JPH0587491A

JPH0587491A - 飛翔体の加速方法及び装置

Info

Publication number: JPH0587491A
Application number: JP24785191A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Ikuta; 一成生田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1991-09-26
Filing date: 1991-09-26
Publication date: 1993-04-06

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は飛翔体の加速方法及び装置に関し、
特に、電磁加速と電熱化学ロケット推進を併用して約１
００ｋｍ／秒程度の超高速で飛翔体を加速することを特
徴とする。【構成】本発明による飛翔体の加速方法は、飛翔体
(2)に電熱化学ロケット部(10)を設け、低速領域では電
熱化学ロケット部を作動させ、高速領域では電磁加速で
加速する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、飛翔体の加速方法及び
装置に関し、特に、電磁加速と電熱化学ロケット推進を
併用して約１００ｋｍ／秒程度の超高速で飛翔体を加速
するための新規な改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたこの種の飛翔体の
加速方法としては、一般に、図７に示す周知のレールガ
ンが採用されていた。すなわち、図７において符号１，
１ａで示されるものは、電極としての一対のレールであ
り、各レール１，１ａ間には、一体状に構成された飛翔
体２及び電機子３が摺動可能に設けられている。さら
に、各レール１，１ａ間には、電流源４とスイッチ５が
直列に設けられている。

【０００３】次に、前述の構成において飛翔体２を加速
させる場合について述べる。まず、スイッチ５をオンと
すると、電機子３に給電されて電機子３の後尾の空間６
には強い磁場が発生し、その磁気圧によって電機子３と
飛翔体２は矢印Ａの方向に電磁加速され、この時の電機
子３には１０⁹Ｗ程度の大電力が投入されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電磁加速装置
は、以上のように構成されているので、次のような課題
が存在していた。すなわち、加速時に各レールに対して
１０⁹Ｗと云う大電力を投入するため、これによって発
生する高熱によりレールの表面が蒸発し、その結果、レ
ールの熱損失が著しいのみならず、蒸発した金属気体の
影響によって到達速の上限が現れ、その速度はほぼ６ｋ
ｍ／秒にとどまっているのが現状であった。また、これ
までの実験においても、軽ガス銃等では速度７ｋｍ／秒
が限界であるため、レールの蒸発問題が避けられず、い
まだ、１０ｋｍ／秒を超えられなかった。

【０００５】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、電磁加速と電熱化学ロケッ
ト推進を併用して約１００ｋｍ／秒程度の超高速で飛翔
体を加速することができるようにした飛翔体の加速方法
及び装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による飛翔体の加
速方法は、複数の電極間に設けられた飛翔体を電磁加速
によって発射するようにした飛翔体の加速方法におい
て、前記飛翔体に電熱化学ロケット部を設け、低速領域
では前記電熱化学ロケット部を作動させ、前記低速領域
よりも高速の高速領域では、前記電磁加速を行う方法で
ある。

【０００７】さらに詳細には、前記低速領域は約１０ｋ
ｍ／秒以下とし、前記高速領域は約１０ｋｍ／秒以上で
ある方法である。

【０００８】さらに詳細には、前記低速領域では、前記
電極に対して電熱化学反応を維持するだけの低電力供給
を行い、前記高速領域では、前記電極に対して前記低電
力供給よりも高い高電力供給を行う方法である。

【０００９】本発明による飛翔体の加速装置は、複数の
電極間に設けられた飛翔体を電磁加速によって発射する
ようにした飛翔体の加速装置において、前記電極に接続
された電流源と、前記飛翔体に接続された電熱化学ロケ
ット部とを備えた構成である。

【００１０】さらに詳細には、前記電熱化学ロケット部
は、前記各電極に接触するアルミニウム電機子と、前記
アルミニウム電機子内に設けられた水とからなる構成で
ある。

