JPH09219298A - 電磁加速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題 】締め付け力を効率良く導電性及び絶縁性レー
ルに作用させることが可能な電磁加速装置を提供する。 【解決手段】 電源と、該電源に一端側が接続されてア
ーマチャの加速通路４を形成するように所定方向y に所
定距離だけ離隔された相対する一対の電極用導電性レー
ル1,2 と、一対の電極用導電レール1,2 と共にアーマチ
ャの加速通路4 を形成するようにして導電性レール1,2
間に介装される一対の絶縁性レール3 と、導電性及び絶
縁性レール1,2,3 を収納するケーシング5,6,7 とを備
え、前記ケーシング5,6,7 は、加速通路4 に対して垂直
な一方向c に分離可能な２つの第１及び第２ケーシング
部材5,6 と、２つの第１及び第２ケーシング部材5,6 を
加速通路4 に対して垂直な前記一方向c から締めつける
締付部材7 とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定方向に隔離さ
れた一対の電極部材を締めつける力が１方向に働く電磁
加速装置に係わり、特に、電極部材を隔離する所定方向
が、前記締付方向から所定角度傾いている電磁加速装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず始めに、図６により、電磁加速の原
理を簡単に説明する。電磁加速装置は、電源と、二つの
電極５１, ５２と、飛翔体５３と、導電性物質であるア
ーマチャ５４とを備えている。電源により、図示矢印方
向に電流Ｉをアーマチャ５４を経由して電極５１，５２
に流すと、電極５１と５２の間には、右ネジの法則に従
い紙面の手前から向こう側に磁場Ｂが発生する。その
時、アーマチャ５４を流れる電流Ｉと、この磁場Ｂとの
間には、今度は「フレミングの左手の法則」に従い、こ
の磁場Ｂとアーマチャ５４を流れる電流Ｉに垂直な方向
に電磁力Ｆが働く。アーマチャ５４及び飛翔体５３は、
電磁力Ｆの方向に加速される。そして、電極５１，５２
に沿って飛翔体５３が射出されるのである。

【０００３】この時のアーマチャ５４としては、金属を
溶融してプラズマ化したものや、飛翔体５３が導電性の
ものであれば、アーマチャを兼用したものを用いること
が可能である。

【０００４】この様な電磁加速の原理を応用した具体的
な装置としてレール型電磁加速装置が、図７に示されて
いる。図７（ａ）は電磁加速装置の加速管の断面図であ
り、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。
図７（ｂ）において、ボルト５８は省略している。

【０００５】レール型電磁加速装置の加速管は、通常、
二つの電極５１、５２であるー対の電極用導電レール５
１，５２と、ー対のレール絶縁材５５，５６と、絶縁材
５９，６０と、上下アンビル６１，６２と、及び複数の
ボルト５８とにより構成される。前記一対の導電レール
５１，５２及び前記ー対のレール絶縁材５５，５６はア
ーマチャのボア（加速通路）５７を形成するボアコンポ
ーネントである。前記ー対のレール絶縁材５５，５６
は、前記ー対の導電レール５１，５２が短絡しないよう
に区切っている。また、絶縁材５９，６０は、導電レー
ル５１，５２とアンビル６１，６２間に挿入され、一対
の導電レール５１，５２が導電性のアンビル６１、６２
を通じて短絡しないようにしている。

【０００６】上下アンビル６１，６２は、図７（ｂ）に
示すように、アーマチャのボア５７に沿って前記ボアコ
ンポーネントを支持するためにボア５７の軸方向に一体
で連続した上下のケーシングである。このように、上下
にケーシングが分離している理由は、ケーシングから定
期的にボアコンポーネントを取り出して、ボアコンポー
ネントを清掃したり、修復したりすることを可能にする
ためである。プラズマ化された材料の温度が高いため、
導電レール５１，５２の絶縁状態を確保するためのレー
ル絶縁材５５，５６が溶融したり、プラズマ化された材
料がレール絶縁材５５，５６に付着して導電レール５
１，５２の絶縁状態を破壊するため、定期的にレール絶
縁材５５，５６を清掃したり、修復したりする必要があ
るのである。

