DE4124112A1 - Elektromagnetische abschussvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abschußvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht einer be­ kannten elektromagnetischen Abschußvorrichtung vom Schienentyp, die beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 43 055/1989 offenbart ist. Diese weist eine schienenförmige Elek­ trode 1a, eine parallel zu dieser verlaufende weitere schienenförmige Elektrode 1b, einen zwischen den Elektroden 1a und 1b angeordneten Anker 2, der diese elektrisch kurzschließt, und ein zwischen den Elek­ troden 1a und 1b und in der durch den Pfeil 5 ange­ zeigten Antriebsrichtung vor dem Anker 2 angeordnetes Projektil 3 auf. Eine Stromquelle 4 liefert elektri­ schen Strom zu einem durch die Elektroden 1a und 1b und den Anker 2 gebildeten Stromkreis. Der Anker 2 und das Projektil 3 können in einem Körper kombiniert sein oder gemeinsam den gleichen Körper bilden.

Im folgenden wird die Arbeitsweise dieser Vorrichtung erläutert. Wenn ein Strom von der Stromquelle 4 zur Elektrode 1a, zum Anker 2 und zur Elektrode 1b fließt, wird durch diesen ein magnetisches Feld zwi­ schen den Elektroden 1a und 1b erzeugt. Der Anker 2 wird in Richtung des Pfeils 5 getrieben aufgrund ei­ ner durch Zusammenwirken des Magnetfeldes und des durch den Anker 2 fließenden Stroms entstehenden Kraft. Da das Projektil 3 in Richtung des Pfeiles 5 vor dem Anker 2 angeordnet ist, wird es durch den Anker 2 geschoben und ebenfalls in Richtung des Pfeils 5 getrieben. Eine Antriebskraft wirkt während einer Zeitspanne, in der ein elektrischer Strom von der Stromquelle 4 geliefert wird, auf das Projektil 3 ein und beschleunigt dieses. Obgleich dies in Fig. 10 nicht dargestellt ist, sind Wände aus isolierendem Material vorgesehen, die die beiden Seiten der Elek­ troden 1a und 1b umgeben.

Da die bekannte elektromagnetische Abschußvorrichtung vom Schienentyp in dieser Weise aufgebaut ist, wird beim Beschleunigungsvorgang des Projektils und des Ankers an der Seite des Eintritts des elektrischen Stroms zwischen den schienenförmigen Elektroden in bezug auf den sich bewegenden Anker eine hohe elek­ trische Spannung erzeugt, die eine Zerstörung der Isolierung bewirkt und zu einer Bogenentladung führt. Daher fließt ein Teil der oder sogar der gesamte von der Stromquelle gelieferte elektrische Strom in die Bogenentladung, was eine Verringerung der auf das Projektil wirkenden Antriebskraft und damit eine Ab­ nahme von dessen Beschleunigung bedeutet.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektromagnetische Abschußvorrichtung vom Schie­ nentyp zu schaffen, bei der die Erzeugung der hohen elektrischen Spannung zwischen den schienenförmigen Elektroden an der Seite des Eintritts des elektri­ schen Stroms in bezug auf den sich bewegenden Anker und die Zerstörung der Isolierung zwischen den Elek­ troden vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Entsprechend einem Aspekt der Erfindung ist eine elektromagnetische Abschußvorrichtung vom Schienentyp vorgesehen, die ein Projektil mittels einer elektro­ magnetischen Kraft beschleunigt und die umfaßt:
eine Mehrzahl von schienenförmigen Elektroden und
einen Anker, der so installiert ist, daß er die Mehr­ zahl von schienenförmigen Elektroden kurzschließt,
wobei wenigstens eine der Mehrzahl von Elektroden aus einem ersten leitenden Teil, der in Kontakt mit dem Anker steht, und einem zweiten, vom ersten leitenden Teil elektrisch isolierten leitenden Teil besteht, und der erste leitende Teil in eine Mehrzahl von lei­ tenden, gegeneinander isolierten Segmenten in der Beschleunigungsrichtung des Projektils unterteilt ist, derart, daß jedes der Mehrzahl von leitenden Segmenten mindestens ein Loch aufweist, durch welches der erste leitende Teil und der zweite leitende Teil durch einen Bogen überbrückt sind, wenn ein Strom durch den zweiten leitenden Teil fließt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1A und 1B eine Seitenansicht und eine Schnitt­ darstellung einer Abschußvorrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Perspektivdarstellung eines ver­ größerten Teils der Abschußvorrichtung nach diesem Ausführungsbeispiel,