【００１１】さらに詳細には、前記飛翔体とアルミニウ
ム電機子間には、電気絶縁性の蒸発体が設けられている
構成である。

【００１２】さらに詳細には、前記電極は、レールから
なる構成である。

【００１３】

【作用】本発明による飛翔体の加速方法及び装置におい
ては、電磁化学ロケット部を駆動する間は、各電極から
供給する電力を極力下げて熱的損傷の発生を防止し、飛
翔体が１０ｋｍ／秒を超えた時点で電機子への供給電力
を上げて飛翔体を電磁加速する。前述の電熱化学ロケッ
ト部は容易に１０ｋｍ／秒を超えることができ、その到
達速ｖは、噴射速ｕ、初期質量Ｍ、最終質量ｍとする
と、ｖ＝ｕＬｎ（Ｍ／ｍ）となり、電熱化学反応では高
温（２万度くらい）の水素を発生し、噴出速ｕは、ｕ≒
１０ｋｍ／秒となる。従って、Ｍ／ｍ≒３であるため、
到達速ｖは１０ｋｍ／秒となる。さらに、電熱化学ロケ
ット部の水溶器としてのアルミニウム電機子に水が設け
られているため、加速中にこの水溶器が蒸発し、飛翔体
の推進に大きく寄与することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面と共に本発明による飛翔体の加速
方法及び装置の好適な実施例について詳細に説明する。
なお、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を付し
て説明する。図１から図６までは本発明による飛翔体の
加速装置を示すもので、図１は断面図、図２は要部の拡
大断面図、図３は加速初期状態を示す断面図、図４は電
磁加速状態を示す断面図、図５は電流制御状態を示す特
性図、図６は図１の他の実施例を示す構成図である。

【００１５】図１から図４において符号１，１ａで示さ
れるものは、一対のレールからなる電極であり、各電極
１，１ａ間には、飛翔体２と一体状に構成されたアルミ
ニウム電機子３が摺動可能に設けられている。さらに、
このアルミニウム電機子３は、電熱化学ロケット部１０
と電気絶縁性の蒸発体１１とを一体状に有している構成
である。

【００１６】前記電熱化学ロケット部１０は、前記各電
極１，１ａに摺接するアルミニウム電機子３と、このア
ルミニウム電機子３内の水室１３内に収容された水１４
と、前記アルミニウム電機子３の外周に形成された複数
のフィン１５と、前記各フィン１５間に位置するする１
４ａとから構成され、これらの各水１４，１４ａは、０
℃以下に温度が下げられた氷として構成されている。

【００１７】前記アルミニウム電機子３には、前記水室
１３と連通する水の噴射口１６が設けられ、この噴射口
１６は、このアルミニウム電機子３の後面に接合して設
けられ亜鉛などの低沸点金属製の端栓１７の突起１７ａ
に接続されている。

【００１８】前記各電極１，１ａ間には、電流源４とス
イッチ５が直列に接続されており、この電流源４からの
電流を各電極１，１ａに供給できるように構成されてい
る。

【００１９】次に、前述の構成において、実際に飛翔体
２を加速する場合について説明する。まず、スイッチ５
をオンとすることにより、各電極１，１ａを介して端栓
１７に電流が流れ、この端栓１７が加熱されて溶融蒸発
し、図３で示すように噴射口１６が開口する。

【００２０】その結果、水室１３内の水１４が動重力及
びこの水室１３の後尾方向に流れる電流のジュール熱に
よって蒸発し噴射状態となる。このジュール熱によって
蒸発したアルミニウム蒸気と噴出した水が飛翔体２の後
部で化学反応し、高圧水素の噴射３０が得られる。

【００２１】従って、前述のように電熱化学ロケット部
１０の噴射３０によって飛翔体２が加速される１０ｋｍ
／秒以下の低速領域では、各電極１，１ａに流れる電流
は極力少なくして（低電力供給）、各電極１，１ａの熱
損傷を極少化する。次に、この電熱化学ロケット部１０
による加速も終わり、全ての水１４，１４ａを使い果た
し、飛翔体２の速度が１０ｋｍ／秒以上となると、図４
に示されるように、この時点から飛翔体２は蒸発体１１
の背面に形成されたわずかなアルミニウム電機子３を介
して流れる高電流（高電力供給）によって電磁加速され
る。但し、図４では電極１，１ａの長さはその長さを省
略しているが、実際には長く形成されている。

