KR19990071501A - Launch pack - Google Patents
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Abstract
전자기적 가속기내에서 발사체(4)를 초고속으로 가속하기 위한 발사 팩(6)은 하나 이상의 전기적 활주 접촉부(6)가 배치된 케이싱(7)을 포함하며, 상기 활주 접촉부(6)는 전기 절연재로 도포된 전기 전도재로 된 다수의 파이버로 형성되며, 상기 파이버의 길이는 소정 정도만큼 상기 케이싱의 높이보다 본질적으로 더 커서 상기 케이싱(7)의 상부에서 하부까지 이어진 파이버의 단부의 마멸을 보상하는 피드 기구가 제공된다.The launch pack 6 for accelerating the projectile 4 at high speed in an electromagnetic accelerator comprises a casing 7 in which at least one electrical slide contact 6 is arranged, the slide contact 6 being made of an electrical insulator. Formed of a plurality of fibers of an applied electrically conductive material, the length of the fiber being essentially greater than the height of the casing by some degree to compensate for the wear of the end of the fiber extending from the top to the bottom of the casing 7. A feed mechanism is provided.
Description
이러한 유형의 발사 팩은 연구에 의해 실제로 공지되어 있으며, 예컨대, 군사용의 발사체를 4km/s에 이르는 속도로 발사하는데 사용될 수 있다. 이 경우에, 반복적으로 작동하는 전자기적 레일 가속기가 종종 사용된다.This type of launch pack is actually known by research and can be used, for example, to launch military projectiles at speeds up to 4 km / s. In this case, an electromagnetic rail accelerator that operates repeatedly is often used.
발사 팩이 고정 상태(stationary)에서 소위 천이 속도(transition velocity)로 가속되는 발사 과정의 제1 단계에서 스파크 이로전(spark erosion)이 발생하는 것은 공지된 문제점이다. 이 단계중에 파이버의 단부가 마멸된다. 천이 속도에 도달한 때에, 전기적 활주 접촉부와 레일 사이의 접촉면에 고온이 발생함으로써 유체 및/또는 금속 플라즈마 경계층이 형성된다. 이 단계중에, 파이버의 단부가 추가로 마멸되고, 파이버의 길이는 감소하며, 고체-고체(solid-solid) 전기적 활주 접촉면은 혼성 활주 접촉면이 된다.It is a known problem that spark erosion occurs in the first stage of the firing process where the firing pack is accelerated at stationary to the so-called transition velocity. During this step, the ends of the fibers are worn out. When the transition rate is reached, a high temperature is generated at the contact surface between the electrical sliding contact and the rail to form a fluid and / or metal plasma boundary layer. During this step, the ends of the fiber are further abraded, the length of the fiber is reduced, and the solid-solid electrical slide contact surface becomes a hybrid slide contact surface.
전술한 효과는 가속기와 발사 팩 사이의 비능률적인 에너지 전달을 야기하며 더욱이 가속기의 원치않는 손상과 과잉의 마모를 초래한다. 이 결과, 이 유형의 발사 과정으로 달성할 수 있는 최대 속도가 제한되며 가속기는 단지 제한된 횟수로만 사용할 수 있게 된다.The aforementioned effects result in inefficient energy transfer between the accelerator and the firing pack and furthermore lead to unwanted damage and excessive wear of the accelerator. As a result, the maximum speed achievable with this type of firing process is limited and the accelerator can only be used a limited number of times.
본 발명은 발사체를 전자기적 가속기(electromagnetic accelerator)내에서 초고속으로 가속시키기 위한 발사 팩(launch pack)에 관한 것으로서, 발사 팩은 하나 이상의 전기적 활주 접촉부(electric sliding contact)가 형성되는 케이싱을 구비하며, 활주 접촉부는 전기 절연재가 덮인 전기 전도재로 된 다수의 파이버로 형성되며, 파이버는 케이싱의 상부에서 하부까지 이어져 있다.The present invention relates to a launch pack for accelerating a projectile at an extremely high speed in an electromagnetic accelerator, the launch pack having a casing in which one or more electrical sliding contacts are formed, The sliding contact is formed from a plurality of fibers of electrically conductive material covered with electrical insulation, which runs from top to bottom of the casing.
도 1은 레일 가속기의 원리를 나타내는 단순화된 선도.1 is a simplified diagram illustrating the principle of a rail accelerator.
도 2는 본 발명에 따른 발사 팩의 제1 실시예의 길이 방향 단면도.2 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a firing pack according to the present invention;
도 3은 도 2의 선 III-III을 따라 절개한 횡단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2.
도 4는 본 발명에 따른 발사 팩의 전기적 활주 접촉의 제2 실시예를 선도로 도시한 레일 가속기의 횡단면도.4 is a cross-sectional view of a rail accelerator in a diagrammatic view showing a second embodiment of electrical sliding contact of a firing pack according to the invention.
