JPH01247996A

JPH01247996A - 電磁加速装置

Info

Publication number: JPH01247996A
Application number: JP7326388A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kashiwai; 柏井　秀明; Akira Nakamura; 明中村
Original assignee: Japan Steel Works Ltd; Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Current assignee: Japan Steel Works Ltd; Technical Research and Development Institute of Japan Defence Agency
Priority date: 1988-03-29
Filing date: 1988-03-29
Publication date: 1989-10-03
Anticipated expiration: 2009-01-26
Also published as: JPH067040B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、火薬利用の火器・火砲類に替わる兵器、ある
いは高強度材料の試験評価、新材料の生成、加工等の分
野に応用可能な電磁力利用型の超高速加速装置、即ち電
磁加速装置に関するものである。

（発明の概要）本発明は、被加速物体を電磁力を利用して超高速で加速
可能な電磁加速装置において、損傷しゃすい入口部分の
電極レールを容易に交換可能にし、連続的な発射操作を
可能にしたものである。

（従来の技術）高圧直流電源をエネルギー源とし、平行に配置された２
本の導体製電極レールのうちの一方からその闇に挾んだ
電機子を介して他方のレールに通電すると、レール及び
電機子の周辺に磁界を生ずる。この磁界と電機子を流れ
る電流の相互作用によって、電機子は７レミングの左手
則に従ってローレンツ力と称される電磁力を受ける。

従って、この電機子に加速させたい物体を接合させてお
くと、電機子又は電機子がプラズマ化された導電性気体
の移動に伴って被加速物体も超高速で移動する。

これが電磁加速装置、あるいはレールがン等と称される
ものの基本原理で、この原理を活用し、従来の火薬又は
高圧ガス等を利用した加速装置では実現できなかった超
高速加速を得ようとする研究が広く行なわれはじめた。

第６図及び第７図は従来の技術になる電磁加速装置のレ
ール構造を示す断面図で、第６図（ＩＥＥＥＴＲＡＮＳ
ＡＣＴＩＯＮ　ＯＮ　ＭΔＧＮＥＴＩＣＳ、ＶＯＬ、　
Ｍｅ＾、１８．Ｎｏｌ。

ＪＡＮＵＡＲＹ　１９８２．Ｐ、９４）は被加速物体や
これに接合する電機子が加速に伴って通過するいわゆる
加速路となる細長い穴の断面形状が円形の場合、第７図
（ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ　ＯＮ　Ｍ＾ＧＮ
ＥＴＩＣＳ、ＶＯＬ、　Ｍに＾、２２゜Ｎｏ８．ＮＯＶ
ＥＭＢＥＲ１９８６，Ｐ、１７３９）は矩形の場合のそ
れぞれ代表的な例である。いずれも外周の締付構造体以
外の部材は、上下左右対称に配置されでいる。

第６図において、装置の中心部に平行となるよう２本組
みで上下に配置され相対する内面に円孔面を形成された
細長い導体製の電極レール１は、五角形断面の支持絶縁
材３によって背面から支えられ、かつ−隅に円孔面が形
成されている左右の菱形の絶縁レール２によって仕切ら
れている。そして、これら導体及び絶縁体のレール１．
２及び支持絶縁材３は、支持絶縁材４で上下から挟まれ
て一体化されており、更にこれらの強度保持材は別の締
付部材５を介して多数のボルト６及びナツト７を用いて
強固に締付られている。なお、前記導体及び絶縁体のレ
ール１，２の内側に加速路となる断面が円形の細長い筒
口８が形成される。

同様に、ＰＪ７図は、Ｔ字型をした導体製の電極レール
１と同じくＴ字型をした絶縁レール２で加速路としての
矩形断面の細長い筒口８が形成され、これらのレールは
別の支持絶縁材４によって上下から支えられ、締付部材
５、ボルト６及びナツト７を用いた＠６図と同様の締め
付は要領で強固に固定されている。

かくして、これらの加速路の端に位置する入口に電機子
を接合させた被加速物体をあらかじめ挿入し、あるいは
別途用意されたばねや空気圧を利用した初速耐容装置を
用いて入口に投入して一気に通電すると、電機子は固体
のまま、あるいは−部乃至全部がプラズマ化されて電磁
力を受け、これに接合された被加速物体は加速され超高
速で移動することになる。

