NL1001710C2 - Launch package. - Google Patents
Launch package. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1001710C2 NL1001710C2 NL1001710A NL1001710A NL1001710C2 NL 1001710 C2 NL1001710 C2 NL 1001710C2 NL 1001710 A NL1001710 A NL 1001710A NL 1001710 A NL1001710 A NL 1001710A NL 1001710 C2 NL1001710 C2 NL 1001710C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- launch
- fibers
- sliding contact
- electrical
- housing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B6/00—Projectiles or missiles specially adapted for projection without use of explosive or combustible propellant charge, e.g. for blow guns, bows or crossbows, hand-held spring or air guns
- F42B6/006—Projectiles for electromagnetic or plasma guns
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F42—AMMUNITION; BLASTING
- F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
- F42B6/00—Projectiles or missiles specially adapted for projection without use of explosive or combustible propellant charge, e.g. for blow guns, bows or crossbows, hand-held spring or air guns
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
- Particle Accelerators (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
Lanceerpakket.Launch package.
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een lanceerpakket voor het in een elektromagnetische versneller versnellen van projec-5 tielen tot hypersnelheden, omvattende een behuizing waarin tenminste één elektrisch sleepcontact is aangebracht, dat wordt gevormd door meerdere fibers van een elektrisch geleidend materiaal waarop een elektrisch isolerend materiaal is aangebracht, waarbij de fibers van de bovenzijde naar de onderzijde van de behuizing verlopen.The present invention relates to a launch package for accelerating projectiles to super speeds in an electromagnetic accelerator, comprising a housing in which at least one electrical sliding contact is arranged, which is formed by several fibers of an electrically conductive material on which an electrically insulating material is provided, the fibers extending from the top to the bottom of the housing.
10 Een dergelijk lanceerpakket is uit de praktijk van het onderzoek bekend en kan bijvoorbeeld gebruikt worden om voor militaire doeleinden projectielen te lanceren met snelheden tot 4 km/s. Daarbij wordt veelal gebruik gemaakt van een repeterend werkende elektromagnetische railversneller.Such a launch package is known from research practice and can for instance be used to launch projectiles for military purposes at speeds of up to 4 km / s. In doing so, a repetitive electromagnetic rail accelerator is often used.
15 Het is een bekend probleem dat in het eerste deel van het lan- ceerproces, waarin het lanceerpakket wordt versneld vanuit stilstand tot aan de zogenaamde transitiesnelheid, vonkerosie optreedt. De uiteinden van de fibers slijten daarbij af. Bij het bereiken van de transitiesnelheid ontstaat vervolgens een vloeibare en/of metallische 20 plasma-grenslaag door de grote warmte-ontwikkeling aan het contactvlak tussen het elektrisch sleepcontact en de rails. De uiteinden van de fibers slijten daarbij verder af, de lengte van de fibers wordt kleiner en het vast-vast elektrische sleepcontactvlak gaat over in een hybride sleepcontactvlak.It is a known problem that spark erosion occurs in the first part of the launching process, in which the launch pack is accelerated from standstill to the so-called transition speed. The ends of the fibers wear off. When the transition speed is reached, a liquid and / or metallic plasma boundary layer then arises due to the large heat development at the contact surface between the electrical sliding contact and the rails. The ends of the fibers wear off further, the length of the fibers becomes smaller and the fixed-fixed electrical sliding contact surface changes into a hybrid sliding contact surface.
25 Bovengenoemde effecten veroorzaken een inefficiënte energie-over- dracht tussen de versneller en het lanceerpakket en leiden bovendien tot ongewenste beschadigingen en overmatige slijtage van de versneller. Dit heeft tot gevolg dat de maximaal haalbare snelheden bij dergelijke lanceerprocessen beperkt zijn en de versneller slechts een 30 beperkt aantal malen bruikbaar is.The above effects cause inefficient energy transfer between the accelerator and the launch pack and also lead to unwanted damage and excessive wear of the accelerator. As a result, the maximum achievable speeds in such launch processes are limited and the accelerator can be used only a limited number of times.
De uitvinding heeft tot doel om bovengenoemde nadelen op te heffen.The object of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks.
Het lanceerpakket volgens de onderhavige uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de lengte van de fibers in hoofdzaak zodanig groter 35 is dan de hoogte van de behuizing dat een voedingsmechanisme wordt verschaft om het wegslijten van de uiteinden van de fibers te ondervangen .To this end, the launching package according to the present invention is characterized in that the length of the fibers is substantially greater than the height of the housing in such a way that a feed mechanism is provided to overcome the wear of the ends of the fibers.
Het voedingsmechanisme bestaat hierin dat de door erosie wegge- 1001710 2 sleten uiteinden van de fibers, leidend tot verkleining van de lengte ervan, tijdens het versnellen, in lengte worden gecompenseerd. De extra lengte van de fibers zorgt daarbij tevens voor instandhouding van de mechanische voorspanning aan het contactvlak waarbij het ont-5 staan van vonkerosie wordt uitgesteld. Bij het lanceerpakket volgens de uitvinding treedt daardoor een gecontroleerde, geleidelijke over-gang op van een vast-vast bewegend elektrisch sleepcontact naar een sleepcontact met een vloeibare en/of metallische plasma-grenslaag met de stilstaande elektrische geleider. Daarnaast wordt de stroom bij 10 benadering vonkerosie-vrij door het contactvlak geleid.The feeding mechanism consists in that the erosion-worn ends of the fibers, leading to reduction in their length, during acceleration, are compensated in length. The extra length of the fibers also ensures maintenance of the mechanical pretension at the contact surface, whereby the occurrence of spark erosion is postponed. In the launch package according to the invention a controlled, gradual transition therefore occurs from a fixed-fixed moving electrical sliding contact to a sliding contact with a liquid and / or metallic plasma boundary layer with the stationary electric conductor. In addition, the current is passed through the contact surface approximately spark-free.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van het lanceerpakket zijn twee of meer elektrische sleepcontacten in langsrichting van het lanceerpakket gezien onderling althans ten dele ruimtelijk gescheiden in hoofdzaak achter elkaar geplaatst, zodanig dat de oriëntatie van de 15 elektrische sleepcontacten binnen de behuizing in hoofdzaak gelijk is. Hierbij kan het elektrische deel van het lanceerpakket op gunstige wijze verlengd worden, waarbij het gevolg van het "velocity skin effect" kan worden verminderd en de stroomverdeling in de elektrische sleepcontacten verder geoptimaliseerd kan worden.In a preferred embodiment of the launch pack, two or more electrical sliding contacts in the longitudinal direction of the launch pack are placed substantially one after the other, at least partly spatially separated, such that the orientation of the electric sliding contacts within the housing is substantially the same. Here, the electrical part of the launch pack can be advantageously extended, whereby the effect of the "velocity skin effect" can be reduced and the current distribution in the electrical sliding contacts can be further optimized.