도 5는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 가능한 장치의 평면도.5 is a plan view of a possible apparatus for implementing the method according to the invention.
본 발명의 목적은 전술한 단점을 극복하는 것이다.It is an object of the present invention to overcome the above mentioned disadvantages.
이 목적을 위해, 본 발명에 따른 발사 팩은 파이버의 단부의 마멸을 보상하기 위해 피드 기구(feed mechanism)가 제공될 정도로 파이버의 길이가 케이싱의 높이에 비해 본질적으로 더 큰 것을 특징으로 한다.For this purpose, the firing pack according to the invention is characterized in that the length of the fiber is essentially larger than the height of the casing so that a feed mechanism is provided to compensate for the wear of the end of the fiber.
피드 기구의 속성은 파이버의 단부가 이로전에 의해 마멸되는 것에 기인하는 파이버의 길이 손실을 가속 도중에 보상하는 것이다. 이러한 구성에 따르면, 파이버의 여분의 길이는 접촉면에서의 기계적인 예비 인장(pretension) 상태를 보장함으로써 스파크 이로전의 발생을 지연시킨다. 따라서, 본 발명에 따른 발사 팩의 경우, 고체-고체간을 이동하는 전기적 활주 접촉 상태로부터 고정 전기 전도체(stationary electrical conductor)와 함께 유체 및/또는 금속 플라즈마 경계층을 갖는 활주 접촉 상태로의 제어를 통한 점진적인 전환이 이루어진다. 또한, 전류는 사실상 스파크 이로전이 없는 접촉면을 통해 공급된다.The property of the feed mechanism is to compensate for the length loss of the fiber during acceleration due to the end of the fiber being worn out by erosion. According to this configuration, the extra length of the fiber delays the occurrence of spark erosion by ensuring a mechanical pretension at the contact surface. Thus, in the case of the firing pack according to the present invention, the control of the solid-solid moving electrical sliding contact state to the sliding contact state having a fluid and / or metal plasma boundary layer with a stationary electrical conductor A gradual transition is made. In addition, current is supplied through contact surfaces that are virtually free of spark erosion.
발사 팩의 바람직한 실시예에서, 발사 팩의 길이 방향으로 바라볼 때, 둘 이상의 전기적 활주 접촉부가 적어도 부분적으로 서로 일정한 공간 간격을 두고 서로 차례로 배치되어 있어서, 케이싱내에 배치된 전기적 활주 접촉부의 방향은 본질적으로 동일하다. 이렇게 배치되면, 발사 팩의 전기적 부품은 유리한 방식으로 연장될 수 있으며, "속도 표피 효과(velocity skin effect)"의 출현이 감소하며 전기적 활주 접촉부에서의 전류 분포가 더욱 최적화될 수 있다.In a preferred embodiment of the firing pack, when viewed in the longitudinal direction of the firing pack, the two or more electrical sliding contacts are arranged one after the other at least partly spaced apart from each other so that the direction of the electrical sliding contacts disposed in the casing is essentially Same as With this arrangement, the electrical components of the firing pack can be extended in an advantageous manner, the appearance of "velocity skin effects" is reduced and the current distribution at the electrical sliding contacts can be further optimized.
발사 팩의 추가의 실시예에 있어서, 발사 팩의 횡방향에서 바라볼 때, 둘 이상의 전기적 활주 접촉부는 적어도 부분적으로 서로 일정한 공간 간격을 두고 본질적으로 나란히 위치된다. 이러한 구성에 따르면, 나란히 위치된 전기적 활주 접촉부는 서로 끌어당기며, 그 결과 레일 상의 활주 접촉부의 기계적 예비 인장(mechanical pretension) 상태는 추가로 강화될 것이다.In a further embodiment of the firing pack, when viewed from the transverse direction of the firing pack, the two or more electrical sliding contacts are positioned essentially side by side at least partially at regular spaces from one another. According to this configuration, the electrical slide contacts located side by side attract each other, so that the mechanical pretension state of the slide contacts on the rail will be further strengthened.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 발사 팩의 구성 요소로서 기술된 전기적 활주 접촉부를 형성하는 방법에 관한 것이며, 그 방법은,The invention also relates to a method of forming an electrical sliding contact described as a component of a firing pack according to the invention, the method of which
