(57)【要約】従来技術の問題点を回避するミサイルを発射する装置を提供する。本発明の装置は、電磁カタパルトを有し、ミサイルのエンジンに点火する前に、航空飛行に達成する為の十分な速度でもって発射台からミサイルを発射する。
2007501370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）  ミサイルと、
（Ｂ）  スレッドと、
（Ｃ）  前記スレッドの動きをラインに拘束するガイドと、
（Ｄ）  前記ガイドに取り付けられた第１コイルと、
（Ｅ）  前記スレッドに取り付けられた第２コイルと
を有し、
前記第１コイルと第２コイル内に流れる電流により、前記スレッドがガイドに対して移動し、前記ミサイルを発射させる
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記ミサイルは、化学推進エンジンを有する
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
（Ｆ）  キャニスターをさらに有し、
前記キャニスターは、前記スレッドとミサイルを気密に収納する
ことを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項４】
（Ｇ）  加速度計をさらに有し、
前記加速時計は、前記化学推進エンジンの点火を開始させる信号を生成する
ことを特徴とする請求項２記載の装置。
【請求項５】
（Ｈ）  第３コイルをさらに有し、
前記第３コイルは、前記ガイドに固定される
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
（Ｉ）  電流コントローラをさらに有し、
前記電流コントローラは、第１コイルと第３コイルに流れる電流を順次制御し、前記スレッドを移動させる
ことを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
（Ｊ）  エネルギー貯蔵装置をさらに有し、
前記エネルギー貯蔵装置は、前記スレッドの動きにより、前記第３コイルに誘導された電流のエネルギーを蓄積する
ことを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項８】
（Ｋ）  前記ガイドに対する前記スレッドの位置を検出するポジション・センサーと、
（Ｌ）  前記ポジション・センサーの出力に基づいて、前記第１コイルと第３コイルを流れる電流を順次制御する電流コントローラと
をさらに有する
ことを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項９】
（Ｍ）  前記スレッドとミサイルとの間の通信を可能にする「へその緒」をさらに有する
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項１０】
（Ａ）  スレッドと、
（Ｂ）  前記スレッドに対して固定され、軸の周囲に同心に配列された第１コイルと、
（Ｃ）  前記軸の周囲に同心に配列された第２コイルと、
前記第２コイルの内径は、前記第１コイルの外径よりも大きく、
を有し、
前記第１コイルと第２コイル内を流れる電流により、前記スレッドが前記軸に沿って移動する
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
（Ｄ）  ミサイルをさらに有し、
前記スレッドの動きにより、ミサイルが発射される
ことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
前記ミサイルは、化学推進エンジンを有する
ことを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
（E)  前記スレッドとミサイル間の通信を可能とする「へその緒」をさらに有する
ことを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１４】
（Ｆ）  キャニスターをさらに有し、
前記キャニスターは、前記スレッドとミサイルを気密に収納する
ことを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１５】
（Ｇ）  加速度計をさらに有し、
前記加速時計は、前記化学推進エンジンの点火を開始させる信号を生成する
ことを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１６】
（H）  前記軸の周囲に同心に配列された第３コイルを更に有し、
前記第３コイルの内径は、前記第１コイルの外径よりも大きい
ことを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１７】
（Ｉ）  電流コントローラをさらに有し、
前記電流コントローラは、第１コイルと第３コイルに流れる電流を順次制御し、前記スレッドを前記軸に沿って移動させる
ことを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１８】
（Ｊ）  エネルギー貯蔵装置をさらに有し、