20 In een verdere uitvoeringsvorm van het lanceerpakket zijn twee of meer elektrische sleepcontacten in dwarsrichting van het lanceerpakket gezien onderling althans ten dele ruimtelijk gescheiden in hoofdzaak naast elkaar geplaatst. Hierbij zullen de naast elkaar geplaatste elektrische sleepcontacten elkaar aantrekken waardoor de mechanische 25 voorspanning van de sleepcontacten op de rails verder versterkt wordt.In a further embodiment of the launching package, two or more electrical sliding contacts in transverse direction of the launching package are viewed substantially mutually apart, at least partly spatially separated. In this case the juxtaposed electric sliding contacts will attract each other, whereby the mechanical bias of the sliding contacts on the rails is further reinforced.
De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een elektrisch sleepcontact zoals beschreven als onderdeel van het lanceerpakket volgens de uitvinding, waarbij de werkwijze de stappen omvat van: 30 (a) het aanbrengen van een kleef middel op een wikkelkern waarvan de vorm is afgestemd op de voor de achterzijde van het elektrische sleepcontact gewenste vorm; (b) het in hoofdzaak parallel rond de wikkelkern wikkelen van een laag fibers van een elektrisch geleidend materiaal waarop een 35 elektrisch isolerend materiaal is aangebracht; (c) het aanbrengen van het kleefmiddel op de gewikkelde fiberlaag; (d) het wikkelen van een verdere fiberlaag op de voorgaande fiberlaag; 1001710 3 (e) herhaling van stappen (c) en (d) totdat een gewenste dikte voor het elektrische sleepcontact is bereikt; (f) het in hoofdzaak symmetrisch rond de as van de wikkelkem klemmen van de fiberlagen op de wikkelkern zodanig dat de buitenste fi- 5 berlagen worden gevormd naar de voor de voorzijde van het elek trische sleepcontact gewenste vorm; (g) het verwarmen van de ingeklemde fiberlagen op een temperatuur die groter dan of gelijk is aan de verwekingstemperatuur van het kleefmiddel; 10 (h) het afkoelen van de ingeklemde fiberlagen; (i) het opdelen van het wikkelprodukt in een aantal elektrische sleepcontacten van in hoofdzaak gelijke afmetingen.The present invention also relates to a method of manufacturing an electrical sliding contact as described as part of the launch kit according to the invention, the method comprising the steps of: (a) applying an adhesive to a winding core whose shape is adapted to the desired shape for the rear of the electric sliding contact; (b) winding a layer of fibers of an electrically conductive material on which an electrically insulating material is applied substantially parallel around the winding core; (c) applying the adhesive to the wound fiber layer; (d) winding a further fiber layer on the previous fiber layer; 1001710 3 (e) repeating steps (c) and (d) until a desired thickness for the electrical sliding contact is reached; (f) clamping the fiber layers to the winding core substantially symmetrically about the axis of the winding core such that the outer fiber layers are formed to the shape desired for the front of the electrical sliding contact; (g) heating the sandwiched fiber layers to a temperature greater than or equal to the softening temperature of the adhesive; (H) cooling the sandwiched fiber layers; (i) dividing the winding product into a number of electrical sliding contacts of substantially equal dimensions.
De werkwijze volgens de uitvinding heeft daarbij het voordeel dat de wikkeltechniek leidt tot een elektrisch sleepcontact met een bij 15 benadering uniforme dichtheid. Er is geen verdere opvulling nodig ter homogenisering van het aldus vervaardigde elektrische sleepcontact, waardoor materiaalverspilling wordt tegengegaan.The method according to the invention has the advantage that the winding technique leads to an electrical sliding contact with an approximately uniform density. No further padding is required to homogenize the thus produced electrical sliding contact, thereby preventing material wastage.
De onderhavige uitvinding heeft voorts betrekking op een elektrisch sleepcontact verkregen door toepassing van de werkwijze, waarin 20 de fibers 75# è 85# van het volume van het elektrische sleepcontact beslaan.The present invention further relates to an electric sliding contact obtained by applying the method, wherein the fibers cover 75 # and 85 # of the volume of the electric sliding contact.
De onderhavige uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een lanceerpakket, waarbij om een of meer elektrische sleepcontacten, verkregen door toepassing van de boven 25 beschreven werkwijze, een behuizing van bij voorkeur vezelversterkt materiaal wordt aangebracht, waarvan de afmetingen op de afmetingen van de versneller worden afgestemd, en waarbij loze ruimten binnen het lanceerpakket worden opgevuld met behulp van een vulmateriaal met hoge drukvastheid en hoge temperatuurbestendigheid.The present invention also relates to a method for manufacturing a launching package, wherein a housing of preferably fiber-reinforced material, the dimensions of which on the dimensions, is arranged around one or more electrical sliding contacts, obtained by applying the method described above. of the accelerator, filling void spaces within the launch pack using a high compression strength and high temperature resistance filler material.
