【発明の詳細な説明】
電熱化学カートリッジ
発明の属する技術分野
本発明は、発射薬の制御された点火手段及び方法、更に言えば、ピストルやそ
れと同様のものに使用するのに適した電熱化学カートリッジであって、遅燃焼発
射薬の点火がテーパー（先細）ヒューズの電気作動によって制御されるような電
熱化学カートリッジに関する。
従来の技術
ピストルの弾丸へ、若しくは、ロケットやそれと同様の形態における発射体へ
、スラストを効果的に配送することは、発射薬の点火の制御に依存する。燃焼発
射薬のエネルギーが、問題の時間内、即ち、弾丸（発射体）が発射薬からスラス
トを被る時間内、に配送されるようにすることが望まれる。しかしながら、全て
の発射薬を完全且つ即時に爆発させると、ピストルを破壊させ、また、スラスト
も最大とはならない。弾丸に作用する圧力は実質的に一定で、これによって、所
定の内腔圧力許容度(bore pressure tolerance)に対して最大の加速度を達成す
ることが好ましい。
従来の技術によれば、従来のカートリッジにおける発射薬の点火や燃焼は、発
射薬粒子の幾何学的配列によって制御されていた。固体発射薬粒子の形状、大き
さ、及び、孔あけの度合いは、一旦発射薬がヒューズによって点火されると、燃
焼の速度を制御する。しかしながら、これらのファクタは、カートリッジへ詰め
られその後弾丸へ配送され得るエネルギー密度を制限する。例えば、従来使用さ
れていた、従来の発射薬ＲＤＸは、１立方センチメートルあたり約１.８グラム
の密度を有する。これは、一般に、３／８インチ（約０.９５３ｃｍ）の直径と
１／２インチ（約１.２７ｃｍ）の長さを有した円筒形ペレットにペレタイジン
グされ、且つ、孔あけされている。この結果、ミリ秒の時間目盛において制御さ
れた燃焼に必要とされるペレタイジング形態では、ＲＤＸは、１立方センチメー
ト
ルあたり約１グラムの密度を有する。更に、一般には、減感(desensitizing)溶
剤を発射薬に付加して、燃焼を更に遅くし、制御する。この減感溶剤は、ＲＤＸ
の元の密度の約半分にまで密度を減少させる。
従来のカートリッジにおける変形として、バルク液発射薬カートリッジ（bulk
liquid propellant cartridge）があり、ここでは、感度はより少ないが、きき
目はより弱い液体発射薬が、全密度で負荷される。ここで、燃焼速度は、粒子の
大きさによってではなく、気体燃焼生成物と不燃焼液体との間の接触面を表す「
テイラー バブル」の成長によって制御される。不幸にも、バブルの発生は、不
安定成長に加えて乱流体動力（dynamics）を含むため、再現できない。
従来のカートリッジに代わるものとして、従来、発射薬の燃焼を電気によって
開始させ、且つ、制御することが試みられている。このようなカートリッジは、
従来の化学カートリッジが行うものよりも、非常に多くの衝撃力を配送する可能
性を有している。なぜなら、より大きなエネルギー密度をカートリッジに詰める
ことができ、また、電流によって与えられた付加された制御によって、スラスト
を、より適時に、且つ、一定の形態で、弾丸へ配送することができるからである
。
電流制御下で発射薬を燃焼させるための従来知られた１つの方法は、発射薬に
埋め込まれている１つ若しくは２つ以上の細管内の電気アークを生じさせること
を必要とする。明るさは電流を介して制御され得ることから、幾つかの測定制御
は、点火された発射薬上に衝突する輻射の強度によって与えられる。しかしなが
ら、制御の度合いは、化学的発生：電気的供給エネルギーの比に反比例的に依存
する。一方の極端な手段は、従来のピストルであり、その発射薬はアークを用い
て点火される。これは、高い効率を生み出すが、発射薬によって全体的に決定さ
れる燃焼速度を有する。もう一方の極端な手段は、全てのエネルギーが電気的に
与えられる。これは、圧力パルスを完全に制御するものであり、低分子重量の不
活性発射薬の選択を可能にし、また、高速の達成を可能にする。しかしながら、
弾丸の運動エネルギーを生成するために電気エネルギーが使用される効率は非常
に低い。
電気的に制御される設計の多くは、従来の液体発射薬カートリッジと幾つかの
同じ問題、即ち、カートリッジに含まれる距離における乱混合及び延焼の動力に
おける固有の非再現性、を被る。このことは、電気エネルギーの供給は容易に制
御されるが、この制御はこれらの設計においては伝播燃焼フロント(propagating
combustion fronts)、プラズマ放電、電気射出スプレイのランダムな動力によっ
て取り消されること、を意味するものである。
例えば、従来の他の方法によれば、２つの反応素子を備えた発射薬は、電気ア
ークを用いて局部的に点火され、気化し、その後、１つの噴霧素子の霧を他の素
子へ局部的に噴霧する。このような多数の局部化された噴霧タイプの注入は、カ
ートリッジを通ずる反応の伝播制御を可能ならしめる。しかしながら、適当な混
合を得るための電気入力の必要性が、このシステムにおいて重要であり、従って
、エネルギーは有効ではない。更に言えば、噴霧動力はランダムであり、信頼性
がないため、このシステムは、確実なものではなく、また、複雑なものとされ、
このため、２つの素子間の混合度が変動してしまう。
また他の従来の方法では、Ｇｏｌｄｓｔｅｉｎ等に付与された米国特許第４,
９７４,４８７号に記述されているように、弾丸は、内腔の長さに沿った異なる
長手方向位置であって、また、内腔の後部のカートリッジに配置されているよう
な、複数のプラズマジェット源によって、内腔に沿って加速される。プラズマジ
ェットは、各端部に電極を有している放電細管に配置された低い分子重量誘電体
で開始される。プラズマは、そのエネルギーの抵抗性散逸を通じて圧力を構築し
、また、流体を貫通し、この流体もまた、弾丸を推進する圧力フロントに貢献す
るよう気化され得る。欠点として、このデバイスは、プラズマのランダム且つ非
再現的な動力と、そのプラズマと流体との混同という問題を被る。細管へ配送さ
れる電流は制御され得るが、圧力の構築を解除する際のプラズマの動作、流体と
のプラズマの混合、及び、その結果として生じる流体の素子の気化は、非常に無
秩序であり、問題がある。更に、上述した他の代替例とも共通するが、必要なプ
ラズ流量を達成するために大量の電気エネルギーが必要とされる。
Ｇｏｌｄｓｔｅｉｎ等に付与された米国特許第５,０７２,６４７号に記述され
た関連デバイスでは、弾丸は、水素のような高圧ガスに応答して加速され、この
高圧ガスは、プラズマ放電によって開始された水と金属粒子とのスラリーの発熱
反応で発生される。プラズマ放電に印加された電力を増加させることによって弾
丸がピストルの内腔の下方に加速することから、水素ガスの圧力は維持される。
しかしながら、この設計もまた、前述した米国特許第４,９７４,４８７号に関連
するプラズマ動力の問題を被る。
Ｌｅｅに付与された米国特許第５,０５２,２７２号では、電気パルスが金属ワ
イヤに印加され、ワイヤを水中のアルミニウム粒子のスラリーへ破裂させ、これ
によってスラリーを点火する。電気エネルギーはスラリーを通じて流れ続け、こ
れによって、反応を増加させる。これらの手段によって、アルミニウム−水の混
合物は、問題とする時間中に実質的に反応する。しかしながら、一旦点火電流の
放電が開始されると、反応の速度を制御するために電流を用いては何もされない
。アルミニウムと水素の発熱反応は、反応フロントの位置や速度を考慮すること
なく、放電電気パルスによって進められる。更に、カートリッジのすべての発射
薬は、一旦反応され、他の前述したデバイスを悩ますような延焼の動力と同じ問
題を引き起こす。
電熱化学カートリッジの一般的な概念は、ピストルやロケットやそれらと同様
のものの弾丸へスラストを効果的且つ適時に配送するという点については、従来
のカートリッジに比して非常に有望であるが、電流を使用して発射薬の点火を制
御するための確実な手段が必要である。特に、乱動力に関連する問題を防止し、
理想的な電気エネルギー配送効率を有し、確実に動作するカートリッジが必要と
されている。更に、このようなカートリッジは、比較的簡易で、且つ、組立が費
用効果的であること所望される。
本発明は上の及び他の必要を扱うのに有益である。
発明の概要
本発明は、テーパーヒューズを有した改善された電熱化学（ＥＴＣ）カートリ
ッジを提供するものであって、このカートリッジは、高エネルギーの遅延燃焼化
学発射薬の燃焼を点火し、制御するために電気を使用する。グラウンド接続され
た導電性の外部面を有した長く、細いチューブには、実質的に満杯に発射薬が詰
められており、これは、チューブの内部面の長さ部に走る固体金属製ヒューズの
