JPH04113197A

JPH04113197A - レールガン式２段加速装置による飛翔体加速法

Info

Publication number: JPH04113197A
Application number: JP23057090A
Authority: JP
Inventors: Akira Sawaoka; 澤岡　昭; Hideki Tamura; 英樹田村; Masanori Onozuka; 小野塚　正紀; Yasutsugu Oda; 泰嗣小田; Mitsuru Tomita; 充富田; Katsusuke Shimizu; 克祐清水; Shizuma Kuribayashi; 志頭真栗林
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-09-03
Filing date: 1990-09-03
Publication date: 1992-04-14
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JP2994712B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（卒業上の利用分野）本発明は、超高速飛翔体射出装置のレールガン式２段加
速加速装置に適用される飛翔体加速法に関するものであ
る。

（従来の技術）従来のレールガン式２段加速加速装置を第４図乃至第７
図、及び第８，９図に示した。

先ず第４回乃至第７図に示すレールガン式２段加速加速
装置を説明すると、第４図の（１）がガス銃弐飛翔体初
期加速装置、第４．５図の（２）が導入管、第４図の（
３）がパルス整形回路網、（４）がプラズマ、第４，７
図の（５）が飛翔体、　（６）　（６）がレール、第６
図の（８）がニードル、第７図の（ｄｌ）が導入管（２
）の内径（飛翔体（５）の外径に略同じ導入管（２）の
内径）、（ａＺ）がレール（６）　（６）間のうち。

導入管側部分の内径、（ｄいが同導入管側部分以降のレ
ール（６）　（６）間部分の内径で、ニードル（８）が
レール（６）　（６）間のうち、導入管側部分（内径（
ｄ２）の部分）に突出している。

次に第８．９図に示すレールガン式２段加速加速装置を
説明すると、（２）が導入管、（５）が飛翔体。

（６）　（６）がレール、（８）がニードル、（ａ＋）
が導入管（２）の内径（飛翔体（５）の外径に略同じ導
入管（２）の内径）、（ｄ４）がレール（６）　（６）
管の内径（飛翔体（５）の外径に略同しレール（６）　
（６）間の内径）でニードル（８）が埋め込まれて、レ
ール（６）　（６）間のうち、導入管側部分に突出して
いない。

次に第４図乃至第７図、及び第８．９図に示すレールガ
ン式２段加速加速装置の作用を説明すると、ガス銃式飛
翔体初期加速装置（１）により射出された飛翔体（５）
が加速ガスの膨張により初期加速されながら、導入管（
２）からレール（６）　（６）間へ入射されて、ニード
ル（８）部を通過するときに。

放電用電源（１０）→ニードル（８）→飛翔体（５）後
方の加速ガス中へ電圧を放電トリガとして印加し。

飛翔体（５）後方の加速ガスを絶縁破壊して、加速ガス
をプラズマ（４）化し、このプラズマ（４）を−対のレ
ール（６）　（６）間にパルス整形回路網（３）により
負荷した電圧による電流と自己発生の磁場により生じる
電磁力（ローレンツ力）とにより加速して、このプラズ
マ（４）の前に位置する飛翔体（５）を追加速するよう
にしている。

（発明が解決しようとする課題）前記第４図乃至第７図に示す従来のレールガン式２段加
速加速装置では、■ニードル（８）がレール（６）（６
）間のうち、導入管側部分（内径（ｄ２）の部分）に突
出しているので、導入管（２）からレール（６）　（６
）間へ入射した飛翔体（５）がニードル（８）に衝突し
て、飛翔体（５）が破砕または損傷する。■また外径が
導入管（２）の内径（ｄ、）に略同じ飛翔体（５）がそ
れよりも大径のレール（６）　（６）間の導入管側部分
（内径（ｄ２）の部分）に入射されるので３飛翔体（５
）の前方に周り込んで、飛翔体（５）が有効に追加速さ
れない。■また飛翔体（５）がその外径よりも大きいレ
ール（６）　（６）間の導入量側部分（内径（ｄ２）の
部分）に−旦入射された後、再び飛翔体（５）の外径に
近い導入管側部分以降のレール（６）（６）間部分（内
径（ｄ２）の部分）からレール（６）　（６）間部分（
内径（ｄ３）の部分）に入り込んむ確率が低いという問
題があった。

