JP5730273B2 - Electromagnetic accelerator - Google Patents
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Description
この発明は、電磁加速装置に関し、さらに詳しくは、速度差なく3個以上の飛翔体を一斉に打ち出すことが出来る電磁加速装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetic accelerator, and more particularly to an electromagnetic accelerator capable of launching three or more flying objects all at once without a speed difference.
従来、図16〜図17に示す如き電磁加速装置500が知られている(非特許文献1参照)。
Conventionally, an
図16の電磁加速装置500は、水平方向に平行に並ぶ一対の導電レール3,5とそれらの間の加速空間19に装填された電機子4とからなるレールガン15を、3機、垂直方向に3段に配置して、各レールガン15の加速空間19を結ぶ直線上で同方向に磁力線を発生するように各レールガン15を接続線6,6で直列接続し、その直列回路にパルス電源1とスイッチ2から電流Iを供給するようにした構成である。
The
図17に示すように、各レールガン15が発生する磁力線が互いに強め合って一つの磁力線14を形成するため、効率良く、3個の電機子4を一斉に打ち出すことが出来る。
As shown in FIG. 17, the magnetic lines of force generated by the
上記従来の電磁加速装置500において、上段のレールガン15では中段のレールガン15からの磁力線の寄与が大きいが、下段のレールガン15からの磁力線の寄与は小さい。また、下段のレールガン15では中段のレールガン15からの磁力線の寄与が大きいが、上段のレールガン15からの磁力線の寄与は小さい。他方、中段のレールガン15では上段および下段のレールガン15の磁力線の寄与が両方とも大きい。このため、中段のレールガン15における磁力線が上段および下段のレールガン15における磁力線よりも強くなる。
この結果、上段および下段のレールガン15における電機子4よりも中段のレールガン15における電機子4の加速力が強くなり、速度差が生じてしまう問題点がある。
そこで、この発明は、速度差なく3個以上の電機子を一斉に打ち出すことが出来る電磁加速装置を提供することを目的としている。
In the conventional
As a result, there is a problem that the acceleration force of the
Therefore, an object of the present invention is to provide an electromagnetic accelerator capable of simultaneously launching three or more armatures without a speed difference.
第1の観点では、本発明は、平行に並ぶ一対の導電レール(3,5)とそれらの間の加速空間(19)に装填された電機子(4)とからなるレールガン(15)を、3機以上、円環状に等間隔で且つ各レールガン(15)の導電レール(3,5)が前記円環の半径方向に並ぶように配置し、各レールガン(15)の加速空間(19)を結ぶ円周上で同方向に磁力線を発生するように各レールガン(15)に給電する給電手段(1,2,6)を接続したことを特徴とする電磁加速装置(101,102,103,104,105,106)を提供する。
上記第1の観点による電磁加速装置では、各レールガン(15)における磁力線の強さが同じになるため、速度差なく3個以上の電機子(4)を一斉に打ち出すことが出来る。また、各レールガン(15)が発生する磁力線が互いに強め合うため、効率良く、3個以上の電機子(4)を一斉に打ち出すことが出来る。
なお、レールガン(15)が2機以下であれば、速度差の問題は生じない。
In a first aspect, the present invention provides a rail gun (15) comprising a pair of conductive rails (3, 5) arranged in parallel and an armature (4) loaded in an acceleration space (19) therebetween. Three or more machines are arranged in an annular shape at equal intervals and with the conductive rails (3, 5) of each rail gun (15) aligned in the radial direction of the ring, and an acceleration space (19) of each rail gun (15) is provided. Electromagnetic accelerators (101, 102, 103, 104) characterized by connecting power supply means (1, 2, 6) for supplying power to the rail guns (15) so as to generate magnetic lines of force in the same direction on the connecting circle. , 105, 106).
In the electromagnetic accelerator according to the first aspect, since the strength of the magnetic lines of force in each rail gun (15) is the same, it is possible to launch three or more armatures (4) all at once without any speed difference. Moreover, since the magnetic lines of force generated by the rail guns (15) reinforce each other, it is possible to efficiently launch three or more armatures (4) all at once.
