WO2012095564A1 - Lanceurs électromagnétiques à rails et procédé associé de lancement d'un projectile - Google Patents

Lanceurs électromagnétiques à rails et procédé associé de lancement d'un projectile Download PDF

Info

Publication number
WO2012095564A1
WO2012095564A1 PCT/FR2011/000664 FR2011000664W WO2012095564A1 WO 2012095564 A1 WO2012095564 A1 WO 2012095564A1 FR 2011000664 W FR2011000664 W FR 2011000664W WO 2012095564 A1 WO2012095564 A1 WO 2012095564A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rails
superconducting
current
launcher
coil
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/000664
Other languages
English (en)
Inventor
Michel Amiet
Pascal Tixador
Arnaud Badel
Original Assignee
ÉTAT FRANÇAIS REPRÉSENTÉ par le Délégué Général pour l'Armement DGA/DS/SDPA 7-9 rue des Mathurins 92221 BAGNEUX Cedex - FRANCE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ÉTAT FRANÇAIS REPRÉSENTÉ par le Délégué Général pour l'Armement DGA/DS/SDPA 7-9 rue des Mathurins 92221 BAGNEUX Cedex - FRANCE filed Critical ÉTAT FRANÇAIS REPRÉSENTÉ par le Délégué Général pour l'Armement DGA/DS/SDPA 7-9 rue des Mathurins 92221 BAGNEUX Cedex - FRANCE
Priority to EP11808904.4A priority Critical patent/EP2663828B1/fr
Priority to US14/114,812 priority patent/US9032857B2/en
Publication of WO2012095564A1 publication Critical patent/WO2012095564A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41B—WEAPONS FOR PROJECTING MISSILES WITHOUT USE OF EXPLOSIVE OR COMBUSTIBLE PROPELLANT CHARGE; WEAPONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F41B6/00—Electromagnetic launchers ; Plasma-actuated launchers
    • F41B6/006—Rail launchers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41B—WEAPONS FOR PROJECTING MISSILES WITHOUT USE OF EXPLOSIVE OR COMBUSTIBLE PROPELLANT CHARGE; WEAPONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F41B6/00—Electromagnetic launchers ; Plasma-actuated launchers
    • F41B6/003—Electromagnetic launchers ; Plasma-actuated launchers using at least one driving coil for accelerating the projectile, e.g. an annular coil