前記第８，９図に示す従来のレールガン式２段加速加速
装置では、■ニードル（８）が埋設されており、ニード
ル（８）の先端に電界が集中するので。

安定で、均一な放電を得にくい。■ニードル（８）から
レール（６）　（６）の一方に放電する可能性があって
１作動が不安定になるという問題があった。

また前記第４図乃至第７図に示す従来のレールガン式２
段加速加速装置、及び前記第８．９図に示す従来のレー
ルガン式２段加速加速装置に共通の問題として、ニード
ル（８）により飛翔体（５）後方の加速ガス中にプラズ
マ（４）を発生させる際ガスガスの圧力及びニードル（
電極）（８）への印加電圧を適切に調整しないと、加速
ガスが絶縁破壊しなくて、プラズマ（４）化しない。こ
れらレールガン式２段加速加速装置のようにニードル（
８）からの印加電圧により加速ガスをプラズマ（４）化
する場合、加速ガスの圧力と印加電圧と電極間距離との
関係は、一般にパッシェンの法則（第１０参照）に従う
。従って電極間距離を一定にした場合。

加速ガスの圧力をある程度低圧にしないと、必要になる
印加電圧が低くならない。またそれとは逆に、加速ガス
が高いと、必要になる印加電圧が高くなり、大容量の放
電用電源（１０）等が必要になる。

なお加速ガスの圧力を低（抑えるということは。

飛翔体（５）の初期加速乙こよる速度が遅くなるため。

高速の飛翔体速度を得るには、マイナス要素になる。

以上の問題を要約すると１次のようになる。

（１）印加電圧を抑える→加速ガス圧力を低くする必要
がある→飛翔体初期速度が下がる。

（１１）加速ガス圧力を高（する（飛翔体初期速度が下
がる）→印加電圧を高くする必要がある→大容量の放電
用電源（１０）等が必要になる。

（ｉｉｉ　）加速ガス圧力が高いと、高電圧が必要にな
り、それによりレール（６）　（６）に損傷（エロージ
ョン）が生して、レール（６）　（６）の耐久性が低下
する。

例えば電極間距離２ｍｍにおいて、ヘリウムガス（Ｈｅ
）中に絶縁破壊を生し゛させる場合、　５０Ｔｏｒｒの
ガス圧力下では、パッシェンの法則によれば、約２０Ｏ
Ｖの絶縁破壊電圧によりプラズマ化を行い得るが。

このガス圧力では、十分な飛翔体の初期加速を行えない
。従ってガス圧力を５．０００Ｔｏｒｒとし、十分な初
期加速を行える程度までガス圧力を上げるための絶縁破
壊電圧は、約３．０００Ｖになって、電源が大容量化す
る。

また前記第４図乃至第７図に示す従来のレールガン式２
段加速加速装置、及び前記第８．９図に示す従来のレー
ルガン式２段加速加速装置ではプラズマ（４）を生成す
るために加速ガス圧力を低くした場合、パッシェンの法
則のように低電圧において、絶縁破壊が生しやすくなる
ため、レール（６）　（６）間の必要としない位置で絶
縁破壊が生じやす（なる。このことは、必要とする位置
で絶縁破壊が生じないことであり、このため、プラズマ
（４）及び飛翔体（５）の加速が行えなくなるという問
題があった。

また従来の前記各レールガン式２段加速加速装置で生成
したプラズマ（４）は、密度及び電離率が比較的低く、
そのため、飛翔体（５）を加速する加速効率が低いとい
う問題があった。

本発明は前記の問題点に鑑み提案するものであり、その
目的とする処は、飛翔体の健全性を確保できる。飛翔体
の追加速を有効に行うことができる。高速な飛翔体加速
のマツチングを容易に行うことができる。さらに飛翔体
の加速効率を向上できるレールガン式２段加速装置によ
る飛翔化加速法を提供しようとする点にある。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するために９本発明のレールガン式２
段加速装置による飛翔化加速法は、ガス銃式飛翔体初期
加速装置の加速ガスにより初期加速された飛翔体を導入
管によりレールガン式２段加速装置のレールガン部入口
に導いて、加速ガスにより２段加速するときに、上記導
入管に設けた飛翔体の位置検出器及び速度検出器により
飛翔体の位置及び速度を検出し、その結果によりレール
ガン部に電圧を印加することと飛翔体直後の加速ガス中
にレーザー光線を照射することとを併せ行って、絶縁破
壊を生じさせ、良質のプラズマを生成して、これをレー
ルガン部でプラズマ・アーマチャーとして使用すること
を特徴としている。

