Wirbelstrom Beschleuniger

Einfach aufzubauen ist der Wirbelstrombeschleuniger. Es werden weder die hohen Ströme über einen anfälligen Gleitkontakt wie bei der >>>Railgun<<< noch die aufwendige Synchronisierung wie bei der mehrstufigen >>>Coilgun<<< benötigt. Zudem wird die Beschleunigung nicht durch Sättigungseffekte des ferromagnetischen Projektils wie bei der Coilgun begrenzt.
Prinzip: wie schon der Name sagt beruht die Wirkungsweise auf der abstossenden Kraft eines, von induzierten Wirbelströmen erzeugten, Magnetfeldes. Die Wirbelströme werden mit einer Spule in einer gut leitenden Metallplatte erzeugt. Da die Platte naturgemäß schlechte aerodynamische Eigenschaften aufweist und die beschleunigende Kraft nur über eine kurze Strecke wirkt, wird die Platte meist als Träger für das eigentliche Projektil verwendet.Die Trägerplatte wird von einer Stopperplatte gefangen, während das Projektil frei weiterfliegen kann.
Um eine möglichst feste Kopplung der Trägerplatte und somit große Beschleunigung zu erreichen ist die Spule als flache Spiralspule ausgeführt. Als Stromquelle dient wieder eine Kondensatorbank welche mit einem Schalter (Funkenstrecke) auf die Spule geschaltet wird.
Aufbau:  
Der wichtige Teil, die Spule wurde aus weichem 0.5mm Kupferblechstrei-fen von 1cm Breite gewickelt. Bei ein einem Durchmesser von 4cm hat die Spule 20 Wicklungen welche mit PVC Band isoliert sind. Die freie Spule hat eine Induktivität von 6uH welche durch den Einfluß der Aluträger-scheibe auf 3uH absinkt. Zur Stabilität wurde die Spule in einen PVC Block eingelassen. Die Stopperplatte ist auf dem Bild abgeschraubt um einen besseren Blick auf die Spule zu gewähren.
Die Kondensatorbank besteht aus drei Einzelkondensatoren mit je 40 uF und kann bis auf 4kV (960 Ws) geladen werden. Der Schalter ist eine einfache, aber kräftige Dreielektroden Funkenstrecke.
Betrieb:
Für die ersten Versuche wurden als Trägermaterial Scheiben aus 1mm Reinalublech verwendet. Dieses Material ist aber zu weich, sodaß die Scheibe durch die extreme Beschleunigung stark deformiert wird. Wohlgemerkt, die Scheibe liegt frei auf der Spule, und wird schon beim Abschuß verbogen. Für die weiteren Versuche wurden Scheiben aus AlMg3 verwendet, welches eine deutlich höhere Festigkeit aufweist. Die bei diesen Scheiben entstehende Verformung kann mit dem Schraubstock wieder beseitigt werden, sodaß die Scheiben mehrfach verwendet werden können.
Um die Vorgänge beim Schuss zu analysieren wurde wieder die Kurzzeitphotographie bemüht. Schwierigkeiten bereitete das einwandfreie Auslösen des Blitzes, da es durch die starken Felder immer wieder zu Fehltriggerungen kam. Behoben wurde das Problem durch eine optische Triggerung. Das Licht der Funkenstrecke triggert über eine Fotodiode den Blitz.Das kann ohne Kabelverbindung und über eine große Distanz erfolgen sodaß die Störfelder keine Fehlpulse mehr auslösen. Eine ebenfalls getestete akustische Triggerung durch den Knall der Entladung über ein Mikrofon ist problematisch, da die Geschwindigkeit der Scheibe im Bereich der Schallgeschwindigkeit ist. Der Knall erreicht das Mikrofon erst nachdem die Scheibe schon ein beträchtlichen Weg zurück gelegt hat.
Die vier obigen Schüsse wurden mit steigender Ladespannung unternommen. Der Blitz wurde in allen Aufnahmen 300 us nach dem Lichtpuls der Funkenstrecke getriggert. Aus dem zurückgelegtem Weg kann die mittlere Geschwindigkeit berechnet werden, die erhaltenen Werte sind in der rechten Tabelle gezeigt. Die Rechnung beinhaltet die Beschleunigungsphase, d.h. die maximalen Geschwindigkeit könnten durchaus höher liegen
Ladespannung Energie Weg Geschwindigkeit
1.6 kV 154 Ws 1.8 cm 60 m/s
2.0 kV 240 Ws 3.0 cm 100 m/s
2.8 kV 470 Ws 4.5 cm 150 m/s
4 kV 960 Ws 6.9 cm 230 m/s
Die ursprüngliche Stopperscheibe aus 6mm Hart-PVC erreichte nur eine kurze Lebensdauer. Schon beim dritten Schuss ging sie in Brüche, rechtes Bild, und wurde durch eine 10mm Aluplatte ersetzt.
Die Bilder unten zeigen drei Testschüsse. Der erste, ganz links, nur die 3mm Stahlkugel im freien Flug.. Das Bild in der Mitte den Schuss durch eine Plexiglasplatte. Das rechte Bild zeigt den Schuss durch eine Glasplatte. Durch die hohe Geschwindigkeit der Kugel wird das Glas regelrecht zerstäubt. Der linke Schuss wurde mit 2kV Ladespannung, die beiden andern mit 4kV unternommen.
Weitere interessante Experimente wären denkbar, z.B. könnte die Aluplatte der Boden einer wassergefüllten Röhre, wodurch eine starke Schockwelle in der Wassersäule erzeugt werden könnte