Definitions

  • the present invention relates to the field of electromagnetic launchers with rails, including electromagnetic launchers with rails and more particularly electromagnetic rail guns, for the launching of projectiles and, more particularly, a launcher incorporating a winding capable of generating a thrust force on a projectile.
  • electromagnetic launchers with rails and more particularly electromagnetic rail guns for the launching of projectiles and, more particularly, a launcher incorporating a winding capable of generating a thrust force on a projectile.
  • the launchers are powered by capacitors, and therefore pulse sources of voltage. These sources are adapted to the load via a shaping circuit consisting of an inductor and a resistor. This shaping circuit is necessary to limit the peak current during the trip, while ensuring a rapid rise thereof to the assigned value.
  • the total resistance of the circuit is made important by the use of a coil of strong inductance, so a large length of wire.
  • the ratio between the inductance and the resistance of a coil depends in first approximation only on the volume thereof and it is difficult to reduce the total resistance of the circuit significantly while keeping a sufficient inductance and a reasonable volume.
  • the low yield is not a critical point, since the energies involved are not very important: from a few tens of kJ for a small launcher to a few MJ for large launchers.
  • the low yield therefore introduces limited energy losses, but the cost in terms of volume and mass is very important. In addition, these losses cause warming of the launcher during firing, which complicates its design and makes it difficult to launch projectiles at high rate.
  • homopolar or synchronous generators are known, which in turn enable them to reach densities of 10DMJ / m 3 but which require the use of switches cutting currents greater than 1 MA, thus requiring extremely complex technology.
  • Superconducting power supplies are also known which have a high energy density, namely of the order of 10 MJ / m 3 , like those of type S ES described for example in the thesis of Boris Bellin of September 29, 2006 titled “CONTRIBUTIONS AT THE STUDY OF SUPERCONDUCTING COILS: THE DGA PROJECT OF THE SMES HTS IMPULSENEL ".
  • US Pat. No. 4,794,659 which describes an electromagnetic rail gun mainly comprising, as shown in FIG.
  • electromagnets have the same benefits that are supraconduct ice coil.
  • the latter When launching a projectile, the latter is, for example, placed in a shoe having reinforcements in contact with said rails which itself is positioned at one end of the barrel.
  • the current generated by the source 35 is then injected into the rails by closing the switch 35 then generating a first Laplace force on the shoe which is then accelerated inside the barrel.
  • the circulation of a current in the superconducting electromagnets generates a second Laplace force on the hoof, complementary to the first and which makes it possible to increase the acceleration of the projectile inside the gun.
  • Such a gun makes it possible, with respect to a gun using only their parallel rails, to reduce the intensity of the current to be injected into the rails and thus to be able to use current sources other than capacitors and to obtain higher energy yields.
  • the object of the invention is to further increase the energy efficiency of rail launchers and increase their compactness and to allow the use of proven components and simple technology.
  • a launcher with rails comprising at least two longitudinal rails connected to a current supply circuit of these two rails, these rails being at least partly surrounded by superconducting means capable of generating a magnetic induction direction perpendicular to the plane formed by the rails and located between them during the circulation of a current within them, said launcher being characterized in that said supply circuit comprises the superconducting means.
  • the supply circuit comprises electrical connection means between the superconducting means and the. rails, and the. superconducting means. the rails and at least a part of the electrical connection means are able to form a closed electrical circuit.
  • the superconducting means are electrically connected to the supply circuit of the rails or to these two rails and able, simultaneously, to generate said magnetic induction during the circulation of a current within them and feed the rails with this current.
  • a launcher comprises at least one current generator able to charge said superconducting means.
  • the superconducting means comprise at least one superconducting coil or at least one dipolar electromagnet.
  • said at least one superconducting coil has, at least in part, the shape of a loop, for example in the form of a planar or curved 0, or the shape of a coil wound on itself.
  • said at least one superconducting coil is of SMES type.
  • each of the rails is segmented into at least two segments, the respective segments of one of the rails facing those of the other rail thus forming pairs of segments and, preferably, at least one superconducting coil is associated with each of the pairs of segments, each pair of rails with its corresponding coil forming a module, the launcher having at least two modules arranged either in parallel or arranged in series coaxially.
  • a launcher according to the invention may comprise a current generator able to supply the rails, for example connected to the circuit feeding and / or rails.
  • the invention also relates to a method for launching a projectile with a launcher
  • a method according to the invention comprises a preliminary step of storing energy in the superconducting means from a current generator.
  • FIG. 2 shows a diagram of an electromagnetic launcher with rails according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3a shows an example of a block diagram of a current supply circuit of said rails and an example of a form that can be given to the superconducting coil
  • FIG. 3b presents more particularly an example of shape of the coil
  • Figure 3c shows its shape if it was brought back in a plane.
  • FIG. 4 shows a second embodiment of a block diagram of the rail supply circuit.
  • FIG. 5 shows another variant embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a block diagram of a launcher power supply circuit according to FIG. 5.
  • FIG. 7 shows an example of radially offset modules.
  • FIG. 5 shows a diagram of an embodiment variant of a launcher in which, for the sake of clarity, only two modules each with only two rails and two superconducting coils are shown therein.
  • FIG. 9 shows another variant embodiment of the invention in which launching modules are placed in parallel, thus making it possible to launch simultaneously or not several projectiles.
  • FIG. 1 shows a diagram of an electromagnetic launcher rails according to a first embodiment of the invention.
  • This electromagnetic launcher 101 comprises:
  • first and a second electrically conductive rails 103 and 104 disposed longitudinally and symmetrically with respect to the axis OX and in and near the tabular structure
  • this circuit comprising, in particular, superconducting means 99 capable of generating a magnetic induction of direction perpendicular to the plane formed by the rails and situated between these rails during the circulation of a current within them and arranged concentrically around the tubular structure and also around said rails 103 and 104.
  • the superconducting means 99 comprise an assembly 1 10 of successive layers arranged concentrically, namely, from the tubular structure 102, a first thermally insulating layer 105, a first cryogenic structure 106, a superconducting coil 107, a second cryogenic structure 108, and a second thermally insulating layer 109.
  • FIG. 3a shows an example of a current supply circuit 130 for said rails 103 and 104 and an example of a shape that can be given to the superconducting coil 07, while FIG. 3b only shows the shape of the coil. and figure 3c its shape if it were brought back into a yaws. For the sake of clarity, only the rails, the tubular structure and the superconducting coils are shown in FIG. 3a.
  • This circuit 130 for feeding the rails 103, 104 comprises, in addition to the superconducting coil 107, superconducting means 99, a current generator 131, first means 132 of the switch type, able to open and close simultaneously the output 134 and the 133 input of the generator 131, so to allow its electrical isolation when open.
  • first electrical connection means 136 to a first end 123 of the first rail 103, to a second end 126 of the second rail 104 and to a first end 139 of the coil 107 and, secondly, by second electrical connection means 137 at the second end 124 of the first rail 103, at the first end 125 of the second rail 104 and at a second end 138 of the coil 107.
  • second means 135 of the switch type are arranged on third electrical connection means 140 connecting the first to the second means of electrical connection connections 136 to connections 137.
  • a detector 142 I would have placed the output of the two rails) projectile output and associated control logic adapted to control the closing of the second means 135 of the switch type when the detection of a projectile exit, and this, in order to conserve the energy remaining in the superconducting coil and to avoid (the formation of an electric arc and possibly feed other rails,
  • the first means 132 are closed while the second means 35 are open; the coil 107 is then supplied by the generator 131 until the nominal current is obtained. Then the second means 135 are closed: the current delivered by the generator then decreases (the first means 132 are open, the energy stored in the superconducting coil 107 is then stored in the latter with almost zero losses. of the coil may possibly be carried out some time (minutes to hours) before launching Therefore, at launch, the current generator 131 is not essential and may have been placed on another launcher to load the coil When the coil 107 is then charged, when it is desired to use this energy to launch the projectile 141, it is sufficient to open the second means 135 and the rails are then fed in. In this conformation, the coil, the rails, and the first, second and third electrical connection means 136, 137 and 140 form an electrically closed circuit.