抵抗性加熱、若しくは、溶融燃焼によって、局部的に燃焼され、この燃焼はチュ
ーブのフロント放電端から後端部へ漸進的に進む。発射薬は、弾丸（発射体）を
推進させるために放電端を通じて逃れる圧力を生成する。ヒューズ物質の断面領
域は、放電端に向かって先細になっており、チューブの後端部で接続された高電
圧電極と導電性外部面との間の電気パルスの放電によってヒューズ物質を通じて
付与された所定の電流が、先ず、より小さな断面領域を有したヒューズ物質を加
熱し、燃焼するようにされている。点火フロントは、このように、放電端で始ま
り、ヒューズが点火温度、及び／又は、燃焼に到達したときに、後端部に向かっ
て進む。
チューブの細い形状は、乱混合の動力の問題なしに、燃焼するヒューズ物質に
よって局部的に発射薬を完全燃焼することを確実ならしめるという利点がある。
発射薬は、ヒューズ物質の点火速度と比較すると遅い燃焼であるため、チューブ
の放電端から後端部への点火フロントの進行は、ヒューズによって完全に制御さ
れ、発射薬の秩序立った燃焼を提供する。これは、全ての発射薬が一度に反応し
た場合に発生するであろう過度の圧力による、また、小さな領域の発射薬を点火
するためにプラズマだけが使用された場合の確立論的な延焼による、望ましくな
い効果を効果的に除去する。
発射薬は、好ましくは、金属と水のような酸化体とのスラリーであり、このス
ラリーは、ヒューズの燃焼速度に比して遅く燃焼するが、高発熱性であって、高
温及び高圧で低原子重量ガスを生成する。
ヒューズ物質と、チューブのグラウンド接続された外部面との間の絶縁層は、
発射薬がヒューズ物質の抵抗性加熱によって点火温度にまで局部的に点火された
とき、若しくは、ヒューズ物質が燃焼したときに、局部的に破壊されるよう、十
分に薄い。使い尽くされたヒューズ物質（もし使い尽くされていない場合にはこ
のヒューズ物質は電気エネルギーを徐々に使い尽くす）は、それ故、グラウンド
接続された外部面に短絡され、より多くの電気エネルギーを、使い尽くされてい
ないヒューズ物質に与えることを可能にする。
単一のこのようなチューブは、カートリッジとしての役割を果たすこともある
し、また、多数のこのようなチューブをケーシング中に互いに束ねてより幅広の
バレルガン（ピストル）のためのカートリッジを与えることもできる。カートリ
ッジの構造は、単一であり、費用効果的である。カートリッジの性能は信頼性の
おけるものである。なぜなら、このカートリッジは、乱動力によって変動しやす
い流体タイプの点火フロント伝播に頼るものではないからである。
本発明の目的は、電気を使用して遅延燃焼発射薬の燃焼を点火、制御し、秩序
立てられた、信頼性のある方法で、途方もなく大きなスラストを弾丸（発射体）
へ適時に配送するような、電熱化学カートリッジを提供することである。
本発明の更なる目的は、細い形状の発射薬含有チューブにおいて電気的に制御
されたテーパー固体ヒューズを用いて、発射薬の燃焼を完全に制御することによ
り、従来技術で問題とされていた乱混合、及び、延焼に関連する問題を防止した
カートリッジを提供することである。
本発明の他の目的は、カートリッジにおいて、薄い絶縁層を、ヒューズ物質と
、ヒューズの燃焼若しくは発射薬の燃焼によって破壊される導電性外面との間に
含んで、点火フロントがカートリッジの長さ部を効果的に進むようにすることで
ある。
本発明の他の目的は、製造が簡易且つ費用効果的であるカートリッジを提供す
ることである。
本発明の上の及び更なる目的、特徴、及び利点は、添付図面とともに特別の実
施例の以下の詳細な記述を考慮した際に明らかになるだろう。
図面の簡単な説明
本発明の上の及び他の態様、特徴、及び利点は、以下の図面に関連して提供さ
れた本発明の以下のより特別な記述からより明らかなものとなるだろう。
図１は、本発明によるカートリッジを使用したピストルの断面図。
図２は、本発明による長い単一管カートリッジの断面図であって、ここでは、
長い中央部分はぎざぎざの中断部によって表示されているように省略されている
。
図３は、自身の上にエッチングされた金属層を有しているような長い絶縁シー
トの透視図であって、ここでは、ぎざぎざの中断部によって表示されているよう
に長い中央部分は省略されている。
図４は、本発明の一実施例によるカートリッジに使用する管の透視図であって
、
ここでは、ぎざぎざの中断部によって表示されているように長い中央部分は省略
されている。
図５は、本発明の他の実施例による多重管カートリッジの端部を示す図。
図６は、図５の多重管カートリッジの部分断面図。
発明の実施形態
以下の記述は、本発明を実施するために現在考えられている最良の方法である
。この記述は、限定的な意味で受け取るべきではなく、単に本発明の一般的な原
理を記述することを目的としてなされているものである。本発明の範囲は、特許
請求の範囲を参照して決定されるべきものである。
図１は、ピストル４における、本発明によるカートリッジ２の使用法を示す。
カートリッジ２における発射薬の点火時に発生された高圧ガスが、ピストル４の
外へ弾丸６を進ませる。導電性リード線７、８は、高電圧電源９からカートリッ
ジヒューズへ電気点火電流を与える。リード線７は、カートリッジの後部で導電
電極に接続され、一方、リード線８は、金属製の導体であるピストルの外部面の
一部に接続され得る。電流路は、このため、点火パルスを、リード線７を通じて
カートリッジの後部の電極へ、カートリッジのヒューズ物質を通じてカートリッ
ジの導電性ケーシングへ、その後、ピストルの金属製バレルへ、そして最終的に
リード線８へ、放電させるために存在する。また、リード線８は、グラウンドに
接続されていてもよく、電流路は、ピストルの金属製外部表面からグラウンドへ
案内してもよい。
以下に詳細に記述された本発明の１つの実施例によれば、図１に示されている
ような幅広のバレルガン（ピストル）に使用するためのカートリッジは、互いに
束ねられた、複数の細い、発射薬が満たされた、点火チューブを備える。小さな
内腔のピストルでは、カートリッジはそのようなチューブを１つだけ備えていて
もよい。
図２を参照すれば明らかなように、本発明による電熱化学カートリッジ１０は
、管状であり、長く、細い形状を有している。このカートリッジは、図において
は、長い部分を表示するカートリッジの中央部分をぎざぎざの中断部とすること
によ
り、中央部分を示さないように、表示されている。カートリッジは、放電端１２
と、後端部１４を有しており、ガン（ピストル）バレルから発射される発射薬は
、カートリッジの放電端から力を受ける。カートリッジは更に、絶縁層１６と、
この絶縁層の内部表面上のヒューズ１８と、絶縁層の外部表面上の導電層２０を
有する。発射薬２４は、実質的に、チューブの容積を満たす。
発射薬は、好ましくは、次に述べるようなもの、即ち、水素のような低分子重
量ガスを発生し、更に特別なものとして、金属、若しくは、酸化体と組み合わさ
れた金属水素化物を備えるようなものである。最も特別なものとして、発射薬は
、ゲル化剤を含む水中に浮遊された粒子形態のアルミニウムであり、アルミニウ
ムが動いてしまうことを防止する。このような混合物は、約１０００°Ｃ〜２０
００°Ｃの範囲で点火されるものであり、これは、このような温度範囲をヒュー
ズ物質中で達成することによって達成され得るものであって、これは一般には、
この温度範囲で融解若しくは破裂するような金属製物質である。硝酸アンモニウ
ムを、混合物に付加して、スレショルド点火温度を約３００°Ｃ〜４００°Ｃの
範囲に低下させることも有用である。このような混合物を使用することにより、
金属ヒューズ物質を破裂させることなく点火を達成することが可能である。
カートリッジ１０は長いため、一端でのみ点火された場合に、発射薬が放電端
から後端部へ燃焼するのに必要な時間は、ヒューズ物質を破裂させるための時間
フレームに比して長い。しかしながら、カートリッジは、発射薬の完全な横断燃
焼がこの問題の時間に比して短い時間中に発生するに十分に細いものである。発
射薬の長手方向の燃焼は、このように、ヒューズ１８を、加熱、及び／又は、燃
焼することによって制御される。
発射薬点火のために、ヒューズ物質をある特別の温度まで加熱すること、若し
くは、破裂させることは、電流密度とヒューズ物質における電流の付与時間との
臨界結合を達成することによって達成される。電流は、高電圧電極２６によって
付与されるものであり、この高電圧電極は、好ましくは、カートリッジの後端部
１４に配置され、ヒューズと電気接触している。電流は、電極２６を介し、ヒュ
ーズ物質を通じて、電気グラウンドに接続された導電層２０に流れ、また、ヒュ
ーズは、図に示されているように、放電端１２で接触している。ヒューズ１８の