しかしながら、従来の電磁加速装置に於いては、２本の
導体ｇ１電極レールとして、加速路の入口部分から終末
部分までそれぞれ一体に形成されたものが用いられてい
た。

（発明が解決しようとする課題）ところが、２本の電極レールと電機子等の接触部位には
、通電に伴い短絡現象としての高温の電磁（プラズマア
ーク）が発生するため、レールは激しく過熱されるとと
もに、いわゆるアークにさらされる加速路の摺動部、特
に入口部附近には溶融した電機子材の堆積やえぐれが発
生してしまう。

そのため、入口部分を除いた部分の損傷は極めて軽微な
ため、繰り返し使用が可能な状態であるにもかかわらず
、入口部分の電極レールは耐久性が悪いため、１〜数回
の発射で全面的にレールを交換せざるを得ないのが現状
である。

従って、耐アーク性に優れた材料（タングステン、ニッ
ケル等）を使用すると損傷の程度は低（で済むが、電気
抵抗が大きいのでジュール損による発熱から電気エネル
ギーのロスが生じ効率が悪くなる。また、材料費が高価
で加工も難しい欠点を持つ。また、レール全体を交換す
るのは時間と労力がかかり、全体の整列性の確認等、次
に実験するまでの手間がかかる。従って、連続して何回
も発射したいときには、不向きである。

そこで本発明は、加速装置全体の耐久性を向上する実用
的な手段としてレールの構造面からこの課題を解決する
ことを目的としている。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明は、加速路を形成す
る平行に相装置された複数本の電極レールを入口部分と
それ以外の部分に分割して構成し、当該入口部分のレー
ルを交換自在な構造としている。また、付随する絶縁体
、被加速物体及び電機子も交換用導体レールと同時に交
換し、損傷の大きい部位全体を簡易に取り替えることに
より、連続的に発射可能とすることができる。

（作用）本発明の電磁加速装置においては、安価な易加工性の良
導体（ｔＡ、アルミ等）を最も損傷の大きい入口部分の
レールに用い、１回もしくは数回発射通電する毎に速や
かに交換できる構造とすることにより、複数本の電極レ
ール及びこれを橋絡する電機子からなる回路全体の電気
抵抗等の回路定数を常に一定にし、繰り返し使用の際、
安定な速度が得られると共に安価な材料により回路を構
成することができる。また、安価な電気良導体（Ｃｕ。

ＡＩ）を用いて、大きな電磁加速力が得られる。さらに
、被加速物体及び電機子を交換用導体として交換自在な
電極レール部分に組み込むことにより連射可能な装置と
することができる。

（実施例）以下、本発明に係る電磁加速装置の実施例を図面に従っ
て説明する。

第１図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第１実施例を示す。

この図において、装置の中心部に平行となるよう２本組
みで上下に配置され相対する細長い導体製の電極レール
１は、入口部分とそれ以外の部分とに分割されている。

すなわち、電極レール１は、本体レールＩＡ（交換しな
い部分）と、入口部分となる交換用レール９との連結構
造となっている。

本体レールＩＡ及びこれに連結された交換用レール９は
、内部に加速路としての筒口８を形成するように支持絶
縁材３，４で支えられ、本体レールＩＡは支持絶縁材３
，４に一体化されている。交換用レール９は支持絶縁材
３，４で位置規制を受けるが、支持絶縁材３，４に対し
てフリーである。

前記交換用レール９には取付ビス１４を設けるための大
径の穴及び取付ビスを挿通させるための小径の貫通穴が
形成され、大径の穴の内周面には交換用レール９を着脱
するのに使用する雌螺子１５が形成されている。また、
本体レールＩＡの接合端面には取付ビス１４と螺合する
雌螺子穴１６が形成されている。そして、交換用レール
９は取付ビス１４を貫通穴に挿通し本体レール側の雌螺
子穴１６に螺着することにより本体レールＩＡに連結固
定される。

銅、アルミ、燐青銅等の導体箔、導体板、単線、撚線、
編組み等の電機子１２は、第１図（Ｂ）のように入口部
分となる交換用レール９を橋絡するように筒口８内に摺
動自在に配置され、同様に摺動自在な被加速物体１３の
背面に接合されている。

この状態で、画電極レール１開に高圧直流を通電するこ
とにより、電機子１２及び被加速物体１３を超高速加速
、すなわち発射することできる。

１回もしくは複数回の発射操作により交換用レール９が
損傷した場合、取付ビス１４を外し、交換用レール９の
Ｉｌ！螺子１５を利用して交換用レール９を外し、新し
い交換用レールと交換する。この交換作業は極めて容易
に行うことができる。

なお、筒口８の断面形状は、矩形の他に、円形、楕円形
等としてもよ（、レール１や支持絶縁材３゜４の断面形
状も適宜変更できる。さらに、支持絶縁材３，４が一体
となっていても良い。