Fig. 3A bis 3D erläuternde Darstellung einer zeitli­ chen Veränderung des elektrischen Stromflusses,

Fig. 4A bis 4D erläuternde Detaildarstellungen einer zeitlichen Veränderung der Bewegung des Bogens und des elektrischen Strom­ flusses,

Fig. 5A und 5B eine Draufsicht und eine Schnittdar­ stellung eines wesentlichen Teils ei­ ner Abschußvorrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung,

Fig. 6A und 6B und Fig. 7A und 7B jeweils Draufsichten und Schnittdar­ stellungen wesentlicher Teile anderer Ausführungsbeispiele der Erfindung,

Fig. 8 eine Perspektivdarstellung eines we­ sentlichen Teils des anderen Ausfüh­ rungsbeispiels,

Fig. 9 eine Schnittdarstellung des anderen Ausführungsbeispiels, und

Fig. 10 eine Darstellung einer bekannten elek­ tromagnetischen Abschußvorrichtung vom Schienentyp.

Fig. 1A zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungs­ beispiels einer elektromagnetischen Abschußvorrich­ tung vom Schienentyp nach der Erfindung, und Fig. 1B eine Schnittdarstellung entlang der Linie I-I in Fig. 1A. Hierin ist eine schienenförmige Elektrode 1 so angeordnet, daß sie mit dem Projektil 3 und dem Anker 2 in Kontakt steht. Ein erster leitender Teil, der beispielsweise aus den Oberflächenelektroden 6a, 6b und 6c besteht, ist parallel zur schienenförmigen Elektrode 1 ausgebildet, um ebenfalls in Kontakt mit dem Projektil 3 und dem Anker 2 zu stehen. Die Ober­ flächenelektroden 6a, 6b und 6c sind durch eine Iso­ lationsschicht 8 gegeneinander isoliert. Der erste leitende Teil ist in Richtung der Beschleunigung des Projektils 3 dreigeteilt, d. h. in die Oberflächen­ elektroden 6a, 6b und 6c. Der Anker 2 besteht aus einem Bogen. Das Projektil 3 wird in Richtung des Pfeils 5 beschleunigt. Das Projektil 3 tritt am Ab­ schnitt 12 ein und am Abschnitt 13 aus. Der zweite leitende Teil, zum Beispiel die rückseitige Elektrode 7, liegt auf der gegenüberliegenden Seite der Ober­ flächenelektroden 6a, 6b und 6c von der schienenför­ migen Elektrode 1, und ist gegenüber den Oberflächen­ elektroden durch die Isolationsschicht 8 isoliert. Die Bogenblaslöcher 9a, 9b und 9c sind jeweils bei den Oberflächenelektroden 6a, 6b und 6c vorgesehen. Die Brückenöffnungen 10a, 10b und 10c sind in der Isolationsschicht 8 angeordnet. Wenn elektrischer Strom durch die rückseitige Elektrode 7 fließt, tritt der Bogen 2 auf den Oberflächenelektroden 6a, 6b und 6c in die Bogenblaslöcher 9a, 9b und 9c und die Brückenöffnungen 10a, 10b und 10c ein, wodurch eine der Oberflächenelektroden 6a, 6b oder 6c und die rückseitige Elektrode 7 sich im leitenden Zustand befindet. Die Teile 14a und 14b sind Seitenwände.

Fig. 2 ist eine teilweise weggeschnittene Perspektiv­ darstellung, die das Bogenblasloch 9b und die Brüc­ kenöffnung 10b zeigt. Der Raum, in dem der Bogen 2 zwischen den schienenförmigen Elektroden 1 und den Oberflächenelektroden 6a, 6b und 6c sich ausbildet, wird von den Seitenwänden 14a und 14b aus Isolations­ material begrenzt. In diesem Ausführungsbeispiel um­ geben die Seitenwände 14a, 14b die rückseitige Elek­ trode 7, können sich aber auch bis zu den Oberflä­ chenelektroden 6a, 6b und 6c erstrecken.