断面領域は、後端部１４から放電端１２に向かって次第に細くされており、所定
の電流のために、ヒューズ物質中の電流密度は、放電端１２に向かって増大する
ようにされている。この結果、電気エネルギー密度は、ヒューズにおいて先ず、
放電端に向かって臨界スレッショルドを達成し、ヒューズの局部加熱、若しくは
、破裂、及び、発射薬の局部点火を引き起こし、その後、他のファクタの中の、
テーパーの度合い、使用されるヒューズ物質、および利用可能な電流に依存して
、制御された方法で後端部に向かって進む。
絶縁層１６は、放電端以外のカートリッジの長さ部分について、ヒューズ１８
をグラウンドポテンシャルにある導電層２０から分離するものであり、ヒューズ
１８と導電層２０は、絶縁層の端部の周囲で接触する。高電圧が電極２６に印加
されたとき、電流は、ヒューズ物質を通じて、導電層へと流れる。ヒューズ物質
の断面領域は放電端で最も小さいことから、電流密度は、放電端で最も高くなり
、これにより、このヒューズ物質を、より急速に、できるかぎり、破裂温度にま
で加熱させ、発射薬を点火する。発射薬が、金属ヒューズ物質の融点若しくは沸
点のような非常に高温でのみ点火するようなタイプの場合には、この物質は、溶
融、即ち、気化状態に変えられ、局部的に破壊される。発射薬が、金属ヒューズ
物質の融点や沸点のいずれよりも低い温度で点火するようなタイプの場合には、
ヒューズ物質は、局部的に点火された発射薬の爆発力によって局部的に破壊され
る。
最も小さな断面領域のヒューズ物質は、局部的に破裂、若しくは、破壊される
ことから、以下に記述されているように、それは効果的に電気点火回路から除去
され、電流密度は、破壊された部分に直ぐ隣接するヒューズ物質において、その
最大値を達成する。破壊された部分に直ぐ隣接するヒューズは、破壊された部分
が有するものよりもわずかに大きな断面を有するが、ヒューズの他の残りのいず
れの部分よりも小さな断面領域を有する。この方法では、使用されないヒューズ
物質における最大電流密度の位置、従って、点火フロントは、漸進的に、放電端
から後端部へ移動する。
本発明によれば、隣接したヒューズ物質の局部破壊に伴って発生する隣接した
ヒューズ物質の燃焼、若しくは、発射薬の局部燃焼の時に絶縁層１６が崩壊する
ほどに、その絶縁層１６は十分に薄くなければならない。この方法では、ヒュー
ズ物質の点火フロントは放電端から後端部へ進むため、絶縁物質は、それに沿っ
て破壊され、使用されないヒューズ物質の端部は、外部導電層と接触して配置さ
れて連続電流を可能とするか、或いは、その導電層と十分接近して配置されて電
流のアーク、従って、発射薬の連続点火を可能とする。
本発明は、これにより、ヒューズ物質が破裂したときに、それが一般的には高
抵抗で残存するという問題を避け、これによって、電流によって堆積された電気
エネルギーのほとんどを減少させて、他の使用されないヒューズ物質の気化を妨
げ、若しくは、防止するという利点を有する。絶縁層は、ヒューズ物質の燃焼時
に局部的に破壊されることから、使用されないヒューズの残余は、導電層２０の
新たに露出された部分に短絡され、したがって、気化フロントからの電気エネル
ギーを弱らせない。
図２に更に示されているように、導電層２０は、電極２６が配置されたカート
リッジの後端部にまで完全に延びていないことが望ましい。このことは、ヒュー
ズを包囲しそれ故本発明の有効性に反するような、電極から直接的に導電層へ向
かう可能な電流アークを防止する。アークに対する絶縁を付加するために、絶縁
ジャケット２８を、導電層の端部上に設けることもできる。絶縁支持体３０は、
高電圧電極２６とカートリッジの端部を包み込んで、ガン（ピストル）バレルや
他の対象物から電気的に隔離し、アセンブリ全体を支持する。
より詳細には、ヒューズ１８は、絶縁層１６の内部面の全体を覆うような隣接
層を備えていてもよく、ここで、このヒューズ層の厚みは、後端部から放電端へ
向かって減少している。また、ヒューズは、絶縁層の内部面の長さ部に沿って設
けられ、また、円周周囲に等しく離間されているような、複数の平行ストリップ
を備えていてもよく、各ストリップの幅は、後端部から前端部に向かって減少し
ているが、その厚さは同じままである。ヒューズ物質は、十分な電流密度が印加
されたときに、抵抗で加熱し、且つ、最終的に破裂するように、従来より知られ
ているいずれかの金属製物質を備えていてもよく、また、前記物質が受け入れや
すいような従来より知られているいずれかの方法（蒸着、押出し、エッチングを
含むが、これに限定されるものではない）によって、絶縁層の内部面に取り付け
られていてもよい。
同様に、導電性物質２０は、いずれかの十分に導電的な金属を備えていてもよ
く、蒸着、押出し、エッチング、及び、包装を含むよく知られた多数の方法のい
ずれかによって、絶縁層１６の外部面に付与されてもよい。
本発明の好ましい実施例は、図３を参照して理解され得る。ここには、銅層５
２で積層されたＫａｐｔｏｎ絶縁のシート５０が示されている。このシートは、
図面においては、長く、図示されていない中央部分を表すシートの中央部をぎざ
ぎざの中断部によって示しているように、長いものである。銅の積層は、従来よ
りよく知られた回路ボードエッチング技術を使用してエッチングされて、一端か
ら他端へ向かって先細になっている複数の平行ストリップ５４を備えたパターン
を生成している。Ｋａｐｔｏｎ絶縁の厚みは、好ましくは、約５ミリメートルで
あり、銅の積層の厚みは、好ましくは、約１ミリメートル〜約３ミリメートルの
範囲である。銅ストリップ５４は、バンド５６、５８によって両端において連続
的に接合されている。バンド５６は、カートリッジの端部を備えるものに配置さ
れており、高電圧電極へ接続するために使用され、一方、バンド５８は、カート
リッジの放電端を備えるものに配置されている。バンド５８は、シートを構造的
に支持する役目を果たすが、本発明には必要ではなく、代替物として、銅ストリ
ップ５４が、そのようないずれのバンドによっても接合されずに、Ｋａｐｔｏｎ
シートの端部へ延長されていてもよい。
放電端のバンド５８の存在は、テーパーヒューズストリップ５４の効果に反す
るものではない。点火温度を達成するための臨界電流密度は、バンド５８ではけ
して発生しないが、これは、ストリップが最も細い、バンド５８の直前の、実質
的に放電端の付近で発生する。上に述べたように、局部点火が最も細い幅のこの
位置で達成されると、ヒューズ物質が破壊され、ストリップ中の隣接するヒュー
ズ物質は、外部導電面と接触した状態とされる。バンド５８は、その後、電気回
路から効果的に除去され、プロセスの残りには寄与しない。
積層され、エッチングされた絶縁のシートは、端部６０と６２を接合すること
によって長いチューブに形成されている。この結果生じたチューブ１００は、図
４に示されているように、長く細いものであり、図では、長く、省略された中央
部分を表すチューブの中央でぎざぎざの中断によって表示している。チューブ
１００は、放電端１０２と、後端部１０４を有する。チューブは、Ｋａｐｔｏｎ
絶縁層１０６を備えており、また、このＫａｐｔｏｎ絶縁層１０６の内部面上に
はヒューズストリップ１０８が設けられ、これら各ヒューズストリップの幅は、
放電端１０２に向かって先細になっている。チューブは、例えば、Ｋａｐｔｏｎ
絶縁シート５０を円筒形の心軸の周囲に巻き付けることによって形成されている
。それは端部６０、６２において、接合部１１０に沿って付与された、接着性Ｋ
ａｐｔｏｎテープ長手方向ストリップ、若しくは、そのようなものによって接合
されている。
チューブは、例えば、約０.０１３ｍｍ（．００５インチ）の厚みを有したア
ルミニウム箔のシートでオーバーラップすることによって付与された導電層１１
２を有する。この箔層１１２は、好ましくは、電極から導電層への電流の直接の
アークを防止するために、チューブの後端部１０４から約１０センチメートルで
終極し、絶縁層の領域１１４を露出したままとする。箔層１１２のエッジは、更
に、箔エッジ上のチューブの円周周囲でＫａｐｔｏｎ絶縁の接着性ストリップ１
１６、若しくは、そのようなものを包むことにより、電極からエッジへのアーク
を防止するために絶縁されている。図では明確のために省略されているが、導電
性箔は、放電端の端部を越えて延長する長さを有しており、この放電端の端部は
、放電端の周囲で包まれるべき、且つ、チューブの内部面上のヒューズ物質と接
触して位置付けられるべきフラップとしての役目を果たし得る。また、銅テープ
の分離部分が、チューブの上部エッジの周囲に取付られ、内部のヒューズ層を外
部導電層と接続する。
本発明の他の実施例によれば、幅広いバレルガン（ピストル）については、図
