(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電気絶縁性材料を施した多数の薄鋼板(2)を積層させてレール収納容器(1)を形成し、前記レール収納容器(1)に設けられ前記薄鋼板(2)の板面(2a)に対してその長手方向が直交して配設された一対のレール(5,5A)を有し、前記レール(5,5A)間を摺動する電機子(10)により飛翔体を加速するようにしたレールガンにおいて、前記レール(5,5A)の第１、第２面(5a,5b,5Aa,5Ab)に設けられた第１、第２固定用絶縁板(4,4A)と、前記第１、第２固定用絶縁板(4,4A)と前記レール収納容器(1)との間に設けられた第１、第２レール押え部材(20,21)とを有し、前記第１、第２レール押え部材(20,21)は、表面を電気的に絶縁した多数の細鋼線(30)をその長手方向が前記薄鋼板(2)の板面(2a)と直交する方向へ配設して一体状に固定した構成又は表面を電気的に絶縁した多数の薄い鋼板(60)をその長手方向が前記薄鋼板(2)の板面(2a)と直交する方向へ配設して一体状に積層固定した構成よりなると共に前記電機子(10)が発する磁力線と交叉する導電性面を有しないようにしたことを特徴とするレールガン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レールガンに関し、特に、レールとレール収納容器との間に設けられるレール押え部材は、電機子が発する磁力線と交叉する導電性面を有しない多数の細鋼線又は薄い鋼板を一体状として構成することにより、レール収納容器の影響で飛翔体の加速力が低下することを防止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レールガンとしては、図４に示される構成が採用されていた。すなわち、図４において符号１で示されるものは多数の薄鋼板２がその厚さ方向に積層されると共に、その中央部に開口２Ａを有するレール収納容器であり、この開口２Ａ内には、一対の側面絶縁板３及び固定用絶縁板４を介して一対のレール５、５Ａが互いに離間した状態で固定配設されている。
【０００３】
次に、動作について述べる。まず、固定された二本のレール５、５Ａの間に摺動接触する電機子１０に、レール５、５Ａを介して１メガアンペアーに近い電流を流して、電機子１０の前に装着された飛翔体（図示せず）を加速していた。飛翔体加速時に摺動接点の接圧が変動してアーク放電への移行を防御するためには、レール５、５Ａを完全に平行に固定しなければならないことが明らかになっている。その上、固定具と電磁場の電磁相互作用により飛翔体の加速力の低下を防ぐことも重要な課題であるため、図４の薄鋼板２のような薄いＣ型の鋼板を積層してレール収納容器１を構成していた。
また、積層する薄鋼板２は積層面を互いに電気絶縁性の塗装をして電気絶縁し、レール電流の立ち上がり時にレールに沿う方向に電流が流れて、各レール５、５Ａが発生する磁場を打ち消すことがないように工夫してある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレールガンは、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、図５にはレール収納容器１内の各レール５、５Ａが発生する磁力線と電機子１０近傍の磁力線が描かれているが、磁力線の様子を明快に示すために収納容器の図は省略してある。各レール５、５Ａの発生する第１磁力線６は層状の容器１のお陰で、容器１の中まで浸透していることが解るが、電機子１０側面の第２磁力線７は電機子１０に押しつけられた形になっている。従って、レール５、５Ａから電機子１０に移る当たりの第３磁力線８は一部レール収納容器１の影響を受けるため第１磁力線６とは異なる形状をしている。このことは、（ＩＥＥＥ  ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ  ＯＮ  ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ．ＶＯＬ．３５，ＮＯ．１，ＪＡＮＵＡＲＹ  １９９９）のパーカー氏の論文に詳述されているが、この理由は、電機子１０の発生する磁力線が電機子１０の進行方向と平行であるため容器１を構成する薄鋼板２を横切り、薄鋼板２の電気伝導度が効いて薄鋼板２に沿った電流が流れ磁力線が薄鋼板２内に侵入できなくなっているからである。この様子を図６に詳細に示すが、図６の上半分は容器１がない場合の電機子１０の発生する磁力線の振る舞いであり、下半分は薄鋼板２と相互作用する磁力線で、薄鋼板２面に沿って流れる電流の発生する磁場は、レール電流の発生する磁場を無視できない程度（２０％程度）弱め、飛翔体を加速する電磁力は同程度に弱くなっていた。
【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、レールとレール収納容器との間に設けられるレール押え部材は、電機子が発する磁力線と交叉する導電性面を有しない多数の細鋼線又は薄い鋼板を一体状として構成することにより、レール容器の影響で飛翔体の加速力が低下することを防止するようにしたレールガン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】