  • FIG. 4 shows a second alternative embodiment of a circuit diagram of the rail supply circuit 103 and 104 comprising, in addition to the means shown in FIG. 3a, a second circuit 120 for supplying the rails 103 and 104 comprising a current generator 121, means 122 of the switch type, able to open and close this circuit.
  • the current generator 121 is connected on the one hand to the first 123 ends 123, 124 of the first rail 03 and the opposite end 26 of the second rail 104, called the second end 126 of the second rail 04 and secondly, the second end 124 of the first rail 103 and so on at the opposite end 125 of the second rail 104, called the first end 125 of the second rail 104.
  • this second supply circuit makes it possible, with respect to the circuit of FIG. 3a in which only the coil fed the rails with current, to increase the total intensity of the current that can be injected into the rails, this intensity being constituted by the sum of the current 11 generated by the superconducting coil 107 and the current 12 generated by the current generator 121.
  • This second circuit can be used when the intensity 11 of the current generated by the superconducting coil is not sufficient for the application envisaged.
  • the first means 132 are closed while the second means 135 are open; the coil 107 is then supplied by the current generator 131 until the nominal current is obtained. Then the second means 135 are closed: the current delivered by the current generator decreases and the first means 132 are open; the energy stored in the superconducting coil 107 is then stored in the latter with almost zero losses.
  • the current generator 121 of the second circuit is set to provide the rails with a complementary intensity 12 so that the total intensity injected into the rails is equal to 11 +12. Depending on the desired total intensity, the superconducting coil 107 can provide up to 00% of this intensity.
  • the rails are fed on the one hand by the intensity current 12 supplied by the current generator 121 and by the current 11 supplied by its superconducting coil 107.
  • FIG. 5 shows another variant embodiment of the invention making it possible to increase the efficiency with respect to a launcher according to FIG. 3a and to simplify the implementation by implementing, for most circuits, a lower intensity.
  • This electromagnetic launcher 51 comprises a tubular structure of axis OY composed of successive modules 52 1 to 52 n similar to that of
  • each module 52j comprises two rails 103; and 104j disposed within a tubular structure around which superconducting means 102, including a cryostat and a superconducting coil 10J, are serially charged by an electrical component supply circuit.
  • first module 5 1 and the coil ⁇ 7 n of the last module 52 n Moreover successive coils are interconnected by; an electrical connection 91 q.ui. has second means 92 of the switch type, these elements being able to form, with the superconducting coils, a closed electric circuit capable of charging the superconducting coils of the launcher 51 in series,
  • Each of these second circuits comprises first electrical connection means 86 of a first end of the superconducting coil 10i7j at a first end of the first rail 03, and at the opposite end of the second rail 104, and second electrical connection means 87 of the second end of the superconducting coil 107
  • third means 85 j of the switch type are arranged on third electrical connection means 90 connecting the first electrical connection means 86 to the second electrical connection means 87.
  • fourth and fifth electrical connection means 93, 94 each comprising fourth and fifth switch-type means 95, 96 and respectively connecting the first electrical connection means 86 of the module 52, to the first electrical connection means 36 of the module 52; + i and the second electrical connection means 87 of the module 52 to the second electrical connection means 87 of the module 52 j + i.
  • the first and second switch-type means 82, 92 are closed while the third, fourth and fifth switch-type means 85, 95, 96 are open.
  • the coils 107, - are then supplied with current by the current generator 82, until the nominal current is obtained.
  • the third means 85, ⁇ are closed: the current delivered by the generator decreases and the first means 82 of the switch type are open; the energy stored in each of the superconducting coils 107 is then conserved in a range of nearly zero losses.
  • the closing of the third means 85i of this first module drives the power supply of the rails 103i and 104-, resulting from the unloading of the coil 107 ⁇ , which produces a Laplace force which accelerates the shoe towards the second module.
  • the induction produced by the unloading of the coil 107i participates in the acceleration of the shoe.
  • the shoe When the shoe reaches the end of the first module, it is detected by the detection means 142 which controls the closing of the third means 85i, the coil 1 07 2 then being able to feed the rails 103i and 10t which produces a force of Laplace that accelerates the hoof again towards the third module.
  • the induction produced by the unloading of the coil 10a also contributes to the acceleration of the shoe. The same process is carried out for all the following modules, up to the last 52 n .
  • the projectile leaves the launcher and disengages from the shoe at the exit of the last module 52 n .
  • all the coils are discharged one after the other depending on the position of the projectile, thus allowing an almost constant acceleration of the hoof and the projectile.
  • the closure of the third means 85, ⁇ controlled by the detection means 142 when the projectile leaves the module 52, makes it possible to conserve the energy remaining in the superconducting coil, to avoid the formation of an electric arc and possibly to supply the rails of the next module by ordering the closing of the fourth and
  • At least two successive modules 52, 52 Jt1 , and especially the corresponding rails, can be offset radially, for example by an angle of ⁇ / 2, ⁇ / 3, ⁇ / 4, ⁇ / 6 or ⁇ / ⁇ Radians, as shown in the diagram of Figure 7 where the second module 52 j is radially offset from the modules 52; +1 at an angle of approximately 5 degrees in the direction of the arrow.
  • the shoe comprises several sets of brooms arranged with the same 00664
  • these assemblies can be implemented one after the other, thus making it possible to always have good quality electrical contacts between the rails and the brush assemblies.
  • This embodiment can be compared with that of the launchers. segmented rails.
  • FIG. 8 shows a diagram of a variant embodiment of a launcher in which, for the sake of clarity, only two modules each with only two rails and two superconducting coils are represented therein.
  • This launcher 201 comprises a tubular structure of OY axis composed of successive modules 202i to 202 n disposed one after the other and axis OX coaxial with OY Tax so that during a launch the shoe is accelerated successively by the successive modules 202i to 202 n .
  • Each module 202 comprises two rails 203 and 204j arranged inside a tubular structure of square section not shown and around which are arranged superconducting means including a cryostat and a superconducting coil 207;
  • superconducting means including a cryostat and a superconducting coil 207;
  • two flat coils in the form of bullets or blanks are arranged parallel to each other on either side of the tubular structure and the modules 202; at 202j + i shown are offset radially by an angle of ⁇ / 2 rd.
  • the feed circuit of the rails and coils may be in accordance with that shown in Figure 6.
  • FIGS. 6 and 8 show launchers comprising several modules placed in series
  • FIG. 9 shows another variant embodiment of the invention in which modules are placed in parallel, thus making it possible to launch several projectiles simultaneously.
  • This launcher 300 comprises eight modules 301 1 to 301 8l - trapezoidal shaped and arranged together to form an octagonal torus.
  • Each module comprises a trapezoidal tubular structure 302 inside which are arranged two rails 303, 304 and on the outer sides of the smaller length of which are arranged superconducting means including a cryostat and a superconducting coil 307 shaped elongated boude.
  • each of the superconducting means is common to the modules located on each side. other of these means.
  • the current supply circuit of the coils and that of discharging them can be of the type of that of FIG. 6 with a supply of the coils in series to enable their charging and a discharge circuit specific to each module, with discharge of preferentially in parallel.
  • each coil may be associated with a cryostat or a single cryostat may be associated with all the coils or an intermediate solution may be considered.
  • the rails 103 and the rails 104 of the different rails can form only two parallel rails in the launcher and the coils can be discharged in series or in parallel.
  • 0 modules each capable of generating a current 11 of 100kA ,.
  • a total current of 1 MA can be obtained by discharging the coils in parallel
  • the superconducting coil is therefore not optimized for storing energy, as usually used, but to maximize the magnetic coupling between the rails and the
  • the geometries thus obtained are of the Iole type as shown in FIGS. 3a, 6, 8 and 9, and therefore substantially different from those of conventional SMES type coils, which are either short solenoid type or discontinuous toroidal type.
  • a coupling of k 11% is easily obtained by the use of a conventional dipois but a coupling of the order of 15% is possible.
  • the small losses of the power supply by the superconducting means make it possible to obtain an almost constant current (15% maximum variation) during the firing. This makes it possible to feed the launcher with a current 3 times more than possible for a speed of exit, at the same time as the launcher.
  • a good coupling (11 or 15%) improves the acceleration of the mobile and gain a factor of 3 on the current, which in all allows to reduce the current by a factor of 9 compared to a traditional power supply.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Containers, Films, And Cooling For Superconductive Devices (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