４に示されているような複数のチューブを、ケーシングにおいて互いに束ね、単
一の高電圧電極を設ける。このような複数のものは、ケーシング中にしっかりと
詰めるのが好ましく、この結果、これらのチューブは、円筒形ケーシングの全て
の空間をしっかりと且つ実質的に満たすような形状とされる。
図５は、チューブとチューブの間に実質的に開いた空間を有さないように、複
数のチューブをケーシング中へしっかりと詰めるための、１つの形態を示す端面
図である。ケーシング１５０は、４９個のチューブを含み、その中の４８個のチ
ューブは、台形のような断面を有する形状とされており、１個のチューブ１５２
は、円筒形形状とされている。チューブの形状は同じである必要はないが、軸的
に対象の形状を維持することが望ましい。１３２ｍｍの直径の弾丸（発射体）に
ついては、上述したような、エッチングされた銅積層Ｋａｐｔｏｎシートは、先
ず、約０．７５インチの直径の円筒形心軸の周囲に巻き付けられて、３つのヒュ
ーズストリップ１０８を有してもよい。円筒形チューブは、その後、それらを適
当な形状の心軸にスライドさせることにより、台形のような、若しくは、他の断
面を有する形状とされる。
複数のチューブカートリッジ２００が図６に部分断面図で示されており、ここ
では、束ねられたチューブ２０２は断面では示されていないが、ケーシング２０
４、高電圧電極２０６、及び他の素子は断面で示されている。カートリッジ２０
０は、後端部２０８と放電端２１０を有する。ケーシング２０４は金属製であり
、構造支持体を与え、また、チューブ２０２の導電面のための電気グラウンド接
触を与える。ケーシング２０４中へ挿入することによる、チューブ２０２の束の
圧縮及びわずかな変形が、それらが金属シェルケーシング２０４に対して圧縮さ
れた際に、良好なグラウンド接続を確実なものとする。カートリッジの部分２１
２における図に見られるような拡がりの変形がこの接続を与えるが、カートリッ
ジの動作を著しく弱めることはない。
好ましくは、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．から利用できるＬｅ
ｘａｎポリカーボネート、若しくは、高モジュラスポリウレタンから形成された
、先細のカップ形状の絶縁体２１４は、必要な電気的絶縁破壊長さ部をチューブ
２０２の後端部の位置を越えて延長することに加え、高電圧電極２０６をグラウ
ンドに接続されたシェルケーシング２０４から絶縁する。絶縁体２１４の形状は
、電極の外部エッジに加えて、カートリッジの内部との接触面に高圧ガスシール
を提供する。
カートリッジ２００は、図５に示された形状に従って心軸上に束を備えたチュ
ーブ２０２を先ず形成することによって構築され得る。これらのチューブは、そ
の後、互いに束ねられ、束ねられたチューブの後端部は、ボウル形状の銅電極２
０６内に含まれる溶融はんだのプール中に浸漬される。はんだが冷えた後、絶
縁体カップ２１４は、束の後端部の電極上に接着され、このアセンブリは、５イ
ンチのピストルシェルケーシング２０４中に挿入され、これらのチューブと絶縁
体カップカートリッジの後端部で圧縮して、前述したシールを形成する。５イン
チのピストルシェルは、除去可能な後部ベースプレートを有するように圧延によ
って変形され、このプレートは所定の位置にねじ戻される。接着剤は、従来知ら
れているようにカートリッジを更にシールするために使用され得る。後部スチー
ルベースプレートがその後、絶縁性カップと電極上の、ケーシングの後端部中へ
ねじ込まれる。発射薬が、放電端から所望のレベルまでチューブに付加される。
発射薬は、一般には、５０％の水と、約３ミクロンの平均粒子直径を有する５０
％のアルミニウム粉末と、少量のゲル化剤の混合物である。アルミニウム粉末粒
子の大きさと形状は、燃焼速度を制御するために変更することができ、特に、１
ミクロンの厚みより小さなアルミニウムフレークが使用される。更に、硝酸アン
モニウムをスラリーに付加して、点火スレショルド温度を実質的に低下させるこ
ともできる。最後に、カートリッジは、薄いアルミニウムカップを所定位置に押
しつけ、コーキングすることによって、前端部からシールされる。
高電圧、電流の電力が、従来のピストルで見られるような燃焼ピンホールのよ
うなものを通じて、電極に付与される。電源は、誘電子、コンデンサバンク、単
極発生器、爆発によって駆動されるマグネト流体力学力、若しくは、回転フラッ
クス圧縮機である。好ましくは、約５ミリ秒の継続時間の電流パルスを配送する
ことができ、１２０,０００〜５００,０００アンプの範囲のピーク電流を達成す
るような、コンデンサバンクが使用される。
この明細書に開示された発明は、特別の実施例とその用途とによって説明され
ているが、特許請求の範囲に記述された本発明の範囲を逸脱することなく、この
発明には当業者によって多くの変形と変更がなされ得る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Electrothermal chemical cartridge
Technical field to which the invention belongs
The present invention relates to a means and method for controlled ignition of a propellant, and more particularly, a pistol or its like.
An electrothermal chemical cartridge suitable for use with
Electricity such that the charge of the propellant is controlled by the electrical actuation of a tapered fuse
It relates to a thermochemical cartridge.
Conventional technology
To a pistol bullet, or to a rocket or similar projectile
Effectively delivering the thrust relies on controlling the firing of the propellant. Burning
If the energy of the propellant is within the time in question, ie the bullet (projectile) is thrust from the propellant
It is hoped that it will be delivered within the time it takes to receive the event. However, all
A complete and immediate explosion of any propellant will destroy the pistol and cause thrust
Is not the largest. The pressure acting on the bullet is substantially constant, which
Achieve maximum acceleration for a given bore pressure tolerance
Preferably.
According to the prior art, propellant ignition and combustion in conventional cartridges
It was controlled by the geometry of the propellant particles. Shape and size of solid propellant particles
Once the propellant has been ignited by the fuse,
Control the speed of baking. However, these factors are
Limits the energy density that can be delivered to the bullet afterwards. For example,
The conventional propellant, RDX, has been used for approximately 1. 8 grams
Having a density of This is typically 3/8 inch (about 0.2 inch). 953 cm)