30 De onderhavige uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van de bijbehorende figuren waarin:The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying figures, in which:
Figuur 1 een vereenvoudigd principeschema van een railversneller toont;Figure 1 shows a simplified principle diagram of a rail accelerator;
Figuur 2 een langsdoorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van 35 een lanceerpakket volgens de onderhavige uitvinding toont;Figure 2 shows a longitudinal section of a first embodiment of a launch pack according to the present invention;
Figuur 3 een dwarsdoorsnede langs de lijn III-III in figuur 2 toont;Figure 3 shows a cross section along the line III-III in Figure 2;
Figuur 4 een dwarsdoorsnede van een railversneller toont waarin 1001710 schematisch een tweede uitvoeringsvorm van de elektrische sleepcontac-ten van een lanceerpakket volgens de onderhavige uitvinding is weergegeven; enFigure 4 shows a cross-section of a rail accelerator showing 1001710 schematically a second embodiment of the electric towing contacts of a launch pack according to the present invention; and
Figuur 5 een bovenaanzicht toont van een mogelijke inrichting 5 voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.Figure 5 shows a top view of a possible device 5 for carrying out the method according to the present invention.
Figuur 1 toont een vereenvoudigd principeschema van een railver-sneller 1. Railversneller 1 is een elektromagnetische versneller voorzien van rails 2 die als elektrische geleiders dienen voor het te lanceren projectiel 4. Met behulp van een gepulste elektrische voeding 10 3 wordt een stroom I in de orde van grootte van enkele MA door reals 2 en lanceerpakket 5 van het projectiel 4 gestuurd. Stroom I zorgt in samenwerking met magnetisch veld B voor een resulterende Lorentz-kracht F op het projectiel 4 dat daardoor wordt versneld.Figure 1 shows a simplified schematic diagram of a rail accelerator 1. Rail accelerator 1 is an electromagnetic accelerator provided with rails 2 which serve as electrical conductors for the projectile to be launched 4. Using a pulsed electrical supply 10 3, a current I in the order of magnitude of several MA sent through reals 2 and launch package 5 of the projectile 4. Current I in conjunction with magnetic field B creates a resulting Lorentz force F on the projectile 4 which is accelerated thereby.
Een dergelijke railvemeller zal in de toekomst bijvoorbeeld 15 gebruikt kunnen worden voor het repeterend, elektromagnetisch lanceren van projectielen tot hypersnelheden (tot 4km/sec.) voor militair tactische toepassingen. Bij gebruik van uit de laboratoriumpraktijk bekende lanceerpaketten ontstaat tijdens het versnelproces op het con-tactvlak tussen de stilstaande rails 2 en het zeer snel bewegende 20 lanceerpakket 5 vonkerosie. Bij het bereiken van de zogenaamde tran-sitiesnelheid, d.w.z. de snelheid waarbij ten gevolge van de hoge temperatuur aan het contactvlak van het elektrische deel van het lanceerpakket 5 een vloeibare en/of metallische plasma-grenslaag ontstaat, gaat het vast-vast elektrische sleepcontactvlak over in een 25 hybride contactvlak. Genoemde effecten kunnen leiden tot ongewenste beschadigingen aan en overmatige slijtage van de elektromagnetische versneller 1, hetgeen een repeterend gebruik van de versneller in de weg staat. Bovendien veroorzaken genoemde effecten een inefficiënte energieoverdracht tussen de versneller 1 en het lanceerpakket 5 en 30 beperken deze dientengevolge de maximaal haalbare snelheden bij dergelijke lanceerprocessen.Such a railveller can, for example, be used in the future for the repetitive, electromagnetic launching of projectiles up to super speeds (up to 4 km / sec.) For military tactical applications. When launchers known from laboratory practice are used, spark erosion occurs on the contact surface between the stationary rails 2 and the very fast-moving launcher 5 during the acceleration process. When the so-called transition speed is reached, ie the speed at which, due to the high temperature at the contact surface of the electrical part of the launch pack 5, a liquid and / or metallic plasma boundary layer is formed, the fixed-fixed electrical sliding contact surface is transferred in a hybrid contact patch. Said effects can lead to undesired damage to and excessive wear of the electromagnetic accelerator 1, which prevents repeated use of the accelerator. In addition, said effects cause inefficient energy transfer between the accelerator 1 and the launch pack 5 and 30 and consequently limit the maximum achievable speeds in such launch processes.