(a) 전기적 활주 접촉부의 후면에 대한 소망의 형태에 부합하는 형태를 갖는 와인딩 코어에 접착제를 도포하는 단계;(a) applying an adhesive to a winding core having a shape that matches a desired shape for the backside of the electrical sliding contact;
(b) 상기 와인딩 코어 둘레에, 전기 절연재로 피복된 전기 전도재의 파이버 층을 본질적으로 평행하게 감는 단계;(b) winding essentially parallel fiber layers of electrically conductive material coated with electrical insulation around the winding core;
(c) 감겨진 파이버 층에 접착제를 도포하는 단계;(c) applying an adhesive to the wound fiber layer;
(d) 상기 파이버 층 위에 추가의 파이버 층을 감는 단계;(d) winding an additional fiber layer over the fiber layer;
(e) 원하는 두께의 전기적 활주 접촉부를 얻을 때까지 (c) 단계와 (d) 단계를 반복하는 단계;(e) repeating steps (c) and (d) until an electrical sliding contact of desired thickness is obtained;
(f) 최외부 파이버 층이 전기적 활주 접촉부의 정면에 대한 소망의 형태로 형성되도록, 상기 파이버 층을 와인딩 코어의 축선 둘레로 본질적으로 대칭되게 와인딩 코어상에 클램프시키는 단계;(f) clamping the fiber layer on the winding core essentially symmetrically about an axis of the winding core such that the outermost fiber layer is formed in a desired shape with respect to the front of the electrical sliding contact;
(g) 상기 클램핑된 파이버 층을 접착제의 연화 온도 이상의 온도로 가열하는 단계;(g) heating the clamped fiber layer to a temperature above the softening temperature of the adhesive;
(h) 상기 클램핑된 파이버 층을 냉각시키는 단계; 및(h) cooling the clamped fiber layer; And
(i) 감겨진 제품을 본질적으로 동일한 치수를 갖는 다수의 전기적 활주 접촉부로 분할하는 단계를 포함한다.(i) dividing the wound product into a plurality of electrical sliding contacts having essentially the same dimensions.
이 경우에, 본 발명에 따른 방법은 와인딩 기술에 의해 대체로 균일한 밀도의 전기적 활주 접촉부가 형성되는 것이 이점이다. 이 방법으로 제조된 전기적 활주 접촉부를 균질화하기 위한 추가의 충전이 전혀 불필요하며, 그 결과 재료가 낭비되지 않는다.In this case, the method according to the invention is advantageous in that an electrical sliding contact of generally uniform density is formed by the winding technique. No additional filling is required to homogenize the electrical slide contacts made in this way, so that no material is wasted.
또한, 본 발명은 본 방법을 사용하여 얻은 전기적 활주 접촉부에 관한 것으로서, 파이버는 전기적 활주 접촉부 용적의 75% 내지 85%를 차지한다.The present invention further relates to electrical slide contacts obtained using the method, wherein the fibers comprise between 75% and 85% of the volume of the electrical slide contacts.
또한, 본 발명은 발사 팩을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 바람직하게는 강화 섬유재로 된 케이싱이 전술한 방법을 사용하여 얻은 하나 이상의 전기적 활주 접촉부 둘레에 배치되며, 상기 케이싱의 치수는 가속기의 치수에 일치되며, 발사 팩 내부의 빈 공간은 높은 압축 강도 및 고온 안정성을 갖는 충전 보조재로 채워진다.The invention also relates to a method for manufacturing a firing pack, wherein a casing of reinforcing fiber material is preferably disposed around one or more electrical sliding contacts obtained using the method described above, the dimensions of the casing being of the accelerator. Consistent with the dimensions, the void inside the firing pack is filled with a filling aid having high compressive strength and high temperature stability.
이제 본 발명은 첨부된 도면을 참조로 보다 상세히 기술될 것이다.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 레일 가속기(1)의 원리를 나타내는 단순화된 선도를 도시한다. 레일 가속기(1)는 발사되는 발사체(4)를 위한 전기적 가이드로서 기능하는 레일(2)을 구비한다. 펄스된 전력 공급원(3)에 의해, 몇 MA(밀리암페어) 정도의 크기인 전류(I)가 레일(2)과 발사체(4)용의 발사 팩(5)을 통과한다. 전류(I)는 자기장(B)과 함께 로렌쯔 힘(F)을 발사체(4)에 제공하며, 그 결과 발사체(4)는 가속된다.1 shows a simplified diagram illustrating the principle of the rail accelerator 1. The rail accelerator 1 has a rail 2 which serves as an electrical guide for the projectile 4 to be launched. By the pulsed power supply 3, a current I on the order of several milliamps is passed through the rail 2 and the launch pack 5 for the projectile 4. The current I, together with the magnetic field B, provides the Lorentz force F to the projectile 4, with the result that the projectile 4 is accelerated.
