de calor en una proporción muy rápida. Con cuidadocontrolando las tasas de calentamiento, los imanes pueden ser "apagados" secuenciálmente en los porcentajesapropiados para conseguir un arma Gauss, uno que genere campos magnéticos potentes con alta eficiencia, y contendencia a una histéresis inferior debido a la disipación rápida de la energía en la bobina.

Aplicación potencialComo los railguns y los aceleradores estatorreactores, el cañón Gauss ha sido propuesto para su uso en el envío decarga útil al espacio.[cita requerida]

Como arma, las ventajas del cañón Gauss incluyen el hecho de que no tienen partes movibles, aparte del proyectil, yel dato de que el único ruido perceptible es el movimiento del proyectil cuando este alcanza una alta velocidad.Aunque se hayan mostrado cañones Gauss para alcanzar velocidades supersónicas, están mucho menos capacitadosque los railguns.

Armas Gauss en la ciencia ficciónLas armas Gauss son dispositivos muy nombrados en la ciencia ficción, sobre todo en juegos de rol y videojuegos, donde se les conocen por nombres como el cañón Gauss o el rifle Gauss (por ejemplo, en BattleTech, S.T.A.L.K.E.R.: TDP4 Team Battle, Evangelion, Syndicate, Fallout, Shadowrun, Crimsonland, Total Annihilation, StarCraft, Fallout 3: Operation Anchorage, warhammer 40.000, Halo , Half-Life , Crysis , Ogame y S4 League e Imperion). En el juego de mesa de BattleTech, el rifle Gauss es un arma pesada de proyectiles montada en algunos tipos de Mechas. El arma crea un daño devastador en rangos de hasta un kilómetro y produce muy poco calor; dado

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que el calor es una de las principales preocupaciones en el uso eficiente del BattleMech, es una de las armas máspoderosas en el juego (sus defectos son la escasa munición y su gran peso). También es destacado en juegos como lasaga MechCommander, MechWarrior y parte de la saga X-Com. En el juego online OGame es una opción de defensapesada muy útil para derribar flotas enemigas, y la más resistente a ataques de misiles interplanetarios hasta lallegada del cañón de plasma. En el videojuego de Halo 3, una variante del Warthog de la UNSC se ve armado con uncañón Gauss, aunque es altamente poderosa contra blancos no blindados, se requieren 5 disparos para inutilizar untanque Scorpion o Wraith. En el universo Halo, la mayoría de las naves de la UNSC están equipadas con cañonesMAC (Magnetic Aceleration Cannon, o Cañón de Aceleración Magnética), que son básicamente cañones Gauss quedisparan proyectiles de tungsteno ferroso de gran masa (F=m.a; donde m es el componente importante) para causargran devastación sin explosivos. En Fallout 3, es un rifle de precisión de alta potencia, que usa celdas de microfusiónpara disparar balas 2mm pre-cargadas, aunque debido a la potencia usada se necesita una celda por bala. En elvideojuego para teléfono móvil, Worms 2011: Armageddon, aparece como arma el cañón Gauss, el cual lanza unproyectil brillante guiado por una linea recta con apariencia de láser que atraviesa cualquier terreno.No debe confundirse esta arma con la que aparece en la película El Protector (Eraser) donde es desarrollado unCañón de riel, no un Gauss, a escala de rifle de asalto, disparando pequeñas municiones de aluminio a velocidadessorprendentes.

Aplicación militarTeóricamente, el disparo del cañón Gauss se realizaría con munición especial de una aleación de wolframio, que esel metal con mayor resistencia a las altas temperaturas. Para mayor definición, el wolframio es utilizado en losfilamentos de las bombillas tradicionales, dónde por el flujo de electrones eleva su temperatura a niveles que otrosmetales no soportarían sin fundirse. El cañón, el cual estaría en desarrollo para carros de combate, funcionaría conuna potentísima bobina magnética, que impulsaría la munición. Ésta alcanzaría velocidades supersónicas. Elrozamiento del aire a grandes velocidades provocaría un gran calentamiento del proyectil, con temperaturasprácticamente solares (lo cual no es imposible, si nos fijamos en las antiguas "bombas térmicas" utilizadas en la 2ªGuerra Mundial, que alcanzaban temperaturas capaces de fundir todo tipo de metales). El resultado, un disparo deplasma, que se podría traducir como un chorro de acero fundido disparado a velocidades superiores a los 1900 m/s(6840 km/h). Un arma mortífera capaz de atravesar casi cualquier blindaje.[cita requerida] El cañón Gauss aún está endesarrollo, y sólo se han probado prototipos en laboratorio, debido a la gran inestabilidad del artilugio.

Enlaces externos• Electroimán [1]

Referencias[1] http:/ / www. ciencia-ficcion. com/ glosario/ e/ electroi. htm

Fuentes y contribuyentes del artículo 5

Fuentes y contribuyentes del artículoCañón Gauss  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=69320437  Contribuyentes: Albian19, Anubis-mx, AugustoRomero, Bedwyr, BuenaGente, Carcediano, DEIVOD, Dess 33,Diegusjaimes, Diogeneselcinico42, Fanattiq, Gabriel Vidal, Gaijin, Hanjin, Jkbw, Jynus, Kakahuete, KanTagoff, Kizar, Leonpolanco, Magister Mathematicae, NACLE, Oriella.quiroga.UEM,Piero71, Ricardo Oliveros Ramos, Rojillo, Rosarinagazo, Srengel, SuperBraulio13, Txo, Urdangaray, 86 ediciones anónimas

Fuentes de imagen, Licencias y contribuyentesArchivo:Coilgun animation.gif  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Coilgun_animation.gif  Licencia: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported Contribuyentes: User:ZeroOneFile:Multistage coilgun.jpg  Fuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Multistage_coilgun.jpg  Licencia: Public Domain  Contribuyentes: Original uploader was TTLLOGIC aten.wikipedia

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