【０００７】そして、導電レール５１，５２に通電した
とき、一対の導電レール５１，５２間に作用する相反発
する電磁力やボアコンポ−ネント内に発生する高圧力プ
ラズマによる力によって導電レール５１，５２とレール
絶縁材５５，５６の接触面が開きプラズマが漏れるのを
防止するため、上下のケーシングである上下アンビル６
１，６２をボアに対して垂直な一方向からボルト５８に
よって強力に締めつけている。このようなボルト５８
は、アーマチャのボア５７に沿って複数設けられてい
る。このような締め付け手段は、図７に示す従来の電磁
加速装置のようにボルトによる場合の他、くさびを押し
込む方法等がある。

【０００８】さらに導電レール５１，５２とレール絶縁
材５５，５６の接触面にはそれぞれ０−リング６３を配
設しプラズマが漏れるのを防止している。なお、導電レ
ール５１，５２は電磁加速管外の電源に接続されてい
る。

【０００９】上記構造のレール型電磁加速装置は、前記
二つの導電レール５１，５２の電源に接続されている側
のある位置で導電レール間を短絡させた導電性の金属箔
等の材料が大電流によりプラズマ化され、レール内５
１，５２に供給される。そして、電磁加速管において、
プラズマ化された材料を加速し、その前方に配置した飛
翔体を射出する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示す従来の電磁加速装置のようにボルトによる場合等、
締め付け力を一方向にのみ作用させる電磁加速装置で
は，導電レールとレール絶縁材からなるボアコンボーネ
ントを締め付ける力が不十分であるか，または十分な締
め付け力を得るためにボルトの数を増やしたりボルトの
サイズを増大させたりして電磁加速装置の重量の増大
や，大形化を招くという問題があった。

【００１１】本発明は、上記問題を鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、前記締め付け力を
効率良く前記導電性及びレール絶縁材に作用させること
が可能な電磁加速装置を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電磁加速装置は、前記導電性及びレール絶縁
材を収納するケーシングが、前記ボアに対して垂直な一
方向へ分離可能な２つの第１及び第２ケーシング部材
と、前記導電性及びレール絶縁材間の密接な接触を維持
するために、該２つの第１及び第２ケーシング部材をボ
アに対して垂直な前記一方向から締めつける締付部材と
を有しており、前記一対の電極用導電レールはその所定
の離隔方向が、前記締付部材の締付方向に対して所定角
度傾斜させられている。例えば、前記電源からの電流
が、前記一方の電極用導電レールから前記アーマチャを
経て前記他方の電極用導電レールへと一方向に流れるワ
ンターン電流である場合、前記所定角度を21度より大き
く45度未満にする。

【００１３】

【発明の作用及び効果】前記一対の電極用導電レールは
その所定の離隔方向が前記締付部材の締付方向に対して
所定角度傾斜させられていると、特に、前記電源からの
電流が、前記一方の電極用導電レールから前記アーマチ
ャを経て前記他方の電極用導電レールへと一方向に流れ
るワンターン電流である場合、前記所定角度は21度より
大きく45度未満に傾いていると、比較的効率良く前記導
電性及びレール絶縁材に締めつけ力が作用する。23°＜
θ＜39°の範囲では、かなり良い効果が得られ、最も顕
著に効果が得られるのは、25°＜θ＜32°°である。特
に、27°傾いていると最大に効率良く作用する。

【００１４】このように、前記締め付け力を効率良く前
記導電性及びレール絶縁材に作用させることが可能であ
ると、従来の電磁加速装置ように、十分な締め付け力を
得るためにボルトの数を増やしたりボルトのサイズを増
大させたりする必要がなく、電磁加速装置全体の軽量小
型化が可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。図１は本発明の電磁加速装置を射出口か
らみた図である。図１において、符号１及び２は一対の
電極用導電レール、３は絶縁材、４はアーマチャのボ
ア、５及び６はケーシングを構成する第１及び第２ケー
シング部材、７は締付手段である。