（作用）本発明のレールガン式２段加速装置による飛翔化加速法
は前記のようにガス銃式飛翔体初期加速装置の加速ガス
により初期加速された飛翔体を導入管によりレールガン
式２段加速装置のレールガン部人口に０００て、加速ガ
スにより２段加速するときに、上記導入管に設けた飛翔
体の位置検出器及び速度検出器により飛翔体の位置及び
速度を検出し、その結果によりレールガン部に電圧を印
加し且つ飛翔体直後の加速ガスにレーザー光線を照射す
ることにより、またはレーザー光線を照射しその直後に
レールガン部に電圧を印加することにより、絶縁破壊を
生しさせ、良質のプラズマ（密度が高く、電離度が大き
く１通電性のよいプラズマ）を生成して、これをレール
ガン部でプラズマ・アーマチャーとして使用する。

（実施例）次に本発明の飛翔化加速法の実施に使用するレールガン
式２段加速装置の構成例を第１図乃至第３図により説明
すると、（１）がガス銃弐飛翔体初期加速装置、（２）
が導入管、（３）がパルス整形回路網。

（４）がプラズマ、（５）が飛翔体、　（６）　（６）
がレールガン式２段加速装置のレール、（８）が導入管
（２）に設けた飛翔体位置検出器で、同飛翔体位置・速
度検出器（８）で飛翔体（５）の位置及び速度を検出す
る。

また（７）が上記パルス整形回路網（３）の近傍位置に
配設したレーザー光線入射手段で、レーザー光線（７゛
）をレーザー光線入射手段（７）から飛翔体（５）の後
方の加速ガス中へ照射するようになっている。このレー
ザー光線（７゛）の照射は、飛翔体位置・速度検出器（
８）により検出した飛翔体（５）の位置及び速度の検出
結果により飛翔体（５）後方の加速ガス中へタイミング
よく効率的に行われる。

また（ａ、）が導入管（２）の内径（飛翔体（５）の外
径に略同じ導入管（２）の内径）、（ａ４）がレール（
６）　（６）間の内径（飛翔体（５）の外径に略同じレ
ール（６）（６）間の内径）である。

次に前記第１図乃至第３図に示すレールガン式２段加速
装置の作用を具体的に説明する。ガス銃式飛翔体初期加
速装置（１）の加速ガスにより射出された飛翔体（５）
が加速ガスの膨張により初期加速されながら、導入管（
２）→レール（６）　（６）間へ入射される。このとき
、導入管（２）に設けた飛翔体位置・速度検出器（８）
により飛翔体（５）の位置及び速度を検出し、その結果
によりレーザー光線入射手段（７）から飛翔体（５）後
方の加速ガス中ヘレーザー光線（７゛）が照射され、加
速ガスが光励起して、放電トリガが与えられ、飛翔体（
５）後方の加速ガス中りこ絶縁破壊が生じて、絶縁破壊
が生し良質のプラズマ（密度が高（、電離度が大きく。

通電性のよいプラズマ）が性成され、これがレールガン
部でプラズマ・アーマチャーとして使用されて、プラズ
マ・アーマチャー及び飛翔体（５）が追加速される。

従来のレールガンのデータ（米国イリノイ大学のデータ
）とレーザー励起レールガンのデータとを次に示す。

以上、レーザー光線によるプラズマの生成は。

フラズマ生成時の加速ガス圧力が高くても実行可能であ
り、絶縁破壊電圧を高く取れるので、大電圧までアーマ
チャ後方で発生する２次放電を生じさせないので、追加
速が効率的に行われる。またフラズマ密度が高く、電離
度が大きな質の良いプラズマを生成して、これを加速で
きるので、加速効率が向上する（大気中でペレット質量
が大きくて、低い初期速度で、低い電圧でも、高い速度
が得られる。

（発明の効果）本発明のレールガン式２段加速装置による飛翔体加速法
は前記のようにガス銃式飛翔体初期加速装置の加速ガス
により初期加速された飛翔体を導入管によりレールガン
式２段加速装置のレールガン部入口に導いて、加速ガス
により２段加速するときに、上記導入管に設けた飛翔体
の位置検出器及び速度検出器により飛翔体の位置及び速
度を検出し、その結果によりレールガン部に電圧をタイ
ミングよく効率的に印加することと飛翔体直後の加速ガ
ス中にレーザー光線を照射することとを併せ行って、絶
縁破壊を生じさせ、良質のプラズマ（密度が高く、電離
度が大きく９通電性のよいプラズマ）を生成して、これ
をレールガン部でプラズマ・アーマチャーとして使用す
るので、つまりプラズマを発生させるための放電トリガ
をレーザー光線により与えるので、レール間の径を導入
管の径と略同じにできる。そのため。