Figuur 2 toont een langsdoorsnede van een eerste uitvoeringsvorm van een lanceerpakket 5 volgens de uitvinding. Figuur 3 toont een bovenaanzicht van een dwarsdoorsnede langs de lijn Ill-Ill van het 35 lanceerpakket volgens figuur 2. Lanceerpakket 5 omvat in dit voorbeeld meerdere elektrische sleepcontacten 6 waar omheen een behuizing 7 is aangebracht, zodanig dat de elektrische sleepcontacten 6 contact maken met rails 2. Loze ruimten tussen de elektrische sleepcontacten 6 zijn 1001710 5 opgevuld met behulp van vulmateriaal 8. Elk elektrisch sleepcontact 6 bestaat uit een aantal fibers van een elektrisch geleidend materiaal waarop een elektrisch isolerend materiaal is aangebracht. Voorbeelden van een geschikt elektrisch geleidend materiaal zijn koper, aluminium 5 en molybdeen. Als elektrisch isolerend materiaal wordt bijvoorbeeld polyesterimide gebruikt. De fibers lopen bij voorkeur van de bovenzijde naar de onderzijde van de behuizing 7 in hoofdzaak parallel aan elkaar, waarbij deze de vorm hebben van het elektrisch sleepcontact 6. In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm maken de fibers daarbij onder-10 ling een hoek met elkaar (niet getoond). Dit leidt tot een vermindering van de gevolgen van het zogenaamde "velocity skin effect", d.w.z. het effect dat de stroom I slechts door een deel van het lanceerpakket 5 loopt, waarbij het stroomvoerende deel kleiner wordt naarmate de snelheid van het lanceerpakket 5 toeneemt. Uit onderzoek is namelijk 15 gebleken dat ter voorkoming van het "velocity skin effect" de weerstand relatief hoog moet zijn in de bewegingsrichting van het lanceerpakket (zie pijl) en laag moet zijn in de richting loodrecht daarop (bij voorkeur een verhouding i 100 : 1). Deze anisotrope weerstandver-deling kan bijvoorbeeld worden verkregen door het gebruik van parallel 20 verlopende fibers. In verband met een optimale warmtehuishouding moet de thermische scheiding tussen de fibers bij voorkeur zo gering mogelijk zijn. Om de vorming van microvonken in het contactvlak te voorkomen, is voorts een optimaal aantal contactspots per oppervlakte-een-heid in het contactvlak gewenst. Dit kan bijvoorbeeld verkregen worden 25 door geschikte keuze van de fiberdiameter (bij voorkeur tussen 40 en 100 pm) en een geschikte keuze van het isolerend materiaal.Figure 2 shows a longitudinal section of a first embodiment of a launch package 5 according to the invention. Figure 3 shows a top view of a cross-section along the line Ill-Ill of the launching package according to Figure 2. Launching package 5 in this example comprises several electrical sliding contacts 6 around which a housing 7 is arranged, such that the electrical sliding contacts 6 make contact with rails 2. Empty spaces between the electrical sliding contacts 6 are filled with filling material 8. Each electric sliding contact 6 consists of a number of fibers of an electrically conductive material on which an electrically insulating material is applied. Examples of a suitable electrically conductive material are copper, aluminum 5 and molybdenum. Polyesterimide is used, for example, as an electrically insulating material. The fibers preferably run from the top to the bottom of the housing 7 substantially parallel to each other, these being in the form of the electrical sliding contact 6. In a further preferred embodiment the fibers thereby make an angle with each other (not shown). This leads to a reduction of the effects of the so-called "velocity skin effect", i.e. the effect that the current I flows through only part of the launch pack 5, the current carrying part decreasing as the speed of the launch pack 5 increases. Indeed, research has shown that in order to avoid the "velocity skin effect" the resistance must be relatively high in the direction of movement of the launch pack (see arrow) and low in the direction perpendicular thereto (preferably a ratio of 100: 1 ). This anisotropic resistance distribution can be obtained, for example, by the use of parallel fibers. In connection with optimum heat management, the thermal separation between the fibers should preferably be as small as possible. In order to prevent the formation of micro-sparks in the contact surface, an optimal number of contact spots per surface unit in the contact surface is furthermore desirable. This can be achieved, for example, by suitable choice of the fiber diameter (preferably between 40 and 100 µm) and a suitable choice of the insulating material.
Uit figuren 2 en 3 wordt duidelijk dat de lengte van de fibers voldoende groter is gekozen dan de hoogte vein de behuizing 7 om een voedingsmechanisme te verschaffen om het wegslijten van de uiteinden 30 van de fibers tijdens het lanceerproces te ondervangen. Bij voorkeur wordt de lengte van de fibers zodanig gekozen, dat het voedingsmechanisme in gebruik in hoofdzaak gedurende het hele lanceerproces aanwezig is. Het optredende voedingsmechanisme wordt verder ondersteund doordat de thermisch verweekte fibers uitrekken ten gevolge van de 35 daarop werkende Lorentzkracht. Dit heeft tot gevolg dat de overgang van een vast-vast bewegend elektrisch sleepcontact naar een sleepcontact met een vloeibare en/of metallische plasma-grenslaag geleidelijk optreedt. Daarbij heeft het ontstane vloeistof/plasmamengsel een gun- 1001710 6 stige smerende werking.It will be seen from Figures 2 and 3 that the length of the fibers is chosen to be greater than the height of the housing 7 to provide a feeding mechanism to overcome the wear of the ends 30 of the fibers during the launch process. Preferably, the length of the fibers is selected such that the feed mechanism in use is present substantially throughout the launching process. The occurring feed mechanism is further supported in that the thermally softened fibers stretch due to the Lorentz force acting thereon. As a result, the transition from a fixed-fixed moving electrical sliding contact to a sliding contact with a liquid and / or metallic plasma boundary layer occurs gradually. The resulting liquid / plasma mixture has a favorable lubricating effect.
Elk elektrisch sleepcontact 6, en daarmee alle fibers in een elektrisch sleepcontact, maakt (maken) een hoek α met de behuizing 7, waarbij hoek α ongelijk is aan 90°. Bij voorkeur is hoek ·α voor alle 5 fibers in een elektrisch sleepcontact 6 bij benadering gelijk. Bij voorkeur geldt α = ^5 * 5*· In de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm heeft elk elektrisch sleepcontact 6 een middenstuk 6a dat in hoofdzaak loodrecht op de behuizing 7 verloopt, waarbij respectievelijk aan de boven- en onderzijde van het middenstuk 6a armen 6b zijn bevestigd die 10 onder een hoek β in tegenovergestelde richting van de bewegingsrichting verlopen. Voor β geldt bij voorkeur 15* £ β £ 25°.Each electric sliding contact 6, and thus all fibers in an electric sliding contact, makes (make) an angle α with the housing 7, whereby angle α is not equal to 90 °. Preferably angle α for all 5 fibers in an electrical sliding contact 6 is approximately equal. Preferably, α = ^ 5 * 5 * · In the preferred embodiment shown, each electrical sliding contact 6 has a center piece 6a which extends substantially perpendicular to the housing 7, with arms 6b attached to the top and bottom of the center piece 6a, respectively, which 10 run at an angle β in the opposite direction of the direction of movement. Preferably 15 * £ β £ 25 ° applies to β.