If there are two or less rail guns (15), the speed difference problem does not occur.
第2の観点では、本発明は、前記第1の観点による電磁加速装置において、前記平行に並ぶ一対の導電レール(3,5)と同形状の平行な一対の導体辺をレールガン(15)の出射端側で短絡した構造の1回巻コイル(25)を混在させて配置し、それら1回巻コイル(25)が各レールガン(15)の磁力線と同方向に磁力線を形成するように各1回巻コイル(25)に給電するように前記給電手段(1,2,6)を接続したことを特徴とする電磁加速装置(103)を提供する。
一斉に打ち出す電機子(4)の数を減らすためにレールガン(15)の数を減らすと、磁力線が弱くなり、加速力が低下する。
これに対して、上記第2の観点による電磁加速装置では、電機子(4)を打ち出さないがレールガン(15)と同等の磁力線を発生する1回巻コイル(25)を混在させるため、一斉に打ち出す電機子(4)の数を減らすことが出来ると共に磁力線が弱くなるのを回避することが出来る。
In a second aspect, the present invention relates to the electromagnetic accelerator according to the first aspect, wherein a pair of parallel conductor sides having the same shape as the pair of parallel conductive rails (3, 5) arranged in parallel are arranged on a rail gun (15). One-turn coils (25) having a structure short-circuited on the emission end side are mixed and arranged so that each one-turn coil (25) forms a magnetic field line in the same direction as the magnetic field lines of each rail gun (15). Provided is an electromagnetic acceleration device (103) characterized in that the power supply means (1, 2, 6) are connected so as to supply power to the coil (25).
If the number of railguns (15) is reduced in order to reduce the number of armatures (4) to be launched all at once, the lines of magnetic force become weak and the acceleration force decreases.
On the other hand, in the electromagnetic acceleration device according to the second aspect, since the one-turn coil (25) that does not drive out the armature (4) but generates the magnetic field lines equivalent to the railgun (15) is mixed, all at once. It is possible to reduce the number of armatures (4) to be punched out and to avoid weakening the magnetic lines of force.
第3の観点では、本発明は、前記第1または第2の観点による電磁加速装置において、導電体筒(27)の内部空間に前記各レールガン(15)を配置したことを特徴とする電磁加速装置(104)を提供する。
隣接するレールガン(15)の間には空間が存在するため、その空間から磁力線が外側へ漏れてしまう。
これに対して、上記第3の観点による電磁加速装置では、レールガン(15)の外側に配置した導電体筒(27)により外側への磁力線の漏れを抑制することが出来る。
In a third aspect, the present invention provides the electromagnetic acceleration device according to the first or second aspect, wherein the rail guns (15) are arranged in an internal space of the conductor tube (27). An apparatus (104) is provided.
Since there is a space between the adjacent railguns (15), the magnetic lines of force leak outside from the space.
On the other hand, in the electromagnetic acceleration device according to the third aspect, the leakage of the magnetic lines of force to the outside can be suppressed by the conductor cylinder (27) arranged outside the rail gun (15).
第4の観点では、本発明は、前記第1から第3のいずれかの観点による電磁加速装置において、各レールガン(15)の方向が平行であることを特徴とする電磁加速装置(101,102,103,104)を提供する。
上記第4の観点による電磁加速装置では、一斉に打ち出す電機子(4)が、標的までの距離に拘わらず、レールガン(15)が並ぶ円環の大きさの円環状に並んで、標的に到達しうる。
In a fourth aspect, the present invention relates to the electromagnetic accelerator according to any one of the first to third aspects, wherein the directions of the rail guns (15) are parallel to each other. , 103, 104).
In the electromagnetic acceleration device according to the fourth aspect, the armatures (4) that are launched all at once reach the target in an annular shape with the size of the ring in which the railguns (15) are arranged, regardless of the distance to the target. Yes.
