JPH0861893A - 同軸形レールガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電源容量を上げることなく、レールの長さも増
やすことなく、飛翔体の発射速度を上げる。 【構成】導管５の中心にこの導管５と同軸に導棒３を貫
設する。導管５の内部には、中心の穴を導棒３が貫通し
た環状の飛翔体４を収納する。導管５の片端と導棒３の
片端は、直流電源に接続し、開閉器２を介して通電し
て、導管５から飛翔体４を介して導棒３に至る電路を流
れる電流で発生する電磁力によって、飛翔体４を加速
し、導管５の他端から発射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、材料の強度試験機など
に使われる同軸形レールガンに関する。

【０００２】

【従来の技術】同軸形レールガンは、レールで加速した
飛翔体を発射し、対象物に衝突させて、対象物の強度を
評価したり、或いは、軍事用として、対象物を損傷した
り、破壊するために使用される。

【０００３】この同軸形レールガンは、例えば、平行に
配置され導電性材料で製作された一対のレールと、この
レールの間にこのレールを電気的に橋絡し、且つ、この
レール上をこのレールに案内されて容易に移動可能に設
けられた飛翔体と、レールの端部に接続される直流電源
で構成されている。

【０００４】このように構成された同軸形レールガンに
おいては、直流電源からレールの端部に供給された電流
は、片側のレールから飛翔体を経て他側のレールに流入
し、コ字状に迂回して直流電源に戻る閉ループを流れ
る。

【０００５】このように、コ字状に迂回した閉ループに
電流を通電すると、飛翔体には、コ字状の外側に駆動さ
せる電磁力が働くので、飛翔体は、この電磁力によって
レール上を移動する。この移動に伴い、飛翔体は加速さ
れ、高速となって、レール上を移動し、飛翔体がレール
の端部に達すると、この飛翔体は、レールの端部から自
己の慣性で発射される。

【０００６】したがって、このような同軸形レールガン
において、飛翔体の重量を増やしたり出射速度を上げ
て、材料試験機などの容量を上げるためには、飛翔体に
加えられる加速度を得るための電磁力を強化しなければ
ならない。

【０００７】そのために、従来から、電源容量を上げて
レールに流れる電流を増やしたり、又は、レールの長さ
を延ばして加速時間を延ばしたり、仕様によって、飛翔
体の重量を減らして加速を早める、などの方法が採用さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このうち、
レールに流れる電流を増やす方法は、電源の容量を上げ
なければならないだけでなく、飛翔体とこの飛翔体が摺
動しながら移動するレールとの間の接触抵抗を減らさな
ければならないが、接触抵抗を減らすためには、接触抵
抗が低く、且つ、耐摩耗性の優れた材料を必要とする
他、接触圧力を増やさなければならず、すると、接触面
の摩擦力が増えて、飛翔体の加速が損なわれるおそれが
ある。

【０００９】次に、レールの長さを延ばして最終の加速
度を上げる方法は、確かに加速時間の延長で重い飛翔体
も高速に加速することはできるが、一方では、長くなる
レールによって、インダクタンスを含む電気抵抗も増え
るので、電磁力を上げるための電流が減少して逆効果と
なるおそれもある。

【００１０】さらに、レールが長くなればなるほど、レ
ールの製作と組立に時間がかかり、輸送も困難となり、
設置面積も広くなる。また、飛翔体の重量を減らす方法
は、レールガンの容量が低下する欠点もある。

【００１１】そこで、本発明の目的は、電源容量を増や
すことなく、レールの長さも増やすことなく、飛翔体の
発射速度を上げることのできる同軸形レールガンを得る
ことである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の同軸形レールガ
ンは、導管の軸心にこの導管と同軸に導棒を貫設し、導
管の内部に、導棒が中心穴に貫通した飛翔体を挿入し、
導管の端部と導棒に接続された電源を設けたことを特徴
とする。

【００１３】

【作用】電源から導棒と飛翔体を経て導管に流れる電流
は、導棒を流れる電流と導管を流れる電流の値が同じで
向きが逆となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の同軸形レールガンの一実施例
を図面を参照して説明する。図１は、本発明の同軸形レ
ールガンの一実施例を示す断面図、図２（ａ）は、図１
の部分詳細図、図２（ｂ）は、図１の右側面拡大図であ
る。

