(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に飛翔体(2)を有する筐体(1)内に設けられた発射薬(3)中に、前記筐体(1)の後端(4)から前記飛翔体(2)へ向けて形成された細長状の有底の空洞部(9)内にプラズマを生成させ、このプラズマによって前記発射薬(3)を点火させて前記飛翔体(2)を飛翔させるようにした発射薬用点火装置において、前記空洞部(9)内の深部にまで挿入して設けられ互いに前記後端(4)の開口(20)内に位置する絶縁材(6)を介し離間して設けられた低圧用長手電極(5)及び高圧用長手電極(7)と、前記低圧用長手電極(5)及び高圧用長手電極(7)の各基部(5A,7A)を導通させる状態で前記開口(20)内に設けられた金属箔(8)とを有し、前記低圧用長手電極(5)と高圧用長手電極(7)間に電源(100)から電流を供給することにより、前記金属箔(8)が溶融蒸発しアーク放電が前記各電極(5,7)間に形成されてアークプラズマが生成され、前記アークプラズマ中を流れる電流と前記低圧用長手電極(5)及び高圧用長手電極(7)間に発生する磁場との電磁力により、前記アークプラズマは前記低圧用長手電極(5)及び高圧用長手電極(7)の先端に向かって加速され、前記アークプラズマの塊が前記低圧用長手電極(5)及び高圧用長手電極(7)に接している前記発射薬(3)を順次点火するように構成したことを特徴とする発射薬用点火装置。
【請求項２】
前記低圧用長手電極(5)及び高圧用長手電極(7)は、前記空洞部(9)内の空間(9a)を介して互いに平行に配設されたレール電極からなることを特徴とする請求項１記載の発射薬用点火装置。
【請求項３】
前記低圧用長手電極(5)は穴(5b)を有する穴あき円筒電極からなり、前記高圧用長手電極(7)は、前記穴あき円筒電極内に設けられた棒状電極からなることを特徴とする請求項１記載の発射薬用点火装置。
【請求項４】
前記低圧用長手電極(5)は金網からなる金網円筒電極からなり、前記高圧用長手電極(7)は、前記金網円筒電極内に設けられた棒状電極からなることを特徴とする請求項１記載の発射薬用点火装置。
【請求項５】
先端に飛翔体(2)を有する筐体(1)内に設けられた発射薬(3)中に配設された電極手段(200)に電源(100)からの電流を供給することによってプラズマを生成させ、このプラズマによって前記発射薬(3)を点火させて前記飛翔体(2)を飛翔させるようにした発射薬用点火装置において、前記電極手段(200)は、前記筐体(1)の後端(4)の開口(20)内に絶縁材(6)を介して高圧側電極(7a)を有する高圧用長手電極(7)と、前記高圧用長手電極(7)の外周に設けられ前記絶縁材(6)に対して一体又は別体にて成形された筒状絶縁部(6a)と、前記筒状絶縁部(6a)の外周に設けられ前記高圧用長手電極(7)と前記筐体(1)とを導通させるため金属箔又は導電性塗料からなる導電部材(14)と、前記筒状絶縁部(6a)の外周にその長さ方向に沿って互いに間隔をあけてその外周面(13A)が前記発射薬(3)に直接接して配設された複数の円盤状電極(13)と、前記高圧用長手電極(7)の先端側(7A)にその外周面(13aA)が前記発射薬(3)に直接接して形成された先端円盤状電極(13a)と、前記高圧用長手電極(7)が各円盤状電極(13)及び先端円盤状電極(13a)と導通部材(14)を介して前記筐体(1)に導通することにより形成される戻り回路と、よりなり、
前記電源(100)からの電流が前記戻り回路に流れることにより、前記電流によって前記導電部材(14)は全体にわたって溶融・アーク化し、前記アークは前記高圧用長手電極(7)に流れる反対方向の電流によって反発力を受けて吹き飛ばされ、前記各円盤状電極(13,13a)が、前記アークが前記各円盤状電極(13)及び先端円盤状電極(13a)を離れるまで前記戻り回路を維持し、アーク電流が一定期間遮断されることなく供給されて前記アークが供給され、前記発射薬(3)が点火されることを特徴とする発射薬用点火装置。
【請求項６】
前記各円盤状電極(13)の間隔を変え前記電源(100)に近い側の間隔を他の部分よりも狭くしたことを特徴とする請求項５記載の発射薬用点火装置。
【請求項７】
前記各円盤状電極(13)は、平板、断面ラッパ形板及び曲折形板の何れかの形状よりなることを特徴とする請求項５記載の発射薬用点火装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発射薬用点火装置に関し、特に、発射薬中に形成された細長状の空洞部内に設けた一対の長手電極間に金属箔を設け、この金属箔の溶融によるアーク放電によってプラズマを発生させ、発射薬をバラツキを伴うことなく一様に点火させ電気エネルギーを効率よく注入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発射薬用点火装置としては、図９に示される構成が採用されていた。
