JP2672163B2

JP2672163B2 - レールガン

Info

Publication number: JP2672163B2
Application number: JP1500323A
Authority: JP
Inventors: イーゲンベルクス、エー
Original assignee: イーゲンヴェルト・ゲーエムベーハー
Priority date: 1988-06-06
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1997-11-05
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: EP0371081A1; JPH02504667A; WO1989012378A1; DE3885902D1; DE3819185A1; ATE97780T1; EP0371081B1

Description

【発明の詳細な説明】 1. レールガンは、少なくとも２つの導電路対で作られ
ている。これらの対は、２つの導電路対の場合には、予
め与えられた対称軸から同じ間隔で、これに平行に延び
て（第１図）、それぞれ互いに同じ間隔を持つ導電材料
からなる４つの導電路でできている。これらの導電路
は、１つの端において、交互に、スイッチを介して電気
エネルギを供給する装置の正または負側に接続されてい
る。

導電路は、絶縁体により分離され、対称軸に沿って、
対称軸から導電路に達する対称な中空室が延びている。
この対称な中空室は、レールガンの運転の前に（スイッ
チの閉路による）、エネルギ供給部に通じるスイッチに
接続されている端において、電機子を満たされる。この
電機子は、加速の経過においてその形を全く変えない
か、あるいは、僅かに変えられる固体導電体でもよく、
または加速の間にも非常に著しく、または完全に形が変
えられる物体（特に金属箔またはアルミニウム箔）であ
ってもよい。スイッチを閉路した後に、導電路およびこ
れらの間に置かれた電機子を通って電流が流れる。この
電流は、導電路内、および導電物体内に流れる電流によ
り作られる磁界と相互作用をして、導電物体は、対称軸
に沿って、対称な中空室に平行に加速される。

同時に、導電路に力が作用する。電機子が箔である場
合には、この箔を通って流れる電流によりこの箔は気化
され、イオン化され、電流が流れる導電路と、気化され
てイオン化された材料内の電流との周りには磁界が生じ
る。この磁界と、流れる電流との間の相互作用により、
導電路と気化されてイオン化された材料（プラズマ）と
に力が生じる。この力により、プラズマは、レールガン
の対称軸の方向にレールガンの端（先端）まで加速され
るが、この端は電気エネルギ供給のために接続された端
とは反対となっている。この加速されたプラズマは、特
に導電性のない物体を加速するために使用される。この
目的でこの加速される物体は、加速過程の始めに対称な
中空室に持込まれ、箔と、加速過程が行われていく方向
のレールガンの端との間にあるようにされる。

特に、この物体は加速過程の前および間に対称な中空
室の中で滑って動くことができ、同時に、加速されたプ
ラズマが生じる対称な中空室の部分を、加速過程が行わ
れていく方向のレールガンの端に向う方向における物体
の前にある対称な中空室の部分から密閉するように作ら
れねばならない。

2. 請求項１によるレールガンは、導電材料と絶縁体と
から成っている。

導電路に対しては、銅または黄銅が、特に適してい
る。特に、導電路は同じ材料から成っていなければなら
ず、この材料は機械的強度が高くてできるだけ低い電気
抵抗を持っていなければならない。この電路は、任意
の、対称でない断面を持っていてもよい（第２図）。

対称軸に沿って延びる中空室は、任意の断面を持って
いてもよい。この断面は、特に対称であってもよい（第
３図の参照）。特に円形断面が適している。

導電路の間の絶縁体は、導電路の間の電流が導電路の
間の中空室内だけで流れるように構成されている。これ
らの絶縁体は、個々の導電路の間に生じる力に耐えて、
導電路の湾曲または変形を防止するように構成されてい
る。特に、機械的強度が高いと同時に高い電気抵抗を持
ち、さらに加速プラズマによる熱的剥離および加速され
た物体による破砕が小さい材料が使用される。

