Cañon electromagnético de Riel

martes, 25 de diciembre de 2018

Cañon electromagnético de Riel

El cañón electromagnético de riel es un arma actualmente en fase experimental que cuenta con altas posibilidades de equipar a los buques de guerra en un futuro inmediato. Su implantación en buques militares podría suponer una auténtica revolución en la tecnologia naval militar, dejando a muchos de los buques actuales prácticamente obsoletos.

Una característica de este arma es que arroja un proyectil sin carga explosiva, fabricado en un material muy denso y duro, como puede ser tugsteno, aunque también pueden utilizarse aleaciones de acero de alta densidad y dureza, según sea la aplicación destinada para cada proyectil. La impulsión es como se dijo anteriormente electromagnética, por lo que no es necesario un propelente explosivo para el proyectil. Por tanto no es necesario el empleo de ningún material explosivo asociado a esta arma, lo cual facilita y abarata los costes de fabricación de los proyectiles, así como elimina los riesgos de manipulación y estiba abordo en el siempre peligroso pañol de municiones, esto tiene como ventaja asociada que se reduce la vulnerabilidad del buque.

Otra característica es la elevadísima velocidad inicial del proyectil a su salida del cañón, alcanzando un régimen hipersónico (mach 7,5), con velocidades iniciales de disparo unas 8 veces superiores a las producidas en un cañón convencional, esto se traduce en la obtención de una gran precisión de disparo y alcance muy elevado, que puede ser incluso superior a los 200 Km. A esta distancia el proyectil de tugsteno todavía llega a su objetivo con una velocidad de Mach 5, por lo que su energía cinética es todavía elevadísima pudiendo atravesar un buque no blindado de lado a lado.

Un problema asociado a los disparos a tan larga distancia, es la falta de precisión en alcanzar el objetivo, esto se resuelve con proyectiles guiados, los cuales cuentan con un mecanismo que acciona unas pequeñas aletas activas de dirección para corregir la dirección del proyectil. Hay que tener en cuenta que a una velocidad de disparo el proyectil de Mach 7,5 se alcanza el horizonte en solo 6 segundos (a esta distancia no sería necesario proyectil guiado), y los 200 Km son alcanzados en 6 minutos. El proyectil durante su carrera modifica si es necesario su rumbo para alcanzar un objetivo marcado previamente por GPS, esto sería en caso de objetivo terrestre estático. En caso de disparar a un objetivo móvil como puede ser otro buque, el proyectil puede recibir señales externas de corrección de rumbo para alcanzar un blanco móvil, estas señales pueden ser enviadas desde un satélite, o una aeronave de apoyo.

El cañón de riel consiste en dos rieles de metal paralelos 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 elevadísimas, siendo de unos 7000 - 8000 km/s en armas pesadas, y de hasta 20 km/s 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.

Si fuera posible construir un arma automática de tiro rápido con esta tecnología, el cañón de riel tendría otras ventajas agregadas a la velocidad de tiro. El mecanismo de disparo de un arma de fuego convencional debe mover y acomodar el proyectil y la carga propulsora, mientras que en un cañón de riel sólo es necesario mover el proyectil. Además, el cañón de riel no necesita extraer una vaina vacía de la recámara, por lo que puede colocarse una munición fresca inmediatamente después de hacer el disparo.

Las armadas de Estados Unidos, China y Rusia están trabajando en la actualidad en el desarrollo de cañones basados en la impulsión electromagnética del proyectil, para equipar sus buques de guerra en sustitución de los cañones convencionales.

Los buques de guerra que incorporan este tipo de cañones deben de contar con una planta de potencia eléctrica muy sobredimensionada, esto puede hacer que se generalicen los buques militares con propulsión eléctrica (motores eléctricos para mover la hélices), siendo la energía eléctrica generada por una planta de potencia con alternadores accionados por motores diésel y/o turbinas de gas.