【００１６】一対の電極用導電レール１及び２は、アー
マチャのボアを形成するように所定方向ｙに所定距離だ
け離隔され相対するによう設けられている。それらの一
端側（図面に現れていない側）は図示されていない電源
に接続されている。絶縁材３は、前記一対の電極用導電
レール１，２と共にアーマチャのボアを形成するように
して前記導電レール１，２間に介装される一対のレール
絶縁材である。この絶縁材３は、本実施例において、前
記電極用導電レール１，２を第１及び第２ケーシング部
材５，６から絶縁するための絶縁部材と一体に設けられ
ており、前記電極用導電レール１，２を包囲している。
尚、前記電極用導電レール１，２を第１及び第２ケーシ
ング部材５，６から絶縁するための絶縁部材と前記導電
レール１，２間に介装される一対のレール絶縁材とを別
体としてもよい。

【００１７】ケーシングを構成する第１及び第２ケーシ
ング部材５，６は、前記ボア４に対して垂直な一方向ｃ
に分離可能である。締付部材７は、前記ボア４に沿って
設けられる複数のボルト等からなり、前記導電性及びレ
ール絶縁材間の密接な接触を維持するために、前記第１
及び第２ケーシング部材５，６を前記ボア４に対して垂
直な前記一方向ｃから締めつけている。前記一対の電極
用導電レール１，２はその所定の離隔方向ｙが前記締付
部材の締付方向ｃに対して所定角度θだけ傾斜させられ
て収納されている。

【００１８】この所定の角度θは、後述するような設計
判断基準Rcが大きくなる角度であり、前記締付手段７に
よる締付力が、前記導電レール１，２及び絶縁材３に比
較的効率良く作用する角度である。それは、電源からの
電流が、一方の電極用導電レールからアーマチャを経て
他方の電極用導電レールへと一方向に流れるワンターン
電流である場合、21度より大きく45度未満に傾いている
ことが好ましい。望ましくは、23°＜θ＜39°の範囲
で、更に、望ましくは、25°＜θ＜32°である。特に、
27°傾いているとよい。

【００１９】ここで、前記所定角度θを決定するの用い
た設計判断基準Rcについて説明する。図２を用いて説明
する。電磁加速装置の運転時には，電磁加速装置のボア
４（ボア）が広がろうとする力が働き、ボアが変形す
る。通常，その変形を小さくするために、ボアコンポー
ネントを押さえつける力を初期に与えておく。このボア
コンポーネントを押さえつける力は、ボアコンポーネン
トが広がろうとする力の大きさに応じて決定すべきであ
るが、広がろうとする力の大きさは，方向により異な
る。

【００２０】ボアコンポーネントが広がろうとする力Ｆ
は，図２に示すように、２つの方向y,x に分解できる。
それぞれの方向の力をFyとFxで表す。また，Fyは，プラ
ズマアーマチャの圧力によって発生する力Fpと、１対の
導電レール１，２に電流が流れているために発生するア
ンペアの力Faとの合計で与えられ，Fxは，プラズマアー
マチャの圧力による力Fpのみで与えられる（式１参
照）。

【００２１】

【式１】

【００２２】従って、加速管の設計においては，FyとFx
の双方向について求めた、広がろうとする力Ｆに対し
て、それを押さえつけようとる力Ｆc との比Ｒが，お互
いに等しいときが最も最適化できていることになる。ま
た，広がろうとする力Ｆに対してそれを押さえつけよう
とる力Ｆc との比Ｒを前記２つの方向y,x に分解し、そ
のそれぞれをRy,Rx とする。そして、それらが等しくな
い場合には，それらのうち小さい方の値（Rcとする）を
持つ方向にボアの変形量が大きくなることが予想され
る。それ故、Rcを設計を左右する判断基準とすることが
でき，その値が大きい方が良い。