예컨대, 군사 관련 용도로 발사체를 (4km/s까지의) 초고속으로 반복해서 전자기적으로 발사하기 위한 이러한 유형의 레일 가속기를 사용하는 것이 장차 가능할 것이다. 실험의 실행으로 공지된 발사 팩을 사용할 때, 가속 과정중에 정지 레일(2)과 고속으로 이동하는 발사 팩(5) 사이의 접촉면에서 스파크 이로전이 발생한다. 소위 천이 속도, 즉 고온의 결과로 발사 팩(5)의 전기적 부분의 접촉면에 유체 및/또는 금속의 플라즈마 경계층이 형성되는 속도에 도달하면, 고체-고체 전기적 활주 접촉면은 혼성 접촉면이 된다. 상기 효과로 전자기적 가속기(1)의 원치않는 손상과 과잉의 마모가 초래되어 가속기를 반복 사용하는데 장애가 된다. 더욱이, 상기 효과에 의해 가속기(1)와 발사 팩(5) 사이의 비능률적인 에너지 전달이 야기됨으로써, 상기 효과는 이러한 유형의 발사 과정에 따른 달성 가능한 최대 속도를 제한한다.For example, it would be possible to use this type of rail accelerator for repeatedly electromagnetically launching projectiles (up to 4 km / s) for military-related applications. When using a firing pack known for the execution of the experiment, spark erosion occurs at the contact surface between the stationary rail 2 and the firing pack 5 moving at high speed during the acceleration process. When the so-called transition rate, i.e., the rate at which the plasma boundary layer of the fluid and / or metal is formed at the contact surface of the electrical part of the firing pack 5 as a result of the high temperature, the solid-solid electrical sliding contact surface becomes a hybrid contact surface. This effect causes unwanted damage and excessive wear of the electromagnetic accelerator 1, which impedes the repeated use of the accelerator. Moreover, the effect causes inefficient energy transfer between the accelerator 1 and the firing pack 5, thereby limiting the maximum speed achievable with this type of firing process.
도 2는 본 발명에 다른 발사 팩(5)의 제1 실시예의 길이 방향 섹션을 나타낸다. 도 3은 도 2에 따른 발사 팩의 선 III-III을 따라 절개한 횡단면의 평면도를 나타낸다. 이 예에서, 발사 팩(5)은 전기적 활주 접촉부(6)가 레일(2)과 접촉하도록, 둘레로 케이싱(7)이 배치되는 다수의 전기적 활주 접촉부(6)를 구비한다. 전기적 활주 접촉부(6) 사이의 빈 공간은 충전재(8)의 보조제가 채워졌다. 각각의 전기적 활주 접촉면(6)은 전기 절연재가 덮인 전기 전도재로 된 다수의 파이버로 이루어진다. 적합한 전기 전도재로는 예컨대 구리, 알루미늄 및 몰리브덴이 있다. 사용되는 전기 절연재로는 예컨대 폴리에스터-이미드가 있다. 파이버는 바람직하게는 케이싱(7)의 상부에서 하부까지 본질적으로 서로 평행하게 이어지며, 상기 파이버는 전기적 활주 접촉부(6)의 형태를 갖는다. 추가의 바람직한 실시예에서 파이버는 서로 소정 각도로 되어 있다(도시 생략). 이렇게 된 결과, 발사 팩(5)의 속도가 증가함에 따라 전류 운반 부분이 작아져서 전류(I)가 발사 팩(5)의 일부만을 통과하도록 야기하는 효과인, 소위 "속도 표피 효과"가 감소한다. 특히, "속도 표피 효과"를 방지하기 위해서는 저항이 발사 팩의 이동 방향(화살표 참조)으로 비교적 높아야만 하며 이동에 수직인 방향으로는 (바람직하게는 100이상 대 1의 비로) 낮아야 한다는 것이 연구로부터 밝혀졌다. 예컨대, 이러한 이방성(異方性)의 저항 분포는 서로 평행하게 이어진 파이버를 사용하여 얻을 수 있다. 바람직하게는 최적의 열 평형과 관련된 파이버 사이의 열 분리는 가능한 작아야 한다. 더욱이, 접촉면내에 미소 스파크(microspark)가 형성되는 것을 막기 위해서는 접촉면내의 단위 표면적당 접촉 지점의 수가 최적인 것이 바람직하다. 이것은 예컨대 파이버 직경을 (바람직하게는 40 내지 100μm 사이로) 적합하게 선택하고 절연재를 적합하게 선택함으로써 달성될 수 있다.2 shows a longitudinal section of a first embodiment of a firing pack 5 according to the invention. 3 shows a plan view of a cross section taken along line III-III of the firing pack according to FIG. 2. In this example, the firing pack 5 has a number of electrical slide contacts 6 with a casing 7 arranged around it so that the electrical slide contacts 6 contact the rails 2. The void space between the electrical sliding contacts 6 was filled with the aid of the filler material 8. Each electrical sliding contact surface 6 consists of a plurality of fibers of electrically conductive material covered with electrical insulation. Suitable electrical conductors are, for example, copper, aluminum and molybdenum. Electrical insulation materials used are, for example, polyester-imide. The fibers preferably run essentially parallel to each other from the top to the bottom of the casing 7, which fibers take the form of electrical sliding contacts 6. In a further preferred embodiment the fibers are at an angle to each other (not shown). As a result of this, as the speed of the firing pack 5 increases, the so-called "velocity skin effect", which is an effect of causing the current I to pass through only part of the firing pack 5, decreases. . In particular, studies have shown that the resistance must be relatively high in the firing pack's direction of movement (see arrow) to prevent a "velocity skin effect" and low in the direction perpendicular to the movement (preferably greater than 100 to 1). Turned out. For example, such an anisotropic resistance distribution can be obtained by using fibers which run in parallel with each other. Preferably the thermal separation between the fibers associated with the optimal thermal balance should be as small as possible. Furthermore, it is desirable that the number of contact points per unit surface area in the contact surface be optimal to prevent the formation of microsparks in the contact surface. This can be achieved, for example, by appropriately selecting the fiber diameter (preferably between 40 and 100 μm) and by appropriately selecting the insulation.