Het lanceerpakket 5 volgens de uitvinding omvat tenminste één elektrisch sleepcontact 6, maar kan desgewenst worden verlengd door meerdere elektrische sleepcontacten in langsrichting van het lanceer-15 pakket 5 onderling althans ten dele ruimtelijk gescheiden achter elkaar te plaatsen, waarbij de oriëntatie van de elektrische sleepcontacten 6 binnen de behuizing 7 in hoofdzaak gelijk is, zoals getoond in figuur 2. Door het lanceerpakket op bovengenoemde wijze door middel van segmentatie te verlengen kan een optimale stroomverdeling worden 20 bereikt. Deze lengte-optimalisatie maakt tevens het gebruik van een langere railversneller mogelijk, waardoor over een langere weg vonk-erosievrij versneld kan worden.The launch package 5 according to the invention comprises at least one electric sliding contact 6, but can be extended if desired by placing several electric sliding contacts in the longitudinal direction of the launch package 5 at least partly spatially separated from one another, the orientation of the electric sliding contacts 6 inside the housing 7 is substantially the same, as shown in figure 2. By extending the launch pack in the above manner by means of segmentation, an optimum current distribution can be achieved. This length optimization also allows the use of a longer rail accelerator, which can accelerate spark erosion-free over a longer distance.
De optimale lengte Ij van elk elektrisch sleepcontact 6 is gerelateerd aan de diffusielengte van het magneetveld B in het elektrische 25 sleepcontact als gevolg van het "velocity-skin-effect" en de temperatuurafhankelijkheid vein de soortelijke weerstand van het gebruikte fibermateriaal en de vorm van het elektrische sleepcontact. Bijvoorbeeld voor koper geldt voor de optimale lengte lx = 11 mm en voor molybdeen Ij = 3^ Het zal duidelijk zijn dat de afmetingen van het 30 elektrische deel van het lanceerpakket 5 o.a. afhankelijk zijn van het kaliber en de vorm van de boring van de betreffende versneller alsmede van geometrische eisen die worden opgelegd in verband met het inpassen van het lanceerpakket in een projectiel. Een optimale lengte kan desgewenst verkregen worden door het achter elkaar plaatsen van een aan-35 tal sleepcontacten. Opgemerkt kan worden dat de hoogte van de behuizing 7. bij voorkeur bij benadering gelijk is aan de afstand tussen de rails 2 van versneller 1.The optimal length Ij of each electrical sliding contact 6 is related to the diffusion length of the magnetic field B in the electrical sliding contact due to the "velocity skin effect" and the temperature dependence of the resistivity of the fiber material used and the shape of the electric sliding contact. For example for copper the optimum length lx = 11 mm and for molybdenum Ij = 3 ^ It will be clear that the dimensions of the electrical part of the launch package 5 depend, among other things, on the caliber and the shape of the bore of the respective accelerator as well as geometric requirements imposed in connection with fitting the launch pack into a projectile. If desired, an optimum length can be obtained by placing a number of sliding contacts one behind the other. It can be noted that the height of the housing 7 is preferably approximately equal to the distance between the rails 2 of accelerator 1.
In het algemeen is 12 voor armen 6b bij voorkeur gelijk of klei- 10 0 1 7 I 0 7 ner aan 7 mm. Bij de in figuur 2 weergegeven uitvoeringsvorm zijn de afmetingen afgestemd op een railversneller met een boring van 20 mm.In general, for arms 6b, 12 is preferably equal to or less than 7 mm. In the embodiment shown in Figure 2, the dimensions are adapted to a rail accelerator with a bore of 20 mm.
Behuizing 7 is bij voorkeur vervaardigd uit een vezelversterkt kunststofmateriaal, en dergelijke materialen zijn aan , deskundigen 5 algemeen bekend. In het algemeen omvatten zij versterkende vezels, zoals koolstofvezels, aramidevezels (Kevlar·, Twaron·) of andere versterkende vezels, die zijn opgenomen in een matrix of zijn verlijmd door middel van een kleef- of bindmiddel, zoals epoxylijm. De behuizing wordt bij voorkeur vervaardigd uit een vezelmateriaal dat is 10 verkregen door wikkelen, bij voorkeur onder een wikkelhoek tussen 80 en 85*· waarbij de gewikkelde laag onderling gebonden worden door een minimale hoeveelheid kleefmiddel, bijvoorbeeld een epoxylijm. Bij voorkeur wordt de behuizing met een perspassing aangebracht.Housing 7 is preferably made of a fiber-reinforced plastic material, and such materials are well known to those skilled in the art. In general, they include reinforcing fibers, such as carbon fibers, aramid fibers (Kevlar ·, Twaron ·) or other reinforcing fibers, which are incorporated in a matrix or glued by means of an adhesive or binder, such as epoxy glue. The housing is preferably made of a fiber material obtained by winding, preferably at a winding angle between 80 and 85 °, the wrapped layer being bonded together by a minimal amount of adhesive, for example an epoxy glue. Preferably, the housing is press fit.
Als opvulmateriaal 8 wordt bij voorkeur een materiaal met hoge 15 drukvastheid en hoge temperatuurbestendigheid gebruikt, zoals boor-nitride, aluminiumoxide, glasvezelversterkt epoxymateriaal (G10) of materialen om het indringen van het magneetveld te beïnvloeden, zoals μ-metaal.As filler material 8, a material with high compressive strength and high temperature resistance is preferably used, such as boron nitride, aluminum oxide, glass fiber reinforced epoxy material (G10) or materials to influence the penetration of the magnetic field, such as μ-metal.