Im folgenden wird die Arbeitsweise beschrieben. Die Fig. 3A bis 3D sind erläuternde Darstellungen, die nacheinander den Ablauf in der elektromagnetischen Abschußvorrichtung vom Schienentyp zeigen. Ein Strom­ kreis wird gebildet, in welchem die Stromquelle 4 am Eintritts-Abschnitt 12 mit der schienenförmigen Elek­ trode 1 und der rückseitigen Elektrode 7 verbunden ist. Wenn zuerst ein elektrischer Strom zwischen die­ sen Elektroden 1 und 7 fließt, wie in Fig. 3A gezeigt ist, tritt ein Teil 2a des Bogens 2 an der Rückseite des Projektils 3 in das Bogenblasloch 9a und die Brü­ ckenöffnung 10a und der elektrische Strom fließt von der schienenförmigen Elektrode 1 zum Bogen 2, zum Teilbogen 2a des Bogens, zur rückseitigen Elektrode 7 und zurück zur Stromquelle 4. Durch das Zusammenwir­ ken zwischen dem elektrischen Strom und dem von die­ sem erzeugten Magnetfeld wird das Projektil 3 in Richtung des Pfeiles 5 beschleunigt. Wenn als näch­ stes das Projektil 3 und der Bogen 2 zur in Fig. 3B gezeigten Stellung vorgerückt sind, wird der Teilbo­ gen 2a noch im Bogenblasloch 9a und der Brückenöff­ nung 10a zurückgehalten, und der elektrische Strom, wie durch die Pfeilrichtungen in Fig. 3B angedeutet ist, fließt von der Elektrode 1 zum Bogen 2, zur Oberflächenelektrode 6a, zum Teilbogen 2a des Bogens und zur rückseitigen Elektrode 7. Wenn das Projektil 3 und der Bogen 2 auf die Oberflächenelektrode 6b bewegt worden sind, wie in Fig. 3C gezeigt ist, er­ lischt der Teilbogen 2a automatisch, da die Oberflä­ chenelektroden 6a und 6b durch die Isolationsschicht 8 gegeneinander isoliert sind, und der Bogen 2 tritt in das Bogenblasloch 9b und die Brückenöffnung 10b ein, so daß sich ein Teilbogen 2b bildet. Als Ergeb­ nis fließt der elektrische Strom, wie die Pfeilrich­ tungen in Fig. 3C zeigen, von der Elektrode 1 zum Bogen 2, zum Teilbogen 2b und zur rückseitigen Elek­ trode 7. Wenn das Projektil 3 und der Bogen 2 auf der Oberflächenelektrode 6b vorrücken, wie in Fig. 3D dargestellt ist, fließt der Strom von der Elektrode 1 zum Bogen 2, zur Oberflächenelektrode 6b, zum Teilbo­ gen 2b und zur rückseitigen Elektrode 7. Der gleiche Vorgang findet statt, wenn das Projektil 3 und der Bogen 2 zur Oberflächenelektrode 6c bewegt werden.

Die Fig. 4A bis 4D enthalten vergrößerte Darstellun­ gen, die in Einzelheiten den Vorgang wiedergeben, in welchem ein Teil des Bogens 2 in die Brückenöffnung 10b eintritt, wobei ein Durchgang für den elektri­ schen Strom geschaffen wird, während der Bogen 2 vor­ rückt. Wenn der Bogen 2 aus der Position in Fig. 4A zu der in Fig. 4D bewegt wird, tritt ein Teil des Bogens aus dem Bogenblasloch 9b in die Brückenöffnung 10b. In Fig. 4C befinden sich die Oberflächenelektro­ de 6b und die rückseitige Elektrode 7 durch den Teil­ bogen 2b im leitenden Zustand. Wenn der Bogen 2 die Oberflächenelektrode 6a verläßt, fließt der elektri­ sche Strom wie in Fig. 4C durch die Pfeilrichtungen angezeigt. Wenn der Bogen 2 weiter fortschreitet, wie Fig. 4D zeigt, wird der Teilbogen 2b zwischen der Oberflächenelektrode 6b und der rückseitigen Elektro­ de 7 zurückgehalten, und der elektrische Strom I fließt wie durch die Pfeile in Fig. 4D angedeutet.