【００２３】

【式２】

【００２４】ここで，ボアが正方形の場合について考え
る。前記電源からの電流が、前記一方の電極用導電レー
ルから前記アーマチャを経て前記他方の電極用導電レー
ルへと一方向に流れるワンターン電流である場合、１対
の導電レール１，２にはお互いに逆方向の電流が流れて
いるので，お互いに反発し合う方向にアンペアの力が働
き，レールの単位長さあたりに働く反発力Faの値はおお
よそ、式３によって求められる。

【００２５】

【式３】

【００２６】つぎに，電磁加速装置における飛翔体の加
速力は，アーマチャ電流とボア内に生じる磁場との間に
働くローレンツ力FLであり、この力を飛翔体後方に働く
圧力PLに換算すると、式４のようになる。従って、飛翔
体直後においてプラズマアーマチャがレールを押す圧力
Ppは，大きく見積もるとPLで置き換えることができる。
式５より，レールの単位長さあたりに換算したプラズマ
アーマチャがレールを押す力Fpは、式６によって得られ
る。

【００２７】

【式４】

【００２８】

【式５】

【００２９】

【式６】

【００３０】以上、式３及び式６から式７であることが
説明できる。このことからボアコンポーネントが広がろ
うとする力は、最も大きな力が働く飛翔体直後におい
て、一対の導電レールが反発し合う方向y に、式８、加
速管の長手方向に垂直な断面であって、Fyに垂直な方向
に、式９の大きさで働く。

【００３１】

【式７】

【００３２】

【式８】

【００３３】

【式９】

【００３４】次に、Rcが加速管設計の判断基準の内のひ
とつとでき、この値が大きい方が好ましいことは既に述
べた。そこで，ボアコンポーネントのボルト等による締
め付け力がかかっている方向に対する傾きの角度θを図
１のように定義し、０°≦θ≦９０°のときのRcの値を
グラフに表すと図３のようになる。このグラフによる
と、Rcが最大となるのはθ≒２７°のときである。即
ち、これは、前記一対の電極用導電レールの離隔方向で
ある所定の方向ｙを従来のように締めつけ力が加わる方
向ｃと一致させるよりも、所定角度θを２７°近傍に傾
斜させる方が、前記導電性及びレール絶縁材に加わる締
めつけ力を効率良く作用させ得ることを示している。

【００３５】以上から、前記一対の電極用導電レールの
離隔方向である所定の方向ｙをRcが大きくなる方向に所
定角度θ傾斜させると、前記導電性及びレール絶縁材に
加わる締めつけ力を効率良く作用させることが可能とな
る。その所定角度とは、図３に示すグラフからも明らか
なように、前記電源からの電流が、前記一方の電極用導
電レールから前記アーマチャを経て前記他方の電極用導
電レールへと一方向に流れるワンターン電流である場
合、21度より大きく45度未満に傾いていることが好まし
い。望ましくは、23°＜θ＜39°の範囲で、更に、望ま
しくは、25°＜θ＜32°である。特に、27°傾いている
と最大に効率良く作用する。

【００３６】その結果、従来の電磁加速装置ように、十
分な締め付け力を得るためにボルトの数を増やしたりボ
ルトのサイズを増大させたりする必要がなく、電磁加速
装置全体の軽量小型化が可能になる。

【００３７】更に、本発明実施の他の電磁加速装置を図
４及び図５に示す。図４及び図５に示す電磁加速装置
は、円形ボア（円形ボア）を有する場合を示している。
ケーシングを構成する第１及び第２ケーシング部材５，
６は、ケーシングから定期的にボアコンポーネントを取
り出して、ボアコンポーネントを清掃したり、修復した
りすることを可能にするために、前記ボア４に対して垂
直な一方向ｃに分離可能である。締付部材７は、前記ボ
ア４に沿って設けられる複数のボルト等からなり、前記
導電性及びレール絶縁材間の密接な接触を維持するため
に、前記第１及び第２ケーシング部材５，６を前記ボア
４に対して垂直な前記一方向ｃから締めつけている。前
記一対の電極用導電レール１，２はその所定の離隔方向
ｙが前記締付部材の締付方向ｃに対して所定角度θだけ
傾斜させられて収納されている。