＃Ｓ２図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第２実施例を示す。

この図において、平行に相対する細長い導体製の電極レ
ール１は、入口部分とそれ以外の部分とに分割され、本
体レールＩＡ（交換しない部分）と、入口部分となる交
換用レール９との連結構造となっている。本体レールＩ
Ａ及びこれに連結された交換用レール９は、内部に加速
路としての筒口８を形成するように絶縁レール２及び支
持絶縁材３で支えられ、本体レールＩＡは絶縁レール２
及び支持絶縁材３に一体化されている。前記交換用レー
ル９は絶縁レール２と支持絶縁材３で位置規制されるが
、これらに対してフリーである。交換用レール９の接合
端面には雌接合穴１８が形成され、該雌接合穴１８の内
周にコイルばね１８Ａが配設されている。また、交換用
レール９の反対側の端面には、交換用レール９を着脱す
るのに使用する雌螺子穴１９が形成されている。本体レ
ールＩＡの接合端面には、雌螺子穴２０が形成され、該
雌螺子穴２０に雄接合部（ガイドピン）１７が蝶着され
、本体レールＩＡに対して固着されている。そして、交
換用レール９の雌接合穴１８を本体レールＩＡ側の雄接
合部１７に嵌め込めば、雌接合穴１８と雄接合ｆｆｌ５
１７との間に介在するフィルばね１８Ａの働きで、両者
は電気的に接続されるとともに機械的に連結される。

電機子１２及び被加速物体１３の１回もしくは複数回の
発射操作後、交換用レール９が損傷した場合、これを引
き抜いて新たな交換用レールを装着する。この交換作業
は極めて簡単である。

なお、筒口８の断面形状は、円形の他に、矩形、楕円形
等としてもよく、レール１や支持絶縁材３等の断面形状
も適宜変更できる。さらに、支持絶縁材３と絶縁レール
２が一体となっていても良い。

第３図（Ａ）、（Ｂ）は本発明の第３実施例を示す。

この図において、平行に相対する細長い導体製の電極レ
ール１及びこれを支持する支持絶縁材３は、入口部分と
それ以外の部分とに分割され、本体レールＩＡ（交換し
ない部分）及び本体側支持絶縁材３Ａと、入口部分とな
る交換用レール９及びこれに付随する交換側支持絶縁材
３Ｂの連結構造となっている。本体レールＩＡ及びこれ
に一体の本体側支持絶縁材３Ａの内側、及び交換用レー
ル９及びこれに一体の交換側支持絶縁材３Ｂの内側は、
加速路としての筒口８となっている。そして、前記本体
側支持絶縁材３Ａ端部の外周には雌螺子２１Ａが刻設さ
れ、前記交換側支持絶縁材３Ｂにはその雌螺子２１Ａに
螺合する雌螺子穴２１Ｂが形成されている。交換側支持
絶縁材３Ｂの外周は例えばへ角ナツト状であり、この外
周形状を利用して交換用レール９及び交換側支持絶縁材
３Ｂの本体レールＩＡ及び本体側支持絶縁材３Ａに対す
る取り付け、取り外しを容易に行うことができる。支持
絶縁材３Ａの外側にはさらに支持絶縁材４が配置されて
いる。

電機子１２及び被加速物体１３の１回もしくは複数回の
発射操作後、交換用レール９が損傷した場合、交換用レ
ール９及びこれに付随する交換側支持絶縁材３Ｂを外し
て新たな交換用レール及び支持絶縁材を装着する。また
、交換用レール９及び交換側支持絶縁材３Ｂで形成され
た筒口８内に予め電機子１２及び被加速物体１３を配置
しておき、１回発射する毎に電機子、被加速物体内蔵の
交換用レール９及び交換側支持絶縁材３Ｂを取り替える
構成としてもよい。

なお、筒口８の断面形状は、矩形の他に、円形、楕円形
等としてもよく、レール１．９や支持絶縁材３　Ａ、３
　Ｂの断面形状も適宜変更できる。

上記第３実施例では、本体側支持絶縁材３Ａと交換側支
持絶縁材３Ｂとを螺子で蝶着したが、螺子を省略して、
凹凸の嵌め合い構造としてもよい。

第４図は本発明の第４実施例を示す。この図において、
平行に相対する細長い導体製の電極レール、これを支持
する絶縁レール及び支持絶縁材は、入口部分とそれ以外
の部分とに分割されている。

