Wie könnte die Munition der Koboldkanone funktionieren?

Diese Coilgun mag etwas baubar sein, aber sie ist enorm unpraktisch und das genaue Gegenteil von mobil.

Es stellt sich heraus, dass der eigentliche Bau der Coilgun nicht das Hauptproblem ist. (Obwohl es ein Problem ist.) Das Hauptproblem besteht darin, dass eine Waffe kein sehr gutes Mittel ist, um eine Person zu beschleunigen.

Wenn ein Projektil aus einer Kanone geschossen wird, wird es kurzzeitig (im Laufe von Millisekunden) enormen Beschleunigungen ausgesetzt. Wenn Sie versuchen würden, einen Menschen - oder vermutlich einen Kobold - solchen Kräften auszusetzen, würden sie sterben. Deshalb lag Jules Verne falsch und man kann niemanden mit einer Kanone zum Mond schießen ; Sie brauchen eine Rakete, die Menschen über einen längeren Zeitraum beschleunigt. Die Grenze für das Überleben des Menschen für kurze Zeiträume wird normalerweise bei etwa 10 Gs angegeben - das 10-fache der Erdbeschleunigung oder ~98 m/s^2. Im Gegensatz dazu ist die für Artilleriegeschosse gebaute Elektronik so ausgelegt, dass sie bis zu 16500 Gs übersteht .

Ein typisches Panzergeschütz, sagen wir das Hauptgeschütz eines M1 Abrams (in der ersten grün schattierten Zelle unter „Technische Daten“) feuert 120-mm-Granaten ab, die auf etwa 4 km genau sind. Dabei erreicht er eine Mündungsgeschwindigkeit von 1.575 m/s. Ihr Kobold passt wahrscheinlich nicht in ein kugelförmiges Gehäuse mit einer Breite von 120 mm; es wird wahrscheinlich eher 300 mm sein müssen, was den Luftwiderstand stark erhöht. Aber gehen wir erstmal davon aus, dass die Zielgeschwindigkeit 1.575 m/s ist.

(Übrigens bedeutet dies, dass Ihre Flugzeit bestenfalls eine Handvoll Sekunden beträgt. Das Verlangsamen am Ende könnte etwas problematisch sein. Sie können sich auf eine ballistische Flugbahn starten, die sicherer ist, aber eine viel höhere Anfangsgeschwindigkeit erfordert da Sie länger ziehen.)

Wenn Ihr Projektil mit konstanten 98 m/s^2 durch Ihren Coilgun-Lauf beschleunigt, dauert es 16 Sekunden, bis es auf Geschwindigkeit kommt. In diesen 16 Sekunden legt er jedoch 12,6 km zurück. (Unter der Annahme einer konstanten Beschleunigung beträgt seine Durchschnittsgeschwindigkeit die Hälfte seiner Maximalgeschwindigkeit.) Da Ihre Coilgun keine Kraft mehr ausübt, sobald das Projektil den Lauf verlässt, muss sie 12,6 km lang sein. Unnötig zu erwähnen, dass das in keiner Weise "mobil" sein wird.

Alles in allem ist Ihr Kobold mit einem dieser Quadcopter-Badewannen-Rigs wahrscheinlich besser dran.

Dies wird außerordentlich ineffizient sein

Bei einer begrenzten, aber enormen Stromversorgung, wie vom OP angegeben, sind die kritischen Einschränkungen die Start-G-Kraft und die aerodynamischen Eigenschaften des Projektils. Leider kombinieren sich diese beiden Eigenschaften bei diesem Problem aufgrund der extrem leichten Nutzlast sehr schlecht.

Wie in Cadences Antwort ausgeführt, kann der menschliche Körper kurz anhaltende G-Kräfte von etwa 10 G überleben (vorausgesetzt, Kobolde haben die gleiche Toleranz). Allerdings sind so hohe Kräfte nur bei richtiger Körperhaltung auszuhalten – im Grunde wenn man mit leicht angehobenen Beinen auf dem Rücken liegt. Angenommen, ein Kobold hat ungefähr die gleichen Proportionen wie ein menschliches Kind mit einem Gewicht von etwa 40 kg, bedeutet dies, dass die Basis des Trägerprojektils einen Durchmesser von etwa einem Meter haben muss. Das bedeutet, dass die Bohrung der Kanone etwas mehr als einen Meter Durchmesser haben muss, um die Dicke der Trägerprojektilwände zu berücksichtigen.

Beachten Sie die enorme Menge an leerem Raum im Trägerprojektil. Dies ist schlecht, da es bedeutet, dass das Projektil eine sehr geringe Dichte hat und im Vergleich zu einem dichteren Projektil in Luft relativ schnell abgebremst wird. Da das OP angegeben hat, dass es keine Grenzen für die Leistung der Startkanone gibt, besteht die Brute-Force-Lösung darin, die Wände der Kapsel schwer zu machen, um die Dichte des Trägers zu erhöhen, obwohl es Grenzen gibt oder der Fallschirm erforderlich ist, um dies zu ermöglichen eine sichere Landung wird enorm sein. Die Herstellung der Kapsel aus 3-mm-Stahlblechen erhöht die Masse des Trägers um etwa 100 kg, und es wird wahrscheinlich etwas mehr als Stützen im Nasenkonus erforderlich sein, um sicherzustellen, dass der Kobold beim Start nicht zusammenbricht, sich umdreht und aufspießt . Die Gesamtmasse des Trägers plus Nutzlast plus Fallschirm liegt im Bereich von 150 bis 180 kg. Der erforderliche Fallschirm ist also etwas größer als der eines Soldaten in der Luft (angenommen, ein 90-kg-Soldat mit 30-kg-Ausrüstung). Ein Projektil mit diesen Eigenschaften, das bei 45 Grad mit einer Geschwindigkeit von 150-200 m/s abgefeuert wird, sollte es etwa 1 Kilometer weit schaffen, weiter mit einem guten Rückenwind oder indem man dies a machtBase Bleed- Projektil. Dazu wird eine Kanone mit einer Länge von 113 bis 200 Metern und einer Bohrung von 1 Meter benötigt.

(Für diejenigen, die denken, dass die Basis verstärkt werden muss oder bei einer Beschleunigung von 10 G herausspringt - diese Kapsel geht davon aus, dass der in der Frage beschriebene magnetisierbare Träger eine separate Komponente hinter dem Trägerprojektil ist, die hinter dem Projektil sitzt und die gesamte Basis gleichmäßig stützt während der Träger das Projektil aus der Kanone beschleunigt.)

Alternative Konfiguration

Das obige Design betrachtet die maximal überlebensfähige Beschleunigung, um die Kanonenlänge auf nur (!) hundert Meter oder so zu minimieren. Wenn eine längere Kanone irgendwie machbar ist, kann der Durchmesser des Trägerprojektils auf etwa 40 cm reduziert werden, wenn der Kobold mit dem Hintern und den Füßen auf der Basis sitzt und die Knie an die Brust gezogen sind. Es gibt einen Mangel an Studien bezüglich der Überlebensgrenzen von Kobolden oder ähnlich großen Zwergen / Kindern, die in dieser Pose beschleunigt werden [Zitieren erforderlich], aber davon ausgehen, dass 6 G toleriert werden können. In diesem Fall kann ein dichteres Projektil mit besseren Reichweiteneigenschaften verwendet werden, aber die Kanonenlänge beträgt jetzt über 300 Meter.