すなわち、図９に示される構成は、例えば、１９８９年１月に発行されたIEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS誌のＶＯＬ２５，Ｎｏ．１における１４７頁及び１４８頁に開示されたキャピラリー方式のＥＴガン及びプラズマインジェクターの構造と類似のものである。
図９において符号１で示されるものは弾丸等の飛翔体２を先端に有する筐体であり、この筐体１内には発射薬３が充填されている。
前記筐体１の後端部４には、前記筐体１と一体に形成された筒部からなる低圧側電極５が形成され、この低圧側電極５内には筒状絶縁材６を介して高圧側電極７が設けられていると共に、この高圧側電極７と低圧側電極５との間には金属細線８が設けられている。
前記低圧側電極５の先端の穴５ａの先端方向には、前記発射薬３中に位置する細長状の空洞部９が形成され、この空洞部９は前記穴５ａと連通している。
【０００３】
次に、動作について述べる。まず、図９において、高圧側電極７と低圧側電極５との間に大電流電源を接続すると、金属細線８が溶融・蒸発し、高圧側電極７と低圧側電極５との間にアーク放電が形成される。
このアーク放電により、金属蒸気が電離してなるプラズマが低圧側電極５の穴５ａから発射薬３の空洞部９内に噴出し、発射薬３が点火される。この発射薬３の点火によって生成された高圧ガスによって飛翔体２が加速される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の発射薬用点火装置は、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、低圧側電極の先端の穴から吐出し固体の発射薬と接するプラズマの温度は、アーク噴き出し部すなわち穴の近傍で一番高く、先端の飛翔体側に行くほど温度が低くなり、温度の均一性の確保が難しかった。
そのため、発射薬の点火条件にバラツキを生じさせる恐れがあった。また、プラズマが噴き出した後は、各電極間にある絶縁材を溶融蒸発させてアーク放電を維持すると共に、アークプラズマを発射薬に供給し続けるが、絶縁材を溶融蒸発させるため、放電が不安定になり、場合によっては放電が停止することもあった。
【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、発射薬中に形成された細長状の空洞部内に設けた一対の長手電極間に金属箔を設け、この金属箔の溶融によるアーク放電によってプラズマを発生させ、発射薬をバラツキを伴うことなく一様に点火させるようにした発射薬用点火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】
本発明による発射薬用点火装置は、先端に飛翔体を有する筐体内に設けられた発射薬中に、前記筐体の後端から前記飛翔体へ向けて形成された細長状の有底の空洞部内にプラズマを生成させ、このプラズマによって前記発射薬を点火させて前記飛翔体を飛翔させるようにした発射薬用点火装置において、前記空洞部内の深部にまで挿入して設けられ互いに前記後端の開口内に位置する絶縁材を介し離間して設けられた低圧用長手電極及び高圧用長手電極と、前記低圧用長手電極及び高圧用長手電極の各基部を導通させる状態で前記開口内に設けられた金属箔とを有し、前記低圧用長手電極と高圧用長手電極間に電源から電流を供給することにより、前記金属箔が溶融蒸発しアーク放電が前記各電極間に形成されてアークプラズマが生成され、前記アークプラズマ中を流れる電流と前記低圧用長手電極及び高圧用長手電極間に発生する磁場との電磁力により、前記アークプラズマは前記低圧用長手電極及び高圧用長手電極の先端に向かって加速され、前記アークプラズマの塊が前記低圧用長手電極及び高圧用長手電極に接している前記発射薬を順次点火するようにした構成であり、また、前記低圧用長手電極及び高圧用長手電極は、前記空洞部内の空間を介して互いに平行に配設されたレール電極からなる構成であり、また、前記低圧用長手電極は穴を有する穴あき円筒電極からなり、前記高圧用長手電極は、前記穴あき円筒電極内に設けられた棒状電極からなる構成であり、また、前記低圧用長手電極は金網からなる金網円筒電極からなり、前記高圧用長手電極は、前記金網円筒電極内に設けられた棒状電極からな構成であり、また、先端に飛翔体を有する筐体内に設けられた発射薬中に配設された電極手段に電源からの電流を供給することによってプラズマを生成させ、このプラズマによって前記発射薬を点火させて前記飛翔体を飛翔させるようにした発射薬用点火装置において、前記電極手段は、前記筐体の後端の開口内に絶縁材を介して高圧側電極を有する高圧用長手電極と、前記高圧用長手電極の外周に設けられ前記絶縁材に対して一体又は別体にて形成された筒状絶縁部と、前記筒状絶縁部の外周に設けられ前記高圧用長手電極と前記筐体とを導通させるため金属箔又は導電性塗料からなる導電部材と、前記筒状絶縁部の外周にその長さ方向に沿って互いに間隔をあけてその外周面が前記発射薬に直接接して配設された複数の円盤状電極と、前記高圧用長手電極の先端側にその外周面が前記発射薬に直接接して形成された先端円盤状電極と、前記高圧用長手電極が各円盤状電極及び先端円盤状電極と導通部材を介して前記筐体に導通することにより形成される戻り回路と、よりなり、前記電源からの電流が前記戻り回路に流れることにより、前記電流によって前記導電部材は全体にわたって溶融・アーク化し、前記アークは前記高圧用長手電極に流れる反対方向の電流によって反発力を受けて吹き飛ばされ、前記各円盤状電極が、前記アークが前記各円盤状電極及び先端円盤状電極を離れるまで前記戻り回路を維持し、アーク電流が一定期間遮断されることなく供給されて前記アークが供給され、前記発射薬が点火される構成であり、また、前記各円盤状電極の間隔を変え前記電源に近い側の間隔を他の部分よりも狭くした構成であり、また、前記各円盤状電極は、平板、断面ラッパ形板及び曲折形板の何れかの形状よりなる構成である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による発射薬用点火装置の好適な実施の形態について説明する。なお、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。
図１において符号１で示されるものは、弾丸等の飛翔体２を先端に有する筐体であり、この筐体１内には発射薬３が充填されている。
【０００８】
前記筐体１の後端部４には、前記筐体１に形成された開口２０が形成され、この開口２０から前記飛翔体２側へ延設されたレール電極からなる低圧用長手電極５が筐体１と一体状に形成されている。
前記開口２０内には、この開口２０内に位置する絶縁材６を介してレール電極からなる高圧用長手電極７が設けられ、この高圧用長手電極７は前記低圧用長手電極５と空洞部９の空間９ａを介して互いに平行に配設されていると共に、この高圧用長手電極７の後端に形成された高圧側電極７ａはこの開口２０内に位置している。
【０００９】
前記低圧用長手電極５と高圧用長手電極７は、前記発射薬３の軸心に前記筐体１の後端４から飛翔体２へ向けて長手状に形成された有底の空洞部９内に位置しており、これらの各電極５、７は前記発射薬３に接した状態で構成されている。なお、低圧用長手電極５と高圧用長手電極７間に大電流を供給するための電源１００としては、図３のように大容量のコンデンサＣを用いる構成と、図４のように大電流パルス電源５０を用いる構成を用いている。
【００１０】
次に、動作について述べる。まず、発射薬３の細長い空洞部９の深部にまで十分挿入した各電極５、７の基部５Ａ，7Ａを開口２０内の金属箔８で短絡しておき、各電極５、７の基部に図３又は図４で示す電源１００を接続した状態で、スイッチ１０１をオンとすると、各電極５，７に流れる大電流により金属箔８が溶融蒸発しアーク放電が各電極５、７間に形成され、アークプラズマが生成される。
次に、このアークプラズマ中を流れる電流と各電極５、７間に発生する磁場との電磁力により、アークプラズマは超高速で各電極５、７の先端に向かって加速され、アークプラズマの塊が各電極５、７に接している発射薬３を一様に順次点火し、点火条件のバラツキのない点火が達成される。
【００１１】
また、図２で示される他の形態の場合、図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略し、異なる構成についてのみ説明する。
すなわち、低圧用長手電極５が円筒状でかつ穴５ｂを有する穴あき円筒電極で構成され、高圧用長手電極７が細長い棒状電極で構成されていると共に、この高圧用長手電極７が低圧用長手電極５の軸心位置にほぼ同軸状に配設されている。
また、図１と同様に発生したアークプラズマは、低圧用長手電極５の軸方向に沿って所定間隔で形成された各穴５ｂから発射薬３に達し、前述と同様の飛翔体２の加速が行われる。また、図示してないが、図２の前記低圧用長手電極５は、穴あき円筒電極の代わりに金網で形成した金網円筒電極を用い、他は図２と同一とした場合も前述と同等の作用効果を得ることができる。
【００１２】
次に、図５から図８で示される他の実施の形態について述べる。まず、図５の形態の場合、前述の図１から図４と同一部分には同一符号を付しその説明は省略する。
すなわち、発射薬３内には、前記筐体１の後端部４の開口２０内に絶縁材６を介してその一端である前記高圧側電極７ａが保持された棒状の高圧用長手電極７が配設されている。
【００１３】
前記高圧用長手電極７の外周には筒状絶縁部６ａが形成されており、この筒状絶縁部６ａは前記絶縁材６に対して一体又は別体にて形成されている。
前記筒状絶縁部６ａの外周には、平板状の複数の円盤状電極１３がその長さ方向に沿って互いに所定間隔で設けられ、前記高圧用長手電極７の先端側７Ａには平板状の先端円盤状電極１３ａが一体に形成されている。尚、前記各電極１３及び１３ａの外周１３Ａ及び１３ａＡは図５のように発射薬３に直接接している。