【００１５】図１及び図２（ａ），（ｂ）において、こ
の同軸形レールガンは、銅管で製作された円筒状の導管
５と、この導管５の内部にこの導管５と同軸に収納され
た銅材製の導棒３と、導管５の内部に片側が固定され、
他側で導棒３を支えるセラミック材で略角柱状の支え棒
６と、導管５の内部に収納され中心穴に導棒３が遊嵌し
た、詳細を図２（ａ）で示す略Ｃ形のアルミニウム材の
飛翔体４とで構成されている。

【００１６】このように構成された同軸形レールガンに
おいては、直流電源１に接続された開閉器２を投入する
と、図１の矢印Ａ及びこの図１の部分拡大詳細図を示す
図３の矢印Ａ０，Ａ１，Ａ２に示すように、導棒３の左
端と飛翔体４及び導管５の左端を含む略コ字状の回路を
流れる電流によって、同軸形レールガンは励磁される。

【００１７】この通電によって導棒３から飛翔体４に流
れる電流の大部分は、これらの導棒３と飛翔体４との間
に形成される空隙で放電する。同様に、飛翔体４から導
管５に流れる電流も、これらの間に介在する空隙によっ
て、放電する。したがって、一部は、これらの接触面で
通電されるが、大部分は、放電電流となり、導棒３の表
面は部分的に溶融する。

【００１８】この励磁電流で発生した磁束によって、飛
翔体５は内周を導棒５に案内され、外周を導管５で案内
されるとともに、飛翔体４に形成された切欠部４ａは、
支え棒６に案内されて、図１において右方向に移動しな
がら加速される。

【００１９】この移動と加速の過程において、図３に示
すように導棒３に流入する電流Ａ０は、飛翔体４によっ
て矢印Ａ１，Ａ２に示すように分流した後、図１及び図
３において左の方向に流れる。すると、電流Ａ０で発生
した磁束と電流Ａ１，Ａ２で発生した磁束は、大きさが
等しく方向が逆となるので、互いに打ち消され、飛翔体
４と導管５で構成される電路のインダクタンスがほぼ零
となる。

【００２０】したがって、加速初期の立ち上りが早く、
加速のための電流を増やすことができるので、小容量の
直流電源で強力な電磁力を得ることができ、飛翔体４を
高速に加速して、同軸形レールガンの右端から対象物に
向けて出射することができる。

【００２１】なお、上記実施例において、飛翔体４の内
周と外周に燐青銅板で波状とした接触環を挿入固定し
て、飛翔体４と導棒３との間の通電を燐青銅板による接
触圧力によって接触抵抗と摩擦係数を減らしてもよい。

【００２２】この場合には、飛翔体４の外周に取り付け
た燐青銅板によって、飛翔体４と導管５との間の接触抵
抗も減少し、同軸形レールガンの左端から右端に移動す
る過程において、常に接触し通電状態を維持することが
できるので、飛翔体４の加速性能を上げるとともに、安
定した加速特性を得ることができる。

【００２３】また、接触抵抗を低下させ、通電の断続を
防ぐ燐青銅板は、飛翔体４側ではなく、導棒３の表面及
び導管５の内面側に設けてもよい。次に、図４は、請求
項２，３及び請求項４に記載の発明の同軸形レールガン
の一実施例を示す断面図で、図１に対応し、複数本の導
棒と導管を接続して構成した状態を示す。

【００２４】図４においては、図１で示した導管５に比
べて長さが同一の短い導管５Ａ，５Ｂ，５Ｃが絶縁物の
接続具７Ａ，７Ｂを介して接続されている。この接続具
７Ａ，７Ｂは、図４及びこの図４のＣ−Ｃ断面拡大図を
示す図５（ａ）及び図４のＤ−Ｄ断面拡大図を示す図５
（ｂ）に示すように、筒状の筒継手部７ａと軸状の軸継
手部７ｃと、これらの筒継手部７ａと軸継手部７ｃを接
続する接続部７ｂと、導管５Ａ，導棒３Ａ，及び、導管
５Ｂ，導棒３Ｂと、導管５Ｃ，導棒３Ｃ間の支え棒６Ａ
で構成されている。

【００２５】また、直流電源１Ａの負側に接続される電
線は、接続具７Ａを外側から貫通して導管５Ｂの左端に
接続され、開閉器２Ａは、接続具７Ａの外側から右側に
突き出た軸継手部７Ｃを経て、導棒３Ｂの左端に接続さ
れている。

【００２６】同様に、直流電源１Ｂの負側に接続される
電線は、接続具７Ｂを外側から貫通して導管５Ｃの左端
に接続され、開閉器２Ｂは、接続具７Ｂの外側から、こ
の接続具７Ｂの右側に突き出た軸継手部７Ｃを経て、導
棒３Ｃの左端に接続されている。