발사 과정중에 파이버의 단부가 마멸되는 것을 보상하는 피드 기구를 제공하기 위해 파이버의 길이를 케이싱(7)의 높이보다 충분히 더 크게 선택한 것이 도 2와 도 3으로부터 명백하다. 바람직하게도 피드 기구가 본질적으로 전체 발사 과정를 통해 유용하게 되도록 파이버의 길이가 선택된다. 형성된 피드 기구는 열 연화된(thermally softened) 파이버가 파이버에 작용하는 로렌쯔 힘의 결과로 펼쳐지기 때문에 추가로 지지된다. 이 결과, 고체-고체간을 이동하는 전기적 활주 접촉 상태는 유체 및/또는 금속 플라즈마 경계층을 갖는 활주 접촉 상태로 점진적으로 전환된다. 이 경우에, 형성된 유체/플라즈마 혼합물은 유리한 윤활 작용을 한다.It is evident from FIGS. 2 and 3 that the length of the fiber was chosen to be sufficiently larger than the height of the casing 7 to provide a feed mechanism that compensates for the end of the fiber being worn during the firing process. Preferably the length of the fiber is chosen such that the feed mechanism is essentially useful throughout the entire firing process. The feed mechanism formed is further supported because the thermally softened fibers unfold as a result of Lorentz forces acting on the fibers. As a result, the electrical sliding contact state moving between solid-solids is gradually transitioned to a sliding contact state having a fluid and / or metal plasma boundary layer. In this case, the fluid / plasma mixture formed has an advantageous lubrication.
각각의 전기적 활주 접촉부(6)와 그에 따른 전기적 활주 접촉부내의 모든 파이버는 케이싱(7)과 각(α)을 이루며, 이 각(α)은 90°가 아니다. 바람직하게도 각(α)은 대체로 전기적 활주 접촉부(6)내의 모든 파이버에서 대체로 동일하다. 바람직하게는 α = 45 ± 5°이다. 도시된 바람직한 실시예에서, 각각의 전기적 활주 접촉부(6)는 케이싱(7)에 본질적으로 수직으로 이어진 중간 섹션(6a)과, 중간 섹션(6a)의 상부와 하부에 각각 고정되고 각(β)으로 이동의 방향에 반대 방향으로 이어진 암(arm)(6b)을 구비한다. β는 바람직하게는 15°≤ β ≤ 25°로 주어진다.Each electrical slide contact 6 and thus all the fibers in the electrical slide contact make an angle α with the casing 7, which is not 90 °. Preferably the angle α is generally the same for all the fibers in the electrical sliding contact 6. Preferably α = 45 ± 5 °. In the preferred embodiment shown, each electrical sliding contact 6 is fixed to an intermediate section 6a which is essentially perpendicular to the casing 7 and to the top and bottom of the intermediate section 6a, respectively, and to an angle β. Arm 6b extending in the direction opposite to the direction of movement. β is preferably given by 15 ° ≦ β ≦ 25 °.