La présente invention concerne le domaine des lanceurs électromagnétiques à rails, et a plus particulièrement pour objet un lanceur à rails et un procédé associé de lancement d'un projectile comportant au moins deux rails longitudinaux connectés à un circuit d'alimentation en courant de ces deux rails, ces rails étant au moins en partie entourés par des moyens supraconducteurs aptes à générer une induction magnétique de direction perpendiculaire au plan formé par les rails et située entre ces derniers lors de la circulation d'un courant en leur sein, ce lanceur étant caractérisé en ce que ledit circuit d'alimentation comporte les moyens supraconducteurs.

Description

Lanceurs électromagnétiques à rails et procédé associé de lancement d'un projectile La présente invention concerne le domaine des lanceurs électromagnétiques à rails, dont les lanceurs électromagnétiques à rails et plus particulièrement les canons électromagnétiques à rails, pour le lancement de projectiles et, plus particulièrement, un lanceur intégrant un bobinage apte à générer une force de poussée sur un projectile. Pour atteindre les objectifs actuels de vitesse et de masse utile en n'utilisant qu'une paire de rails parallèles, il faut mettre en œuvre, pour lancer un projectile à vitesse élevée (plus de 3km/s), des courants d'intensité extrêmement élevée : l'impulsion idéale est créée par des courants de 100 kA à 10 MA pendant des durées variant généralement de quelques dixième de ms à quelques dizaines de ms.
A l'heure actuelle, et en l'absence de sources de courant adéquates, les lanceurs sont alimentés par des condensateurs, donc des sources impulsionnelles de tension. Ces sources sont adaptées à la charge par l'intermédiaire d'un circuit de mise en forme constitué d'une inductance et d'une résistance. Ce circuit de mise en forme est nécessaire pour limiter le pic de courant lors du déclenchement, tout en assurant une montée rapide de celui-ci jusqu'à la valeur assignée.
La résistance totale du circuit est rendue importante par l'utilisation d'une bobine de forte inductance, donc d'une longueur importante de fil. Le rapport entre l'inductance et la résistance d'une bobine ne dépendant en première approximation que du volume de celle-ci et il est difficile de diminuer la résistance totale du circuit significativement tout en gardant une inductance suffisante et un volume raisonnable.
La résistance du circuit induit des pertes par effet Joule considérables, le rendement énergétique du système est donc assez faible.
3% seulement de l'énergie stockée dans les condensateurs est effectivement transférée au mobile. 90 % de cette énergie est dissipée par effet joule, mais seuls quelques pourcents sont effectivement utilisés utilement par le lanceur. Toutefois, pour les gros lanceurs, un rendement de 30% peut, dans certains cas être obtenu.
A première vue, la faiblesse du rendement n'est pas un point critique, puisque les énergies mises enjeux ne sont pas très importantes : de quelques dizaines de kJ pour un petit lanceur à quelques MJ pour des lanceurs de grande taille.
En fait, il s'agit d'un point crucial. En effet, Il n'existe pas de dispositif de stockage capable d'offrir à la fois une grande densité de puissance et une grande densité d'énergie.
Pour disposer d'une grande puissance, la technologie actuelle offre un stockage à faible énergie volumique. C'est le cas des condensateurs pour l'alimentation du lanceur.
Le faible rendement introduit donc des pertes énergétiques limitées, mais le coût en volume et en masse est très important. De plus, ces pertes provoquent réchauffement du lanceur lors des tirs, ce qui complique sa conception et rend difficile l'opération de lancement de projectiles à cadence élevée.
On connaît par ailleurs des générateurs homopolaires ou synchrones permettant pour leur part d'atteindre des densités de 10DMJ/m3 mais qui nécessitent d'utiliser des interrupteurs coupant des courants supérieurs à 1 MA donc nécessitant une technologie extrêmement complexe.
On connaît aussi des alimentations supraconductrices qui possèdent une densité d'énergie élevée, à savoir de l'ordre de 10 MJ/m3, comme celles de type S ES décrite par exemple dans la thèse de Boris Bellin du 29 Septembre 2006 intitulée « CONTRIBUTIONS A L'ETUDE DES BOBINAGES SUPRACONDUCTEURS : LE PROJET DGA DU SMES HTS IMPULSIONNEL ».
Par ailleurs, pour diminuer la valeur de l'intensité du courant d'alimentation des rails, on connaît le brevet US4796511qui décrit un canon électromagnétique à rails comportant principalement, comme montré sur la figure 1 :
- deux rails longitudinaux 13 et 14 alimentés en courant en sens inverse par une source homopolaire 34,
- deux électro-aimants dipolaires supraconducteur longitudinaux 26 connectés entre eux à chacune de leurs extrémités par des moyens de liaison .—— supraconducteurs 27 dont l'un d'entre eux est connecté à une interface apte elle- même à être reliée à des moyens électrique de génération d'un courant électrique, . les rails et les électro-aimants étant disposés concent quement, ces derniers étant isolés thermiquement du reste et refroidis par exemple par de l'hélium liquide.
Il est en outre indiqué que ces électroaimants présentent l'es mêmes avantages qu'une bobine supraconduct ice.
Lors du lancement d'un projectile, ce dernier est, par exemple, placé dans un sabot comportant des armatures en contact avec lesdits rails qui lui-même est positionné à l'une des extrémités du canon. Le courant généré par la source 35 est ensuite injecté dans les rails par fermeture de l'interrupteur 35 générant alors une première force de Laplace sur le sabot qui est alors accéléré à l'intérieur du canon. Parallèlement, la circulation d'un courant dans les électroaimants supraconducteur génère une seconde force de Laplace sur le sabot, complémentaire de la première et qui permet d'accroître l'accélération du projectile à l'intérieur du canon. Ainsi, en plaçant de façon adjacente aux raiis des conducteurs ou des bobines qui conduisent le courant dans le même sens que les rails, on peut maintenir l'énergie transférée au projectile tout en réduisant le courant nécessaire fourni aux rails.
Un tel canon permet, par rapport à un canon n'utilisant que d'eux rails parallèles, de diminuer l'intensité du courant devant être injecté dans les rails et donc de pouvoir utiliser des sources de courant autres que des condensateurs et d'obtenir des rendements en énergie plus élevés.
Le but de l'invention est d'accroître encore le rendement énergétique des lanceurs à rails et d'accroître leur compacité et de permettre l'utilisation de composants éprouvés et de technologie simple.
La solution apportée est un lanceur à rails comportant au moins deux rails longitudinaux connectés à un circuit d'alimentation en courant de ces deux rails, ces rails étant au moins en partie entourés par des moyens supraconducteurs aptes à générer une induction magnétique de direction perpendiculaire au plan formé par les rails et située entre ces derniers lors de la circulation d'un courant en leur sein, ce lanceur étant caractérisé en ce que ledit circuit d'alimentation comporte les moyens supraconducteurs. _ _ -» ■ —
Selon une caractéristique particulière, le circuit d'alimentation comporte des moyens de liaisons électriques entre les moyens supraconducteurs et les . rails, et les. moyens supraconducteurs . les rails et au moins une partie des moyens de liaisons électriques sont aptes à former un circuit électrique fermé.
Selon une caractéristique particulière, les moyens supraconducteurs sont reliés électriquement au circuit d'alimentation des rails ou à ces deux rails et aptes, simultanément, à générer ladite induction magnétique lors le la circulation d'un courant en leur sein et d'alimenter les rails avec ce courant.
Selon une caractéristique additionnelle permettant d'effectuer des tirs successifs, un lanceur selon l'invention comporte au moins un générateur de courant apte à charger lesdits moyens supraconducteurs.
Selon une caractéristique particulière, les moyens supraconducteurs comportent au moins une bobine supraconductrice ou au moins un électroaimant dipolaire.
Selon une autre caractéristique, ladite au moins une bobine supraconductrice à, au moins en partie, la forme d'une boucle par exemple en forme de 0 planaire ou courbe, ou la forme d'un 8 enroulé sur lui-même.
Selon une autre caractéristique, ladite au moins une bobine supraconductrice est de type SMES.
Selon une autre caractéristique permettant d'accroître le rendement du lanceur, chacun des rails est segmenté en au moins deux segments, les segments respectifs d'un des rails faisant face à ceux de l'autre rail formant ainsi des couples de segments et, préférablement au moins une bobine supraconductrice est associée à chacun des couples de segments, chaque couple de rails avec sa bobine correspondante formant ainsi un module, le lanceur comportant au moins deux modules disposés soit en parallèle soit disposés en série coaxialement.
Selon une autre caractéristique utile notamment lorsque des courants extrêmement intenses, par exemple 1 MA ou plus, doivent être générés dans les rails, un lanceur selon l'invention peut comporter un générateur de courant apte à alimenter les rails, par exemple connecté au circuit d'alimentation et/ou aux rails.
L'invention concerne aussi un procédé de lancement d'un projectile avec un lanceur
Figure imgf000006_0001
d'alimentation en courant comportant des moyens supraconducteurs de ces deux rails, ces rails étant au moins en partie entourés par des moyens supraconducteurs aptes.. à . générer une induction magnétique de direction perpendiculaire au plan formé par les rails et située entre ces derniers lors de la circulation d'un courant 11 en leur sein, ce procédé étant caractérisé en ce que lors du lancement du projectile il comporte les étapes suivantes simultanées :
- génération dudit courant 11 au sein des moyens supraconducteurs, - injection de ce courant dans iesdits au moins deux rails.
Selon une caractéristique particulière, un procédé selon l'invention comporte une étape préalable de stockage d'énergie dans les moyens supraconducteurs à partir d'un générateur de courant.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront dans la description d'un mode de réalisation de l'invention au regard des figures 2 à 9 parmi lesquelles ;
- La figure 2 montre un schéma d'un lanceur électromagnétique à rails selon une première variante de réalisation de l'invention,
- La figure 3a montre un exemple d'un schéma de principe d'un circuit d'alimentation en courant des dits rails ainsi qu'un exemple de forme pouvant être donnée à la bob/ne supraconductrîce , tandis que la figure 3b présente plus particulièrement un exemple de forme de la bobine et la figure 3c montre sa forme si elle était ramenée dans un plan.