前記エネルギー貯蔵装置は、前記スレッドの動きにより、前記第３コイルに誘導された電流のエネルギーを蓄積する
ことを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項１９】
（Ｋ）  前記スレッドの位置を検出するポジション・センサーと、
（Ｌ）  前記ポジション・センサーの出力に基づいて、前記第１コイルと第３コイルを流れる電流を順次制御する電流コントローラと
をさらに有する
ことを特徴とする請求項１６記載の装置。
【請求項２０】
（Ａ）  化学推進エンジンを有するミサイルと、
（Ｂ）  第１電磁石を有し、前記ミサイルを発射させるスレッドと、
（Ｃ）  第２電磁石を有し、前記スレッドを推進するガイドと
を有し、
前記第１電磁石と第２電磁石の相互作用により、前記スレッドを推進させる
ことを特徴とする装置。
【請求項２１】
（D）  キャニスターをさらに有し、
前記キャニスターは、前記スレッドとミサイルを気密に収納する
ことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
（E）  加速度計をさらに有し、
前記加速時計は、前記化学推進エンジンの点火を開始させる信号を生成する
ことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２３】
（F）  第３電磁石をさらに有する
ことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２４】
（G）  電流コントローラをさらに有し、
前記電流コントローラは、第２電磁石と第３電磁石に流れる電流を順次制御し、前記スレッドを移動させる
ことを特徴とする請求項２３記載の装置。
【請求項２５】
（H）  前記ガイドは、捕獲コイルをさらに有する
ことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２６】
（I）  エネルギー貯蔵装置をさらに有し、
前記エネルギー貯蔵装置は、前記スレッドの動きにより、前記捕獲コイルに誘導された電流のエネルギーを蓄積する
ことを特徴とする請求項２５記載の装置。
【請求項２７】
（J）  前記スレッドとミサイルとの間の通信を可能にする「へその緒」をさらに有する
ことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２８】
（K）  前記ガイドに対する前記スレッドの位置を検出するポジション・センサー
をさらに有する
ことを特徴とする請求項２０記載の装置。
【請求項２９】
（Ａ）  マルチセル発射機と、
（Ｂ）  パワー・ソースと
を有し、
前記マルチセル発射機は、
（ｉ）  化学推進エンジンを有する複数のミサイルと、
（ｉｉ）  前記複数のミサイルの内の１つを発射させる複数のスレッドと、
前記スレッドは、前記スレッドに固定された第１電磁石を有し、
（ｉｉｉ）  前記複数のスレッドの内の１つを推進させる複数のガイドと、
前記ガイドは、前記ガイドに固定された第２の電磁石を有し、
前記パワー・ソースは、前記第１電磁石と第２電磁石のそれぞれにパワーを与える
ことを特徴とする装置。
【請求項３０】
（C）  複数のキャニスターをさらに有し、
前記キャニスターは、少なくとも１個のスレッドと少なくとも１個のミサイルを気密に収納する
ことを特徴とする請求項２９記載の装置。
【請求項３１】
（D）  加速度計をさらに有し、
前記加速時計は、前記化学推進エンジンの点火を開始させる信号を生成する
ことを特徴とする請求項２９記載の装置。
【請求項３２】
（E）  第３電磁石をさらに有し、
前記第３電磁石は、前記ガイドに固定される
ことを特徴とする請求項２９記載の装置。
【請求項３３】
（F）  電流コントローラをさらに有し、
前記電流コントローラは、第１電磁石と第３電磁石に流れる電流を順次制御し、前記スレッドを移動させる
ことを特徴とする請求項３２記載の装置。
【請求項３４】
（G）  前記ガイドは、捕獲コイルをさらに有する
ことを特徴とする請求項２９記載の装置。
【請求項３５】
（H）  エネルギー貯蔵装置をさらに有し、
前記エネルギー貯蔵装置は、前記スレッドの動きにより、前記捕獲コイルに誘導された電流のエネルギーを蓄積する
ことを特徴とする請求項３４記載の装置。
【請求項３６】
（I）  前記ガイドに対する前記スレッドの位置を検出するポジション・センサー
をさらに有する
ことを特徴とする請求項２９記載の装置。
【請求項３７】
（J）  電流コントローラをさらに有し、
前記電流コントローラは、前記ポジション・センサーの出力に基づいて、第１電磁石と第３電磁石に流れる電流を順次制御する
ことを特徴とする請求項２９記載の装置。
【請求項３８】
（K）  前記スレッドとミサイルとの間の通信を可能にする複数の「へその緒」をさらに有する
ことを特徴とする請求項２９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミサイルに関し、特に、ミサイル発射機に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、米国仮特許出願第６０／４９１８０７号（出願日：２００３年８月１日、発明の名称：電磁ミサイル発射機）の優先権を主張するものである。