1/2 inch (about 1. Pelletized into cylindrical pellets with a length of 27 cm)
And drilled. As a result, it is controlled on the millisecond time scale.
In the pelletizing regime required for advanced combustion, RDX is 1 cubic centimeter
G
Have a density of about 1 gram per le. Furthermore, in general, desensitizing solutions
An agent is added to the propellant to further slow and control combustion. This desensitizing solvent is RDX
Reduce the density to about half of the original density of
A variation on the conventional cartridge is the bulk liquid propellant cartridge (bulk).
liquid propellant cartridge), where the sensitivity is less
The eyes are loaded with a weaker liquid propellant at full density. Here, the burning rate is
Represents the interface between the gaseous combustion products and the non-combustible liquid, rather than by size.
Controlled by the growth of the “Taylor Bubble”. Unfortunately, the emergence of a bubble
It cannot be reproduced because it contains turbulent fluid dynamics in addition to stable growth.
As an alternative to conventional cartridges, the combustion of propellants has traditionally been
It has been attempted to get started and control. Such cartridges
Can deliver significantly more impact forces than traditional chemical cartridges do
It has nature. Because it packs more energy density into the cartridge
Can also thrust by the added control given by the current
Can be delivered to the bullet in a more timely and consistent manner.
.
One previously known method for burning propellants under current control is to use propellants.
Creating an electric arc in one or more embedded capillaries
Need. Since brightness can be controlled via current, some measurement controls
Is given by the intensity of the radiation impinging on the ignited propellant. But
The degree of control depends inversely on the ratio of chemical generation: electrical supply energy
I do. One extreme is a conventional pistol, whose propellant uses an arc
Is ignited. This produces high efficiency, but is entirely determined by the propellant
Have a burning rate that is The other extreme is that all energy is electrically
Given. This provides complete control of the pressure pulse and low molecular weight
It allows for the choice of active propellant and also allows for high speeds to be achieved. However,
The efficiency with which electrical energy is used to generate bullet kinetic energy is very
Low.
Many of the electrically controlled designs have traditional liquid propellant cartridges and some
The same problem, namely the power of turbulent mixing and the spread of fire at the distance contained in the cartridge,
Suffer from the inherent non-reproducibility. This means that the supply of electrical energy is easily controlled.
However, this control is used in these designs for propagating combustion fronts.
(combustion fronts), plasma discharge, electric injection spray
To be revoked.
For example, according to another conventional method, a propellant with two reaction elements is electrically charged.
Is locally ignited and vaporized using a spark, and then the fog of one spray element is
Spray locally on offspring. Such a large number of localized spray-type injections
Enables control of reaction propagation through the cartridge. However, the proper mix
The need for electrical input to obtain a match is important in this system and therefore
, Energy is not effective. Furthermore, the spray power is random and reliable
The system is unreliable and complicated,
Therefore, the degree of mixing between the two elements fluctuates.
In another conventional method, U.S. Pat.
As described in US Pat. No. 974,487, the bullets differ along the length of the lumen
In a longitudinal position and also located in the cartridge at the rear of the lumen.