Figuur 4 toont een schematische weergave van een mogelijke tweede 20 uitvoeringsvorm van een lanceerpakket volgens de uitvinding. Van het elektrische deel van het lanceerpakket zijn slechts de twee in dwars-richting ervan naast elkaar geplaatste elektrische sleepcontacten 6' in dwarsdoorsnede getekend. De elektrische sleepcontacten 6* zijn onderling althans ten dele ruimtelijk gescheiden. Duidelijk is te zien 25 dat de fibers in de elektrische sleepcontacten 6' naar buiten toe gekromd naar de rails 2 toe verlopen. Door beide elektrische sleepcontacten 6' loopt een stroom I, waardoor op de beide elektrische sleepcontacten tegengesteld gerichte Lorentz-krachten F! respectievelijk F2 werkzaam zijn. De elektrische sleepcontacten 6' trekken elkaar dus 30 aan, waarbij tengevolge van de gekromde vorm ervan een druk op de rails 2 wordt uitgeoefend. Dit werkt bevorderlijk voor het eerder genoemde voedingsmechanisme.Figure 4 shows a schematic representation of a possible second embodiment of a launch package according to the invention. Of the electrical part of the launch kit, only the two transverse side-by-side electrical sliding contacts 6 'are shown in cross section. The electrical sliding contacts 6 * are at least partly spatially separated from one another. It can clearly be seen that the fibers in the electrical sliding contacts 6 'extend curved outwards towards the rails 2. A current I flows through both electrical sliding contacts 6 ', as a result of which Lorentz forces F! respectively F2 are active. The electrical sliding contacts 6 'thus attract each other, whereby a pressure is exerted on the rails 2 due to their curved shape. This promotes the aforementioned feeding mechanism.
Het zal duidelijk zijn dat de eerste uitvoeringsvorm (getoond in figuur 2) en de tweede uitvoeringsvorm (getoond in figuur 4) van de 35 elektrische sleepcontacten 6 respectievelijk 6' geïntegreerd kunnen worden.It will be clear that the first embodiment (shown in figure 2) and the second embodiment (shown in figure 4) of the electrical sliding contacts 6 and 6 'can be integrated.
Figuur 5 toont een bovenaanzicht van een inrichting ter illustratie van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding. Inrichting 10 1 0 0 1 7 1 0 8 omvat een wikkelkem 11 waarvan de vorm is af gestemd op de voor de achterzijde van een elektrisch sleepcontact gewenste vorm. Op wikkelkem 11 wordt allereerst een kleefmiddel aangebracht, bij voorkeur een thermoplaste twee-componentenlijm met een verwekingstemperatuur k 5 120*. Vervolgens wordt rond wikkelkem 11 een laag fibers 12 gewikkeld van een geschikt materiaal (bij voorkeur met een diameter tussen de 40 en 100 pm). Bij voorkeur wordt een laag van ca. 0,5 mm dikte gewikkeld. Vervolgens wordt op de gewikkelde laag het kleefmiddel aangebracht, waarna een volgende laag fibermateriaal op dezelfde wijze om 10 de reeds gewikkelde laag wordt gewikkeld, etc. Dit proces wordt herhaald totdat een gewenste dikte voor het elektrische sleepcontact is bereikt. Vervolgens worden klemplaten 13, waarvan de vorm is afgestemd op de voor de voorzijde van het elektrische sleepcontact gewenste vorm, bij benadering symmetrisch rond de as van de wikkelkem 11 aan-15 gebracht om het fibermateriaal 12 in te klemmen. Daarna wordt het geheel verwarmd op een temperatuur die groter is dan of gelijk aan de verwekingstemperatuur van het kleefmiddel (bijvoorbeeld 120*C). Daarna wordt het geheel afgekoeld tot kamertemperatuur. Het resulterende wikkelprodukt bestaande uit fibermateriaal 12 wordt vervolgens uit in-20 richting 10 verwijderd en kan worden opgedeeld in een aantal elektrische sleepcontacten met in hoofdzaak gelijke afmetingen. Door het wikkelprodukt in vier gelijke delen te verdelen, ontstaan in dit voorbeeld de elektrische sleepcontacten 6 zoals getoond in figuur 2.Figure 5 shows a top view of a device illustrating the method according to the present invention. Device 10 1 0 0 1 7 1 0 8 comprises a winding core 11, the shape of which is matched to the shape desired for the rear side of an electrical sliding contact. First of all an adhesive is applied to winding core 11, preferably a thermoplastic two-component adhesive with a softening temperature k 5 120 *. A layer of fibers 12 of a suitable material (preferably with a diameter between 40 and 100 µm) is then wrapped around winding core 11. Preferably, a layer of about 0.5 mm thickness is wound. Then, the adhesive is applied to the wound layer, after which a subsequent layer of fiber material is wound in the same manner around the already wound layer, etc. This process is repeated until a desired thickness for the electrical sliding contact is reached. Clamping plates 13, the shape of which is adapted to the shape desired for the front side of the electrical sliding contact, are then arranged approximately symmetrically around the axis of the winding core 11 to clamp the fiber material 12. The whole is then heated to a temperature greater than or equal to the softening temperature of the adhesive (for example 120 ° C). The whole is then cooled to room temperature. The resulting wrapping product consisting of fiber material 12 is then removed from device 10 and can be divided into a number of electrical sliding contacts of substantially equal dimensions. By dividing the winding product into four equal parts, in this example the electrical sliding contacts 6 as shown in figure 2 are produced.
Om te voorkomen dat het fibermateriaal vastgelijmd wordt aan de 25 onderdelen van inrichting 10, kunnen o.a. de wikkelkem 11 en de klemplaten 13 worden voorzien van een beschermlaag, bijvoorbeeld een 0,1 mm dikke laag Teflon tape. Ten behoeve van een symmetrische aan-klemming kan gebruik worden gemaakt van een vierklauw 14, zodat de klemplaten 13 goed aansluiten en een gesloten volume vormen. De klem-30 platen kunnen eventueel worden vastgezet met behulp van bouten. De afmetingen en vorm van de onderdelen van inrichting 10 kunnen uiteraard worden aangepast aan de gewenste eindvorm van de te vervaardigen elektrische sleepcontacten. Zo is het bijvoorbeeld ook mogelijk om elektrische sleepcontacten volgens deze werkwijze te maken die ge-35 schikt zijn voor gebruik in een railversneller met bijvoorbeeld een ronde boring na aanpassing van inrichting 10.In order to prevent the fiber material from being glued to the parts of device 10, the wrapping core 11 and the clamping plates 13 can be provided with a protective layer, for example a 0.1 mm thick layer of Teflon tape. For a symmetrical clamping use can be made of a four-claw 14, so that the clamping plates 13 fit well and form a closed volume. The clamp-30 plates can optionally be secured with bolts. The dimensions and shape of the parts of device 10 can of course be adapted to the desired final shape of the electrical sliding contacts to be manufactured. For example, it is also possible to make electrical sliding contacts according to this method, which are suitable for use in a rail accelerator with, for instance, a round bore after adjustment of device 10.