3. 請求項１および２によるレールガンの導電路は、電
気エネルギ供給器の正および負の側に交互に接続されて
いる。接続は第１図に示されている。レールガンはレー
ルガンを形成するために、エネルギ供給部の正および負
側に交互に接続される少なくとも４つの導電路が必要で
ある。レールガンは、２つ以上の導電路対から成っても
よい。

4. 請求項1,2および３によるレールガンに対する電気
エネルギ供給装置は、電気エネルギを非常に短時間利用
できる性質を持っていなければならない。

特に、このためには、１つまたは複数のスイッチを介
してレールガンに接続されている、１つまたはコンデン
サバッテリとして一括された複数のコンデンサが適し
ている。このスイッチが閉路されると、コンデンサまた
はコンデンサバッテリに蓄積されたエネルギは、レー
ルガンに流れ込む。このシステムの回路は、第４図に等
価回路図として示されている。

レールガンのエネルギ供給のためには、後に接続され
たインダクタを備えた同極発生器、または充分に導電性
のある電流供給器に接続された誘導性蓄電器を使用して
もよい。

蓄積されるエネルギは、エネルギ供給のための２つの
装置に対して10KJと100MJとの間にある。現われる最大
電圧は、100Vと100kVとの間にあり、流れる電流値は10k
Aと10MAとの間にある。

放電は、少なくとも１つの電気スイッチにより行われ
ねばならない。このスイッチは、火花間隔を開閉するこ
とができる。特に水銀蒸気スイッチ（イグナイトロン）
が適している。

第４図の等価回路図に示されているように、電流回路
には、短路スイッチが設けられている。このスイッチ
は、専門用語で“クラウ・バー・スイッチ”と称され
る。このスイッチは、レールガンへ流れる電流が最高値
に達するときに閉路される。これによって、第４図に示
された振動回路の振動ができるだけ強く阻止され、加速
過程に継続およびこれにより達することのできる最終速
度が増加し、レールガンの効率が改善される。さらに、
レールガンの始端およびレールガンの終端におけるアー
クの再点弧がこれにより著しく防止され、若しそうでな
ければ、この再点弧により、加速される導電物体または
加速しているプラズマを通って流れる電流が短絡され
る。

5. 請求項1,2,3および４によるレールガンは、特に、
第５図に示されるように、個々の導電路の間には、反撥
力の他に引力が現われる性質を持っている。これに加え
て、導電路の対称な配置により、反撥される力の部分が
無効にされる。

レールガンに流れ込む、全電流が等しければ、２つの
導電路対を備えたレールガンにおいては、導電路当り
に、僅か１つの導電対を備えた従来のレールガンにおけ
るものの半分の電流が流れ、導電路に作用する反撥力、
従ってレールガンの対称線から半径方向外方に作用する
力は、レールガンにおいては、導電路が任意の長さの電
流路によって近似され、かつ従来のレールガンの２つの
導電路の間隔が第５図に示されたレールガンの対角線Ｄ
に等しいと仮定すると、１つの導電路対を備えた従来の
レールガンにおけるよりも４倍小さくなる。

同時に、この場合には、加速される物体への加速力
は、レールガンにおいて、１対の導電路を備えた従来の
レールガンにおけるものの半分だけの大きさになる。

これにより、この場合には、レールガンは、反撥力に
対して２倍の比の加速力を示している。一般に、反撥力
に対する加速力の比は、レールガンにおいては、１対の
導電路を備えた従来のレールガンにおけるよりも高い。

6. 請求項１〜５によるレールガンは、第２図に示され
ているような導電路断面と、第３図に示されているよう
な中空室断面との組合せに従って、異なった形状を持っ
てもよい。第６図においては、そのような形状に対する
６つの例が示されている。特に都合のよいのは、電極の
できるだけ小さい断面積を有する形状である。