【００１４】
前記各円盤状電極１３、１３ａ間の外周には、金属箔又は導電性塗料からなる導電部材１４が形成されており、この高圧用長手電極７は各円盤状電極１３ａ、１３と導電部材１４を介して筐体１に導通していることにより、戻り回路を構成している。従って、前述の高圧用長手電極７、筒状絶縁部６ａ、導電部材１４及び前記戻り回路とにより電極手段２００を構成し、この電極手段２００に円盤状電極１３及び先端円盤状電極１３ａを含めることもできる。
【００１５】
次に、前述の状態において、図５のスイッチ１０１をオンとすることにより、前記各円盤状電極１３、１３ａと導電部材１４による前記戻り回路に前記電源１００からの電流が流れ、この電流によって導電部材１４は全体にわたって溶融・アーク化し、このアークは高圧用長手電極７に流れる反対方向の同じ大きさの電流によって反発力を受け、周辺に吹き飛ばされる。
前述の状態では、一定間隔をおいて取り付けられた各円盤状電極１３、１３ａが前記アークが円盤状電極１３、１３ａを離れるまで前記戻り回路を維持するように働くので、アーク電流が一定期間遮断されることなく、周辺へアークを安定に供給して発射薬３の一様の点火を達成することができる。
【００１６】
前記円盤状電極１３は、図５に示されるような平板状に限ることなく、図６に示される他の形態のように断面ラッパ形板とし、アークプラズマの周辺への噴出を制御するため、円盤状電極１３の断面をラッパ状に変形させ、外周部の肉厚を厚くした構成である。
また、図７に示される他の形態の場合、円盤状電極１３の形状を高圧用長手電極７の先端側７Ａに向けて曲折させた曲折形板とし、アークプラズマの噴出方向が先端側７Ａに向かうように制御した構成である。なお、前述の形態では、各円盤状電極１３を用いた場合について述べたが、この円盤状電極１３を用いることなく、導電部材１４を長手形状として先端円盤状電極１３ａと筐体１の後端部４間を直接導通させた場合も可能である。さらに、図８に示される他の形態の場合、図５の形態の変形例であり、各円盤状電極１３の長手方向の配置間隔を変えて場所により電気エネルギーの注入量を制御した構成である。そのため、電源１００に近い側の間隔を他の部分よりも狭くしている。
【００１７】
【発明の効果】
本発明による発射薬用点火装置は、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、請求項１〜４の形態の場合、発射薬内に形成された細長状の空洞部内に、長手形状の一対の電極を配設し、この電極間に沿ってアークプラズマが移動しつつ発射薬が点火されるため、発射薬が一様に点火されて点火条件のバラツキのない点火が実現できる。また、アークプラズマの移動中は電気エネルギーが効率よく発射薬に注入される。
また、請求項５〜７の形態の場合、高圧用長手電極の外周に導電部材が形成されて電流の戻り回路が形成されているため、アークに働く逆方向電流の反発力は高圧用長手電極全体に一様、かつ、同時に働き、周辺の発射薬への点火条件は同じ状態となる。
また、電極手段に直接発射薬が空洞等を介することなく直接接しているため、点火装置自体の強度を十分に強固に保つことができる。
また、高圧用長手電極の外周に円盤状電極が形成されているため、点火装置が軸対象に構成され、軸方向の長さに性能があまり影響されることなく、発射薬量に応じた最適な長さに設計できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による発射薬用点火装置を示す断面図である。
【図２】  図１の他の形態を示す断面図である。
【図３】  本発明に用いる電源の構成図である。
【図４】  図３の他の形態の構成図である。
【図５】  本発明の他の形態を示す断面図である。
【図６】  図５の他の形態を示す要部の断面図である。
【図７】  図５の他の形態を示す要部の断面図である。
【図８】  図５の他の形態を示す要部の断面図である。
【図９】  従来の発射薬用点火装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１    筐体
２    飛翔体
３    発射薬
４ 後端
５    低圧用長手電極（レール電極、穴あき円筒電極、金網円筒電極）
５Ａ，７Ａ 基部
５ｂ    穴
６    絶縁材
６ａ    筒状絶縁部
７    高圧用長手電極（レール電極、棒状電極）
７Ａ 先端側
７ａ 高圧側電極
８    金属箔
９    空洞部
９ａ 空間
１３    円盤状電極（平板、断面ラッパ形状、曲折形板）
1３Ａ，１３ａＡ 外周面
１３ａ 先端円盤状電極
１４    導電部材（金属箔、導電性塗料）
２０ 開口
１００ 電源
２００ 電極手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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