第5の観点では、本発明は、前記第1から第3のいずれかの観点による電磁加速装置において、前記各レールガン(15)の方向が、各レールガン(15)の方向を延長したときに給電端側の一点または出射端側の一点で収束するような方向であることを特徴とする電磁加速装置(105,106)を提供する。
上記第5の観点による電磁加速装置では、一斉に打ち出す電機子(4)が、標的までの距離に応じて、レールガン(15)が並ぶ円環の大きさより大きくなるか又は小さくなった円環状に並んで、標的に到達しうる。
In a fifth aspect, the present invention provides the electromagnetic accelerator according to any one of the first to third aspects, wherein power is supplied when the direction of each rail gun (15) extends the direction of each rail gun (15). Provided is an electromagnetic accelerator (105, 106) characterized in that the direction of convergence is at one point on the end side or one point on the exit end side.
In the electromagnetic acceleration device according to the fifth aspect, the armature (4) that is launched all at once has an annular shape that is larger or smaller than the size of the ring in which the railguns (15) are arranged, depending on the distance to the target. You can reach the target side by side.
本発明の電磁加速装置によれば、3個以上の電機子を一斉に効率的に且つ速度差なく打ち出すことが出来る。 According to the electromagnetic accelerator of the present invention, three or more armatures can be launched simultaneously and efficiently without a speed difference.
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments shown in the drawings. Note that the present invention is not limited thereby.
−実施例1−
図1は、実施例1に係る電磁加速装置101の給電端側を示す外観図である。
この電磁加速装置101は、平行に並ぶ一対の導電レール3,5とそれらの間の加速空間(図3の19)に装填された電機子4とからなるレールガン15を、8機、円環状に等間隔(=360°/8=45°間隔)で且つ各レールガン15の一対の導電レール3,5が放射状に並ぶように配置し、各レールガン15の外側の導電レール3に同方向の電流が流れるように各レールガン15を接続線6,6,6,6,6,6,6で直列に接続し、その直列回路にパルス電源1とスイッチ2から給電するようにした構成である。
Example 1
FIG. 1 is an external view illustrating a power feeding end side of the
This
各レールガン15の外側の導電レール3は、絶縁筒26を介して堅牢な金属筒枠22に固定されている。また、各レールガン15の内側の導電レール5は、絶縁層36を介して堅牢な金属芯32に固定されている。また、各レールガン15の間には、絶縁仕切り31がそれぞれ介設されている。
The
図2は、実施例1に係る電磁加速装置101の出射端側を示す外観図である。
各レールガン15の導電レール3,5の出射端間には、短絡インダクタンス23がそれぞれ接続されている。
FIG. 2 is an external view illustrating the emission end side of the
A short-
図3は、図2のA−B端面図である。
各レールガン15の方向は平行である。
3 is an end view taken along the line AB of FIG.
The direction of each