본 발명에 따른 발사 팩(5)은 하나 이상의 전기적 활주 접촉부(6)를 구비하지만, 원하는 경우, 다수의 전기적 활주 접촉부를 나란히 위치시킴으로써 연장되고 발사 팩(5)의 길이 방향으로 일정 부분 이상이 서로 이격되도록 분리될 수 있으며, 케이싱(7) 내부의 전기적 활주 접촉부(6)의 방향(orientation)은 도 2에 나타낸 것처럼 본질적으로 동일하게 된다. 최적의 전류 분포는 세그멘트화(segmentation)에 의해 발사 팩을 전술한 방식으로 연장시킴으로써 얻을 수 있다. 또한, 상기 최적 길이에 의해 더 긴 레일 가속기의 사용이 가능해 지며, 그 결과 스파크 이로전이 없는 가속이 더 긴 통로에 걸쳐 달성될 수 있다.The launch pack 5 according to the invention is provided with one or more electrical slide contacts 6, but if desired, extends by positioning a plurality of electrical slide contacts side by side and at least a portion of each other in the longitudinal direction of the launch pack 5. It can be separated apart, and the orientation of the electrical sliding contacts 6 inside the casing 7 becomes essentially the same as shown in FIG. 2. The optimal current distribution can be obtained by extending the firing pack in the manner described above by segmentation. In addition, the optimum length enables the use of longer rail accelerators, so that acceleration without spark degradation can be achieved over longer passageways.
각각의 전기적 활주 접촉부(6)의 최적 길이(l1)는 사용되는 파이버재의 특정한 저항의 온도 의존성과 "속도 표피 효과"에 기인한 전기적 활주 접촉부내의 자기장(B)의 확산 길이와 전기적 활주 접촉부의 형태에 관계된다. 예컨대, 구리에서 최적 길이(l1)는 11mm이며 몰리브덴에서 l1은 34mm이다. 발사 팩(5)의 전기적 부분의 치수는 발사 팩을 발사체내에 끼우는데 관계된 부가되는 기하학적 요구 사항뿐만 아니라, 특히 관련된 가속기의 보어의 구경과 형태에 의존하는 것이 명백할 것이다. 원하는 경우, 다수의 활주 접촉면을 나란히 위치시켜서 최적의 길이를 얻을 수 있다. 케이싱(7)의 높이는 바람직하게는 가속기(1)의 레일(2) 사이의 거리와 대체로 동일하다고 지적할 수 있다.The optimum length l 1 of each electrical slide contact 6 is the diffusion length of the magnetic field B in the electrical slide contact and the electrical slide contact due to the temperature dependence of the specific resistance of the fiber material used and the “velocity skin effect”. It depends on the form. For example, the optimum length l 1 in copper is 11 mm and l 1 in molybdenum is 34 mm. It will be apparent that the dimensions of the electrical part of the firing pack 5 depend not only on the additional geometric requirements relating to the firing pack within the projectile, but also on the size and shape of the bore of the associated accelerator in particular. If desired, optimal slide lengths can be obtained by placing multiple sliding contact surfaces side by side. It can be pointed out that the height of the casing 7 is preferably approximately equal to the distance between the rails 2 of the accelerator 1.
일반적으로, 암(6b)의 l2는 7mm 이하인 것이 바람직하다. 도 2에 도시된 실시예에서 치수는 20mm의 보어를 구비한 레일 가속기에 부합된다.In general, it is preferable that l 2 of the arm 6b is 7 mm or less. In the embodiment shown in FIG. 2 the dimensions correspond to a rail accelerator with a bore of 20 mm.
케이싱(7)은 강화 섬유 플라스틱재로 바람직하게 제조되며 이 유형의 재료는 당업자에게 공지이다. 일반적으로 이 유형의 재료는 매트릭스(matrix)로 일체화되거나 에폭시 접착제 등의 접착제나 결합제에 의해 접착된 탄소 섬유, 아라미드 파이버(aramide fibre)(Kevlar(등록 상표), Twaron(등록 상표)) 또는 다른 강화 섬유를 포함한다. 케이싱은 80 내지 85° 사이의 와인딩 각으로 감아서 얻은 파이버재로 제조되는 것이 바람직하며, 감긴 층은 예컨대 에폭시 접착제의 최소량의 접착제에 의해 그 자체가 결합된다. 케이싱은 압력 끼워맞춤(force fitting)으로 끼워맞춰지는 것이 바람직하다.The casing 7 is preferably made of reinforcing fiber plastic material and this type of material is known to those skilled in the art. Typically this type of material is carbon fiber, aramid fiber (Kevlar®, Twaron®) or other reinforcement integrated into a matrix or bonded by an adhesive or binder such as an epoxy adhesive. Fiber. The casing is preferably made of a fiber material obtained by winding at a winding angle of between 80 and 85 °, the wound layer itself being bonded by, for example, a minimum amount of adhesive of an epoxy adhesive. The casing is preferably fitted with a force fitting.
사용되는 충전재(8)는 질소화 붕소, 산화 알루미늄, 강화 유리 섬유 에폭시재(G10) 등의 높은 압축 강도와 높은 온도 안정성을 갖는 재료나, μ-철 등의 자기장의 투과에 영향을 주는 재료인 것이 바람직하다.The filler 8 used is a material having high compressive strength and high temperature stability, such as boron nitride, aluminum oxide, and reinforced glass fiber epoxy material (G10), or a material that affects the permeation of magnetic fields such as μ-iron. It is preferable.