It is accelerated along the lumen by multiple plasma jet sources. Plasma
The jet is a low molecular weight dielectric placed in a discharge capillary with electrodes at each end.
Started with Plasma builds pressure through resistive dissipation of its energy
, And also penetrates the fluid, which also contributes to the pressure front driving the bullet
Can be vaporized. Disadvantages are that the device has a random and non-
It suffers from reproducible power and confusion between its plasma and fluid. Delivered to capillary
Current can be controlled, but the operation of the plasma in releasing pressure buildup, fluid and
The mixing of the plasma and the resulting vaporization of the fluid elements are very negligible.
It is orderly and problematic. In addition, although common with the other alternatives described above,
A large amount of electrical energy is required to achieve the raz flow.
No. 5,072,647 to Goldstein et al.
In related devices, the bullet is accelerated in response to a high-pressure gas, such as hydrogen,
The high-pressure gas generates heat in the slurry of water and metal particles initiated by the plasma discharge.
Generated by reaction. By increasing the power applied to the plasma discharge,
The hydrogen gas pressure is maintained as the circle accelerates down the pistol lumen.
However, this design is also related to the aforementioned U.S. Pat. No. 4,974,487.
Suffer plasma power problems.
In U.S. Pat. No. 5,052,272 to Lee, an electrical pulse is applied to a metal wire.
Applied to the wire to rupture the wire into a slurry of aluminum particles in water, which
Ignite the slurry. Electrical energy continues to flow through the slurry,
This increases the response. By these means, aluminum-water mixing
The compound reacts substantially during the time in question. However, once the ignition current
Once the discharge starts, nothing is done with the current to control the rate of the reaction
. For exothermic reaction between aluminum and hydrogen, consider the position and speed of the reaction front
Instead, it is driven by a discharge electric pulse. In addition, every firing of the cartridge
The drug reacts once, and has the same questions as the power of fire spread that bothers other previously mentioned devices.
Cause a problem.
The general concept of an electrothermal cartridge is a pistol, rocket or similar
The effective and timely delivery of the thrust to the projectile's bullet
Although very promising compared to other cartridges, it uses electrical current to control propellant ignition.
There is a need for reliable means of control. In particular, to prevent problems related to turbulence,
Need a cartridge that has ideal electrical energy delivery efficiency and works reliably
Have been. Furthermore, such cartridges are relatively simple and costly to assemble.
It is desired to be effective.
The present invention is useful in addressing these and other needs.
Summary of the Invention
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is an improved electrothermal chemical (ETC) cartridge having a tapered fuse.
This cartridge provides high energy delayed combustion
Electricity is used to ignite and control the combustion of a school propellant. Ground connected
A long, thin tube with an electrically conductive outer surface is substantially full of propellant.
This is a solid metal fuse that runs the length of the inner surface of the tube.
Local combustion by resistive heating or melting and combustion
From the front discharge end to the rear end. The propellant charges a bullet (projectile)
Generates pressure to escape through the discharge end for propulsion. Cross section of fuse material
The area tapers towards the discharge end and the high voltage connected at the rear end of the tube
Through the fuse material by the discharge of an electrical pulse between the pressure electrode and the conductive outer surface
The predetermined current applied first applies a fuse material having a smaller cross-sectional area.
It is designed to heat and burn. The ignition front thus starts at the discharge end.
When the fuse reaches ignition temperature and / or combustion, it
Go forward.
The thin shape of the tubing allows the fuse material to burn without turbulent mixing power problems.
This has the advantage of ensuring that the propellant is completely burned locally.
The propellant burns slowly compared to the ignition speed of the fuse material,
The progression of the ignition front from the discharge end to the rear end is completely controlled by the fuse.
And provide an orderly combustion of the propellant. This means that all propellants react at once
Ignites propellant due to excessive pressure that would occur if
Due to stochastic spread when only plasma is used to
Effects are effectively eliminated.
The propellant is preferably a slurry of a metal and an oxidant such as water,
The rally burns slower than the fuse burning rate, but is highly exothermic,
Produces low atomic weight gas at temperature and high pressure.
The insulating layer between the fuse material and the grounded outer surface of the tube,
The propellant was locally ignited to the ignition temperature by resistive heating of the fuse material
Or when the fuse material burns, make sure it is locally destroyed.
Thin for a minute. Exhausted fuse material (if not exhausted, this
Fuse material gradually consumes electrical energy), hence ground
Shorted to the connected external surface, more electrical energy is used up,
Not to be given to fuse material.
A single such tube may act as a cartridge
Also, many such tubes are bundled together in a casing to provide a wider
A cartridge for a barrel gun (pistol) can also be provided. Cartry
The structure of the bridge is unitary and cost-effective. Reliable cartridge performance
It can be. Because this cartridge is easy to fluctuate due to turbulence
This is because it does not depend on the ignition front propagation of a fluid type.
It is an object of the present invention to use electricity to ignite, control,
Incredibly large, thrust bullets in a built, reliable way
The purpose is to provide an electrothermal chemical cartridge that can be delivered to a company in a timely manner.
It is a further object of the present invention to provide electrically controlled
Full control of propellant combustion using a tapered solid fuse
Turbulent mixing, which was a problem in the prior art, and problems related to fire spread were prevented.
Is to provide a cartridge.
Another object of the present invention is to provide a cartridge in which a thin insulating layer is combined with a fuse material.
Between conductive outer surfaces destroyed by fuse burning or propellant burning
Including, by allowing the ignition front to effectively travel the length of the cartridge
is there.
It is another object of the present invention to provide a cartridge that is simple and cost effective to manufacture.
Is Rukoto.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and further objects, features, and advantages of the present invention will be described with particular reference to the accompanying drawings.
It will become clear when considering the following detailed description of the examples.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
The above and other aspects, features, and advantages of the present invention are provided in connection with the following figures.
The invention will become more apparent from the following more particular description of the invention.
FIG. 1 is a sectional view of a pistol using a cartridge according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a long single tube cartridge according to the present invention, wherein:
The long central part has been omitted as indicated by the jagged break
.
FIG. 3 shows a long insulating sheet having a metal layer etched thereon.
G is a perspective view of the object, as indicated by the jagged break here.
The central part that is longer is omitted.
FIG. 4 is a perspective view of a tube used in a cartridge according to one embodiment of the present invention.
,
Here, the long central part is omitted as indicated by the jagged break
Have been.
FIG. 5 is a view showing an end of a multi-tube cartridge according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the multi-tube cartridge of FIG.
Embodiment of the Invention
The following description is the best currently contemplated method of practicing the present invention.
. This description should not be taken in a limiting sense, but merely in a general sense of the invention.
It is intended to describe the logic. The scope of the present invention is patent
It should be determined with reference to the claims.
FIG. 1 shows the use of a cartridge 2 according to the invention in a pistol 4.
The high-pressure gas generated when the propellant is ignited in the cartridge 2
Advance bullet 6 out. The conductive leads 7 and 8 are connected to the cartridge from the high-voltage power supply 9.
An electric ignition current is supplied to the difuse. Lead 7 is conductive at the rear of the cartridge
The lead 8 is connected to the outer surface of the pistol, which is a metallic conductor.