具体例を示すと、導電レール3,5はサイズ55mm×55mm×3mの銅製であり、一対の導電レール3,5の間隔は35mmである。電機子4はサイズ55mm×55mm×35mmの銅製である。金属筒枠22は、外径約80cmの鉄製円筒である。金属芯32は、直径約20cmの鉄製円柱である。
Specifically, the
図4は、実施例1に係る電磁加速装置101における磁力線を示す説明図である。
スイッチ2を閉じると、各レールガン15の導電レール3,5及び電機子4に電流Iが流れる。各レールガン15の外側の導電レール3に流れる電流Iの方向は一致している。従って、各レールガン15の内側の導電レール5に流れる電流Iの方向も一致している。この結果、各レールガン15の加速空間19を結ぶ円周上で同方向で互いに強め合った磁力線14が発生する。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating lines of magnetic force in the
When the
実施例1に係る電磁加速装置101によれば、各レールガン15において磁力線14の強さが同じになるため、速度差なく、8個の電機子4を一斉に打ち出すことが出来る。また、各レールガン15が発生する磁力線が互いに強め合うため、効率良く、8個の電機子4を一斉に打ち出すことが出来る。また、標的までの距離に拘わらず、8機のレールガン15が並ぶ円環の大きさの円環状に並んで、8個の電機子4が標的に到達しうる。
According to the
なお、実際には、電機子4に例えばプラスチック製の飛翔体が取り付けられ、その飛翔体が各レールガン15から射出されることになる。
Actually, for example, a plastic flying object is attached to the
−実施例2−
図5は、実施例2に係る電磁加速装置102における磁力線を示す説明図である。
この電磁加速装置102は、実施例1における8機のレールガン15を4機に減らした構成である。
-Example 2-
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating lines of magnetic force in the
The
実施例2に係る電磁加速装置102によれば、一斉に打ち出す電機子4の数を4個にすることが出来る。
但し、実施例1に係る電磁加速装置101に比べると、磁力線を発生するレールガン15の数が減ると共に隣接するレールガン15の間に存在するは空間から磁力線が外側へ漏れてしまうため、磁力線14が弱くなり、加速力は低下する。
According to the
However, compared to the
−実施例3−
図6は、実施例3に係る電磁加速装置103の給電端側を示す外観図である。
この電磁加速装置103は、平行に並ぶ一対の導電レール3,5とそれらの間の加速空間(図8の19)に装填された電機子4とからなるレールガン15を、4機、円環状に等間隔(=360°/4=90°間隔)で且つ各レールガン15の一対の導電レール3,5が放射状に並ぶように配置すると共に、それらレールガン15の中間に、一対の導電レール3,5と同形状の平行な一対の導体辺をレールガン15の出射端側で短絡した構造の1回巻コイル25をそれぞれ配置し、各レールガン15の外側の導電レール3及び各1回巻コイル25の外側の導体辺に同方向の電流が流れるように各レールガン15及び1回巻コイル25を接続線6,6,6,6,6,6,6で直列に接続し、その直列回路にパルス電源1とスイッチ2から給電するようにした構成である。
Example 3
FIG. 6 is an external view illustrating the power feeding end side of the
This
各レールガン15の外側の導電レール3及び各1回巻コイル25の外側の導体辺は、絶縁筒26を介して堅牢な金属筒枠22に固定されている。また、各レールガン15の内側の導電レール5及び各1回巻コイル25の内側の導体辺は、絶縁層36を介して堅牢な金属芯32に固定されている。また、各レールガン15及び各1回巻コイル25の間には、絶縁仕切り31がそれぞれ介設されている。
The
図7は、実施例3に係る電磁加速装置103の出射端側を示す外観図である。
各レールガン15の導電レール3,5の出射端間には、短絡インダクタンス23がそれぞれ接続されている。
各1回巻コイル25の一対の導体辺は、レールガン15の出射端側で短絡辺により短絡されている。
FIG. 7 is an external view illustrating the emission end side of the
A short-
A pair of conductor sides of each one-
図8は、図7のA−B端面図である。
各レールガン15及び各1回巻コイル25の方向は平行である。
8 is an end view taken along the line AB of FIG.