■飛翔体のニードル等の突起物に対する衝突。

破砕、損傷を防止できて、飛翔体の健全性を確保できる
。

■飛翔体後方のプラズマの飛翔体前方への回り込みを防
止できて、飛翔体の追加速を有効に行うことができる。

■飛翔体のレール間部分（内径（ｄいの部分）に入り込
むことを考慮する必要がなくて、飛翔体を健全に走行さ
せることができる。

■レーザー光線により加速ガス中に放電トリガとしてエ
ネルギーを与え、レール間の絶縁破壊をし易くする。つ
まり加速ガスのプラズマ化をし易くするため、加速ガス
の圧力が高くても、加速ガスのプラズマ化を容易に行う
ことができるとともに、プラズマ化を行うための放電用
電源を不要にできる。例えば前記米国イリノイ大学のデ
ータによれば、従来方式によりプラズマを生成して、加
速させた場合、プラズマ士レールの抵抗は、約０゜４Ω
であり、プラズマの有する密度、及び電離率が低い。従
ってプラズマの抵抗が太き（、パルス整形回路網よりも
大きな電圧１０ＫＶを印加させ、プラズマを加速しよう
としても、プラズマには、２３゜５にνの電圧した流れ
ず、プラズマにかかる電磁力（ローレンツ力）が小さく
て、プラズマの加速及び飛翔体の追加速か十分に行えな
い。

■加速ガス圧力を高い状態にしたままでも、レーザー光
線によりプラズマを所定の位置に生成することができる
。またレーザー光線によりプラズマ化していない加速ガ
ス領域では、圧力が高いため。

必要としないプラズマ（絶縁破壊）が生しない（第１１
図参照）。

■加速ガス圧力が高いまま、レーザー光線によりプラズ
マを生成することにより、高密度、高電離質の良質のプ
ラズマを得ることができて、加速効率を向上できる。例
えば４４ＭＷのルビーレーザーを２５ｘｌＯ−９ｓｅｃ
照射して、約７．０００Ｔｏｒｒの加速ガスをプラズマ
化して、加速させると、プラズマ＋レールの抵抗は、約
０．０３Ωであり、プラズマの有する密度、及び電離率
は高くなる。従ってプラズマの抵抗が小さいため、パル
ス整形回路網より２．５ＫＶの電圧をレールに印加し、
プラズマを加速させる場合には、約８８ＫＡの電流がプ
ラズマに流れ。

プラズマにかかる電磁力（ローレンツ力）を太きく確保
することができて、プラズマの加速及び飛翔体の追加速
を十分に行える（前記の表参照）。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる飛翔体加速法の実施に使用する
レールガン式２段加速装置の構成例を示す系統図、第２
図はレーザー光線が飛翔体の加速方向に対して側方から
入射される状態を示した説明図、第３図は導入管及びレ
ールを示す縦断側面図、第４図は従来のレールガン式２
段加速装置のを示す系統図、第５図は導入管及びレール
を示す縦断側面図、第６図はレール及びニードルを示す
縦断側面図、第７図は導入管及びレールを示す拡大縦断
側面図、第８図は他の従来例のレール及びニードルを示
す縦断正面図、第９図はこの従来例の導入管及びレール
を示す拡大縦断側面図、第１Ｏ図はパッシェンの法則を
示し説明図である。（１）　　・・・ガス銃弐飛翔体初期加速装置、（２）
・・・導入管、（３）・・・パルス整形回路網、（４）
・・・プラズマ、（５）・・・飛翔体、　（６）　（６
）　　・・・レール。（７）・・・レーザー光線入射手段、（７’）　　・・
・し−ザー光線、（ｄｔ）　　・・・導入管（２）の内
径、（ｄ、）・・・レール（６）　（６）ｌ♂の内径、
（８）・・・飛翔体位置・速度検出器、　（１０）　　
・・・放電用電源。第４図

Claims

【特許請求の範囲】

ガス銃式飛翔体初期加速装置の加速ガスにより初期加速
された飛翔体を導入管によりレールガン式２段加速装置
のレールガン部入口に導いて、加速ガスにより２段加速
するときに、上記導入管に設けた飛翔体の位置検出器及
び速度検出器により飛翔体の位置及び速度を検出し、そ
の結果によりレールガン部に電圧を印加することと飛翔
体直後の加速ガス中にレーザー光線を照射することとを
併せ行って、絶縁破壊を生じさせ、良質のプラズマを生
成して、これをレールガン部でプラズマ・アーマチャー
として使用することを特徴としたレールガン式２段加速
装置による飛翔体加速法。