(57)【要約】【課題】本発明はレールガンを初期加速に用い、追加速をガス圧式とすることにより、構造簡単で高加速性能を得ることを目的とする。【解決手段】本発明による２段加速方法及び装置は、加速物体(40)の初期加速を固体電機子レールガン(30)で行い、装薬(14)の燃焼によって発生したガス圧力によりガス圧式加速管(11)で追加速する方法と構成である。【選択図】図１
2005180872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも固体電機子(12)、点火機構付き装薬(14A)及び飛翔体(15)からなる加速物体(40)の初期加速を固体電機子レールガン(30)で行い、前記初期加速後の２段目加速をガス圧で加速するようにした２段加速方法において、
前記初期加速後に前記加速物体(40)内の装薬(14)の燃焼により発生したガス圧力により前記加速物体(40)を追加速することを特徴とする２段加速方法。
【請求項２】
前記加速物体(40)は、前記飛翔体(15)を支える装筒(16)を有することを特徴とする請求項１記載の２段加速方法。
【請求項３】
少なくとも固体電機子(12)、点火機構付き装薬(14A)及び飛翔体(15)からなる加速物体(40)の初期加速を固体電機子レールガン(30)で行い、前記初期加速後の２段目加速をガス圧で加速するようにした２段加速装置において、
前記初期加速後に前記加速物体(40)内の装薬(14)の燃焼により発生したガス圧力により前記加速物体(40)を追加速する構成としたことを特徴とする２段加速装置。
【請求項４】
前記加速物体(40)は、前記飛翔体(15)を支える装筒(16)を有することを特徴とする請求項３記載の２段加速装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２段加速方法及び装置に関し、特に、レールガンを初期加速に用いることにより、給電部を装置の基底部に設けることができ、電機子生成のための機構を省略し、構造簡単で高加速性能を得るための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の２段加速方法及び装置としては、例えば、特許文献１のレールガン式２段加速装置及び非特許文献１の２段加速装置を挙げることができる。
図６で示される２段加速装置において、１はガス銃式飛翔体初期加速装置、２はこのガス銃式飛翔体初期加速装置１に接続された導入管、３はパルス電流源、６ａ、６ｂはレール電極、７はパルスレーザー発振器、７ａはパルスレーザー光、１０はレーザー入射孔、２０はレール電極６ａ、６ｂ間に放電を生じさせるニードル電極、２１は放電用の高電圧電源である。
【０００３】
次に動作について説明する。ガス銃式飛翔体初期加速装置１から導入管２を通してレール電極６ａ、６ｂに初速度をもって打ち込まれた図示しない飛翔体の背面がレーザー入射孔１０を通過した直後にパルスレーザー発振器７からレーザー入射孔１０を通してパルスレーザー光７ａがレール電極６ａ、６ｂ内に打ち込まれ、飛翔体後部のガスの一部を電離し、ニードル電極２０と高電圧電源２１によって電離を進行させ飛翔体背面にプラズマ電機子が形成され、パルス電流源３から大電流がレール電極６ａを通りプラズマ電機子に供給され、もう一方のレール電極６ｂをとおってパルス電流源３に戻る回路が形成される。この時、プラズマ電機子に流れる電流とレール電極６ａ、６ｂ間に生じる磁場とのローレンツ力により飛翔体は更に加速されて超高速を達成する。この様な２段加速技術は大電流によるレール電極６ａ、６ｂの熱による溶融損傷を軽減し、より高速を得ようとするものであった。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１５９０９１号公報
【非特許文献１】「ＵＳＥ  ＯＦ  ＴＷＯ−ＳＴＡＧＥ  ＬＩＧＨＴ−ＧＡＳ  ＧＵＮ  ＡＳ  ＡＮ  ＩＮＪＥＣＴＯＲ  ＦＯＲ  ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＲＡＩＬＧＵＮＳ」ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ  ＯＮ  ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ．２５，ＮＯ．１  ＪＡＮＵＡＲＹ  １９８９，５１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の２段加速方法及び装置は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。すなわち、パルス電流源からレール電極への給電部が初期加速装置と導入部の先に配置されることになり、また、飛翔体のガスシール性が落ちないようにレール電極部に飛翔体を導入しなければならず、更には、飛翔体背面がレール電極部に入ったことを感知し、プラズマ電機子を飛翔体背面に生成する機構が必要であるなど、装置が複雑になる問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による２段加速方法は、少なくとも固体電機子、点火機構付き装薬及び飛翔体からなる加速物体の初期加速を固体電機子レールガンで行い、前記初期加速後の２段目加速をガス圧で加速するようにした２段加速方法において、前記初期加速後に前記加速物体内の装薬の燃焼により発生したガス圧力により前記加速物体を追加速する方法であり、また、前記加速物体は、前記飛翔体を支える装筒を有する方法であり、また、本発明による２段加速装置は、少なくとも固体電機子、点火機構付き装薬及び飛翔体からなる加速物体の初期加速を固体電機子レールガンで行い、前記初期加速後の２段目加速をガス圧で加速するようにした２段加速装置において、前記初期加速後に前記加速物体内の装薬の燃焼により発生したガス圧力により前記加速物体を追加速する構成であり、また、前記加速物体は、前記飛翔体を支える装筒を有する構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による２段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、レールガンを初段に持ってきたため給電部が加速部の基底部に設けることができ、電機子生成のための機構が必要なくなり、加速部は突起物のない単純な構造にできる。また、固体電機子のためレールの溶損が小さく、装薬の燃焼による２段加速のため質量減少による高加速性能が得られる等の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、レールガンを初期加速に用いることにより、給電部を装置の基底部に設けることができ、電機子生成のための機構を省略し、構造簡単で高加速性能を得ることを目的とする。