De werkwijze volgens de uitvinding heeft het voordeel dat het fibermateriaal 12 zo compact kan worden gewikkeld dat de fibers in de 1001710 9 elektrische sleepcontacten 75% & 85% van het volume ervan kunnen beslaan. De zo ontstane elektrische sleepcontacten zijn derhalve nagenoeg homogeen, maar bezitten toch de vereiste anisotrope weerstends-verdeling. Een verder voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding 5 is dat nagenoeg al het gewikkelde fibermateriaal wordt gebruikt; er is dus nauwelijks sprake van materiaalverspilling.The method according to the invention has the advantage that the fiber material 12 can be wound so compactly that the fibers in the 1001710 9 electrical sliding contacts can cover 75% & 85% of its volume. The electrical sliding contacts thus created are therefore substantially homogeneous, but nevertheless have the required anisotropic resistance distribution. A further advantage of the method according to the invention is that almost all the wound fiber material is used; so there is hardly any material waste.
Het gebruik van fibers in combinatie met een kleefmiddel geeft de elektrische sleepcontacten volgens de uitvinding de nodige meegaandheid om tijdens het versnelproces geringe vervormingen van de versnel-10 Ier op te kunnen vangen en daardoor het voedingsmechanisme bij het wegslijten van de fiberuiteinden gedurende het versnelproces optimaal te laten werken. Om de elektrisch isolerende werking van de lijm te verhogen kan een fijn poedervormig keramisch materiaal aan de lijm worden toegevoegd.The use of fibers in combination with an adhesive gives the electrical sliding contacts according to the invention the necessary compliance to absorb minor deformations of the accelerator during the accelerating process and thereby optimally optimizing the feed mechanism during wear of the fiber ends during the accelerating process. let work. To increase the electrically insulating effect of the adhesive, a fine powdered ceramic material can be added to the adhesive.
15 De onderhavige uitvinding is uitgelegd aan de hand van een lan- ceerproces bij een elektromagnetische railversneller. Het zal voor een deskundige op het vakgebied echter zonder meer duidelijk zijn dat er vele andere toepassingen denkbaar zijn, bijvoorbeeld als lanceerpakket voor een elektromagnetische lineaire inductieversneller, elektrisch 20 sleepcontact voor een magnetische fluxcompressor en als elektrisch sleepcontact voor elektrische machines in het algemeen.The present invention has been explained by means of a launching process with an electromagnetic rail accelerator. However, it will be readily apparent to one skilled in the art that many other applications are conceivable, for example as a launch package for an electromagnetic linear induction accelerator, electric sliding contact for a magnetic flux compressor and as an electric sliding contact for electrical machines in general.
1 0 0 1 7 1 01 0 0 1 7 1 0
Claims (11)
Priority Applications (11)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1001710A NL1001710C2 (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Launch package. |
| AU75907/96A AU702837B2 (en) | 1995-11-21 | 1996-11-21 | Launch pack |
| EP96938553A EP0870166B1 (en) | 1995-11-21 | 1996-11-21 | Launch pack |
| JP9502366A JPH11515083A (en) | 1995-11-21 | 1996-11-21 | Lunch pack |
| KR1019980703773A KR19990071501A (en) | 1995-11-21 | 1996-11-21 | Launch pack |
| DE69606889T DE69606889T2 (en) | 1995-11-21 | 1996-11-21 | LAUNCHING DEVICE |
| PCT/NL1996/000461 WO1997019315A1 (en) | 1995-11-21 | 1996-11-21 | Launch pack |
| IL12450496A IL124504A (en) | 1995-11-21 | 1996-11-21 | Launch pack for supervelocity projectile |
| CA 2237576 CA2237576A1 (en) | 1995-11-21 | 1996-11-21 | Launch pack |
| PL96326749A PL326749A1 (en) | 1995-11-21 | 1996-11-21 | Launcher's burner |
| NO982216A NO982216L (en) | 1995-11-21 | 1998-05-15 | imposition Unit |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1001710 | 1995-11-21 | ||
| NL1001710A NL1001710C2 (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Launch package. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1001710C2 true NL1001710C2 (en) | 1997-05-23 |
Family
ID=19761891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1001710A NL1001710C2 (en) | 1995-11-21 | 1995-11-21 | Launch package. |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0870166B1 (en) |
| JP (1) | JPH11515083A (en) |
| KR (1) | KR19990071501A (en) |
| AU (1) | AU702837B2 (en) |
| DE (1) | DE69606889T2 (en) |
| IL (1) | IL124504A (en) |
| NL (1) | NL1001710C2 (en) |
| NO (1) | NO982216L (en) |
| PL (1) | PL326749A1 (en) |
| WO (1) | WO1997019315A1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2879032B1 (en) * | 2004-12-02 | 2008-02-29 | Saint Louis Inst | MOBILE ELECTRIC CONTACT DEVICE WITH CONDUCTOR RESERVE |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4369692A (en) * | 1979-12-04 | 1983-01-25 | Westinghouse Electric Corp. | Switching system for high DC current |
| US4457205A (en) * | 1981-12-09 | 1984-07-03 | Westinghouse Electric Corp. | Multiple fiber armatures for electromagnetic launchers |
| US4576082A (en) * | 1982-12-23 | 1986-03-18 | Westinghouse Electric Corp. | Linear fiber armature for electromagnetic launchers |
| US4658729A (en) * | 1984-09-20 | 1987-04-21 | Westinghouse Electric Corp. | Modular fiber armature for electromagnetic launchers |