【０００３】
ミサイルは、燃料と化学推進エンジンにより推進される。化学推進エンジンは、燃料が燃焼した時に働くガスの後方への放出による反作用によりミサイルを推進させる。本明細書において、「ミサイル」とは、その軌道が弾道性である必要はなく、飛行中に（目標追尾のレーザ装置と制御装置により）軌道が変更可能な発射体を意味する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ミサイルが発射される際のホット・ガスの放出には、いくつかの問題点がある。第１の問題点は、ホット・ガスは発射プラットフォームを過熱し、これにより発射プラットフォームが敵の赤外線センサーにより探知可能になり、攻撃対象となることである。第２の問題点は、ホット・ガスは発射プラットフォームにいる職員の目を眩まし、これにより、敵の脅威を監視する通常のタスクを実行できなくなる点である。第３の問題点は、エンジンから出る火炎の明るさにより、特に夜間には、発射プラットフォームにいる作業員を一時的に盲目にする。第４の問題点は、ミサイルの燃料はアルミ化合物を含み、これが発射プラットフォームの周囲の大気に拡散されて、発射プラットフォームの近傍にあるレーザーシステムの操作の障害となる。第５の問題点として、現在のミサイルは大型になっているために、そのガスはより高温且つより体積が大きく、それ故に現在の技術を用いては、発射プラットフォーム内で十分に排気することができない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
それに故に、これらの問題点を解決あるいは回避するミサイルの発射技術が必要とされている。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の不具合点を解消し、コストの上昇を抑えるようなミサイルを発射させる技術を提供することである。特に、本発明の一実施例では、電磁カタパルトを用いて、発射プラットフォームからミサイルを発射させ、巡航飛行（aerodynamic flight）に達するのに十分な速度を有した後、ミサイルのエンジンを点火する。かくして、本発明により従来技術のミサイルの発射に関連する問題を解決できる。
【０００７】
本発明の一実施例は、請求項１に記載のとうりである。
【実施例】
【０００８】
図１は、本発明の海軍のミサイル発射システムのブロック図である。発射システム１０２は、戦艦のデッキに搭載されているが、当業者には本発明の他の実施例として、発射システム１０２は、陸上の基地にあるいは他のタイプの乗物（例、トラック、列車、潜水艦、航空機器、人工衛星等）に搭載することも可能である。
【０００９】
図２は、本発明の発射システム１０２の主要な構成部品のブロック図である。発射システム１０２は、マルチセル電磁発射機２０４と、ミサイル（武器）制御システム２０６と、発射コントローラ２０８と、パワーシステム２１０と、戻りパワーバス２１１と、推進電流バス２１２と、信号線２１３と、データバス２１４とを有する。
【００１０】
マルチセル電磁発射機２０４は、１つあるいは複数のミサイルを格納し、指令により発射できるシステムである。このシステムは、電磁カタパルトを用いて、セルからミサイルを発射するが、ミサイルの化学推進エンジンの補助を必要としない。これは、ミサイルのエンジンに点火する前に、発射台（プラットフォーム）を離れることができ、これにより発射台近傍におけるエンジンの点火の悪影響を避けることができる。
【００１１】
ミサイル（武器）制御システム２０６は、発射シーケンスの前あるいはその間に、目標情報と飛行情報と発射指令とを発射コントローラ２０８に与える。当業者には、ミサイル（武器）制御システム２０６を如何に製造し使用するかは公知である。
【００１２】
発射コントローラ２０８は、目標情報と飛行情報を、発射の前にミサイルに与え、発射指示をパワーシステム２１０に与える。
【００１３】
パワーシステム２１０は、発射コントローラ２０８からの信号に応答して、パワーを保持し、パワーをマルチセル電磁発射機２０４に分配し、マルチセル電磁発射機２０４からパワーを回収することを管理する回路を有する。パワーシステム２１０は、ミサイル発射の前、その間、その後に、パワーの生成、消費、蓄積、分配を管理する。パワーシステム２１０の詳細を図３を用いて以下説明する。
【００１４】
推進電流バス２１２は、パワーをパワーシステム２１０からマルチセル電磁発射機２０４内の各発射セルに搬送する。戻りパワーバス２１１は、消費したパワーをマルチセル電磁発射機２０４内の各発射セルからパワーシステム２１０に搬送する（戻す）。
【００１５】
信号線２１３は、発射コントローラ２０８をパワーシステム２１０に接続し、パワーシステム２１０を起動しミサイルの発射を制御する指令を搬送する。データバス２１４は、目標情報を発射コントローラ２０８からミサイルに搬送し、スレッド位置情報をスレッド位置センサー５６０（図５）から発射コントローラ２０８に搬送する。
【００１６】
