KR20190117909A - Electomagnetic accelerator by using the trigered spakr gap - Google Patents

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백인석
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Abstract

The present invention relates to an electromagnetic force accelerator using a triggered spark gap, which comprises: rails disposed to face each other with a predetermined gap therebetween and extending in one direction; a condenser bank connected in an electric charge state by the rails and different electrodes; and a trigger pulse electrically connected to a trigger electrode arranged on one side of the rails while having a second interval to supply an electromagnetic force to an armature arranged in the rails by an electric field.

Description

트리거 스파크 갭을 적용한 전자기력 가속장치{Electomagnetic accelerator by using the trigered spakr gap}Electromagnetic accelerator by using the trigered spakr gap}

본 발명은 트리거 스파크 갭을 적용한 전자기력 가속장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기자와 레일의 마찰을 제거하고 전자기력 가속 장치의 효율을 높일 수 있는 트리거 스파크 갭을 적용한 전자기력 가속장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electromagnetic force accelerator using a trigger spark gap, and more particularly, to an electromagnetic force accelerator using a trigger spark gap that can remove the friction between the armature and the rail and increase the efficiency of the electromagnetic force accelerator.

전자기력 가속장치는 두개의 평행한 도전성 레일 사이에 전기자(Armature)가 배치되고, 상기 전기자에 전류가 흐를 때 발생하는 로렌츠힘(Lorentz’s force)으로 상기 전기자를 발진시키는 장치이다.An electromagnetic force accelerator is an apparatus in which an armature is disposed between two parallel conductive rails and oscillates the armature with a Lorentz's force generated when current flows through the armature.

전자기력 가속장치는 레일건(Railgun)에 응용되어 기존의 화포가 가지고 있는 사정거리 및 발사속도의 한계를 극복하고 있다.Electromagnetic accelerators are applied to railguns to overcome the limitations of range and firing speed of conventional artillery.

트리가트론은 일반적으로 두 개의 마주보는 전극과 트리거 핀으로 구성된다. 이 전극을 각각 고전압 전극과 접지 전극이라 명한다. 트리거 핀은 보통 접지 전극의 중앙에 설치되며 접지 전극으로부터 공기, 액체 유전체 또는 유전성 가스와 같은 절연물로 절연된다. 트리거 핀을 사용하는 목적은 주전극 사이에 인가된 전계의 절연 파괴가 시작될 정도로 왜곡시키는 것이다. 전계의 왜곡은 트리거 갭에서 스파크를 일으켜 작은 방전을 형성함으로써 얻어진다. 이 방전은 자외선 방사와 충격파의 방출에 의해서 수반된다. 짧은 파장의 방사는 전계에서 전자 사태를 일으켜 절연 파괴 채널을 형성하는 전자들을 광전리에 의해 생성한다. 트리거 전극 주위의 작은 영역에서의 수반되는 전계강화는 전자 사태와 결과적인 절연 파괴에 필요한 조건을 제공하는데 도움을 준다.Trigatrons generally consist of two opposing electrodes and a trigger pin. These electrodes are referred to as high voltage electrodes and ground electrodes, respectively. The trigger pin is usually installed in the center of the ground electrode and is insulated from the ground electrode with an insulator such as air, liquid dielectric or dielectric gas. The purpose of using the trigger pins is to distort to the extent that dielectric breakdown of the electric field applied between the main electrodes begins. The distortion of the electric field is obtained by sparking in the trigger gap to form a small discharge. This discharge is accompanied by ultraviolet radiation and the emission of shock waves. The short wavelength radiation causes photoelectrons to generate electrons in the electric field, forming the dielectric breakdown channel. The accompanying field strengthening in a small area around the trigger electrode helps to provide the conditions necessary for the avalanche and the resulting breakdown of the insulation.

즉 트리거 방전이 불씨가 되어 주 전극 사이에 주 방전이 일어난다.That is, the trigger discharge becomes ember, and main discharge occurs between the main electrodes.