- La figure 4 présente une seconde variante de réalisation d'un schéma de principe du circuit d'alimentation des rails.
- La figure 5 montre une autre variante de réalisation de l'invention
- La figure 6 montre un schéma de principe d'un circuit d'alimentation du lanceur selon la figure 5.
- La figure 7 présente un exemple de modules décalés radialement.
- La figure S montre un schéma d'une variante de réalisation d'un lanceur dans lequel, pour une question de clarté, seuls deux modules avec chacun seulement deux rails et deux bobines supraconducîrices y sont représentés.
- La figure 9 montre une autre variante de réalisation de l'invention dans laquelle des modules lanceurs sont placés en parallèle, permettant ainsi de lancer simultanément ou pas plusieurs projectiles.
La figure 2 montre un schéma d'un lanceur électromagnétique à rails selon une première variante de réalisation de l'invention. Ce lanceur électromagnétique 101 comporte :
- une structure tabulaire 102 d'axe OX,
- un premier et un second rails électriquement conducteurs 103 et 104 disposés longitudinalemenî et symétriquement par rapport à l'axe OX et à l'intérieur et à proximité de la structure tabulaire,
- un circuit d'alimentation en courant des dits rails 103 et 104, ce circuit comportant notamment des moyens supraconducteurs 99 aptes à générer une induction magnétique de direction perpendiculaire au plan formé par les rails et située entre ces derniers lors de la circulation d'un courant en leur sein et disposés de manière concentrique autour de la structure tubulaire donc aussi autour desdits rails 103 et 104.
Les moyens supraconducteurs 99 comportent un ensemble 1 10 de couches successives disposées concentriquement, à savoir, depuis la structure tubulaire 102, une première couche isolante thermiquement 105, une première structure cryogénique 106, une bobine supraconductrice 107, une seconde structure cryogénique 108, et une seconde couche thermiquement isolante 109.
La figure 3a montre un exemple d'un circuit 130 d'alimentation en courant des dits rails 103 et 104 ainsi qu'un exemple de forme pouvant être donnée à la bobine supraconductrice 07, tandis que la figure 3b présente seulement la forme de la bobine et la figure 3c sa forme si elle était ramenée dans un pian. Pour une question de clarté, seuls les rails, la structure tubulaire et les bobines supraconductrices sont représentés sur la figure 3a.
Ce circuit 130 d'alimentation des rails 103, 104 comporte, outre la bobine supraconductrice 107 des moyens supraconducteurs 99, un générateur de courant 131 , des premiers moyens 132 de type interrupteur, aptes à ouvrir et fermer, simultanément la sortie 134 et l'entrée 133 du générateur 131 , donc à permettre son isolation électrique lorsqu'ils sont ouverts. De plus, l'alimentation 131 est connectée d'une part, par des premiers moyens de liaisons électriques 136 à une première extrémité 123 du premier rail 103, à une seconde extrémité 126 du second rail 104 ainsi qu'à une première extrémité 139 de la bobine 107 et, d'autre part, par des seconds moyens de liaisons électriques 137 à la seconde extrémité 124 du premier rail 103, à la première extrémité 125 du second rail 104 ainsi qu'à une seconde extrémité 138 de la bobine 107. En outre, des seconds moyens 135 de type interrupteur, sont disposés sur des troisièmes moyens de liaisons électriques 140 reliant les premiers au seconds moyens de liaisons électriques connexions 136 aux connexions 137.
Au niveau de la bouche 143 (du canon est placé un détecteur 142 (je l'aurais placé en sortie des deux rails) de sortie de projectile et une logique de commande associée apte à commander la fermeture des seconds moyens 135 de type interrupteur lors de la détection d'une sortie de projectile, et ce, afin de conserver l'énergie restant dans la bobine supraconductrice et d'éviter (a formation d'un arc électrique et éventuellement alimenter d'autres rails,
Comme montré sur la figure 3c, ramenée dans un plan la bobine supraconductrice 107 forme deux boucles 141 solidarisée entre elles de sorte à former un 8 tandis que la forme réelle est cette même forme mais enroulée sur elle-même comme montré sur la figure 3b.
Le fonctionnement de ce lanceur est le suivant :
Dans un premier temps, les premiers moyens 132 sont fermés tandis que les seconds moyens 35 sont ouverts ; la bobine 107 est alors alimentée par le générateur 131 jusqu'à obtention du courant nominal. Alors les seconds moyens 135 sont fermés : le courant délivré par le générateur diminue puis (es premiers moyens 132 sont ouverts ; l'énergie stockée dans la bobine supraconductrice 107 est alors conservée dans cette dernière avec des pertes quasi-nulles. Ainsi, cette charge de la bobine peut éventuellement être réalisée quelque temps (minutes à heures) avant le lancement. Par conséquent, lors du lancement, le générateur de courant 131 n'est pas indispensable et peut donc avoir été placé sur un autre lanceur afin de charger la bobine correspondante. La bobine 107 étant alors chargée, lorsqu'on souhaite utiliser cette énergie pour lancer le projectile 141 , il suffît d'ouvrir ies seconds moyens 135 et les rails sont alors alimentés. Dans cette conformation, la bobine, les rails, et les premiers, seconds et troisièmes moyens de liaisons électriques 136, 137 et 140 forment un circuit électriquement fermé.
La figure 4 présente une seconde variante de réalisation d'un schéma de principe du circuit d'alimentation des rails 103 et 104 comportant, en plus des moyens présentés sur la figure 3a, un second circuit 120 d'alimentation des rails 103 et 104 comportant un générateur de courant 121 , des moyens 122 de type interrupteur, aptes à ouvrir et fermer ce circuit. Le générateur de courant 121 est connecté d'une part à la première 123 des extrémités 123, 124 du premier rail 03 ainsi qu'à l'extrémité opposée 26 du second rail 104, appelée seconde extrémité 126 du second rail 04 et d'autre part, à la seconde extrémité 124 du premier rail 103 et ainsi qu'à l'extrémité opposée 125 du second rail 104, appelée première extrémité 125 du second rail 104.
La présence de ce second circuit d'alimentation permet, par rapport au circuit de la figure 3a dans lequel seule la bobine alimentait les rails en courant, d'accroître l'intensité totale du courant apte à être injecté dans les rails, cette intensité étant constituée par la somme du courant 11 généré par la bobine supraconductrice 107 et du courant 12 généré par le générateur de courant 121. Ce second circuit peut être utilisé lorsque l'intensité 11 du courant généré par la bobine supraconductrice n'est pas suffisante pour l'application envisagée.
Le fonctionnement de ce lanceur est le suivant :
Dans un premier temps, les premiers moyens 132 sont fermés tandis que les seconds moyens 135 sont ouverts ; la bobine 107 est alors alimentée par le générateur de courant 131 jusqu'à obtention du courant nominal. Alors les seconds moyens 135 sont fermés : le courant délivré par le générateur de courant diminue puis les premiers moyens 132 sont ouverts ; l'énergie stockée dans la bobine supraconductrice 107 est alors conservée dans cette dernière avec des pertes quasi-nulles. Par ailleurs, le générateur de courant 121 du second circuit est réglé pour fournir aux rails une intensité complémentaire 12 de sorte que l'intensité totale injectée dans les rails soit égale à 11 +12. Suivant l'intensité totale souhaitée, la bobine supraconductrice 107 peut fournir jusqu'à 00% de cette intensité.
Dans un second temps lorsque l'on souhaite lancer e projectile 141 disposé sur un sabot 142 placé au niveau de l'extrémité du canon opposée à sa bouche 143 et en contact avec chacun des premier et second rails 103 et 104, il suffit de fermer simultanément les moyens 122 de type interrupteur du premier circuit électrique 120 et d'ouvrir les seconds moyens 135 du second circuit 130.
Ainsi, les rails sont alimentés d'une part par le courant d'intensité 12 fourni par le générateur de courant 121 et par le courant 11 fourni par Sa bobine supraconductrice 107.
Le sabot 42 et le projectile sont alors accélérés d'une part par la force de Laplace 11 000664
s'exerçant sur eux de part l'induction magnétique B12 générée par la traversée du courant (11+12) entre les premiers et seconds rails 3 et 4 via le sabot 42 et celle produite par l'induction magnétique B3 exercée sur l'ensemble sabot projectile générée par la circulation du courant 12 dans la bobine supraconductrice 7.
La figure 5 montre une autre variante de réalisation de l'invention permettant d'accroître le rendement par rapport à un lanceur selon la figure 3a et de simplifier la réalisation en mettant en œuvre, pour la plupart des circuits, une intensité moindre.
Pour une question de clarté, seuls les rails, la structure tubuiaire et les bobines supraconductrices y sont représentés.
Ce lanceur électromagnétique 51 comporte une structure tubulaire d'axe OY composée de modules successifs 52i à 52n similaires à celui de| la figure 3a et disposés les uns à la suite des autres en série et coaxialement et d'axe€>X coaxial à J'axe OY de sorte que Tors d'un lancement le sabot est accéléré successivement par les modules successifs
Comme montré sur la figure 6 qui montre un schéma d'un circuit d'alimentation du lanceur, chaque module 52j comporte deux rails 103; et 104j disposés à l'intérieur d'une structure tubulaire autour de laquelle sont disposés des moyens supraconducteurs 102, comportant notamment un cryostat et une bobine supraconductrice 1Û7j sont chargées en série par un circuit électrique d'alimentation composant
La
Figure imgf000011_0001
premier module 5 1 , et à la bobine Û7n du dernier module 52 n Par ailleurs bobines successives sont reliées entre elles par ; une liaison électrique 91 q.ui . comporte des seconds moyens 92 de type interrupteur, ces éléments étant aptes à former, avec les bobines supraconductrices, un circuit électrique fermé apte à charger les bobines supraconductrices du lanceur 51 en série,
- un second circuit par module 52,, de décharge de la bobine correspondante 107, dans les rails correspondants 103, et 10 ;. Chacun de ces seconds circuits comporte des premiers moyens de liaisons électriques 86 d'une première extrémité de la bobine supraconductrice 10i7j à une première extrémité du premier rail 03, et à l'extrémité opposée du second rail 104, et des seconds moyens de liaisons électriques 87 de la seconde extrémité de la bobine supraconductrice 107| à la seconde extrémité du premier rail 103,- et à l'extrémité opposée du second rail 1 Û4j . En outre, des troisièmes moyens 85 j de type interrupteur, sont disposés sur des troisièmes moyens de liaisons électriques 90 reliant les premiers moyens de liaisons électriques 86 aux seconds moyens de liaisons électriques 87,