図３は、本発明の一実施例によるパワーシステム２１０の主要な構成部品のブロック図である。パワーシステム２１０は、電気システム３１６と、エネルギー貯蔵装置３１８と、電流コントローラ３２２と、発射セル・パワーコントローラ３２４と、戻りパワーコンディショナー３２０とを有する。
【００１７】
発射セル・パワーコントローラ３２４は、電流コントローラ３２２の指示に従い、マルチセル電磁発射機２０４の適宜の発射セルに電力（パワー）を分配する回路を有する。
【００１８】
電流コントローラ３２２は、エネルギー貯蔵装置３１８から発射セル・パワーコントローラ３２４に、電力の分配を調整し制御する回路を有する。発射コントローラ２０８からの信号線２１３を通る発射信号に応答して、電流コントローラ３２２は、発射セル・パワーコントローラ３２４と共に、電流が、推進電流バス２１２を介して、マルチセル電磁発射機２０４の発射セルに分配される。
【００１９】
エネルギー貯蔵装置３１８は、電力キャパシター・システムで、高い電圧／電流をマルチセル電磁発射機２０４の発射セルに分配できる。当業者には、エネルギー貯蔵装置３１８の製造方法と使用方法は明らかである。エネルギー貯蔵装置３１８は、この実施例では、電力キャパシター。システムであるが、当業者は本発明の別の実施例として、エネルギー貯蔵装置３１８を回転大パワー蓄積システム、高電圧／電流の伝達が可能な他の電力蓄積システムでもよいことは明らかである。
【００２０】
電気システム３１６は、発電機と電力（パワー）調整回路とを有し、エネルギー貯蔵装置３１８を適宜の方法でチャージして、電力をマルチセル電磁発射機２０４に送る。当業者には電気システム３１６の製造方法及び使用方法は公知である。
【００２１】
戻りパワーコンディショナー３２０は、電気回路を有し、戻りパワーバス２１１上の電気エネルギーを、エネルギー貯蔵装置３１８にチャージ（充電）する。
【００２２】
一般的に、電流コントローラ３２２とエネルギー貯蔵装置３１８は、電気エネルギーを、発射セル・パワーコントローラ３２４に、発射コントローラ２０８からの発射指令の受領に応答して、信号線２１３を介して、分配する。その後、発射セル・パワーコントローラ３２４は、この電気エネルギーをマルチセル電磁発射機２０４の適宜のセルに推進電流バス２１２を介して分配する。戻りパワーバス２１１は、発射中（これに関しては、図５−８で詳述する）に消費されたエネルギーを、戻りパワーコンディショナー３２０に搬送し、この戻りパワーコンディショナー３２０が、エネルギーを調整し、それをエネルギー貯蔵装置３１８に送る。
【００２３】
図４は、本発明によるマルチセル電磁発射機２０４のブロック図である。マルチセル電磁発射機２０４は、８個の発射セル４２６−１〜４２６−８と、データバス２１４と、推進電流バス２１２と戻りパワーバス２１１と、ミサイル４２８−ｉとを有する。ここで、ｉは｛１、．．．８｝内の一つの整数である。
【００２４】
データバス２１４は、８本のデータラインである制御線４３０−１〜４３０−８を有し、この各データラインは、発射セルの１つに接続される。推進電流バス２１２は、８本の推進電流線４３２−１〜４３２−８を有し、各推進電流線は発射セルの１つに接続される。戻りパワーバス２１１は、８本の戻りパワーライン４３４−１〜４３４−８を有し、各戻りパワーラインは発射セルの１つに接続される。ここに示した実施例は、８個の発射セルを有するが、当業者には如何なる数の発射セルを有する実施例を製造し利用することができる。
【００２５】
図５は、本発明の実施例による発射シーケンス（図１０で説明する）の開始時における発射セル４２６−ｉの断面図である。発射セル４２６−ｉは、キャニスター５３０−ｉと、ミサイル４２８−ｉ、スレッド５３２−ｉと、スレッド拘束ボルト５３９と、ミサイル拘束ボルト５３３−ｉと、スレッド・コイル５３４−ｉと、キャニスターからスレッドへの導電体５３５−ｉと、ガイド５３８−ｉと、第１コイル５３６−１−ｉと、第２コイル５３６−２−ｉと、第３コイル５４２−ｉと、キャニスター・スレッド間のへその緒５４６−ｉと、スレッド・ミサイル間のへその緒５４４−ｉと、飛び出しカバー５４８−ｉと、スレッド位置センサー５６０−ｉと、反射板５６１−ｉとを有する。マルチセル電磁発射機２０４内の各発射セルは同一であるが、各発射セルは独立に動作する。
【００２６】
キャニスター５３０−ｉは、飛び出しカバー５４８−ｉと共に、スレッド５３２−ｉと、スレッド拘束ボルト５３９と、ミサイル拘束ボルト５３３−ｉと、スレッド・コイル５３４−ｉと、ミサイル４２８−ｉと、ガイド５３８−ｉと、キャニスター・スレッド間のへその緒５４６−ｉと、スレッド・ミサイル間のへその緒５４４−ｉと、第１コイル５３６−１−ｉと、第２コイル５３６−２−ｉと、第３コイル５４２−ｉとを収納し、公知の方法で気密環境を提供する。
【００２７】
ミサイル４２８−ｉは、爆発可能な弾頭と、化学推進エンジンと、加速時計とを有する。ミサイル４２８−ｉの詳細は、図９Ｂを参照して説明する。当業者にはミサイル４２８−ｉの製造方法及び使用例は明らかである。
【００２８】
スレッド５３２−ｉは、ミサイル４２８−ｉを保持する適宜の剛性プラットフォームと、ベアリング９５４−ｉとを有する。発射前は、スレッド５３２−ｉは、キャニスター５３０−ｉにスレッド拘束ボルト５３９で固定される。ミサイル４２８−ｉは、スレッド５３２−ｉにミサイル拘束ボルト５３３−ｉで取り付けられる。