【００３８】この場合も、図１で示した電磁加速装置に
おいて説明したように、正方形の場合とほぼ同様の考え
かたができる。このことからボアコンポーネントが広が
ろうとする力は、最も大きな力が働く飛翔体直後におい
て、一対の導電レールが反発し合う方向y に、式８、加
速管の長手方向に垂直な断面であって、Fyに垂直な方向
に、式９の大きさで働く。

【００３９】従って上記所定角度θは、前記電源からの
電流が、前記一方の電極用導電レールから前記アーマチ
ャを経て前記他方の電極用導電レールへと一方向に流れ
るワンターン電流である場合、21度より大きく45度未満
に傾いていることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の電磁加速装置を射出口からみた図
である。

【図２】本発明実施の電磁加速装置における所定角度θ
を決定するのに用いた設計判断基準Rcを説明する図であ
る。

【図３】図１に示す本発明実施の電磁加速装置における
所定角度θに対する設計判断基準Rcのグラフを示す図で
ある。

【図４】本発明実施の他の電磁加速装置を射出口からみ
た図である。

【図５】本発明実施の更に他の電磁加速装置を射出口か
らみた図である。

【図６】電磁加速の原理を説明する図である。

【図７】従来の電磁加速装置における加速管を示す図で
あり、図７（ａ）は断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の
Ｅ−Ｅ線断面図である。

【符号の説明】

１，２ 導電レール ３ 絶縁材 ４ ボア ５，６ ケーシング部材 ７ 締付部材

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年３月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記第１の目
的を達成するために、一辺側が短く他辺側が一辺側に比
し充分に長いＬ字状を呈し、前記一辺側および他辺側の
各先端部が鋏状を呈する釘抜き部とされ、前記他辺側が
把手部とされ、前記一辺側の基端部近傍に挿通孔が穿設
された釘抜き本体と、底面が建築要素としての波形板の
波形の表面の少なくとも山部と該山部の両側に連接され
る谷部と略同じ形状にされた波形底面部と、この波形底
面部に対し立設され且つ挿通孔が穿設された一対の釘抜
き取付片とからなる釘抜き支持部材と、前記一対の釘抜
き取付片の間に前記釘抜き本体の前記一辺側基端部を臨
ませるように配設した状態で前記一対の釘抜き取付片と
前記一辺側基端部近傍にそれぞれ穿設された前記挿通孔
に挿通され、前記釘抜き支持部材を前記釘抜き本体に相
互に所定量回動可能に連結する連結部材とを有し、釘抜
き支持部材を波形板の波形の表面に当接した状態で当該
波形板の山部に打ち付けられた釘を抜き取り得るように
構成すると共に、前記釘抜き本体は、前記連結部材によ
る連結を外すことによって前記釘抜き支持部材を離脱せ
しめ、通常の釘抜きとしても使用し得るように構成した
ことを特徴とするものである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】また、本発明は、上記第１および第２の目
的を達成するために一辺側が短く他辺側が一辺側に比し
充分に長いＬ字状を呈し、前記一辺側および他辺側の各
先端部が鋏状を呈すると共に前記一辺側の先端部が波形
板の谷部の形状に近似させた釘抜き部とされ、前記他辺
側が把手部とされ、前記一辺が側の基端部近傍に挿通孔
が穿設された釘抜き本体と、底面が建築要素としての波
形板の波形の表面の少なくとも谷部と該谷部の両側に連
接される山部と略同じ形状にされた波形底面部と、この
波形底面部に対し立設され且つ挿通孔が穿設された一対
の釘抜き取付片とからなる釘抜き支持部材と、前記一対
の釘抜き取付片の間に前記釘抜き本体の前記一辺側端部
を臨ませるように配設した状態で前記一対の釘抜き取付
片と前記一辺側基端部近傍にそれぞれ穿設された前記挿
通孔に挿通され、前記釘抜き支持部材を前記釘抜き本体
に相互に所定量回動可能に連結する連結部材とを有し、
釘抜き支持部材を波形板の波形の表面に当接した状態で
当該波形板の谷部に打ち付けられた釘を抜き取り得るよ
うに構成すると共に、前記釘抜き本体は、前記連結部材
による連結を外すことによって前記釘抜き支持部材を離
脱せしめ、通常の釘抜きとしても使用し得るように構成
したことを特徴とするものである。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】