선행기술 1 : 공개특허공보 제10-2012-0136010호Prior Art 1: Korean Patent Publication No. 10-2012-0136010

선행기술 2 : 공개특허공보 제10-2013-0160501호Prior Art 2: Publication No. 10-2013-0160501

선행기술 3 : 공개특허공보 제10-2015-0056601호Prior Art 3: Publication No. 10-2015-0056601

선행기술 4 : 공개특허공보 제10-2017-0092199호Prior Art 4: Publication No. 10-2017-0092199

본 발명의 목적은 상기한 바와 같이 종래의 특성을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 전기자와 레일의 마찰을 제거하고 전자기력 가속 장치의 효율을 높일 수 있는 트리거 스파크 갭을 적용한 전자기력 가속장치를 제공하기 위함이다.An object of the present invention is proposed to improve the conventional characteristics as described above, to provide an electromagnetic force accelerator to apply a trigger spark gap that can remove the friction between the armature and the rail and increase the efficiency of the electromagnetic force accelerator. .

본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진다.The present invention has the following configuration to achieve the above object.

본 발명의 트리거 스파크 갭을 적용한 전자기력 가속장치는, 일정한 사이 간격을 갖고 서로 마주보도록 배치되어 일방향을 따라 연장되는 레일; 상기 레일과 서로 다른 전극에 의해 각각 전기적 대전상태로 연결되는 콘덴서 뱅크; 및 상기 레일의 일측에 제2간극을 갖고 배치되는 트리거 전극에 전기적으로 연결되어 전기장에 의해 레일 내에 배치되는 전기자에 전자기력을 공급하는 트리거 펄스;를 포함한다.Electromagnetic force accelerator to which the trigger spark gap of the present invention is applied, the rail is disposed to face each other with a constant interval between the rail extending along one direction; A capacitor bank electrically connected to the rail by a different electrode from each other; And a trigger pulse electrically connected to a trigger electrode having a second gap on one side of the rail to supply an electromagnetic force to an armature disposed in the rail by an electric field.

그리고 상기 레일 사이에는 콘덴서 뱅크와 트리거 펄스의 전자기력에 의해 추진력을 갖는 발사체가 전자기와 가이드에 의해 지지된 상태로 제1간극을 갖고 배치되어 발사체에 전자기력에 의해 형성되는 추진력을 인가하여 추진되도록 할 수 있다.A projectile having a propulsion force by the electromagnetic force of the condenser bank and the trigger pulse is disposed between the rails with a first gap in a state supported by the electromagnetic and the guide so as to be driven by applying a propulsion force formed by the electromagnetic force to the projectile. have.

또한 상기 전자기와 레일 제1간극은 콘덴서 뱅크의 대전 전압에 따라 조절할 수 있게 함으로써 대전 전압을 균일하게 전달할 수 있게 하는 것이 가능하다. 이는 대전 전압이 높을 경우 간격을 넓게 하고 대전 전압이 낮을 경우 간격을 좁게 하여 원하는 시점에 발사가 가능하게 하는 것이다. 즉, 간격이 좁은 상태에서 높은 대전 전압을 대전하게 되면 콘덴서 탱크에서 전기를 충전하는 중에 의도치 않게 방전될 수 있어 충분한 발진 에너지를 충족할 수 없게 될 수 있기 때문이다.In addition, the electromagnetic and rail first gaps can be adjusted according to the charging voltage of the capacitor bank, thereby making it possible to uniformly transfer the charging voltage. This increases the spacing when the charging voltage is high and narrows the spacing when the charging voltage is low to enable firing at a desired time. That is, if a high charging voltage is charged in a narrow interval, it may be unintentionally discharged while charging electricity in the condenser tank, and thus sufficient oscillation energy may not be satisfied.

그리고 상기 제2간극은 트리거 펄스의 전압 및 콘덴서 뱅크의 대전 전압에 따라 조절할 수 있게 함으로써 제1간극과 같은 효과의 균일한 대전 전압을 전달하는 것이 가능하다.The second gap can be adjusted according to the voltage of the trigger pulse and the charging voltage of the capacitor bank, thereby delivering a uniform charging voltage having the same effect as the first gap.