【００２９】
スレッド拘束ボルト５３９は、通常、「ドッグ・ボーン（dog bone）」と称する。スレッド拘束ボルト５３９は、所定のしきい値を超えた引っ張り力が掛かると、破損するよう設計されている。当業者には、スレッド拘束ボルト５３９の製造方法使用例は公知である。
【００３０】
ミサイル拘束ボルト５３３−ｉは、適宜の瞬間に、ミサイル４２８−ｉをスレッド５３２−ｉから解放するよう（例、爆発的に、電磁力で）動作可能である。当業者には、ミサイル拘束ボルト５３３−ｉの製造方法および使用例は明らかである。
【００３１】
ベアリング９５４−ｉと反射板５６１−ｉ（図９Ａに示す）は、キャニスター５３０−ｉにより包囲されるが、図５−８ではこれらは省いてある。スレッド・コイル５３４−ｉは、螺旋形状をしスレッド５３２−ｉに対し動かないように、スレッド５３２−ｉは、スレッド・コイル５３４−ｉを保持する。スレッド５３２−ｉは、図９Ａを参照して以下詳述する。当業者には、スレッド５３２−ｉの製造方法および使用例は明らかである。
【００３２】
スレッド・コイル５３４−ｉは、導電体からなる螺旋コイルを有する。この導電体は、十分な発射パワーを与えられるような十分高い電圧／電流を搬送できる。スレッド・コイル５３４−ｉは、スレッド５３２−ｉに動かないよう取り付けられる。スレッド・コイル５３４−ｉは、電流でエネルギーが加えられた時に、軸５４０−ｉに沿った電磁力を生成する。スレッド・コイル５３４−ｉにより軸５４０−ｉに沿って生成された電磁力の方向は、スレッド・コイル５３４−ｉ内を流れる電流の方向に依存する。
【００３３】
キャニスターからスレッドへの導電体５３５−ｉは、発射の間、スレッド５３２−ｉの移動長さに渡る十分な長さの導電体を有する。キャニスターからスレッドへの導電体５３５−ｉは、スレッド５３２−ｉとパワーシステム２１０との間の電気的接続を発射の全期間にわたって提供する。
【００３４】
ガイド５３８−ｉは、キャニスター５３０−ｉと、第１コイル５３６−１−ｉと、第２コイル５３６−２−ｉと、第３コイル５４２−ｉとを支持する構造体を提供する４個の垂直方向部材を有する。これらは、実質的に動かないようガイド５３８−ｉに取り付けられる。ガイド５３８−ｉは、発射の間、ベアリング９５４−ｉが乗る直線状の平滑な通路を提供する。図示した実施例は４個の垂直方向構造部材を有するが、当業者には如何なる数の垂直方向構造部材を有する実施例を製造する方法および使用例は明らかである。
【００３５】
第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２−ｉは、それぞれ、導電体の螺旋を含む。この螺旋の内径はスレッド・コイル５３４−ｉの外径よりも大きい。この導電体は、十分な発射パワーを与えることができる十分高い電圧／電流を搬送できる。第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２−ｉは、電流が流れた時に、軸５４０−ｉに沿った電磁力を生成する。第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２−ｉにより、軸５４０−ｉに沿って生成された電磁力の方向は、コイル内を流れる電流の方向に依存する。当業者には、第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２−ｉの製造方法および使用例は公知である。
【００３６】
第３コイル５４２−ｉは導電体の螺旋を含む。この螺旋の内径は、スレッド・コイル５３４−ｉの外径よりも大きい。第３コイル５４２−ｉは、ガイド５３８−ｉに動かないよう取り付けられる。発射の間、第３コイル５４２−ｉを用いて、スレッド５３２−ｉの運動エネルギーの一部を電流として回収し、この回収したパワーをエネルギー貯蔵装置３１８に、戻りパワーバス２１１と戻りパワーコンディショナー３２０を介して、戻す。これについては、図６を参照して以下説明する。第３コイル５４２−ｉの製造方法および使用例は、当業者には明らかである。
【００３７】
スレッド位置センサー５６０−ｉは、キャニスター５３０−ｉの底上にある光学的監視装置である。スレッド位置センサー５６０−ｉは、光学ビームを反射板５６１−ｉに発射する。反射板５６１−ｉは、スレッド５３２−ｉの底部に取り付けられ、反射ビームの伝搬時間に基づいて、スレッド５３２−ｉの位置を決定する。スレッド５３２−ｉの位置を発射コントローラ２０８が用いて、第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２−ｉの電流の流れのシーケンスを決める。当業者には、スレッド位置センサー５６０−ｉと反射板５６１−ｉの製造方法および使用例は明らかである。
【００３８】
発射の前に、目標情報が、発射コントローラ２０８からミサイル４２８−ｉに、キャニスター・スレッド間のへその緒５４６−ｉとスレッド・ミサイル間のへその緒５４４−ｉを介して伝えられる。キャニスターからスレッドへの導電体５３５−ｉは、パワーシステム２１０をスレッド５３２−ｉに発射の全期間を通して接続している。
【００３９】