【発明の効果】以上詳しく説明したところより明らかな
ように、請求項１の発明によれは、釘を引き抜く力は、
釘抜き支持部材の波形底面と当接する波形板の中間が山
部で、その両側が谷部をなす波形の表面全体で受けるか
ら波形板の単位面積当りの荷重、即ち応力は極めて小さ
なものとなり、波形板に変形を与えるおそれがなく、し
かも、釘が打ち付けられた波形板の山部も釘抜き支持部
材の波形底面の中間部で押さえ付けられるので、波形板
の山部が釘の引き抜きの際、引張り出されて変形する、
といった虞れもなく、従って釘を抜いた後、波形板は、
何らの修復作業の必要がなく、再使用に供することがで
きる。また、請求項１の発明によれば、簡素な構成で低
コストで製作可能であり、しかも、既存の釘抜き本体に
挿通孔を穿設するだけの簡単な追加工を施すだけで、本
発明を適用することができ、その利便性を飛躍的に向上
させることができる。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】また、請求項２の発明によれば、釘を引き
抜く力は、釘抜き支持部材の波形底面と当接する波形板
の中間が谷部で、その両側が山部をなす波形の表面全体
で受けるから波形板の単位面積当りの荷重、即ち応力は
極めて小さなものとなり、波形板に変形を与えるおそれ
がなく、しかも、釘が打ち付けられた波形板の谷部も釘
抜き支持部材の波形底面の中間部で押さえ付けられるの
で、波形板の谷部が釘の引き抜きの際、引張り出されて
変形する、といった虞れもなく、従って釘を抜いた後、
波形板は、何らの修復作業の必要がなく、再使用に供す
ることができる。また、この請求項２の発明によれば、
簡素な構成で低コストで製作可能であり、しかも、既存
の釘抜き本体に挿通孔を穿設するだけの簡単な追加工を
施すだけで、本発明を適用することができ、その利便性
を飛躍的に向上させることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源と、該電源に一端側が接続されてア
   ーマチャのボアを形成するように所定方向に所定距離だ
   け離隔された相対する一対の電極用導電レールと、該一
   対の電極用導電レールと共にアーマチャのボアを形成す
   るようにして前記導電レール間に介装される一対のレー
   ル絶縁材と、前記導電性及びレール絶縁材を収納するケ
   ーシングとを備えた電磁加速装置であって、 前記ケーシングは、前記ボアに対して垂直な一方向に分
   離可能な２つの第１及び第２ケーシング部材と、該２つ
   の第１及び第２ケーシング部材を前記ボアに対して垂直
   な前記一方向から締めつける締付部材とを有しており、
   前記一対の電極用導電レールはその所定の離隔方向が前
   記締付部材の締付方向に対して所定角度傾斜させられて
   収納されていることを特徴とする電磁加速装置。
2. 【請求項２】 前記電源からの電流が、前記一方の電極
   用導電レールから前記アーマチャを経て前記他方の電極
   用導電レールへと一方向に流れるワンターン電流であ
   り、前記所定角度が、21度より大きく45度未満であるこ
   とを特徴とする請求項２に記載の電磁加速装置。