すなわち、本体レールＩＡ（交換しない部分）、本体側
絶縁レール２Ａ及び本体側支持絶縁材３Ａと、入口部分
となる交換用レール９、これに付随する交換側絶縁レー
ル１０及び回転式支持絶縁材３Ｃの連結構造となってい
る。そして、本体側支持絶縁材３Ａの接合部の側方に延
艮する連結片３Ｐに対して、回転式支持絶縁材３Ｃの接
合部の側方に延艮する連結片３Ｑが、回転用ビン２２で
回転自在に連結されている。

発射時は、回転式支持絶縁材３Ｃを第４図の矢印Ｘのよ
うに回転させて、交換用レール９を本体レールＩＡに連
結した状態に設定する。また、交換時は第４図のように
回転式支持絶縁材３Ｃを開き、損傷した交換用レール９
及びこれと一体の交換側絶縁レール１０を回転式支持絶
縁材３Ｃから外し、新しい交換用レール及び交換側絶縁
レールを支持絶縁材３Ｃに装着する。

なお、筒口８の断面形状は、円形の他に、矩形、楕円形
等としてもよく、レールや支持絶縁材の断面形状も適宜
変更できる。

第５図は本発明の第５実施例を示す。この図において、
平行に相対する細長い導体製の電極レール、これを支持
する絶縁レール及び支持絶縁材は、入口部分とそれ以外
の部分とに分割されている。

すなわち、本体レールＩＡ（交換しない部分）、本体側
絶縁レール２Ａ及び本体側支持絶縁材３Ａ。

４Ａと、入口部分となる交換用レール９、これに付随す
る交換側絶縁レール１０、交換側支持絶縁材１１及び正
式支持絶縁材４Ｂの連結構造となっている。そして、本
体側支持絶縁材４Ａに対して各式支持絶縁材４Ｂはヒン
ジ部２３により開閉自在に連結されている。

発射時は、正式支持絶縁材４Ｂを第５図の矢印Ｙのよう
に回転させて、交換用レール９を本体レールＩＡに連結
した状態に設定する。また、交換時はｔｊＳＳ図のよう
に正式支持絶縁材４Ｂを開き、損傷した交換用レール９
及びこれと一体の交換側絶縁レール２Ｂ等を正式支持絶
縁材４Ｂから外し、新しい交換用レール及び交換側絶縁
レール等を正式支持絶縁材４Ｂに装着する。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の電磁加速装置によれば、
電機子及び被加速物体の移動、発射を繰り返し行う場合
、損傷を受けやすい入口部分のレール又はレールとこれ
に付随する部材を容易に交換でき、効率の良い装置の利
用を図ることができ、連続的な移動や発射が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明に係る電磁加速装置の第１実施例
を示す正面図、同図（Ｂ）は同側断面図、第２図（Ａ）
は本発明の第２実施例を示す正面図、同図（Ｂ）は同側
断面図、第３図（Ａ）は本発明の第３実施例を示す正面
図、同図（Ｂ）は同側断面図、第４図は本発明のｆｊ４
４実施例を示す斜視図、第５図は本発明の第５実施例を
示す斜視図、第６図は従来の電磁加速装置の１例を示す
正面図、第７図は他の従来例を示す正面図である。１・・・電極レール、ＩＡ・・・本体レール、２・・・
絶縁レール、２Ａ・・・本体側絶縁レール、３．４・・
・支持絶縁材、３Ａ、４Ａ・・・本体側支持絶縁材、３
Ｂ・・・交換側支持絶縁材、３Ｃ・・・回転式支持絶縁
材、４Ｂ・・・各式支持絶縁材、８・・・筒口、９・・
・交換用レール、１０・・・交換側絶縁レール、１２・
・・電機子、１３・・・被加速物体、１４・・・取付ビ
ス、１７・・・雄接合部、１８・・・雌接合穴、２１Ａ
・・・雄螺子、２１Ｂ・・・雌螺子穴、２２・・・回転
用ピン、２３・・・ヒンジ部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）加速路を形成する平行に相対置された複数本の電
極レールを入口部分とそれ以外の部分に分割して構成し
、当該入口部分のレールを交換自在な構造としたことを
特徴とする電磁加速装置。
（２）前記複数本の電極レールが絶縁体で支持されてお
り、該絶縁体は前記入口部分のレールに付随する部分と
それ以外の部分に分割され、前記入口部分のレールに付
随する部分の絶縁体は当該入口部分のレールと一体とな
って交換自在である請求項１記載の電磁加速装置。
（３）前記交換自在な入口部分のレール及び絶縁体で形
成された加速路に、電機子及び被加速物体を配置した請
求項２記載の電磁加速装置。