The directions of each
具体例を示すと、導電レール3,5はサイズ55mm×55mm×3mの銅製であり、一対の導電レール3,5の間隔は35mmである。電機子4はサイズ55mm×55mm×35mmの銅製である。1回巻コイル25の導体辺はサイズ55mm×55mm×3mの銅製であり、一対の導体辺の間隔は35mmであり、短絡辺のサイズは55mm×55mm×35mmの銅製である。金属筒枠22は、外径約80cmの鉄製円筒である。金属芯32は、直径約20cmの鉄製円柱である。
Specifically, the
図9は、実施例3に係る電磁加速装置103における磁力線を示す説明図である。
スイッチ2を閉じると、各レールガン15の導電レール3,5及び電機子4及び各1回巻コイル25に電流Iが流れる。各レールガン15の外側の導電レール3及び各1回巻コイル25の外側の導体辺に流れる電流Iの方向は一致している。従って、各レールガン15の内側の導電レール5及び各1回巻コイル25の内側の導体辺に流れる電流Iの方向も一致している。この結果、各レールガン15の加速空間19及び各1回巻コイル25の一対に導体辺間の空間を結ぶ円周上で同方向で互いに強め合った磁力線14が発生する。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating lines of magnetic force in the
When the
実施例3に係る電磁加速装置103によれば、各レールガン15において磁力線14の強さが同じになるため、速度差なく、4個の電機子4を一斉に打ち出すことが出来る。また、各レールガン15及び各1回巻コイル25が発生する磁力線が互いに強め合うため、効率良く、4個の電機子4を一斉に打ち出すことが出来る。また、標的までの距離に拘わらず、4機のレールガン15が並ぶ円環の大きさの円環状に並んで、4個の電機子4が標的に到達しうる。さらに、電機子4を打ち出さないがレールガン15と同等の磁力線を発生する1回巻コイル25を混在させるため、一斉に打ち出す電機子4の数を減らすことが出来ると共に磁力線が弱くなるのを回避することが出来る。
According to the
実施例3のようにレールガン15及び1回巻コイル25を同数交互に並べる構造が対称性に優れるが、必ずしも交互に並べる必要は無く、変形例として、例えばレールガン15を7機とし且つ1機を1回巻コイル25としてもよいし、レールガン15を3機とし且つ5機を1回巻コイル25としてもよい。
The structure in which the same number of
また、3個以上の電機子4を一斉に打ち出す必要が無い用途では、レールガン15を2機とし且つ6機を1回巻コイル25としたり、レールガン15を1機のみとし且つ他の7機をすべて1回巻コイル25として使用することも出来る。
In applications where it is not necessary to launch three or
−実施例4−
図10は、実施例4に係る電磁加速装置104の給電端側を示す外観図である。
この電磁加速装置104は、平行に並ぶ一対の導電レール3,5とそれらの間の加速空間(図12の19)に装填された電機子4とからなるレールガン15を、4機、円環状に等間隔(=360°/4=90°間隔)で且つ各レールガン15の一対の導電レール3,5が放射状に並ぶように配置し、各レールガン15の外側の導電レール3に同方向の電流が流れるように各レールガン15を接続線6,6,6で直列に接続し、その直列回路にパルス電源1とスイッチ2から給電するようにし、さらに、各レールガン15の外側を取り囲む導電体筒27を設けた構成である。
Example 4
FIG. 10 is an external view illustrating the power feeding end side of the
This
各レールガン15の外側の導電レール3及び各1回巻コイル25の外側の導体辺は、絶縁筒26及び導電体筒27を介して堅牢な金属筒枠22に固定されている。また、各レールガン15の内側の導電レール5は、絶縁層36を介して堅牢な金属芯32に固定されている。また、各レールガン15の間には、絶縁仕切り31がそれぞれ介設されている。
The
図11は、実施例4に係る電磁加速装置104の出射端側を示す外観図である。
各レールガン15の導電レール3,5の出射端間には、短絡インダクタンス23がそれぞれ接続されている。
FIG. 11 is an external view illustrating the emission end side of the
A short-
図12は、図11のA−B端面図である。
各レールガン15の方向は平行である。
12 is an end view taken along the line AB of FIG.