【実施例】
【０００９】
以下、図面と共に本発明による２段加速方法及び装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。尚、従来例と同一又は同等部分については同一符号を用いて説明する。
この発明は、前述の目的を達成するために、初期加速を固体電機子レールガンで行ったものである。このレールガンには電機子としてアークプラズマを利用するプラズマ電機子と金属を利用する固体電機子の２通りの方式がある。前者はより高速に加速する手段に用いられ、後者は比較的低い速度までの加速に用いられている。プラズマ電機子は超高温の電離気体でありレール電極の溶損は避けられない。一方、固体電機子は金属−金属接触のため、接触抵抗が充分に低い２ｋｍ／ｓくらいまではレールの溶損が小さいことが実験で分かっている。従って、固体電機子によるレールガンを２段加速の初段に用いることができればレール溶損が問題にならない範囲で物体をおよそ２ｋｍ／ｓまで加速でき、２段目の加速機構に従来方式のガス圧を利用することにより、装薬のガス化に伴うロケット効果により物体を少なくとも倍の４ｋｍ／ｓ以上に加速できることになる。この固体電機子レールガンを２段加速の初段に用いるために、加速物体には背後から順に固体電機子、点火機構付き装薬、飛翔体、飛翔体を支える装筒の４体から成るものを用いる。つまり、この４体から成る加速物体の固体電機子に電流を流してレールガンにより加速し、速度が２ｋｍ／ｓくらいに達したときに電流の一部を使って装薬に点火し、飛翔体と装筒を加速管の中で更に加速するものである。
【００１０】
図１において符号３０で示されるものは一対のレール電極６ａ、６ｂ及びパルス電流源３からなる周知のレールガンであり、このレールガン３０の先端にはガス圧式加速管１１が設けられている。
【００１１】
前記レールガン３０に装填する加速物体４０は、図２に示されるように構成されている。
すなわち、この加速物体４０は、基部側から、固体電機子１２、周知の点火線１３ａを有する装薬点火機構１３、装薬１４、装筒１６及びこの装筒１６に保持された弾芯等の飛翔体１５で構成されている。
尚、前記装薬１４は装薬点火機構１３を有しているため、点火機構付き装薬１４Ａを形成している。
【００１２】
次に動作について説明する。固体電機子１２を用いたレールガン３０によって加速された加速物体４０が所定の速度に加速された頃、固体電機子１２は電流によるジュール熱のため高温になり抵抗値が大きくなるため、固体電機子１２の中間に固体電機子１２と並行して取り付けられた点火線１３ａに電流が流れるようになり、点火線１３ａが発熱・溶融し、装薬１４に点火される。この装薬１４の燃焼によるガス圧Ｐによって２段目の加速が行われる。その時の加速物体４０の運動方程式は、次の数１の通りである。
【００１３】
【数１】
2005180872.tif 000003
【００１４】
固体電機子１２の速度ｕは前記(３)式から装薬点火によるガス圧Ｐにより減速され、飛翔体１５の速度ｖは装薬１４のガス化により質量Ｍｐが減少すると共に加速される。装薬１４にプリル硝安と液体アルコール（特開２００１−２６４９１にて周知）、プリル硝安と固体発射薬（特願２００２−３０４８６０にて周知）、プリル硝安とポリオキシメチレン（特願２００２−１３８２４５にて周知）等の高性能発射薬を使った場合、(３)式で現される固体電機子の速度ｕはレールガン３０により加速された速度Ｕをほぼ打ち消すくらいの圧力が得られ、これは(４)式の右辺第３項の値がＵ以上に成ることと等価であり、更に、(４)式右辺第２項の装薬のガス化による質量減少に伴う速度の増加が加わり（ロケット効果）、その結果、飛翔体の最終的な速度ｖはレールガンで加速された速度の倍以上の速度が得られることになる。
【００１５】
図３から図５は、前述の加速物体４０の加速及び飛翔体１５の発射状態を示している。
すなわち、図３においては、レールガン３０に装填された電機子電流が流れた状態を示し加速が開始される。
図４においては、レールガン３０の終端部に到達した状態における電流状態を示し、点火線１３ａに電流が流れて点火し、装薬１４に点火しかかる状態を示している。
図５においては、装薬１４に点火し、この点火による大量のガス圧によって飛翔体１５と装筒１６が追加速されて発射される状態を示している。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明は、弾芯の加速だけではなく、大型のロケット等に適用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明による２段加速方法及び装置を示す構成図である。
【図２】図１で用いる加速物体を示す断面図である。
【図３】図２の加速物体の加速動作を示す構成図である。
【図４】図３の加速動作の続きを示す構成図である。
【図５】図４の加速動作の続きを示す構成図である。
【図６】従来の２段加速装置を示す断面構成図である。
【符号の説明】
【００１８】
３０    固体電機子レールガン
１２    固体電機子
１４    装薬
１４Ａ    点火機構付き装薬
１５    飛翔体（弾芯）
１６    装筒
４０    加速物体
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005180872.tif 000006
【図４】
2005180872.tif 000007
【図５】
2005180872.tif 000008
【図６】
2005180872.tif 000009