Can be connected to some. The current path therefore passes an ignition pulse through lead 7
Cartridge through cartridge fuse material to rear electrode of cartridge
Into the conductive casing, then into the pistol's metal barrel, and finally
It is present for discharging to the lead wire 8. Also, lead 8 is connected to ground
The current path may be connected from the metal external surface of the pistol to ground
You may be guided.
According to one embodiment of the present invention, which is described in detail below, FIG.
Cartridges for use with such wide barrel guns (pistols)
A bundled, thin, propellant-filled ignition tube is provided. small
For lumen pistols, the cartridge has only one such tube
Is also good.
As can be seen with reference to FIG. 2, the electrothermal chemical cartridge 10 according to the present invention
It is tubular, has a long and thin shape. This cartridge is
Should have a jagged break at the center of the cartridge that displays the long part
By
And are displayed so as not to show the central part. The cartridge has a discharge end 12
And a propellant that has a rear end portion 14 and is fired from a gun (pistol) barrel.
, From the discharge end of the cartridge. The cartridge further comprises an insulating layer 16,
The fuse 18 on the inner surface of the insulating layer and the conductive layer 20 on the outer surface of the insulating layer
Have. The propellant 24 substantially fills the volume of the tube.
The propellant is preferably as described below, i.e. low molecular weight, such as hydrogen.
Gas and, more particularly, in combination with metals or oxidants
As if it had a metal hydride. Most specially, propellants are
Aluminum in the form of particles suspended in water containing a gelling agent;
To prevent the system from moving. Such a mixture has a temperature of about 1000 ° C to 20 ° C.
It is ignited in the temperature range of 00 ° C,
That can be achieved by achieving
It is a metallic substance that melts or bursts in this temperature range. Ammonium nitrate
System is added to the mixture to increase the threshold ignition temperature to about 300 ° C to 400 ° C.
It is also useful to reduce the range. By using such a mixture,
It is possible to achieve ignition without bursting the metal fuse material.
Because the cartridge 10 is long, the propellant will discharge at the discharge end if ignited at one end only.
The time required to burn from the fuse to the rear end is the time required to rupture the fuse material.
Longer than the frame. However, the cartridge is not fully flammable across the propellant
The baking is thin enough to occur in a short time compared to the time in question. Departure
The longitudinal burning of the propellant thus heats and / or burns the fuse 18.
Controlled by baking.
Heating the fuse material to a special temperature for propellant ignition,
Alternatively, rupture is a function of the current density and the time of application of the current in the fuse material.
Achieved by achieving critical coupling. The current is supplied by the high voltage electrode 26
The high voltage electrode is preferably applied to the rear end of the cartridge.
14 and is in electrical contact with the fuse. The current flows through the electrode 26 and
Through the conductive material to the conductive layer 20 connected to the electrical ground,
The contacts are in contact at the discharge end 12, as shown. Of fuse 18
The cross-sectional area is gradually narrowed from the rear end portion 14 toward the discharge end 12 and has a predetermined width.
, The current density in the fuse material increases toward the discharge end 12
It has been like that. As a result, the electrical energy density is
Achieving a critical threshold towards the discharge end, local heating of the fuse, or
, Rupture, and local ignition of the propellant, and then, among other factors,
Depending on the degree of taper, the fuse material used, and the current available
, Heading towards the rear end in a controlled manner.
The insulating layer 16 includes a fuse 18 for the length of the cartridge other than the discharge end.
Is separated from the conductive layer 20 at the ground potential.
18 and the conductive layer 20 make contact around the edge of the insulating layer. High voltage is applied to electrode 26
When applied, current flows through the fuse material and into the conductive layer. Fuse material
The current density is highest at the discharge end because the cross-sectional area of
This allows the fuse material to be brought to the burst temperature more rapidly and as much as possible.
To ignite the propellant. The propellant is at the melting point or boiling point of the metallic fuse material.
For types that ignite only at very high temperatures, such as spots,
It is melted, that is, transformed into a vaporized state and locally destroyed. Propellant is a metal fuse
In the case of a type that ignites at a temperature lower than either the melting point or boiling point of the substance,
Fuse material is locally destroyed by the explosive power of a locally ignited propellant
You.
Fuse material in the smallest cross-sectional area is locally ruptured or destroyed
From which it is effectively removed from the electric ignition circuit, as described below
And the current density in the fuse material immediately adjacent to the broken
Achieve the maximum value. The fuse immediately adjacent to the broken part
Has a slightly larger cross-section than that of
It has a smaller cross-sectional area than these parts. Unused fuses in this way
The position of the maximum current density in the material, and hence the ignition front, progressively
To the rear end.
According to the present invention, an adjacent fuse that occurs with the local destruction of an adjacent fuse material
The insulating layer 16 collapses upon burning of the fuse material or local burning of the propellant.
The insulating layer 16 must be sufficiently thin. In this method,
Since the ignition front of the discharge material proceeds from the discharge end to the rear end, the insulating material
The end of the unused fuse material is destroyed and placed in contact with the outer conductive layer.
To allow continuous current, or to be placed close enough to the conductive layer
The arc of the flow and thus the continuous ignition of the propellant is possible.
The present invention allows the fuse material to rupture, in general, when it ruptures.
Avoids the problem of surviving in resistance, which allows the electrical
Reduces most of the energy and prevents evaporation of other unused fuse material
And has the advantage of preventing or preventing The insulation layer is used to burn the fuse material
The remaining fuses that are not used, because they are locally destroyed in the
It is short-circuited to the newly exposed part and therefore the electric energy from the vaporization front
Do not weaken the ghee.
As further shown in FIG. 2, the conductive layer 20 comprises a cart on which the electrodes 26 are located.
Desirably, it does not extend completely to the rear end of the ridge. This means that
Directly from the electrode to the conductive layer, which surrounds the electrode and thus contradicts the effectiveness of the present invention.
Prevents possible current arcs. Insulation to add insulation to the arc
A jacket 28 may be provided on the end of the conductive layer. The insulating support 30 is
The high voltage electrode 26 and the end of the cartridge are wrapped around the gun (pistol) barrel and
It is electrically isolated from other objects and supports the entire assembly.
More specifically, the fuses 18 are adjacent to each other so as to cover the entire inner surface of the insulating layer 16.
The fuse layer may have a thickness from the rear end to the discharge end.
It is decreasing toward. Also, the fuse should be installed along the length of the inner surface of the insulating layer.
A plurality of parallel strips that are spaced and equally spaced around the circumference
And the width of each strip decreases from the rear end to the front end.
But its thickness remains the same. Fuse material has sufficient current density applied
When heated, it is conventionally known to heat with resistance and eventually burst.
May be provided with any metallic material that is
Any of the previously known methods (e.g., evaporation, extrusion, etching)
(Including, but not limited to)
It may be.
Similarly, conductive material 20 may comprise any fully conductive metal.
A number of well-known methods, including vapor deposition, extrusion, etching, and packaging.
Depending on the displacement, it may be applied to the outer surface of the insulating layer 16.
A preferred embodiment of the present invention can be understood with reference to FIG. Here, copper layer 5
2, a Kapton insulating sheet 50 laminated is shown. This sheet
In the drawings, the central portion of the sheet, which represents a long, not shown central portion, is jagged.