本発明によるレールガンは、表面に電気絶縁性材料を施した多数の薄鋼板を積層させてレール収納容器を形成し、前記レール収納容器に設けられ前記薄鋼板の板面に対してその長手方向が直交して配設された一対のレールを有し、前記レール間を摺動する電機子により飛翔体を加速するようにしたレールガンにおいて、前記レールの第１、第２面に設けられた第１、第２固定用絶縁板と、前記第１、第２固定用絶縁板と前記レール収納容器との間に設けられた第１、第２レール押え部材とを有し、前記第１、第２レール押え部材は、表面を電気的に絶縁した多数の細鋼線をその長手方向が前記薄鋼板の板面と直交する方向へ配設して一体状に固定した構成又は表面を電気的に絶縁した多数の薄い鋼板をその長手方向が前記薄鋼板の板面と直交する方向へ配設して一体状に積層固定した構成よりなると共に前記電機子が発する磁力線と交叉する導電性面を有しないようにした構成である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明によるレールガン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で示されるものは多数の薄鋼板２がその厚さ方向に積層されると共に、その中央部に開口２Ａを有するレール収納容器であり、この開口２Ａ内には一対のレール押え部材２０、２１を介して第１、第２レール５、５Ａが互いに間隔を設けて配設されていると共に薄鋼板２の板面に対してその長手方向が直交するように設けられている。なお、前記各薄鋼板２はその表面が塗料等の電気絶縁性材料でコーティングされて積層されている。
【０００８】
前記各レール５、５Ａと各レール押え部材２０、２１との具体的構成は、第１形態として図２、第２形態として図３に示される通りである。
すなわち、図２の第１形態の場合、各レール５、５Ａの第１面５ａ、５Ａａと第２面５ｂ、５Ａｂと開口２Ａとの間には、一対の側面絶縁板３及び第１、第２固定用絶縁板４、４Ａが設けられ、各固定用絶縁板４、４Ａと開口２Ａとの間には一対の板状の第１、第２レール押え部材２０、２１が設けられている。
【０００９】
前記各レール押え部材２０、２１は、その表面が電気絶縁性材料でコーティングされた多数の細い細鋼線３０が絶縁性の接着剤等にて一体状でかつ板状に形成され、各細鋼線３０の長手方向は前記薄鋼板２の板面２ａと直交する方向へ配設されているため磁力線と交叉する導電性面を有しておらず、磁気的に透明なレールガンが構成されている。
【００１０】
従って、各レール押え部材２０、２１を構成する細鋼線３０の表面も電気絶縁性のコーティングをしているため、細鋼線３０間を通過する電流は阻止され、各レール押え部材２０、２１の両端には電圧が発生するが電気的開放端として電流路を断ち切ることができる。また、このレール押え部材２０、２１を横切った磁力線はレール収納容器１に到達するが、レール押え部材２０、２１の厚みが大体レール５、５Ａ間隔と同程度で有れば、レール押え部材２０、２１の透磁率は、この表面でかなり回復しレール収納容器１に対し磁気シールド材として働くようになり、薄鋼板２に流れる電流の効果は、無視できる程度となる。その結果、各レール５、５Ａ及び電機子１０の発生する磁場は、レール収納容器１に有害な電流を誘起することがなくなる。
従って、各レール５、５Ａの長手方向に沿う長い細鋼線３０の束で構成されるレール押え部材２０、２１を導入することによりレール収納容器１内の磁力線は、丈夫な金属製容器で囲まれているにもかかわらず、電機子１０と殆ど相互作用のない磁気的に透明な容器となるので、電機子１０に働く力Ｆは周知の
Ｆ＝Ｌ’Ｉ２／２      ・・・（１）式
と書くことができる。ここに、Ｉはレール５、５Ａに流れる電流値、Ｌ’はレール５、５Ａの単位長さ当たりのインダクタンスである。
なお、レール押え部材２０、２１の厚みは細鋼線３０の透磁率を考慮の上、レール押え部材２０、２１を横切ってレール収納容器１に侵入する電機子１０からの磁力線がレール収納容器１の薄鋼板２に誘導する電流が無視できるように選ばれ、実用上、その厚みは前述のようにレール５、５Ａ間隔と同程度が好都合である。
【００１１】
図３は本発明の第２形態で、レール押え部材２０、２１に前記細鋼線３０を薄い鋼板６０で置き換えてレール５、５Ａの押え強度を増強した新たなレール押え部材２０、２１を採用している。なお、この薄い鋼板６０も前記細鋼線３０と同様にその表面が絶縁塗料等でコーティングされており、図２のレール押え部材２０、２１の場合と同じ磁気的作用を有しているが、第１形態に比してやや磁気的透明度が落ちる傾向があるので、採用する薄い鋼板６０の厚みは充分に薄くすることが重要である。
すなわち、前記薄い鋼板６０の配設構造は、前述のように、図２の構造と同様の磁気的作用が得られるように構成され、前記薄い鋼板６０の長手方向は、図３で示されるように、前記薄鋼板２の板面２ａと直交する方向へ配設されている。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によるレールガンは、以上のように構成されているので、次のような効果を得ることができる。すなわち、レールとレール収納容器との間に設けられるレール押え部材は電機子が発する磁力線と交叉する導電性面を有しない多数の細鋼線又は薄い鋼板を一体状として構成されているため、電機子の発生する強い磁場がレール収納容器に強い電流を誘起することがなく、容器の影響で飛翔体の加速力が低下することもなく、安定した高効率の弾発射を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるレールガンの要部を示す斜視図である。
【図２】  図１の要部の第１形態を示す構成図である。
【図３】  図２の第２形態を示す構成図である。
【図４】  従来のレール収納容器概念図である。
【図５】  従来のレール収納容器のレールから発生する磁力線の概要図である。
【図６】  従来の電機子の発生する磁力線の比較図である。
【符号の説明】
１    レール収納容器
２    薄鋼板
２ａ    板面
４、４ａ    第１、第２固定用絶縁板
５、５Ａ    レール
５ａ、５Ａａ    第１面
５ｂ、５Ａｂ    第２面
１０    電機子
２０、２１    第１、第２レール押え部材
３０    細鋼線
６０    薄い鋼板
【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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