도 4는 본 발명에 따른 발사 팩의 가능한 제2 실시예를 나타내는 선도를 도시한다. 발사 팩의 전기적 부분 중 횡단면으로 도시된 유일한 부분은 횡방향으로 나란히 위치된 두개의 전기적 활주 접촉부(6')이다. 전기적 활주 접촉부(6')는 일정 부분 이상이 서로 이격되도록 분리되어 있다. 전기적 활주 접촉면(6')내의 파이버는 바깥으로 만곡되어 있으며 모두 레일(2)쪽으로 가늘어지는 것을 명백히 알 수 있다. 전류(I)가 두개의 전기적 활주 접촉부(6')를 통해 흐르며, 그 결과 각각의 반대 방향의 로렌쯔 힘(F1, F2)이 두개의 전기적 활주 접촉부상에 작용한다. 따라서, 전기적 활주 접촉부(6')는 서로 끌어당기며, 상기 활주 접촉부의 만곡된 형태에 기인하여 레일(2)상에 압력이 가해진다. 이 효과에 의해 전술한 피드 기구가 촉진된다.4 shows a diagram showing a second possible embodiment of the firing pack according to the invention. The only part of the electrical part of the firing pack, shown in cross section, is the two electrical sliding contacts 6 ′ positioned side by side in the transverse direction. The electrical slide contacts 6 'are separated so that at least a portion is spaced from each other. It can be clearly seen that the fibers in the electrical sliding contact surface 6 ′ are curved outwards and all taper towards the rail 2. Current I flows through the two electrical slide contacts 6 ', with the result that Lorentz forces F 1 , F 2 in opposite directions act on the two electrical slide contacts. Thus, the electrical slide contacts 6 'are attracted to each other and pressure is applied on the rail 2 due to the curved shape of the slide contacts. By this effect, the above-mentioned feed mechanism is promoted.
각각의 전기적 활주 접촉부(6, 6')의 제1 실시예(도 2에 도시)와 제2 실시예(도4에 도시)는 일체로 될 수 있음이 명백할 것이다.It will be apparent that the first embodiment (shown in FIG. 2) and the second embodiment (shown in FIG. 4) of each electrical slide contact 6, 6 ′ can be integrated.
도 5는 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 장치의 평면도를 도시한다. 장치(10)는 와인딩 코어(11)를 구비하며, 와인딩 코어(11)의 형태는 전기적 활주 접촉부의 후면에 적합한 형태와 부합한다. 먼저 120℃ 이상의 연화 온도(softening temperature)를 갖는 바람직하게는 열가소성 2-성분 접착제를 와인딩 코어(11)에 가한다. 그런 다음 (바람직하게는 직경이 40 내지 100 μm인) 적합한 재료의 파이버(12) 층을 와인딩 코어(11) 둘레에 감는다. 바람직하게는, 약 0.5mm 두께의 층으로 감는다. 그런 다음 감긴 층에 접착제를 도포하고, 그후 파이버재의 후속 층을 이미 감긴 층 위에 동일한 방법으로 감는다. 적합한 두께의 전기적 활주 접촉부가 얻어질 때까지 이 과정을 반복한다. 그런 다음, 전기적 활주 접촉부의 정면에 대한 소망의 형태와 부합하는 형태인 클램핑 플레이트(clamping plate)(13)를 대체로 대칭이 되도록 와인딩 코어(11)의 축선 둘레에 감아 파이버재(12)를 클램프한다. 그런 다음 전체를 접착제의 연화 온도 이상의 온도(예컨대 120℃)로 가열한다. 그후 전체를 실온으로 냉각한다. 파이버재(12)로 구성된 최종 권취 제품은 그후 장치(10)에서 분리되어, 본질적으로 동일한 치수의 다수의 전기적 활주 접촉부로 분할될 수 있다. 이 예에서, 감긴 생성물을 네개의 동일한 부품으로 분할하여 도 2에 도시된 것과 같은 전기적 활주 접촉부(6)를 제조한다.5 shows a plan view of an apparatus for explaining the method according to the invention. The device 10 has a winding core 11, the shape of which corresponds to the shape suitable for the backside of the electrical sliding contact. Firstly a thermoplastic two-component adhesive having a softening temperature of 120 ° C. or higher is added to the winding core 11. Then a layer of fiber 12 of suitable material (preferably between 40 and 100 μm in diameter) is wound around the winding core 11. Preferably, it is wound into a layer about 0.5 mm thick. The adhesive is then applied to the wound layer, after which the subsequent layer of fiber material is wound on the already wound layer in the same way. Repeat this process until an electrical slide contact of the appropriate thickness is obtained. The clamping plate 13 is then wound around the axis of the winding core 11 to be generally symmetrical to clamp the fiber material 12 so as to be generally symmetrical to the desired shape for the front of the electrical sliding contact. . The whole is then heated to a temperature above the softening temperature of the adhesive (eg 120 ° C.). The whole is then cooled to room temperature. The final wound product comprised of the fiber material 12 may then be separated from the device 10 and divided into a plurality of electrical sliding contacts of essentially the same dimensions. In this example, the wound product is divided into four identical parts to produce an electrical sliding contact 6 as shown in FIG.