発射シーケンスの間、スレッド・コイル５３４−ｉと第１コイル５３６−１−ｉは、パワーシステム２１０−ｉから供給される、推進電流線４３２−ｉ上を流れる電流でエネルギーが加えられる。発射セル・パワーコントローラ３２４−ｉは、スレッド・コイル５３４−ｉ内の電流の流れを制御する。スレッド・コイル５３４−ｉは、スレッド５３２−ｉに動かないよう取り付けられている。発射セル・パワーコントローラ３２４−ｉは、第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２内の電流の流れを制御する。この電流の流れは、第１の電磁力がスレッド・コイル５３４−ｉにより軸５４０−ｉに沿って生成され、第２の電磁力が第１コイル５３６−１−ｉにより軸５４０−ｉに沿って生成されるよう制御される。力の掛かる方向は、スレッド５３２−ｉに推進力が発生するようかけられ、この方向は、軸５４０−ｉに沿った真上方向である。推進力の大きさが所定のしきい値を超えると、スレッド拘束ボルト５３９は解放され、スレッド５３２−ｉは、軸５４０−ｉに沿って上方に移動する。
【００４０】
スレッド５３２−ｉが軸５４０−ｉに沿って移動すると、発射セル・パワーコントローラ３２４は、第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２−ｉの電流の流れの順番を制御して、スレッド５３２−ｉの推進力が最大となるようにする。ここに示した実施例は、２個の推進コイル、第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２−ｉとを有する。当業者には、以下のｉ−ｉｖの要件を考慮して、如何なる数のコイルを組み込んだ他の実施例の製造方法および使用例は明らかである。
ｉ．  連続的な配置、
ｉｉ．  適宜の間隔をおいて分離した配置、
ｉｉｉ．  ガイド５３８−ｉの長さに沿ってずらした配置、
ｉｖ．  上記の組み合わせ配置。
【００４１】
図６は、図５に示された発射セル４２６−ｉの断面図である。しかし、スレッド５３２−ｉは、発射シーケンスの終了時、その移動可能距離の終了点近傍にある。発射シーケンスの終了時近傍では、ミサイル４２８−ｉは、飛び出しカバー５４８−ｉを通り抜ける。スレッド・ミサイル間のへその緒５４４−ｉは、ミサイル４２８−ｉから切り離される。ミサイル４２８−ｉは、空力学的安定性を達成するための十分な速度でもってスレッド５３２−ｉから発射（両者は分離）される。
【００４２】
スレッド５３２−ｉが軸５４０−ｉに沿った移動距離の終点に近づくと、パワーシステム２１０は、スレッド・コイル５３４−ｉと、第１コイル５３６−１−ｉと、第２コイル５３６−２−ｉ内を流れる電流を変化させて、軸５４０−ｉに沿った吸引電磁力をスレッド・コイル５３４−ｉと第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２−ｉの間に発生させて、スレッド５３２−ｉを減速させ、停止させる。減速する直前に、ミサイル拘束ボルト５３３−ｉが働き、ミサイル４２８−ｉがスレッド５３２−ｉから解放され、ミサイル４２８−ｉは、キャニスターから飛び出す。電流は、スレッド５３２−ｉが減速し、第３コイル５４２−ｉを通過する際にも、スレッド・コイル５３４−ｉ内を流れる。スレッドの力学的エネルギーは、第３コイル５４２−ｉにより吸収され、エネルギー貯蔵装置３１８に、パワーバス２１１と戻りパワーコンディショナー３２０を介して、戻る。このエネルギー回収プロセスは、従来の発電機の固定永久磁石によりロータのコイルが通過することによる電力の生成と類似する。
【００４３】
図７と図８はそれぞれ、ミサイルの発射前と発射シーケンスの終了時の本発明の他の実施例を示す。図７を参照すると、発射セル４２６−ｉは、キャニスター７５０−ｉと、ミサイル４２８−ｉと、スレッド５３２−ｉと、ミサイル拘束ボルト５３３−ｉと、スレッド・コイル５３４−ｉと、キャニスターからスレッドへの導電体５３５−ｉと、ガイド５３８−ｉと、第１コイル５３６−１−ｉと、第２コイル５３６−２−ｉと、第３コイル５４２−ｉと、キャニスター・スレッド間のへその緒５４６−ｉと、スレッド・ミサイル間のへその緒５４４−ｉと、飛び出しカバー５４８−ｉと、発射構造体７５２−ｉとを有する。マルチセル電磁発射機２０４内の各発射セルは、同一であるが、互いに独立に動作する。
【００４４】
キャニスター７５０−ｉは、飛び出しカバー５４８−ｉと共に、スレッド５３２−ｉと、スレッド・コイル５３４−ｉと、ミサイル４２８−ｉと、ミサイル拘束ボルト５３３−ｉと、ガイド５３８−ｉと、キャニスター・スレッド間のへその緒５４６−ｉと、スレッド・ミサイル間のへその緒５４４−ｉとを収納し、公知の方法で気密環境を提供する。
【００４５】
図７、８に示される他の実施例においては、第１コイル５３６−１と、第２コイル５３６−２と、第３コイル５４２とは、発射構造体７５２−ｉに動かぬよう取り付けられ、キャニスター７５０の外側に配置される（キャニスター５３０内に配置されるのとは対照的である）。スレッド・コイル５３４と第１コイル５３６−１と第２コイル５３６−２を含む電気マグネット間で十分な力を生成するために、キャニスター７５０の壁は薄く、非磁性材料から構成される。キャニスターの壁に使用される材料は、ポリマー、アルミ、セラミック、チタン、あるいは他の非磁性ステンレスチールである。