It is long, as indicated by the indentation. Copper lamination
Etched at one end using well-known circuit board etching techniques
With a plurality of parallel strips 54 tapering from one end to the other
Has been generated. The thickness of the Kapton insulation is preferably about 5 millimeters
And the thickness of the copper stack is preferably between about 1 millimeter and about 3 millimeters.
Range. Copper strip 54 is continuous at both ends by bands 56, 58
Are joined together. Band 56 is located on the end of the cartridge.
And used to connect to high voltage electrodes, while band 58
The ridge is provided with a discharge end. The band 58 is used to construct the seat
It serves to support but is not required for the present invention and, as an alternative,
Without being joined by any such band,
It may be extended to the end of the sheet.
The presence of the discharge end band 58 is contrary to the effect of the tapered fuse strip 54.
Not something. The critical current density to achieve the ignition temperature is
This is because the strip is the thinnest, just before the band 58, substantially
Occurs near the discharge end. As mentioned above, local ignition has the narrowest width
Once achieved at the location, the fuse material is destroyed and adjacent fuses in the strip are destroyed.
The noise substance is brought into contact with the external conductive surface. The band 58 is then
It is effectively removed from the road and does not contribute to the rest of the process.
A laminated and etched sheet of insulating joining edges 60 and 62
Is formed into a long tube. The resulting tube 100 is
As shown in FIG. 4, it is long and thin, and in the figure, it is long and omitted center.
The center of the tube representing the part is indicated by a jagged break. tube
100 has a discharge end 102 and a rear end 104. Tube is Kapton
An insulating layer 106 is provided, and on the inner surface of the Kapton insulating layer 106,
Are provided with fuse strips 108, and the width of each of these fuse strips is
It is tapered toward the discharge end 102. The tube is, for example, Kapton
It is formed by winding the insulating sheet 50 around a cylindrical mandrel.
. It has adhesive K applied at the ends 60, 62 along the joint 110.
joined by apton tape longitudinal strip, or the like
Have been.
The tube is, for example, approximately 013 mm (. 005 inches)
Conductive layer 11 applied by overlapping with sheets of luminium foil
2 This foil layer 112 preferably directs current from the electrodes to the conductive layer.
About 10 cm from the rear end 104 of the tube to prevent arcing
Termination is performed, and the insulating layer region 114 is left exposed. The edge of the foil layer 112 is
A Kapton insulated adhesive strip 1 around the circumference of the tube on the foil edge
16 or by wrapping such an arc from the electrode to the edge
Insulated to prevent. Although omitted in the figure for clarity, conductive
The conductive foil has a length extending beyond the end of the discharge end, and the end of the discharge end is
Contact the fuse material to be wrapped around the discharge end and on the inner surface of the tube.
It can serve as a flap to be positioned by touch. Also copper tape
Is attached around the top edge of the tube and removes the internal fuse layer.
Connected to the local conductive layer.
According to another embodiment of the invention, for a wide barrel gun (pistol),
A plurality of tubes as shown in FIG.
One high voltage electrode is provided. These things are tightly packed in the casing
It is preferred to pack, so that these tubes are all
Is firmly and substantially filled in the space.
FIG. 5 shows the multiple tubes so that there is no substantially open space between the tubes.
End face showing one form for tightly packing a number of tubes into a casing
FIG. Casing 150 includes 49 tubes, among which 48 tubes.
The tube is shaped to have a trapezoidal cross section, and one tube 152
Has a cylindrical shape. The tubes need not be the same shape, but
It is desirable to maintain the shape of the object. 132mm diameter bullet (projectile)
Then, as described above, the etched copper laminated Kapton sheet is
And about 0. Wrapped around a 75-inch diameter cylindrical mandrel, three hulls
May have a dose strip 108. Cylindrical tubes then apply them
Sliding on a properly shaped mandrel can produce trapezoidal or other breaks.
It has a shape having a surface.
A plurality of tube cartridges 200 are shown in partial cross-section in FIG.
Here, the bundled tube 202 is not shown in cross section, but the casing 20
4, high voltage electrode 206, and other elements are shown in cross section. Cartridge 20
0 has a rear end 208 and a discharge end 210. The casing 204 is made of metal
Provides structural support and also provides an electrical ground connection for the conductive surface of the tube 202.
Give a touch. Bundling of tubes 202 by insertion into casing 204
Compression and slight deformation may cause them to compress against the metal shell casing 204.
Good ground connection is ensured when Cartridge part 21
The expansion deformation as seen in the figure in Figure 2 gives this connection,
It does not significantly weaken the operation of the device.
Preferably, General Electric Co. Le available from
Made from xan polycarbonate or high modulus polyurethane
The tapered cup-shaped insulator 214 tubs the required electrical breakdown length
In addition to extending beyond the position of the rear end of the
From the shell casing 204 connected to the shell. The shape of the insulator 214
High pressure gas seal on the contact surface with the inside of the cartridge, in addition to the outer edge of the electrode
I will provide a.
The cartridge 200 has a tube with a bundle on the mandrel according to the shape shown in FIG.
Can be constructed by first forming the probe 202. These tubes are
After that, the rear ends of the bundled tubes are connected to a bowl-shaped copper electrode 2.
06 is immersed in a pool of molten solder contained within. After the solder cools,
An edge cup 214 is glued onto the electrodes at the trailing end of the bundle and the assembly is
Into the pistol shell casing 204 of the
Compress at the rear end of the body cup cartridge to form the seal described above. 5 in
The pistol shell is rolled to have a removable rear base plate.
The plate is unscrewed into position. Adhesives known in the past
It can be used to further seal the cartridge as has been done. Rear steeple
Base plate then into the rear end of the casing, above the insulating cup and electrodes
Screwed. A propellant is applied to the tube from the discharge end to a desired level.
The propellant generally comprises 50% water and 50% having an average particle diameter of about 3 microns.
% Aluminum powder and a small amount of a gelling agent. Aluminum powder grains
The size and shape of the element can be varied to control the burning rate,
Aluminum flakes smaller than a micron in thickness are used. In addition, nitric acid
Monium can be added to the slurry to substantially lower the ignition threshold temperature.
Can also be. Finally, the cartridge pushes the thin aluminum cup into place.
It is sealed from the front end by basting and caulking.
High voltage, current power is generated by combustion pinholes like those found in conventional pistols.
Through the stuff, it is applied to the electrodes. The power supply is a dielectric, capacitor bank,
Pole generators, magnetohydrodynamic forces driven by explosions, or rotating flashes
Compressor. Preferably, deliver a current pulse of about 5 millisecond duration
Can achieve peak currents in the range of 120,000 to 500,000 amps
Such a capacitor bank is used.
The invention disclosed in this specification has been described by way of special embodiments and their uses.
However, without departing from the scope of the present invention as set forth in the appended claims,
Many variations and modifications may be made to the invention by those skilled in the art.
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，
ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ
Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ
，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，
ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ
Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ
，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，
ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M
C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG
, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN,
TD, TG), AP (KE, MW, SD, SZ, UG),
AM, AT, AU, BB, BG, BR, BY, CA, C
H, CN, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB
, GE, HU, IS, JP, KE, KG, KP, KR,
KZ, LK, LR, LT, LU, LV, MD, MG, M
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, RU, SD, SE, SG, SI, SK, TJ, TT,
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