또한 상기 전기자와 발사체는 일체형으로 구성되어 운동에너지의 손실을 방지하거나 또는 분리형으로 구성되어 공력특성(Aero Dynamics)을 향상시킬 수 있게 하는 것이 가능하다.In addition, the armature and the projectile may be integrally formed to prevent loss of kinetic energy or may be separately configured to improve aerodynamics.

본 발명에 따르면, 전기자와 레일의 마찰을 제거하고 전자기력 가속 장치의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that can remove the friction between the armature and the rail and increase the efficiency of the electromagnetic force accelerator.

또한 본 발명에 따르면, 간극의 조절을 통해 대전 전압이 항시 균일하게 전달될 수 있게 하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, there is an effect that the charging voltage can be uniformly transmitted at all times by adjusting the gap.

도 1은 본 발명의 트리거 스파크 갭을 적용한 전자기력 가속장치를 나타내는 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 레일과 발사체를 나타내는 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 횡단면을 나타내는 도면.1 is a schematic view showing an electromagnetic force accelerator to which the trigger spark gap of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic view showing the rail and the projectile shown in FIG. 1. FIG.
3 shows a cross section according to the invention;

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시 예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예들은 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. These embodiments are provided to explain in detail the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of each element shown in the drawings may be exaggerated to emphasize more clear explanation.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명은 일정한 사이 간격을 갖고 서로 마주보도록 배치되어 일방향을 따라 연장되는 레일(10); 상기 레일(10)과 서로 다른 전극에 의해 각각 전기적 대전상태로 연결되는 콘덴서 뱅크(20); 및 상기 레일(10)의 일측에 제2간극(32)을 갖고 배치되는 트리거 전극(31)에 전기적으로 연결되어 전기장에 의해 레일(10) 내에 배치되는 전기자(12)에 전자기력을 공급하는 트리거 펄스(30);를 포함한다.As shown in Figures 1 and 2 the present invention is arranged to face each other with a constant interval between the rail 10 extending in one direction; A condenser bank 20 connected to the rail 10 by a different electrode, respectively, in an electrically charged state; And a trigger pulse electrically connected to the trigger electrode 31 having the second gap 32 at one side of the rail 10 to supply an electromagnetic force to the armature 12 disposed in the rail 10 by an electric field. 30; includes.

상기 레일(10) 사이에는 콘덴서 뱅크(20)와 트리거 펄스(30)의 전자기력에 의해 추진력을 갖는 발사체(11)가 전자기(13)와 가이드(14)에 의해 지지된 상태로 제1간극(12)을 갖고 배치되어 발사체(11)에 전자기력에 의해 형성되는 추진력을 인가하여 추진되도록 할 수 있다.Between the rails 10, the projectile 11 having a driving force by the electromagnetic force of the condenser bank 20 and the trigger pulse 30 is supported by the electromagnetic 13 and the guide 14. Disposed so as to be propelled by applying a driving force formed by the electromagnetic force to the projectile (11).

상기 전자기(13)와 레일(10)의 제1간극(12)은 콘덴서 뱅크(20)의 대전 전압에 따라 조절할 수 있게 함으로써 대전 전압을 균일하게 전달할 수 있게 하는 것이 가능하다.The first gap 12 of the electromagnetic 13 and the rail 10 may be adjusted according to the charging voltage of the capacitor bank 20, so that the charging voltage may be uniformly transmitted.