【００４６】
図９Ａは、本発明の実施例によるスレッド５３２−ｉの断面を示す。スレッド５３２−ｉは、スレッド・コイル５３４−ｉと、ベアリング９５４−ｉと、反射板５６１−ｉと、スレッド・ミサイル間のへその緒５４４−ｉとを含む。
【００４７】
各ベアリング９５４−ｉは、ローラを有し、ガイド５３８−ｉに沿ったスレッド５３２−ｉのスムーズな移動を可能とする。当業者には、ボール・ベアリング、ローラー・ベアリング、テフロン（登録商標））コーティングしたガイド・プレート、あるいは潤滑剤を塗ったガイド・プレートを含むベアリング９５４−ｉの他の実施例は、公知である。
【００４８】
図９Ｂは、本発明の実施例によるミサイル４２８−ｉの断面図である。ミサイル４２８−ｉは、弾頭９５８−ｉと、化学推進エンジン９６０−ｉと、加速度計９６２−ｉとを有する。
【００４９】
加速度計９６２−ｉは、（ｉ）ミサイル拘束ボルト５３３−ｉを吹き飛ばし、（ｉｉ）化学推進エンジン９６０−ｉを点火を開始するのに使用される信号を提供する。ミサイル拘束ボルト５３３−ｉは、スレッド５３２−ｉとミサイル４２８−ｉが減速を開始時（即ち、最高速度の時）に吹き飛ばされ、化学推進エンジン９６０−ｉは、ミサイル４２８−ｉが発射システム１０２から十分離れ、ミサイル４２８−ｉが空力学的安定性を失う前に点火される。当業者には、加速度計９６２−ｉの製造方法および使用例は明らかである。さらに、当業者には、化学推進エンジン９６０−ｉの点火を開始する他の手段、例えば高度計からの信号、タイミング回路、ヒューズ、あるいはミサイル（武器）制御システム２０６からのミサイル４２８−ｉへ伝搬される信号の形成方法および使用例は明らかである。
【００５０】
図１０は、本発明の一実施例による代表的な発射シーケンスの主要なステップ（タスク）からなるフローチャートを表す。発射シーケンス１０００は、以下のステップを含む。
【００５１】
ステップ１００１においては、ミサイル（武器）制御システム２０６は、発射指令と目標情報を発射コントローラ２０８に送る。
【００５２】
ステップ１００２においては、発射コントローラ２０８は、目標情報をミサイル４２８−ｉに送る。
【００５３】
ステップ１００３においては、発射セル・パワーコントローラ３２４は、第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２−ｉに電力を与えて、推進力をスレッド５３２−ｉに発生させ、スレッド５３２−ｉを軸５４０−ｉに沿って上方に推進する。
【００５４】
ステップ１００４においては、発射セル・パワーコントローラ３２４は、第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２−ｉに電流を順次流して、スレッド５３２−ｉの推進力を最大にする。
【００５５】
ステップ１００５においては、ミサイル拘束ボルト５３３−ｉが飛ばされて、ミサイル４２８−ｉがスレッド５３２−ｉから発射される。
【００５６】
ステップ１００６においては、第３コイル５４２−ｉは、移動するスレッド５３２−ｉに関連する運動エネルギーを回収する。
【００５７】
ステップ１００７においては、電流コントローラ３２２は、スレッド・コイル５３４−ｉと第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−２−ｉ内を流れる電流を変化させ、スレッド５３２−ｉにかかる力を、推進力から引っ張り力に変化させる。
【００５８】
ステップ１００８においては、化学推進エンジン９６０−ｉの点火を、ミサイル４２８−ｉが発射システム１０２から十分な距離離れた後に、開始する。
【００５９】
本明細書において、「含む」、「有する」、「具備する」等の言葉はいずれも同じ意味を有し、そこに記載されたもの以外を排除する意味ではない。さらに本発明の一実施例あるいは他の実施例、一部の実施例は、必ずしも別のものを意味しない。
【００６０】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明によるマルチセル電磁発射機を軍艦に搭載した状態のブロック図。
【図２】マルチセル電磁発射機のブロック図。
【図３】本発明の一実施例によるパワーシステム２１０のブロック図。
【図４】本発明の一実施例によるマルチセル電磁発射機２０４のブロック図。
【図５】本発明の一実施例による発射シーケンスの開始時点の発射セル４２６−ｉの断面図。
【図６】図５の発射セル４２６−ｉの断面図であるが、発射シーケンスの終了時におけるスレッド５３２−ｉの移動を表す図。
【図７】発射シーケンスで発射する前の本発明の他の実施例を表す図。
【図８】発射シーケンスの終了時の本発明の他の実施例を表す図。
【図９Ａ】本発明の実施例によるスレッド５３２−ｉの断面図。
【図９Ｂ】本発明の実施例によるミサイル４２８−ｉの断面図。
【図１０】本発明による発射シーケンスを表すフローチャート図。
【符号の説明】
【００６２】
１００  戦艦
１０２  発射システム
２０４  マルチセル電磁発射機
２０６  ミサイル（武器）制御システム
２０８  発射コントローラ