【００２７】このように構成された同軸形レールガンに
おいては、この同軸形レールガンに要求される定格に従
って、同一品の導管５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、同じく同一品
の導棒３Ａ，３Ｂ，３Ｃを所要の長さに接続具７Ａ，７
Ｂを介して接続することで、飛翔体４の出射速度を要求
される仕様に応じて任意に選定することができる。

【００２８】また、投入する開閉器２，２Ａ，２Ｂによ
って、飛翔体４の加速度を任意に選定することができる
ので、試験条件が異なる試験対象物に対して、短時間に
試験条件を変えることもできる。

【００２９】なお、上記実施例においては、図４におい
て中間部と右端に開閉器２Ａ，２Ｂを設けた例で説明し
たが、これらの開閉器２Ａ，２Ｂを省いて、左端の開閉
器２だけとしてもよい。

【００３０】さらに、上記実施例では、導棒３Ａ，３
Ｂ，３Ｃと導管５Ａ，５Ｂ，５Ｃの接続を接続具７Ａ，
７Ｂで行った例で説明したが、これらの導棒３Ａ，３
Ｂ，３Ｃと導管５Ａ，５Ｂ，５Ｃの端部にめねじとおね
じを形成し螺合させて、互いに接続してもよい。但し、
この場合には、直流電源１Ａ，１Ｂは省くことになる。

【００３１】また、上記実施例において電源１は、直流
電源から直接供給したが、波形成形回路を介して接続し
て、電流の立ち上りの時定数を短縮し、飛翔体の加速の
立上りを短縮してもよい。さらに、電源１及び開閉器２
から中空導管５及び中実導棒３の間を接続する電線は、
同軸ケーブルを用いることで、インダクタンスを減ら
し、このインダクタンスによる電流の減少を防いでもよ
い。また、中実導棒３は、電流密度によって中空として
もよい。

【００３２】

【発明の効果】以上、本発明によれば、導管の軸心に導
管と同軸に導棒を貫設し、導管の内部に、中心穴に導棒
が貫通した飛翔体を挿入し、導管の端部と導棒に接続さ
れた電源を設けることで、電源から導棒と飛翔体を経て
導管に流れる電流は、導棒を流れる電流と導管を流れる
電流の値を同一で向きを逆として、飛翔体を加速する電
磁力を発生させる励磁電流の電路のリアクタンスを減ら
したので、電源容量を増やすことなく、レールの長さも
増やすことなく、飛翔体の発射速度を上げることのでき
る同軸形レールガンを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の同軸形レールガンの一実施例を示す断
面図。

【図２】（ａ）は、図１の部分拡大図、（ｂ）は、
（ａ）の右側面図。

【図３】本発明の同軸形レールガンの作用を示す部分拡
大断面図。

【図４】本発明の同軸形レールガンの他の実施例を示す
断面図。

【図５】（ａ）は、図４のＣ−Ｃ断面拡大図、（ｂ）
は、図４のＤ−Ｄ断面拡大図。

【符号の説明】

１…電源、２，２Ａ，２Ｂ…直流電源、３，３Ａ，３
Ｂ，３Ｃ…導棒、４…飛翔体、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…
導管、６，６Ａ…支え棒、７Ａ，７Ｂ…接続図。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導管と、この導管の軸心に貫設された導
   棒と、前記導管に挿入され軸心に前記導棒が貫通する環
   状の飛翔体と、前記導管と前記導棒に接続された電源と
   からなる同軸形レールガン。
2. 【請求項２】 導管と導棒の端部に嵌合部を形成し、前
   記導管と前記導棒をそれぞれ連結したことを特徴とする
   請求項１に記載の同軸形レールガン。
3. 【請求項３】 導管と導棒を同軸絶縁継手でそれぞれ連
   結したことを特徴とする請求項１に記載の同軸形レール
   ガン。
4. 【請求項４】 同軸絶縁継手で連結された各導管と導棒
   に電源を接続したことを特徴とする請求項３に記載の同
   軸形レールガン。
5. 【請求項５】 導管及び導棒と電源間に波形成形回路を
   接続したことを特徴とする請求項１，２又は請求項３に
   記載の同軸形レールガン。
6. 【請求項６】 導棒を支え棒を介して導管に固定したこ
   とを特徴とする請求項１，２，３，４又は請求項５に記
   載の同軸形レールガン。