Par ailleurs, en option , sont présentés en pointillés des quatrième et cinquième moyens de liaisons électriques 93, 94 comportant chacun des quatrième et cinquième moyens de type interrupteur 95, 96 et reliant respectivement les premiers moyens de liaisons électriques 86 du module 52, aux premiers moyens de liaisons électriques 36 du module 52;+i et les seconds moyens de liaisons électriques ;87 du module 52 , aux seconds moyens de liaisons électriques 87 du module 52j+i.
Le fonctionnement de ce lanceur est le suivant :
Dans un premier temps, les premiers et seconds moyens 82, 92 de type interrupteur sont fermés tandis que les troisième, quatrième et cinquième moyens 85 ,, 95, 96 de type interrupteur sont ouverts. Les bobines 107 ,- sont alors alimentées en courant par le générateur de courant 82, et ce jusqu'à obtention du courant nominal. Alors les troisième moyens 85 ,· sont fermés : le courant délivré par le générateur diminue puis les premiers moyens 82 de type interrupteur sont ouverts ; l'énergie stockée dans chacune des bobines supraconductrices 107 , est alors conservée dans.c acunft d'allas^a ec-des^-— pertes quasi-nulles.
Dans un second temps lorsque l'on souhaite lancer un projectile disposé sur un sabot placé en contact avec les deux rails 03i et 104ι aui niveau de l'extrémité du lanceur opposée à sa bouche, il suffit de commander la fermeture de tous les troisièmes moyens 85, de type interrupteur.
Pour améliorer le rendement, il est d'une part possible de fermer séquentiellement les troisièmes moyens 85i de type interrupteur en fonction de la position du sabot et du I I module devant être alimenté en courant pour accélérer le projectile.
Dans ce dernier cas, le projectile à lancer étant disposé sur un sabot placé au niveau de l'extrémité du lanceur opposée à sa bouche, en l'occurrence à l'une des extrémités du premier module 52i, la fermeture des troisièmes moyens 85i de ce premier module entraîne l'alimentation en courant des rails 103i et 104-, issu du déchargement de la bobine 107·, ce qui produit une force de Laplace qui accélère fe sabot en direction du second module . En outre, l'induction produite par le déchargement de la bobine 107i participe à l'accélération du sabot.
Lorsque le sabot atteint la fin du premier module, il est détecté par les moyens de détection 142 qui commandent la fermeture des troisièmes moyens 85i, la bobine 1 072 étant alors apte à alimenter les rails 103i et 10 t ce qui produit une force de Laplace qui accélère encore le sabot en direction du troisième module . En outre, l'induction produite par ie déchargement de la bobine 10 a participe aussi à l'accélération du sabot. Le même processus est réalisé pour l'ensemble des modules suivants, et ce, jusqu'au dernier 52n.
Le projectile sort du lanceur et se désolidarisant du sabot à la sortie du denier module 52n. Ainsi, toutes les bobines sont déchargées les unes après les autres en fonction de la position du projectile, permettant ainsi une accélération quasiment constante du sabot donc du projectile.
La fermeture des troisièmes moyens 85 ,· commandés par les moyens de détection 142 lorsque le projectile sort du module 52, permet de conserver l'énergie restant dans la bobine supraconductrice, d'éviter la formation d'un arc électrique et éventuellement d'alimenter les rails du module suivant en commandant la fermeture des quatrième et
Figure imgf000013_0001
comme montré sur la figure 6 ou, de façon différée, d'un autre module disposé en aval. Par ailleurs au moins deu modules successifs 52,, 52 Jt1, donc notamment, les rails correspondants, peuvent être décalés radialement, par exemple d'un angle de ττ/2, ττ/3, ττ/4, ττ/6 ou π/η Radians, comme montré sur le schéma de la figure 7 où le second module 52 j est décalé radialement par rapport au modules 52 ;+1 d'un angle d'environ 5 degrés dans le sens de la flèche.
Ainsi, si ie sabot comporte plusieurs ensembles de balais disposés avec ie même 00664
12 décalage angulaire, ces ensembles peuvent être mis en œuvre (es uns après les autres permettant ainsi d'avoir toujours des contacts électriques de bonne qualité entre les rails et les ensembles de balais. Ce mode de réalisation peut être rapproché de celle des lanceurs à rails segmentés.
La figure 8 montre un schéma d'une variante de réalisation d'un lanceur dans lequel, pour une question de clarté, seuls deux modules avec chacun seulement deux rails et deux bobines supraconductrices y sont représentés.
Ce lanceur 201 comporte une structure tubulaire d'axe OY composée de modules successifs 202i à 202n disposés les uns à la suite des autres et d'axe OX coaxial à Taxe OY de sorte que lors d'un lancement le sabot est accéléré successivement par les modules successifs 202i à 202n.
Chaque module 202; comporte deux rails 203, et 204j disposés à l'intérieur d'une structure tubulaire de section carrée non représentée et autour de laquelle sont disposés des moyens supraconducteurs comportant notamment un cryostat et une bobine supraconductrice 207;. Dans cet exemple de réalisation deux bobines plates en forme de boude ou de zéro sont disposées parallèlement de part et d'autre de la structure tubulaire et les modules 202; à 202j+i représentés sont décalés radialement d'un angle de ττ/2 rd. Le circuit d'alimentation des rails et des bobines peut être conforme à celui montré sur la figure 6.
Alors que les figures 6 et 8 présentent des lanceurs comportant plusieurs modules placés en série, la figure 9 montre une autre variante de réalisation de l'invention dans laquelle des modules sont placés en parallèle, permettant ainsi de lancer simultanément plusieurs proiectiles.
Ce lanceur 300 comporte huit modules 301 1 à 3018l- en forme de trapèze et disposés conjointement de sorte à former un tore octogonal. Chaque module comporte, une structure tubulaire trapézoïdale 302 à l'intérieure de laquelle sont disposés deux rails 303, 304 et sur les côtés extérieurs de la plus petite longueur de laquelle sont disposés des moyens supraconducteurs comprenant notamment un cryostat et une bobine supraconductrice 307 en forme de boude allongée. Dans cet exemple de réalisation, chacun des moyens supraconducteurs est commun aux modules situés de part et d'autre de ces moyens.
Le circuit d'alimentation en courant des bobines et celui de décharge de ces dernières peut être du type de celui de ia figure 6 avec une alimentation des bobines en série pour permettre leur charge et un circuit de décharge propre à chaque module, avec déchargement de manière préférentielle en parallèle.
De nombreuses modifications peuvent être apportées aux exemples de réalisation présentés précédemment sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, dans l'exemple de la figure 6, à chaque bobine peut être associé un cryostat ou un seul cryostat peut être associé à toutes les bobines ou une solution intermédiaire peut être envisagée. De plus, les rails 103 et les rails 104 des différents rails peuvent ne former que deux rails parallèles dans le lanceur et les bobines peuvent être déchargées en série ou en parallèle. Ainsi, avec 0 modules aptes chacun à générer un courant 11 de 100kA,. un courant total de 1 MA peut être obtenu en déchargeant les bobines en parallèle
En utilisant le principe de l'invention, aussi bien des lancements de projectiles de petit calibre que de satellites peuvent être effectués.
Par ailleurs, il est possible d'utiliser des bobines ne comportant pas de boucle. Cependant plus le couplage magnétique entre les moyens supraconducteurs et le lanceur sera élevé et plus le rendement du lanceur sera élevé.
Concrètement cela impose de trouver la géométrie assurant que la plus grande quantité possible des lignes de champs produites par la bobine passent entre les rails du lanceur, orthogonalement à ceux-ci. On définit k, le couplage, par :
avec
Lianceur l'inductance maximum atteinte en fin de tir
Lsc l'inductance de l'ensemble supraconducteur.
La bobine supraconductrice n'est donc pas optimisée pour stocker de l'énergie, comme utilisée habituellement, mais pour maximiser le couplage magnétique entre les rails et la bobine, (es géométries obtenues ainsi étant de type dîpôle comme montré sur les figures 3a, 6, 8 et 9, et donc sensiblement différentes de celles des bobines de type SMES conventionnelles, qui sont soit de type solénoïde court soit de type tore discontinu.
Un couplage de k=11 % est obtenu facilement par l'utilisation d'un dipôie classique mais un couplage de l'ordre de 15% est possible.
L'utilisation de ce concept sur un lanceur à rails segmentés est tout à fait envisageable, il suffît pour cela de stocker l'énergie dans plusieurs dipôles répartis le long du lanceur et décalés angulairement afin que le champ produit soit toujours dans la direction adéquate.
Le tableau ci-après compare les résultats obtenus par un lanceur classique avec ceux d'un lanceur selon les figures 2 et 3, en fonction du couplage :
Figure imgf000016_0002
Figure imgf000016_0001
Comparé à une alimentation par condensateurs, les faibles pertes de l'alimentation par les moyens supraconducteurs permettent d'obtenir un courant quasiment constant (15 % de variation au maximum) lors du tir. Ceci permet d'alimenter le lanceur avec un courant 3 fois pjusjaible pour une m,êrrte._v.itesse_d.e sortie ,-métn¾ safls csusiage-bebirie-- - Lanceur.
Un bon couplage (11 ou 15%) permet d'améliorer l'accélération du mobile et de gagner encore un facteur 3 sur le courant, ce qui en tout permet de diminuer le courant d'un facteur 9 par rapport à une alimentation traditionnelle par condensateurs
Une telle diminution du courant permet ainsi l'alimentation directe du lanceur par moyens supraconducteurs avec les technologies de supraconducteur hTc actuelles.
Le rendement étant bien supérieur (proche de 90 %), une diminution considérable du volume de stockage peut être envisagée.
Le courant dans les rails et le mobile étant plus faible réchauffement de ceux-ci sera réduit, permettant d'augmenter les fréquences de tirs et la durée de vie des rails.
Enfin le temps de recharge sera lui aussi extrêmement réduit puisque 93% de l'énergie est encore disponible après un tir.
Dans l'hypothèse ou des capacités de tir « en rafale » sont souhaitables, il est nécessaire de prévoir une bobine capable de stocker une énergie importante. Cela ne pose aucun problème de réalisation et présente même un avantage : plus la bobine d'alimentation est grosse plus sont couplage avec le lanceur peut être rendu important, ce qui in fine améliore le rendement des tirs.
Enfin, les gains potentiels engendrés par une configuration multi canon sont importants, en terme d'amélioration du couplage et donc du rendement des tirs, ainsi qu'en terme de signature magnétique du système.

