Author Topic: Theoretische Physik frage...  (Read 3353 times)

Offline DeverX

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Theoretische Physik frage...
« on: July 15, 2013, 01:02:32 pm »
Eine Railgun kann theoretische ein Projektil auf eine Geschwindigkeit von 35km/s beschleunigen... (In einer erdähnlichen Atmosphäre)

Wie sieht das in einem Vakuum aus???

Wie lang müsste das geschützsein bei:
Kaliber: 152mm
Angepeilte mündungsfeschwindigkeit: 100km/s

Ohne Atmosphäre gibt's ja da auch keine Reibung und damit auch keine Reduzierung der Geschw.

Also meine Herren... Wer hat ne Idee...

Nein ich sag nicht wofür das is... ;D

Offline DocVanGogh

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #1 on: July 15, 2013, 02:16:02 pm »
Cor Leontis übernimmt die Mondherrschaft?

Ne - sind das nicht zuwenig Informationen? Weil Projektilmasse wäre noch recht wichtig, mag zwar mit Kaliber korrelieren, ich komm da so aber z.B. nicht drauf. Und wieviel Energie kann denn ein Meter Deines Geschützlaufs an Geschwindigkeitszuwachs ins Projektil bringen? So spontan aus dem Ärmel geschüttelt, müsste man damit dann den Rest ausrechnen können ^^

Ach, in diesem Zusammenhang:

Sir Isaac Newton is the deadliest son of a bitch in space!
<a href="http://www.youtube.com/v/sCoHT_cHPzY" target="_blank" class="new_win">http://www.youtube.com/v/sCoHT_cHPzY</a>






Offline Foertel

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #2 on: July 15, 2013, 02:22:23 pm »
Eine Railgun kann ein Geschoss nicht theoretisch auf 35km/s beschleunigen, das ist die Geschwindigkeit die in Tests bereits erreicht wurde, in der Theorie hingegen ist eine Beschleunigung allein durch den Luftwiderstand beschränkt ^^, man kann es auch in der Athmosphäre theoretisch so weit beschleunigen das das Geschoss beim Austritt quasi sofort aufgrund der Reibung verglüht (und dazu müsste man es schon eeeecht schnell schaffen :D)

Wichtig is btw die "Rohrlänge" und die bewegte Masse im Verhältnis zur eingesetzten Energie wenn ich mich richtig erinnere um das herauszufinden, da man im Vakuum den Luftwiederstand nicht einrechnen muss is die Berechnung dazu dann sogar einfacher ^^

Offline mg21224

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #3 on: July 15, 2013, 02:26:37 pm »
Im Prinzip wird die Geschwindigkeit des Projektils durch Explosion erreicht. Da eine Explosion eine Form der Oxidation ist und somit Sauerstoff benötigt wird es im Vakuum überhaupt nicht funktionieren.

Herkömmliche Projektil-Waffen funktionieren im Vakuum nicht. Anders würde es aussehen wenn das Projektil durch eine Gasdruck-Technik beschleunigt wird.

Aber mal ganz am Rande, meine Physik Kenntnisse beschränken sich auf den Abschluss der mittleren Reife und es gibt hier im Clan bestimmt bessere Berater für Dein Projekt.

Vergiss es, eine Railgun ist ja gar keine herkömmliche Projektil-Waffe.

�The object of war is not to die for your country, but to make the other bastard die for his.�


Gen. George Patton

Offline Foertel

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #4 on: July 15, 2013, 02:40:10 pm »
Im Prinzip wird die Geschwindigkeit des Projektils durch Explosion erreicht. Da eine Explosion eine Form der Oxidation ist und somit Sauerstoff benötigt wird es im Vakuum überhaupt nicht funktionieren.

Herkömmliche Projektil-Waffen funktionieren im Vakuum nicht. Anders würde es aussehen wenn das Projektil durch eine Gasdruck-Technik beschleunigt wird.

Auch wenn das grad net ganz zum Thema gehört, es ist sehr einfach eine herkömmliche Projektilwaffe so umzurüsten das sie den benötigten Sauerstoff quasi "mitliefert" und auch im Vakuum funktioniert ^.^

Offline DeverX

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #5 on: July 15, 2013, 04:19:34 pm »
Projektil Gewicht ca. 20kg 

Penetrator aus Wolfram / uran / etc.
Durchmesser 100mm
Treibkäfig aus Eisen
Durchmesser 152mm

Die lauflänge ist ja meine unbekannte die ich gern ermittelt hätte...