-
1995
- 1995-11-21 NL NL1001710A patent/NL1001710C2/en not_active IP Right Cessation
-
1996
- 1996-11-21 JP JP9502366A patent/JPH11515083A/en active Pending
- 1996-11-21 DE DE69606889T patent/DE69606889T2/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-11-21 WO PCT/NL1996/000461 patent/WO1997019315A1/en not_active Application Discontinuation
- 1996-11-21 IL IL12450496A patent/IL124504A/en not_active IP Right Cessation
- 1996-11-21 KR KR1019980703773A patent/KR19990071501A/en not_active Application Discontinuation
- 1996-11-21 PL PL96326749A patent/PL326749A1/en unknown
- 1996-11-21 EP EP96938553A patent/EP0870166B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-11-21 AU AU75907/96A patent/AU702837B2/en not_active Ceased
-
1998
- 1998-05-15 NO NO982216A patent/NO982216L/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4369692A (en) * | 1979-12-04 | 1983-01-25 | Westinghouse Electric Corp. | Switching system for high DC current |
| US4457205A (en) * | 1981-12-09 | 1984-07-03 | Westinghouse Electric Corp. | Multiple fiber armatures for electromagnetic launchers |
| US4576082A (en) * | 1982-12-23 | 1986-03-18 | Westinghouse Electric Corp. | Linear fiber armature for electromagnetic launchers |
| US4658729A (en) * | 1984-09-20 | 1987-04-21 | Westinghouse Electric Corp. | Modular fiber armature for electromagnetic launchers |
Non-Patent Citations (6)
| Title |
|---|
| DEL VECCHIO: "NEW SOLID ARMATURE DESIGN CONCEPT", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol. 27, no. 1, 1991, NEW YORK, pages 272 - 276, XP000244743 * |
| FERENTINO , KOLKERT: "ON THE DESIGN OF AN INTEGRATED METAL ARMATURE AND SABOT FOR RAILGUNS", IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS, vol. 22, no. 1, 1986, NEW YORK, pages 1470 - 1474, XP002005412 * |
| JAMISON ET AL.: "BEHAVIOUR OF MULTI-TIERED COPPER WIRE SOLID ARMATURES", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol. 31, no. 1, 1995, NEW YORK, pages 174 - 179, XP000492696 * |
| KARTHAUS ET AL.: "ON THE DESIGN AND TESTING OF SOLID ARMATURES FOR RAIL ACCELERATOR APPLICATIONS", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol. 27, no. 1, 1991, NEW YORK, pages 308 - 313, XP002005411 * |
| MARSHALL: "MULTI-POINT, PACKED WIRE, AND MONOLITHIC ARMATURES", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol. 31, no. 1, 1995, NEW YORK, pages 209 - 213, XP000492703 * |
| SCHOOLDERMAN: "PERFORMANCE PREDICTIONS FOR ELECTROMAGNETIC LAUNCHING WITH MULTI-FIBRE SOLID BRUSH ARMATURES AND RESISTIVELY LAYERED RAIL ACCELERATORS", IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, vol. 31, no. 1, 1995, NEW YORK, pages 651 - 656, XP000570888 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU7590796A (en) | 1997-06-11 |
| NO982216D0 (en) | 1998-05-15 |
| WO1997019315A1 (en) | 1997-05-29 |
| EP0870166A1 (en) | 1998-10-14 |
| IL124504A (en) | 2000-08-31 |
| AU702837B2 (en) | 1999-03-04 |
| DE69606889T2 (en) | 2000-10-05 |
| JPH11515083A (en) | 1999-12-21 |
| IL124504A0 (en) | 1998-12-06 |
| EP0870166B1 (en) | 2000-03-01 |
| PL326749A1 (en) | 1998-10-26 |
| KR19990071501A (en) | 1999-09-27 |
| DE69606889D1 (en) | 2000-04-06 |
| NO982216L (en) | 1998-07-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1124235B1 (en) | Composite reinforced electrical transmission conductor | |
| RU2666045C1 (en) | Vehicle and brake rheostat for a vehicle | |
| US8109190B2 (en) | Railgun system | |
| NL1001710C2 (en) | Launch package. | |
| US6685365B2 (en) | Consolidated transmission cables, interconnections and connectors | |
| US7398722B1 (en) | Multiple pole electromagnetic propulsion system with separated ballistic guidance and electrical current contact surfaces | |
| US4457205A (en) | Multiple fiber armatures for electromagnetic launchers | |
| US4846911A (en) | Preloaded composite electromagnetic barrel and process for fabricating same | |
| Kitzmiller et al. | Optimization and critical design issues of the air core compulsator for the cannon caliber electromagnetic launcher system (CCEML) | |
| US4658729A (en) | Modular fiber armature for electromagnetic launchers | |
| CA2237576A1 (en) | Launch pack | |
| EP1292435A1 (en) | Method of molding a reinforced article | |
| US8132562B1 (en) | ILP rail-gun armature and rails | |
| JP2001122672A (en) | Member for heatsink and electronic substrate module for electronic instrument using the same as heatsink | |
| Juston et al. | A high performance railgun launcher design | |
| CN113695571B (en) | Electric arc additive manufacturing method of continuous carbon fiber reinforced magnesium-based composite material | |
| Goldman et al. | Development of a flux compression power unit for millisecond ETC pulsed power applications | |
| US4576082A (en) | Linear fiber armature for electromagnetic launchers | |
| Yun et al. | Electromagnetic and structural analyses of electric gun and integrated launch package systems | |
| JPH03501198A (en) | Method and apparatus in magnetostrictive motion system | |
| Werst et al. | Ultra-stiff, low mass, electromagnetic gun design | |
| NL9201737A (en) | RAIL CANNON. | |
| EP0182947B1 (en) | Linear fiber armature for electromagnetic launchers | |
| Zielinski et al. | Demonstration of a hypervelocity mass-efficient integrated launch package | |
| Hurn et al. | Development of an advanced electromagnetic gun barrel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20010601 |