【００２２】前述の状態では、飛翔体２の速度はすでに
１０ｋｍ／秒に達しており、供給電流が１メガアンペア
を超えた場合でも各電極１，１ａの耐熱的な障害は発生
しない。なお、この電流制御については、図５で示され
るように、点Ｚ_Cで丁度電熱化学ロケット推進が終わる
位置を示し、電流値Ｉ_Cは電熱化学ロケット推進時の制
限電流値を示し、これ以上電流を供給すると電極１，１
ａの熱損失が著しくなる。なお、具体的な電流値Ｉ_Cは
電極１，１ａの選択に依存するものである。前記点Ｚ_C
を過ぎると、飛翔体２は電磁加速されて１００ｋｍ／秒
以上の超高速に達する。従って、制御（図示しないコン
ピュータによる）された電流値の飛翔体２の位置と電流
値の関係は図５の通りであり、点Ｚ_Lは電極１，１ａの
長さを示している。

【００２３】また、前述の実施例ではレール形の電極
１，１ａを用いた場合について述べたが、円筒電極を用
いた多段電熱化学砲の後段を電磁加速する構成とした場
合も、前述と同様の作用効果を得ることができる。

【００２４】また、前述の実施例においても、図６に示
すように、電極１，１ａの後段には、他の電極１Ａを外
側に多層巻きとし、前記低電力供給（１０⁸Ｗ）の電熱
化学ロケット用電源４ａと、高電力供給（１０⁹Ｗ以
上）の電磁加速用電源４ｂとを別々に設け、各電極１
Ａ，１，１ａ，１Ａを多層巻とすることにより回路のイ
ンダクタンスを大きくした場合も、前述と同様の効果を
得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明による飛翔体の加速方法及び装置
は、以上のように構成されているため、次のような効果
を得ることができる。すなわち、加速初期の低速領域で
は電熱化学ロケット推進とし、後段では電磁加速として
飛翔体を加速するようにしたので、加速初期は電極（レ
ール）に印加する電流を小さくすることができ、電極の
熱損傷を防止すると共に、熱損傷による加速不足を解消
し、１００ｋｍ／秒の超高速を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による飛翔体の加速装置を示す断面図で
ある。

【図２】要部の拡大断面図である。

【図３】加速初期状態を示す断面図である。

【図４】電磁加速状態を示す断面図である。

【図５】電流制御状態を示す特性図である。

【図６】図１の他の実施例を示す構成図である。

【図７】従来の装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ電極２飛翔体３アルミニウム電機子４電流源１０電熱化学ロケット部１１蒸発体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電極(1,1a)間に設けられた飛翔体
(2)を電磁加速によって発射するようにした飛翔体の加
速方法において、前記飛翔体(2)に電熱化学ロケット部
(10)を設け、低速領域では前記電熱化学ロケット部(10)
を作動させ、前記低速領域よりも高速の高速領域では、
前記電磁加速を行うことを特徴とする飛翔体の加速方
法。
【請求項２】前記低速領域は約１０ｋｍ／秒以下と
し、前記高速領域は約１０ｋｍ／秒以上であることを特
徴とする請求項１記載の飛翔体の加速方法。
【請求項３】低速領域では、前記電極(1,1a)に対して
電熱化学反応を維持するだけの低電力供給を行い、前記
高速領域では、前記電極(1,1a)に対して前記低電力供給
よりも高い高電力供給を行うことを特徴とする請求項１
又は２記載の飛翔体の加速方法。
【請求項４】複数の電極(1,1a)間に設けられた飛翔体
(2)を電磁加速によって発射するようにした飛翔体の加
速装置において、前記電極(1,1a)に接続された電流源
(4)と、前記飛翔体(2)に接続された電熱化学ロケット部
(10)とを備えたことを特徴とする飛翔体の加速装置。
【請求項５】前記電熱化学ロケット部(10)は、前記各
電極(1,1a)に接触するアルミニウム電機子(3)と、前記
アルミニウム電機子(3)内に設けられた水(14,14a)とか
らなることを特徴とする請求項４記載の飛翔体の加速装
置。
【請求項６】前記飛翔体(2)とアルミニウム電機子(3)
間には、電気絶縁性の蒸発体(11)が設けられていること
を特徴とする請求項５記載の飛翔体の加速装置。
【請求項７】前記電極(1,1a)は、レールからなること
を特徴とする請求項４ないし６の何れかに記載の飛翔体
の加速装置。