DE3922696A1 - Einrichtung zur stromerzeugung und zur stromversorgung eines koerpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stromerzeugung und zur Stromversorgung einer Verbrauchselektronik bei einem mit hoher Geschwindigkeit fliegenden Körper.

Solche mit hoher Geschwindigkeit fliegenden Körper können insbeson­ dere Geschosse sein, deren Stromversorgung üblicherweise durch Bat­ terien, Akkumulatoren oder mechanische Generatoren sichergestellt wird. Die Mitführung solcher Einrichtung führt zu einer Erhöhung der Geschoßmasse und beeinträchtigt sowohl das Flugverhalten eines mit hoher Geschwindigkeit fliegenden Körpers als auch die Treff­ wahrscheinlichkeit.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einfach und mit wenigen zusätzlichen Mitteln herstellbar ist und die Geschoßmasse nur unwesentlich beein­ flußt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im vorderen Bereich des Körpers ein Magnetfeld eingerichtet ist, welches das von der Spitze des Körpers während des Fluges abströmende Plasma so ablenkt, daß eine örtliche Trennung von Teilen positiver und negativer Ladung auf der Mantelfläche des Körpers erfolgt, an dem im Magnetfeldbereich Elektroden angeordnet sind, die mit der Ver­ brauchselektronik elektrisch verbunden sind.

In Ausbildung der Erfindung kann zur Schaffung des Magnetfeldes ein Permanentmagnet eingesetzt sein. Dabei kann das Magnetfeld fest am Körper, also körperfest, wirkend angeordnet sein.

In weiterer Ausbildung der Erfindung kann der Körper ein mit hoher Geschwindigkeit fliegendes Geschoß sein und eine Zündelektronik aufweisen, die mit den Elektroden elektrisch verbunden ist. Die Elektroden können wahlweise am Geschoßmantel oder an Leitflächen des Geschosses vorgesehen sein.

Mit diesen erfinderischen Merkmalen wird in einfacher Weise eine Stromerzeugung und eine Stromversorgung für eine in einem Körper, beispielsweise ein Geschoß, integrierte Steuerung erreicht, die mittels des von der Spitze des mit sehr hoher Geschwindigkeit fliegen­ den Geschosses abströmenden Plasmas einen magnetohydrodynamischen Generator betrieben wird. An der Spitze des ogivenförmig gestalteten Körpers tritt aufgrund der sehr hohen Fluggeschwindigkeit eine extreme Temperatur auf, die zu einer thermischen Ionisierung führt. Diese bewirkt die Abtrennung eines oder mehrerer Elektronen von einem neutralen Atom oder Molekül, welches dann als positives Ion zurück­ bleibt. Bei der Abtrennung muß bekannterweise Arbeit, nämlich Ioni­ sationsenergie, geleistet werden. Die Abtrennung erfolgt deshalb erst bei genügend hoher Temperatur durch ein Elektron oder Ion in Folge ungeordneter Temperaturbewegung. Diese sogenannte thermische Ionisation ergibt mit der ihr entgegenwirkenden Rekombination von Ionen und Elektronen zu neutralen Atomen, daß ein mit der absoluten Temperatur zunehmender Anteil aller Gasatome ionisiert ist. Erst für Temperaturen von größer als 10⁴ K gewinnt diese Ionisation an Bedeutung. Denn sie erfolgt durch Erhitzen des zu ionisierenden Gases und setzt dann ein, wenn vorhandenen Elektronen durch Stöße eine Energie, die kinetische Energie, aufgenommen haben.

Der demzufolge von der Spitze des Körpers abströmende Plasmastrom wird unter der Wirkung eines körperfesten Magnetfeldes nun so abgelenkt, daß eine örtliche Ladungstrennung in Elektronen und Ionen auf dem Geschoßmantel erfolgt. Durch Anbringung von Elektroden am Mantel des Körpers kann der nun daraus entstehende Strom einer Verbrauchs­ elektronik zugeführt werden.

Wird dieser magnetohydrodynamische Generator bei einem sehr schnell fliegenden Geschoß eingesetzt, dann hat dies den weiteren Vorteil, daß ein zusätzliches Sicherheitskriterium für die Funktion einer im Geschoß vorhandenen Zündelektronik erfüllt ist, weil die Funktion des magnetohydrodynamischen Generators von einer hinreichend großen Geschwindigkeit des Geschosses abhängig ist.

In besonderer Ausbildung der Erfindung wird für das Magnetfeld ein Dauermagnet eingesetzt. Ein solcher Dauermagnet wird üblicherweise aus Legierung aus Eisen, Nickel und Aluminium mit Legierungszusätzen Kobald, Mangan, Titan und Kupfer und dazu keramische Oxidwerkstoffe wie Barium - und Eisenoxid hergestellt.

In der Zeichnung ist ein Beispiel der Erfindung dargestellt. Der als ein Geschoß mit einer sehr hohen Geschwindigkeit in die Richtung des Pfeiles 6 fliegende Körper 5 ist ausgehend von seiner vorderen Spitze 7 ogivenförmig gestaltet. Er besitzt im vorderen Bereich 8 ein durch einen Permanentmagneten erzeugtes, körper-festes Magnet­ feld 2. Aufgrund der sehr hohen Geschwindigkeit des Körpers entsteht an seiner Spitze eine extrem hohe Temperatur, die zu einer thermischen Ionisation führt. Der von der Spitze 7 des Körpers abströmende Plasma­ strom 1 wird nun unter der Wirkung des Magnetfeldes 2 dergestalt abgelenkt, daß eine örtliche Trennung von Teilen positiver (Ionen) und negativer (Elektronen) Ladung auf den Körpermantel erfolgt. Innerhalb des Magnetfeldes 2 sind geeignete Elektroden am Mantel 9 des Körpers angebracht. Der so entstehende Strom wird durch die elektrischen Leitungen 10 einer Verbrauchselektronik 4 zugeführt, die im Falle eines Geschosses beispielsweise die Zündelektronik darstellt.

Die Stromerzeugung und die Stromversorgung für eine beispielsweise in einem Geschoß (5) integrierte Steuerung ist dadurch gekennzeichnet, daß mittels des von der Spitze 7 des mit sehr hoher Geschwindigkeit fliegenden Geschosses (5) abströmenden Plasmas 1 ein magnetohydro­ dynamischer Generator betrieben wird.

Zu erwähnen ist noch, daß das Magnetfeld 2 sich senkrecht zur Zeichen­ ebene befindet.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Stromerzeugung und zur Stromversorgung einer Verbrauchselektronik bei einem mit hoher Geschwindigkeit flie­ genden Körper, dadurch gekennzeichnet, daß im vorderen Bereich des Körpers (5) ein Magnetfeld (2) einge­ richtet ist, welches das von der Spitze (7) des Körpers (5) während des Fluges abströmende Plasma (1) so ablenkt, daß eine örtliche Trennung von Teilen positiver und negativer Ladung auf der Mantel­ fläche (9) des Körpers (5) erfolgt, an dem im Magnetfeldbereich Elektroden (3) angeordnet sind, die mit der Verbrauchselektronik (4) elektrisch verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Schaffung des Magnetfeldes (2) ein Permanentmagnet einge­ setzt ist.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetfeld (2) fest am Körper (5) wirkend angeordnet ist.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (5) ein mit hoher Geschwindigkeit fliegendes Geschoß ist und eine Zündelektronik (4) aufweist, die mit den Elektroden (3) elektrisch verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3) wahlweise am Geschoßmantel (9) oder an Leitflächen des Geschosses vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Körpers (5) ogivenförmig gestaltet ist.