The direction of each
具体例を示すと、導電レール3,5はサイズ55mm×55mm×3mの銅製であり、一対の導電レール3,5の間隔は35mmである。電機子4はサイズ55mm×55mm×35mmの銅製である。金属筒枠22は、外径約80cmの鉄製円筒である。金属芯32は、直径約20cmの鉄製円柱である。導電体筒27は厚さ約5mmの銅製円筒である。
Specifically, the
図13は、実施例4に係る電磁加速装置104における磁力線を示す説明図である。
スイッチ2を閉じると、各レールガン15の導電レール3,5及び電機子4に電流Iが流れる。各レールガン15の外側の導電レール3に流れる電流Iの方向は一致している。従って、各レールガン15の内側の導電レール5に流れる電流Iの方向も一致している。この結果、各レールガン15の加速空間19を結ぶ円周上で同方向で互いに強め合った磁力線14が発生する。
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating lines of magnetic force in the
When the
先に実施例2で説明したように、導電体筒27が無ければ、隣接するレールガン15の間の空間から磁力線14が外側へ漏れてしまう。しかし、この実施例4では、レールガン15の外側に導電体筒27を配置したので、外側への磁力線14の漏れを抑制することが出来る。
As previously described in the second embodiment, if there is no
実施例4に係る電磁加速装置103によれば、各レールガン15において磁力線14の強さが同じになるため、速度差なく、4個の電機子4を一斉に打ち出すことが出来る。また、各レールガン15が発生する磁力線が互いに強め合うため、効率良く、4個の電機子4を一斉に打ち出すことが出来る。また、標的までの距離に拘わらず、4機のレールガン15が並ぶ円環の大きさの円環状に並んで、4個の電機子4が標的に到達しうる。さらに、レールガン15の外側への磁力線14の漏れを導電体筒27により抑制できるため、一斉に打ち出す電機子4の減らすことが出来ると共に磁力線が弱くなるのを回避することが出来る。
According to the
−実施例5−
図14は、実施例5に係る電磁加速装置105における図3相当図である。
この電磁加速装置105は、実施例1における8機のレールガン15の方向を平行にせず、各レールガン15の方向を延長したときに給電端側の一点で収束するような方向とした構成である。すなわち、8機のレールガン15が円環状に等間隔で並んでいるが、その円環の大きさが給電端側から射出端側へかけて大きくなっている。これ以外の構成は実施例1と同じである。
-Example 5
FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 3 in the
The
実施例5に係る電磁加速装置105によれば、一斉に打ち出された8個の電機子4が、レールガン15が並ぶ円環の大きさより大きい円環状に並んで飛翔する。飛翔する8個の電機子4が形成する円環の大きさは、飛翔距離が長いほど大きくなる。
According to the
−実施例6−
図15は、実施例6に係る電磁加速装置106における図3相当図である。
この電磁加速装置106は、実施例1における8機のレールガン15の方向を平行にせず、各レールガン15の方向を延長したときに出射端側の一点で収束するような方向とした構成である。すなわち、8機のレールガン15が円環状に等間隔で並んでいるが、その円環の大きさが給電端側から射出端側へかけて小さくなっている。これ以外の構成は実施例1と同じである。
-Example 6
FIG. 15 is a diagram corresponding to FIG. 3 in the
The
実施例6に係る電磁加速装置106によれば、一斉に打ち出された8個の電機子4が、レールガン15が並ぶ円環の大きさより小さい円環状に並んで飛翔する。飛翔する8個の電機子4が形成する円環の大きさは、標的までの距離が長いほど小さくなり、ある距離で1点に集中する。
According to the
−他の実施例−
(1)中棒(シャフト)を中心軸として親骨(リブ)を開閉しうる傘のような機構を用いて、3機以上のレールガン15の方向を中心軸Axに対して対称に可変とするのが好ましい。
(2)実施例1〜6では、3機以上のレールガン15を直列接続しているので、全てのレールガン15に同じ大きさの電流Iを供給でき、電流調整回路は1つで済む。他方、各レールガン15に個々に電流調整回路を設け且つ3機以上のレールガン15を並列接続してもよい。この場合、電流調整によって各レールガン15の電機子4の速度を個々に微調整可能となる。
(3)レールガン15の数は3機以上なら任意である。
-Other examples-
(1) The direction of the three or
(2) In the first to sixth embodiments, since three or
(3) The number of
本発明の電磁加速装置は、例えば衝撃試験に利用できる。 The electromagnetic accelerator of the present invention can be used for, for example, an impact test.
1 パルス電源
2 スイッチ
3,5 導電レール
4 電機子
6 接続線
14 磁力線
15 レールガン
19 加速空間
22 金属筒枠
23 短絡用インダクタンス
25 1回巻コイル
26 絶縁筒
27 導電体筒
31 絶縁仕切り
32 金属芯
36 絶縁層
101〜106,500 電磁加速装置
Ax レールガンの並びが形成する円環の中心軸
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