Jede herkömmliche Projektile Waffe funktioniert im Vakuum da in der Hülse alles drin is was zur Explosion benötigt wird und diese ein Vakuum auch unbeschadet überlebt/ überleben sollte...

Rückstoß is doof weil ja die kenetische Energie erstmal in beide Richtungen läuft... ( Astronaut schwebt im Weltall und kann sich mit einer Schusswaffen durch die Gegend manövrieren...)

Nachteil (für meine Zwecke) von herkömmlichen Projektilwaffen
- Hülsen müssen im Weltraum aufgefangen bzw. ins Munitionslager zurückgeführt werden da zu gefährlich wenn herum fliegen.
- große Wahrscheinlichkeit von Explosionen bei Munitionslager Treffer
- bei hülsenloser Munition ist die Wahrscheinlichkeit noch höher
- Rückstoß bzw. Explosive Gase die ins all abgeleitet werden müssen und so für Schub sorgen

Vorteile:
- hohe schussfrequenz mit automatischem ladesystem (Platz ist egal)

Nachteile railgun:
- Kondensatoren für Geschütz verbrauchen Platz (platz ist egal) und können detonieren
- hoher Energie Verbrauch (für meine Zwecke vernachlässigbar)
- pro Schuss wird ein kondensatorpack benötigt weil hohe aufladezeit (4er Schlussfolge ist angestrebt)
- Kühlung für Supraleiter wird benötigt

Vorteile:
- ladesystem auf magnetfeldbasis möglich, funktioniert wartungsarm

Offline Saimud

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #6 on: July 15, 2013, 04:43:05 pm »
Dazu empfehle ich: http://www.wissenschaft-und-frieden.de/seite.php?artikelID=0690
interessant speziell unter III. Realisierung einer »Railgun«

Ansonsten (ganz theoretisch gesprochen) hängt die Geschützlänge direkt zusammen mit der Kraft, die du zur Beschleunigung aufwenden möchtest. Um mal einen Vergleich zu zitieren:

Quote
"Um ein Geschoß auf eine Geschwindigkeit von 10 km/s zu beschleunigen, steht bei einer Schienenlänge L = 10 m nur eine Zeit von etwa 2 Minisekunden zur Verfügung. Bei einer Geschoßmasse von 100 g ist dafür eine Kraft F = 0,1 kg x 1000 m/s / 0,002 s notwendig. Bei einem mit Supraleitern erreichbaren Magnetfeld von 10 Tesla (105 Gauß!) und einer Dicke des Gleitbügels von d=5 cm muß dann ein Strom von 1 Million Ampere (!) fließen. Die vom Geschoß aufgenommene Energie ist Ekin = 1/2 m v2 = 5

Bei einem Wirkungsgrad von 30 %, mit dem die elektrische Energie des Generators in Geschoßenergie umgewandelt wird, müßte der Generator für 2 Minisekunden eine elektrische Leistung von 8 Gigawatt (!) aufbringen. (Das ist viermal soviel wie die elektrische Leistung von Biblis.)"

Jetzt übertrage diese Daten auf 20kg-Geschoss (statt 0,1kg) also Energiebedarf um Faktor 200 mehr, und dann bist du immer noch erst bei 10000m/s (du willst ja 1.000.000m/s). Dabei müsstest du etwa alle Kernkraftwerke der Welt zusammenschließen, und es würde noch nicht reichen. Oder du verlängerst die Geschützlänge entsprechend, dann mußt du aber wissen, wieviel Energie zur Verfügung steht, um die Geschützlänge abzuleiten.
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Offline DeverX

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #7 on: July 15, 2013, 06:00:07 pm »
Okay...   Geschützlänge wär sagen wir mal 47,5 Meter...

Und ich hätte 8 Kondensatoren von 2 Metern Durchmesser und einer Länge von 52 Metern....

Gespeist von einer nicht näher spezifizierten Energiequelle....  ;D

Dauer der Aufladung insgesamt 80 Minuten... Daher relativ unkritisch da Erstschlagwaffe...