7. １対の導電路を備えた従来のレールガンと、２対の
導電路を備えたレールガンとの比較は、第７図、第８図
および第９図において行われている。

３つの装置はすべて、同じ外径と、同じ内径とを有す
る円筒で作られている。寸法は、第１表に一括されてい
る。

導電路の断面と配置とを一緒にして、それぞれ、磁界
力線および導電路の間の電流路により近似されている電
流が示されている。

各導電路装置には、同じ大きさの全電流が流れ込んで
いて、この電流はそのとき２または４導電路に分けられ
る。計算の結果は、第２表に一括されており、それらの
結果は、簡単な前提で定められる反撥力に対する加速力
の比が、導電路または導電路対の特別な形成の比較にお
いて下廻っていたり、経過していることを示している。

8. レールガンにおける導電路の対称性は、第８図また
は第９図に示されているような対称な中空室における磁
界および電流の配置に導く。この場合には、対称軸に対
して内方に半径方向に向いて作用する力が生じるが、こ
の力は、加速するプラズマを備えたクレーム１による装
置において、対称軸に対するプラズマ流の集束に導く。
同じ力は、導電路の間にある絶縁体の浸食または剥離を
著しく減少させるように作用する。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】導電材料からなる少なくとも２対の導電路
が、中空室を形成して、予め定められた対称軸に対して
同じ間隔で、また相互の同じ周辺間隔で互いに絶縁体に
より分離されて対称軸に平行に延びるように配置されて
おり、導電路は一方の端において、スイッチ装置を介し
て電気エネルギを供給するために交互に装置の正または
負の側に接続されていることを特徴とする、レールガ
ン。
【請求項２】中空室は断面が対称的、特に円形、正方形
または正八角形に作られていて、加速の間には殆んど変
形しない固定形状、または加速の間に非常に著しく、あ
るいは完全に変形する形状となる電機子に対する加速室
を作ることを特徴とする、請求項１に記載のレールガ
ン。
【請求項３】電機子は、気化されてイオン化されたプラ
ズマ状の電流を通すことのできる箔からなり、特に導電
性のない物体が、加速の前および加速の間に中空室内で
動くことができ、プラズマ室を加速器先端に対して密閉
するように配置されることを特徴とする、請求項１また
は２に記載のレールガン。
【請求項４】個々の導電路は、同じ材料、特に銅または
黄銅からなることを特徴とする、請求項１ないし３のい
ずれか１項に記載のレールガン。
【請求項５】導電路は対称な断面、特に方形、台形また
はリングセクタの形状を持ち、中空室側に位置している
領域は、それぞれ局部の中空室形状に合わされているこ
とを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１項に記
載のレールガン。
【請求項６】中空室は、その間にある絶縁体と一緒にな
って、特に円筒または方形の全体構造を形成することを
特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の
レールガン。
【請求項７】導電路は、多角形中空室の隅領域に位置さ
せられていることを特徴とする、請求項１ないし６のい
ずれか１項に記載のレールガン。
【請求項８】絶縁体は、同時に高い電気抵抗と、高い機
械的強度を持ち、加速プラズマによる熱的剥離および加
速された物体による破砕が小さい材料からなることを特
徴とする、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のレ
ールガン。
【請求項９】電気エネルギを供給する装置は、コンデン
サ、バッテリまたは後に接続されたインダクタを備えた
同極発生器からなることを特徴とする、請求項１ないし
８のいずれか１項に記載のレールガン。
【請求項１０】スイッチ装置は、開閉スイッチを含むこ
とを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１項に記
載のレールガン。
【請求項１１】スイッチ装置はイグニトロンを含むこと
を特徴とする、請求項10に記載のレールガン。
【請求項１２】エネルギ源と、導電路との間の電流回路
には、加速器に流れ込む電流がその最高値に達すると閉
路される短絡スイッチが配置されていることを特徴とす
る、請求項１ないし11のいずれか１項に記載のレールガ
ン。
【請求項１３】導電路の面部分は、全体構造の断面が、
絶縁体の面部分より大きいことを特徴とする、請求項１
ないし12のいずれか１項に記載のレールガン。