２１０  パワーシステム
２１１  戻りパワーバス
２１２  推進電流バス
２１３  信号線
２１４  データバス
３１６  電気システム
３１８  エネルギー貯蔵装置
３２０  戻りパワーコンディショナー
３２２  電流コントローラ
３２４  発射セル・パワーコントローラ
４２６  発射セル
４２８  ミサイル
４３０  制御線
４３２  推進電流線
４３４  戻りパワーライン
５３０  キャニスター
５３２  スレッド（そり）
５３３  ミサイル拘束ボルト
５３４  スレッド・コイル
５３５  キャニスターからスレッドへの導電体
５３６−１  第１コイル
５３６−２  第２コイル
５３８  ガイド
５３９  スレッド拘束ボルト
５４０  軸
５４２  第３コイル
５４４  スレッド・ミサイル間のへその緒
５４６  キャニスター・スレッド間のへその緒
５４８  飛び出しカバー
５６０  スレッド位置センサー
５６１  反射板
７５０  キャニスター
７５２  発射構造体
９５４  ベアリング
９５８  弾頭
９６０  化学推進エンジン
９６２  加速度計
１０００  発射シーケンス
１００１  ミサイル（武器）制御システム２０６が発射指令と目標情報を発射コントロー          ラ２０８に送信する
１００２  発射コントローラ２０８は、目標情報をミサイル４２８−ｉに送る
１００３  パワーシステム２１０は、第１コイル５３６−１−ｉとスレッド・コイル５３          ４−ｉに電力を与えて、推進力を軸５４０−ｉに沿って向けて、スレッド５３          ２−ｉを上方に推進する
１００４  ポジション・センサー９５６−ｉからの情報に基づいて、発射コントローラ２          ０８は、第１コイル５３６−１−ｉ第２コイル５３６−２−ｉの電流を順に制          御して、スレッド５３２−ｉを軸５４０−ｉに沿って上方に推進する
１００５  スレッド５３２−ｉは、ミサイルが発射セル４２６−ｉの終端を超えた適宜の          距離の間に航空飛行を得るのに十分な速度でミサイル４２８−ｉを発射する。
１００６  エネルギーの加わったスレッド５３２−ｉが通過し、第３コイル５４２−ｉ内          に電流を生成させて、この電流をエネルギー貯蔵装置３１８が戻りパワーバス          ２１１を介して回収する
１００７  スレッド５３２−ｉが軸５４０−ｉに沿って、その移動の終了点に近づくと、          電流コントローラ３２２は、第１コイル５３６−１−ｉと第２コイル５３６−          ２−ｉとスレッド・コイル５３４−ｉ内の電流を変化させて、吸引力を生成し          て、スレッド５３２−ｉを減速させる
１００８  加速度計９６２−ｉが、ミサイル４２８−ｉが航空飛行が出来なくなる前に、          化学推進エンジン９６０−ｉの点火を開始する
【図１】
2007501370.tif 000003
【図２】
2007501370.tif 000004
【図３】
2007501370.tif 000005
【図４】
2007501370.tif 000006
【図５】
2007501370.tif 000007
【図６】
2007501370.tif 000008
【図７】
2007501370.tif 000009
【図８】
2007501370.tif 000010
【図９Ａ】
2007501370.tif 000011
【図９Ｂ】
2007501370.tif 000012
【図１０】
2007501370.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月12日(2005.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
（Ａ）  スレッドと、
（Ｂ）  前記スレッドに対して固定され、軸の周囲に同心に配列された第１コイルと、
（Ｃ）  前記スレッドに対して移動可能に、前記軸の周囲に同心に配列された第２コイルと、
前記第２コイルの内径は、前記第１コイルの外径よりも大きく、
を有し、
前記第１コイルと第２コイル内を流れる電流により、前記スレッドが前記軸に沿って移動する
ことを特徴とする装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
弾頭を発射する電磁石加速器は、特許文献１に記載されている。同文献は、弾頭が強化弾底板内に搭載され、同軸に配置された複数の超伝導双極子磁石を有する電磁石発射システムを記載している。弾底板は、巨穴真空チューブ内で、チューブに沿って同軸に搭載された一連の駆動コイルを順次励起することにより、超高速に加速される。
図１は、本発明の海軍のミサイル発射システムのブロック図である。発射システム１０２は、戦艦のデッキに搭載されているが、当業者には本発明の他の実施例として、発射システム１０２は、陸上の基地にあるいは他のタイプの乗物（例、トラック、列車、潜水艦、航空機器、人工衛星等）に搭載することも可能である。
【特許文献１】米国特許第４７９１８５０号明細書
【国際調査報告】
2007501370.tif 000014
2007501370.tif 000015