즉, 대전 전압이 높으면 레일과의 간격을 넓게 하고 낮으면 좁게 하는 방식으로 조절하는 것으로 이러한 조절은 대전 전압을 제어부(미도시)에 표시되는 전압에 따라 사용자가 미리 설정한 설정값에 의해 조절할 수 있게 함으로써 항시 일정한 대전 전압의 공급이 가능하다. 이는 대전 전압이 높을 경우 간격을 넓게 하고 대전 전압이 낮을 경우 간격을 좁게 하여 원하는 시점에 발사가 가능하게 하는 것이다.In other words, when the charging voltage is high, the distance between the rail is widened and when the charging voltage is high. In this way, it is possible to supply a constant charging voltage at all times. This increases the spacing when the charging voltage is high and narrows the spacing when the charging voltage is low to enable firing at a desired time.

상기 제2간극(32)은 트리거 펄스(30)의 전압 및 콘덴서 뱅크(20)의 대전 전압에 따라 조절할 수 있게 함으로써 균일한 대전 전압을 전달하는 것이 가능하다.The second gap 32 may transmit a uniform charging voltage by allowing the second gap 32 to be adjusted according to the voltage of the trigger pulse 30 and the charging voltage of the capacitor bank 20.

즉, 대전 전압이 높으면 레일과의 간격을 넓게 하고 낮으면 좁게 하는 방식으로 조절하는 것으로 이러한 조절은 대전 전압을 제어부(미도시)에 표시되는 전압에 따라 사용자가 미리 설정한 설정값에 의해 조절할 수 있게 함으로써 항시 일정한 대전 전압의 공급이 가능하다.In other words, when the charging voltage is high, the distance between the rail is widened and when the charging voltage is high. In this way, it is possible to supply a constant charging voltage at all times.

상기 전기자(13)와 발사체(11)는 일체형으로 구성되어 운동에너지의 손실을 방지하거나 또는 분리형으로 구성되어 공력특성(Aero Dynamics)을 향상할 수 있게 하는 것이 가능하다.The armature 13 and the projectile 11 may be integrally formed to prevent loss of kinetic energy or may be separated to improve aerodynamics.

여기서 발사체(11)를 감싸는 가이드(14)는 전기자(13)와는 별도로 발사체가 레일을 따라 이동하며 레일을 벗어날 경우 분리되는 것으로 레일 사이에서 안내하는 기능만을 수행하지만 레일 사이에 전기자와 발사체만을 배치하는 것도 가능하다.Wherein the guide 14 surrounding the projectile 11 is separated from the armature 13, the projectile moves along the rail and is separated when leaving the rail to perform only the function of guiding between the rails, but only between the armature and the projectile between the rails It is also possible.

한편 본 발명의 트리거 전극이 일측에 배치된 것을 기재하고 있지만, 트리거 전극이 레일의 제1간극 양측에 배치되는 것도 가능하다.While the trigger electrode of the present invention is described on one side, it is also possible to arrange the trigger electrode on both sides of the first gap of the rail.

또한 도 3에 도시된 바와 같이 레일 사이에 배치되는 전기자(13) 상하면에는 길이 방향으로 리브(13a)가 더 형성될 수 있다. 이는 일방향을 따라 이동하는 전기자를 일정 방향으로 이동되도록 유도하는 기능을 수행하여 발사체의 안내를 더욱 효율성 있게 하기 위함이다.In addition, ribs 13a may be further formed on the upper and lower surfaces of the armature 13 disposed between the rails as shown in FIG. 3. This is to guide the projectile more efficiently by performing a function of inducing the armature moving in one direction to move in a certain direction.