Claims

1 REVENDICATIONS
1. Lanceur à rails comportant au moins deux rails longitudinaux (103, 104, 203, 204, 303, 304) connectés à un circuit d'alimentation en courant de ces deux rails, ces rails étant au moins en partie entourés par des moyens supraconducteurs (99, 107, 207, 307) aptes à générer une induction magnétique de direction perpendiculaire au plan formé par les rails (103, 104, 203, 204, 303, 304)et située entre ces derniers lors de ia circulation d'un courant en leur sein, ce lanceur étant caractérisé en ce que ledit circuit d'alimentation comporte les moyens supraconducteurs (99, 107, 207, 307).
2. Lanceur selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens supraconducteurs (99, 107, 207, 307), les moyens d'alimentation et/ou les rails (103, 104, 203, 204, 303, 304) sont aptes à former un circuit électrique fermé.
3 Lanceur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens supraconducteurs (99, 107, 207, 307) sont reliés électriquement au circuit d'alimentation des rails ou à ces deux rails et aptes, simultanément, à générer ladite induction magnétique lors le la circulation d'un courant en leur sein et d'alimenter les rails avec ce courant.
4. Lanceur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un générateur de courant apte à charger lesdits moyens supraconducteurs (99, 07, 207, 307).
.
5. Lanceur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens supraconducteurs comportent au moins une bobine supraconductrice (107, 207, 307) ou aux moins un électroaimant dipolaire.
6. Lanceur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une bobine supraconductrice (107, 207, 307) ayant, au moins en partie, la forme d'une boucle par exemple en forme de 0 planaire ou courbe ou la forme d'un 8 enroulé sur iui- même.
7. Lanceur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une bobine supraconductrice de type SMES.
8. Lanceur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chacun des rails est segmenté en au moins deux segments, les segments respectifs d'un des rails faisant face à ceux de l'autre rail formant ainsi des couples de segments et, préférablement au moins une bobine supraconductrice est associée à chacun des couples de segments, chaque couple de rails avec sa bobine (107, 207, 307) correspondante formant un module (52, 202, 301).
9 Lanceur selon fa revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux modules comportant chacun un couple de rails avec sa bobine correspondante, ces modules étant soit disposés en parallèle soit disposés en série coaxialement.
10 Lanceur selon Tune quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de courant apte à alimenter les rails (103, 104, 203, 204, 303, 304) en courant.
11 Procédé de lancement d'un projectile avec un lanceur électromagnétique comportant au moins deux rails longitudinaux (103, 104, 203, 204, 303, 304) connectés à un circuit d'alimentation en courant comportant des moyens supraconducteurs (99, 107, 207, 307) de ces deux raiis, ces rails étant au moins en partie entourés par des moyens supraconducteurs (99, 107, 207, 307) aptes à générer une induction magnétique de direction perpendiculaire au plan fomié par les rails (103, 104, 203, 204, 303, 304) et située entre ces derniers lors de là circulation d'un courant 11 en leur sein, ce procédé étant caractérisé en ce que lors du lancement du projectile il comporte les étapes suivantes simultanées:
- génération dudit courant 11 au sein des moyens supraconducteurs (99, 107, 207, 307),
- injection de ce courant dans lesdits au moins deux rails (103, 104, 203, 204, 303, 304).
Figure imgf000019_0001
préalable de stockage d'énergie dans les moyens supraconducteurs à partir d'un générateur de courant (81 , 131 ).
PCT/FR2011/000664 2011-01-13 2011-12-20 Lanceurs électromagnétiques à rails et procédé associé de lancement d'un projectile WO2012095564A1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11808904.4A EP2663828B1 (fr) 2011-01-13 2011-12-20 Lanceurs électromagnétiques à rails et procédé associé de lancement d'un projectile
US14/114,812 US9032857B2 (en) 2011-01-13 2011-12-20 Electromagnetic rail launchers and associated projectile-launching method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1100111 2011-01-13
FR1100111A FR2970564B1 (fr) 2011-01-13 2011-01-13 Lanceurs electromagnetiques a rails et procede associe de lancement d'un projectile