파이버재가 장치(10)의 구성 요소에 고착되는 것을 방지하기 위해, 특히 와인딩 코어(11)와 클램핑 플레이트(13)에 보호층, 에컨대 두께가 0.1mm인 테플론 테이프의 층을 제공할 수 있다. 대칭적인 클램핑을 제공하기 위해, 4-위치 고리부(claw)(14)를 사용함으로써, 클램핑 플레이트(13)는 양호한 접촉을 통해 폐쇄체(closed mass)를 형성할 수 있다. 볼트를 사용하여 클램핑 플레이트를 적소에 선택적으로 고정할 수 있다. 물론, 장치(10)의 구성 요소의 치수와 형태는 제조되는 전기적 활주 접촉부의 원하는 최종 형태에 적용될 수 있다. 따라서, 예컨대 장치(10)의 적용 후에, 예컨대 원형 보어를 구비한 레일 가속기에 사용하기에 적합한 이 방법으로 전기적 활주 접촉부를 형성하는 것 또한 가능하다.In order to prevent the fiber material from sticking to the components of the device 10, it is possible in particular to provide a winding layer 11 and a clamping plate 13 with a protective layer, for example a layer of Teflon tape with a thickness of 0.1 mm. By using a four-position claw 14 to provide symmetrical clamping, the clamping plate 13 can form a closed mass through good contact. Bolts can be used to selectively clamp the clamping plate in place. Of course, the dimensions and shape of the components of the device 10 can be applied to the desired final shape of the electrical sliding contacts being manufactured. Thus, it is also possible to form electrical sliding contacts in this way, for example after application of the device 10, for example for use with a rail accelerator with a circular bore.
본 발명에 따른 방법은 전기적 활주 접촉부내의 파이버가 접촉부 용적의 75% 내지 85%를 차지할 수 있도록 파이어재(12)가 밀집되게 감길 수 있는 이점을 갖는다. 이 방법으로 제조된 전기적 활주 접촉부는 따라서 사실상 균질하지만, 그럼에도 불구하고 필수적인 이방성 저항 분포를 갖는다. 사실상 권취 파이버재 모두가 사용되는 것이 본 발명에 따른 방법의 추가의 이점이며; 따라서 어떠한 재료 낭비의 가능성도 거의 없다.The method according to the invention has the advantage that the fire material 12 can be wound tightly such that the fibers in the electrical sliding contact can occupy 75% to 85% of the contact volume. The electrical sliding contacts produced in this way are thus virtually homogeneous but nevertheless have an essential anisotropic resistance distribution. In fact it is a further advantage of the method according to the invention that all of the wound fiber material is used; Therefore, there is little possibility of waste of any material.
접착제와 조합하여 파이버를 사용하면, 본 발명에 따른 전기적 활주 접촉부에는 가속 과정중의 가속기의 미세한 변형을 흡수할 수 있는 필요한 탄력성이 부여되며, 그 결과 피드 기구는 파이버의 단부가 가속 과정중에 마멸됨에 따라 최적의 방식으로 기능할 수 있게 된다. 접착제의 전기 절연 작용을 개선하기 위해 미세한 분말상 세라믹재를 접착제에 첨가할 수 있다.The use of fibers in combination with adhesives gives the electrical sliding contacts according to the invention the necessary resiliency to absorb the microscopic deformation of the accelerator during the acceleration process, as a result of which the feed mechanism wears out the end of the fiber during the acceleration process. As a result, it can function in an optimal manner. In order to improve the electrical insulation action of the adhesive, a fine powdery ceramic material may be added to the adhesive.
본 발명을 전기적 레일 가속기내의 발사 과정을 참조로 기술하였다. 하지만, 예컨대 전자기적 선형 유도 가속기용의 발사 팩, 자력 선속 컴프레서용의 전기적 활주 접촉부 및 일반적인 전기 기계용의 전기적 활주 접촉부로서의 다수의 다른 적용례를 안출할 수 있음이 당업자에게는 너무도 명백할 것이다.The present invention has been described with reference to a launch process in an electrical rail accelerator. However, it will be apparent to those skilled in the art that many other applications can be conceived, for example, as launch packs for electromagnetic linear induction accelerators, electrical slide contacts for magnetic flux compressors, and electrical slide contacts for general electric machines.
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