Ein riesending um 4 152 Projektile auf 100km/s zu beschleunigen...

Wie sieht es mit der aufschlagsenergie aus... Würden die Projektile das überleben...

Gehen wir einfach mal von Stahl aus...  Für Mehrschichtkomposit Panzerung fehlen uns eh die Werte...

Dicke 250cm....

Offline DocVanGogh

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #8 on: July 15, 2013, 06:41:07 pm »
Würden die Projektile das überleben...
Das ist eine sehr vielschichte Frage - Im Allgemeinen aber eher Nein ;)

Sollen die nur was durchschlagen - dann möglicherweise. Willst Du damit aber Felsbrocken oder größeres 'schubsen', dann kannst Du davon ausgehen, dass da nicht viel mehr als Partikel übrigbleiben.

Jedes Deiner Projektile würde mit einer Energie einschlagen, die knapp einer 24 Kilotonnen Bombe entspricht - vorausgesetzt, du bekommst tatsächlich die komplette Energie auf's Ziel. Zum Vergleich: Das ist in etwa die Sprengkraft der im zweiten Weltkrieg auf Nagasaki geworfenen Bombe. (20kg mit 100km/s macht 100TJ - eine Kilotonne entspricht ~4.2TJ) - und Du willst 4000 davon schmeissen...

Von daher nochmals: Nein, die Projektile sind eher hinüber danach.

---
Edit: Faktor 2 daneben gewesen :(
« Last Edit: July 15, 2013, 07:01:30 pm by DocVanGogh »

Offline Saimud

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #9 on: July 15, 2013, 06:54:09 pm »
Quote
Okay...   Geschützlänge wär sagen wir mal 47,5 Meter...

47,5 Meter? Das ist absurd... bei gewünschten 100.000m/s Mündungsgeschwindigkeit legt dein Geschoß die Strecke im Geschützlauf in 0,000475 Sec. zurück. Um es von Null auf diese Geschwindigkeit zu beschleunigen wäre eine Beschleunigung von ca. 400.000.000m/s² nötig (Vergleich: Deine Beschleunigung, wenn du vom Hochhaus springst, beträgt ca 10m/s²).

Selbst wenn du die nötige Energiequelle dazu hättest, würde das damit erzeugte Magnetfeld dein "Geschütz" und alles drumherum zu Metallbrei umformen. Was da passiert, wenn deartige Massen in Sekundenbruchteilen umgeformt werden, möchte ich lieber nicht wissen...  :o
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Offline DeverX

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #10 on: July 15, 2013, 07:05:24 pm »
Na schön...

Bei der lauflänge von 47,5 Metern und einem Projektil Gewicht von 11kg / 10kg der penetrator auf welche realistische Geschwindigkeit kann ich da kommen???

Davon ist dann nämlich die Effektive Reichweite abhängig... 

Offline DocVanGogh

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #11 on: July 15, 2013, 08:28:24 pm »
Davon ist dann nämlich die Effektive Reichweite abhängig...
Die hängt im Vakuum ausschließlich davon ab, wie weit das Ziel weg ist.

Negativ...

Wenn sich das Ziel nämlich bewegt kannst du ab Geschwindigkeit mal 4 voll vergessen ein bewegtes Ziel zu treffen....  denn in 4 Sekunden kann viel passieren.....
« Last Edit: July 16, 2013, 12:16:52 am by DeverX »

Offline Larks1337

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #12 on: July 15, 2013, 09:06:19 pm »
omg ihr verdammten nerds... :o

Offline Alugard

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #13 on: July 15, 2013, 11:01:04 pm »
ENDLICH! der Larks hat was gesagt das ich verstanden hab  8)

Danke Larks! danke danke danke  ;D

Bin letzendlich nur gespannt wofür der liebe Dever das hier alles abzieht ^^

Offline DocVanGogh

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Re: Theoretische Physik frage...
« Reply #14 on: July 16, 2013, 10:08:03 am »
omg ihr verdammten nerds... :o
Definitiv! ;)

Bin letzendlich nur gespannt wofür der liebe Dever das hier alles abzieht ^^
Ich würde jetzt 'nen Pen & Paper Space RPG erwarten