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012095564A1 true WO2012095564A1 (fr) 2012-07-19

Family

ID=44370633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2011/000664 WO2012095564A1 (fr) 2011-01-13 2011-12-20 Lanceurs électromagnétiques à rails et procédé associé de lancement d'un projectile

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9032857B2 (fr)
EP (1) EP2663828B1 (fr)
FR (1) FR2970564B1 (fr)
WO (1) WO2012095564A1 (fr)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2498999A (en) * 2012-02-02 2013-08-07 Siemens Plc Mechanical superconducting switch
US10218251B2 (en) * 2016-05-25 2019-02-26 Honeywell Federal Manufacturing & Technologies, Llc Electromagnetic launcher with circular guideway
CN110645829A (zh) * 2019-10-14 2020-01-03 朱幕松 环形加速导弹电磁炮
US11333462B2 (en) * 2019-11-18 2022-05-17 Ra Matet, LLC Electromagnetic accelerator

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4796511A (en) 1985-08-21 1989-01-10 Wisconsin Alumni Research Foundation Electromagnetic projectile launching system
US4967639A (en) * 1982-07-15 1990-11-06 Westinghouse Electric Corp. Rapid burst firing electromagnetic launcher
US4986160A (en) * 1982-11-22 1991-01-22 Westinghouse Electric Corp. Burst firing electromagnetic launcher utilizing variable inductance coils

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4858512A (en) * 1987-06-12 1989-08-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Electromagnetic launcher with cryogenic cooled superconducting rails
US4813332A (en) * 1987-06-12 1989-03-21 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Electromagnetic launcher with cryogenic cooled superconducting rails
US4858511A (en) * 1988-03-14 1989-08-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Superconductive levitated armatures for electromagnetic launchers
US5173568A (en) * 1990-08-06 1992-12-22 General Dynamics Corporation, Space Systems Division Integrated superconducting reconnecting magnetic gun

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4967639A (en) * 1982-07-15 1990-11-06 Westinghouse Electric Corp. Rapid burst firing electromagnetic launcher
US4986160A (en) * 1982-11-22 1991-01-22 Westinghouse Electric Corp. Burst firing electromagnetic launcher utilizing variable inductance coils
US4796511A (en) 1985-08-21 1989-01-10 Wisconsin Alumni Research Foundation Electromagnetic projectile launching system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BORIS BELLIN, CONTRIBUTIONS A L'ETUDE DES BOBINAGES SUPRACONDUCTEURS : LE PROJET DGA DU SMES HTS IMPULSIONNEL, 29 September 2006 (2006-09-29)

Also Published As

Publication number Publication date
US9032857B2 (en) 2015-05-19
FR2970564B1 (fr) 2014-03-21
EP2663828B1 (fr) 2014-11-19
US20140103746A1 (en) 2014-04-17
EP2663828A1 (fr) 2013-11-20
FR2970564A1 (fr) 2012-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2522130A1 (fr) Dispositif electromagnetique de lancement de projectiles
EP2663828B1 (fr) Lanceurs électromagnétiques à rails et procédé associé de lancement d'un projectile
WO2008135670A9 (fr) Actionneur electromagnetique bistable, circuit de commande d'un actionneur electromagnetique a double bobines et actionneur electromagnetique a double bobines comportant un tel circuit de commande
FR2998108A1 (fr) Systeme de pre-charge d'une capacite par une batterie
FR3017754A1 (fr) Systeme d'alimentation a tension continue configure pour precharger un condensateur de filtrage avant l'alimentation d'une charge
FR2624596A1 (fr) Canon electromagnetique
WO2009092627A1 (fr) Alimentation a pile pour emetteur radiofrequences
EP1628111B1 (fr) Procédé et dispositif pour la réalisation d'une liaison optique par éclats lumineux
EP0125948A1 (fr) Modulateur de puissance muni d'un transformateur
EP1990924A1 (fr) Alimentation à pile pour émetteur radiofréquences
FR3036222A1 (fr) Procede de commande d'un changement d'etat de fonctionnement d'un organe electromecanique, par exemple un relais, et dispositif correspondant
WO1989008950A1 (fr) Generateur d'impulsions electriques du type a inductance saturable
CA2262985A1 (fr) Circuit de generation d'impulsions de courant a haute tension delivre dans un circuit de charge et procede de mise en oeuvre
FR2612276A1 (fr) Procedes et dispositifs inducteurs electromagnetiques bistables pour electrovannes et circuits electroniques connexes, a tres faible consommation electrique; avec application a l'arrosage automatique asservi au besoin en eau des plantes a la profondeur desiree
EP2544345A1 (fr) Circuit multiplicateur de tension
FR2643521A1 (fr) Convertisseur d'energie inductif et utilisation en canon electromagnetique, ainsi que pour l'alimentation en energie d'appareils
EP2865044B1 (fr) Dispositif de réchauffement d'une batterie d'accumulateurs d'un véhicule automobile et procedé de réchauffement correspondant
EP0235010B1 (fr) Dispositif d'allumage capacitif pour charge propulsive
FR2612706A1 (fr) Source impulsionnelle de courant electrique et canon electromagnetique en faisant application
WO1991016591A1 (fr) Procede et dispositif de propulsion electrodynamique
FR2923936A1 (fr) Circuit de commande d'un actionneur electromagnetique a double bobines et actionneur electromagnetique a double bobines comportant un tel circuit de commande.
FR2650884A1 (fr) Charge pour lanceur electrothermique
FR2851378A1 (fr) Etage de puissance de sortie pour charges capacitives
FR2481530A1 (fr) Procede et dispositif de production d'impulsions electriques pour le pompage d'un laser
CA3029365A1 (fr) Dispositif d'amplification de puissance

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11808904

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011808904

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14114812

Country of ref document: US