본 발명은 콘덴서 뱅크(20) 사이에 트리거 전극(31)을 위치하고 트리거 전극(31)에 스파크를 일으켜 작은 방전을 형성함으로써 콘덴서 뱅크(20)에 의해 대전된 주전극으로부터 전기자까지 전기적으로 연결되며, 이때 주전극으로 주변에 발생한 자기장과 전기자를 흐르는 전하가 로렌츠 힘으로 인해 전기자가 레일(10)의 일방향을 따라 이동 가능하게 하는 것으로 제1간극과 제2간극에 의해 전기자와 레일의 마찰이 발생하지 않아서 전자기력 가속 장치의 효율을 높일 수 있으며 레일의 수명을 전기자 가속 조건에 따라 반영구적으로 사용가능하도록 늘릴 수 있게 되고, 레일 단부에서 발생하는 대량의 마찰 불꽃 및 아크로 인하여 위치를 노출하는 빌미를 제공하는 등의 문제를 방지할 수 있게 된다.The present invention is electrically connected from the main electrode charged by the capacitor bank 20 to the armature by placing the trigger electrode 31 between the capacitor bank 20 and sparking the trigger electrode 31 to form a small discharge, At this time, the magnetic field generated by the main electrode and the electric charge flowing around the armature allow the armature to move along one direction of the rail 10 due to the Lorentz force, and the friction between the armature and the rail is not caused by the first gap and the second gap. Therefore, the efficiency of the electromagnetic acceleration device can be increased, and the life of the rail can be extended to be used semi-permanently according to the armature acceleration conditions, and it provides a beacon to expose the position due to the large amount of friction spark and arc generated at the rail end. This can prevent problems.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 통해 설명하였으나, 이는 본 발명의 기술적 내용에 대한 이해를 돕고자 하는 것일 뿐 발명의 기술적 범위를 이에 한정하고자 함이 아니다.As mentioned above, although this invention was demonstrated through the preferable embodiment, this is only to help understanding of the technical content of this invention, and is not intended to limit the technical scope of this invention to this.

즉, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않고도 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형이나 개조가 가능함은 물론이고, 그와 같은 변경이나 개조는 청구범위의 해석상 본 발명의 기술적 범위 내에 있음은 말할 나위가 없다.That is, those skilled in the art without departing from the technical gist of the present invention can be variously modified or modified, as well as such changes or modifications, the technical scope of the present invention in the interpretation of the claims. It is hard to say that I am within.

Claims (4)

일정한 사이 간격을 갖고 서로 마주보도록 배치되어 일방향을 따라 연장되는 레일;
상기 레일과 서로 다른 전극에 의해 각각 전기적 대전상태로 연결되는 콘덴서 뱅크; 및
상기 레일의 일측에 제2간극을 갖고 배치되는 트리거 전극에 전기적으로 연결되어 전기장에 의해 레일 내에 배치되는 전기자에 전자기력을 공급하는 트리거 펄스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 트리거 스파크 갭을 적용한 전자기력 가속장치.A rail disposed to face each other with a predetermined gap therebetween and extending in one direction;
A capacitor bank electrically connected to the rail by a different electrode from each other; And
A trigger pulse electrically connected to a trigger electrode disposed with a second gap on one side of the rail to supply an electromagnetic force to an armature disposed in the rail by an electric field; and an electromagnetic force accelerator device including a trigger spark gap, comprising: . 제1항에 있어서,
상기 레일 사이에는 콘덴서 뱅크와 트리거 펄스의 전자기력에 의해 추진력을 갖는 발사체가 전자기와 가이드에 의해 지지된 상태로 제1간극을 갖고 배치된 것을 특징으로 하는 트리거 스파크 갭을 적용한 전자기력 가속장치.The method of claim 1,
And a projectile having a propulsion force by the electromagnetic force of the condenser bank and the trigger pulse is disposed between the rails with a first gap in a state supported by the electromagnetic and the guide. 제1항에 있어서,
상기 전자기와 레일 제1간극은 콘덴서 뱅크의 대전 전압에 따라 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 트리거 스파크 갭을 적용한 전자기력 가속장치.The method of claim 1,
The electromagnetic force of the electromagnetic force applying the trigger spark gap, characterized in that the first gap between the electromagnetic and the rail can be adjusted according to the charging voltage of the capacitor bank. 제1항에 있어서,
상기 제2간극은 트리거 펄스의 전압 및 콘덴서 뱅크의 대전 전압에 따라 조절할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 트리거 스파크 갭을 적용한 전자기력 가속장치.The method of claim 1,
And said second gap is adjustable according to a voltage of a trigger pulse and a charging voltage of a capacitor bank.
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