Wie im vorhergehenden Ausführungsbeispiel dargestellt wurde, ist eine der nebeneinanderliegenden schienen­ förmigen Elektroden in drei Oberflächenelektroden 6a, 6b und 6c unterteilt, die durch die Isolationsschicht 8 gegeneinander isoliert sind. In den Oberflächen­ elektroden 6a, 6b und 6c sowie in der Isolations­ schicht 8 sind Löcher vorgesehen. Ein Teil des Bogens 2, der durch die Oberflächenelektroden 6a, 6b und 6c hindurchgeht, wird aus diesen Löchern herausgeblasen. Durch diesen Teil des Bogens gelangen die rückseitige Elektrode 7 und die Oberflächenelektroden 6a, 6b und 6c, die durch die Isolationsschicht 8 gegenüber der rückseitigen Elektrode 7 isoliert sind, in den lei­ tenden Zustand. Daher liegt zum Beispiel in Fig. 3D keine elektrische Spannung zwischen der schienenför­ migen Elektrode 1 und den Oberflächenelektroden 6a und 6c, mit Ausnahme der Oberflächenelektrode 6b, die in Kontakt mit dem Bogen 2 steht. Daher wird bei den Oberflächenelektroden mit Ausnahme der Oberflächen­ elektrode 6b, die mit dem Bogen 2 in Berührung steht, keine Zerstörung der Isolation bewirkt, wird kein Bogen erzeugt und wird kein elektrischer Strom abge­ zweigt. Daher werden der Antrieb des Bogens 2 und des Projektils 3 wirkungsvoll durchgeführt. Da weiterhin für die elektrische Leitung zwischen der Oberfläche­ nelektrode 6b und der rückseitigen Elektrode 7 der Teilbogen 2b des Bogens 2 verwendet wird, muß kein besonderer Schalter zwischen den Oberflächenelektro­ den 6a, 6b und 6c und der rückseitigen Elektrode 7 installiert werden.

Wenn weiterhin die Querschnittsflächen der Brücken­ öffnungen 10a, 10b und 10c in der Isolationsschicht 8 größer ausgebildet sind als die der anliegenden Bo­ genblaslöcher 9a, 9b und 9c, dann wird der elektri­ sche Widerstand der Oberflächenelektroden 6a, 6b und 6c und des in den Löchern gebildeten Bogens kleiner, was die Wirksamkeit erhöht.

Wenn die Intervalle zwischen den segmentierten Ober­ flächenelektroden 6a, 6b und 6c in der Beschleuni­ gungsrichtung des Projektils 3 verkürzt werden in bezug auf die ausgedehnte Länge in der Laufrichtung des Bogens 2, dann kann der Bogen glatt zwischen den segmentierten Oberflächenelektroden 6a, 6b und 6c verschoben werden. Die ausgedehnte Länge in der Lauf­ richtung des Bogens 2 kann durch den elektrischen Strom und die Geschwindigkeit bestimmt werden.

Im vorangehenden Ausführungsbeispiel wurde der Fall beschrieben, in dem die Anzahl der Oberflächenelek­ troden drei beträgt. Jedoch ist die Erfindung in gleicher Weise wirksam bei zwei, vier oder mehr Ober­ flächenelektroden.

Die Fig. 5A und 5B zeigen ein anderes Ausführungsbei­ spiel der Erfindung anhand eines vergrößert darge­ stellten Teils der elektromagnetischen Abschußvor­ richtung. Fig. 5A zeigt eine Draufsicht ohne die schienenförmige Elektrode 1 und Fig. 5B ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in Fig. 5A. Im vorhergehenden Ausführungsbeispiel wurde ein Bogen­ blasloch in einer Oberflächenelektrode vorgesehen. Wie jedoch in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt ist, können in dieser auch zwei oder mehr Bogenblaslöcher angeordnet sein. Die Anzahl der Brückenöffnungen kann eins für ein Bogenblasloch betragen, oder es können auch ein oder mehrere Brückenöffnungen für mehrere Bogenblaslöcher vorgesehen sein, wie in Fig. 5A und 5B gezeigt ist. Die Gestalt der Bogenblaslöcher und Brückenöffnungen muß nicht notwendig kreisförmig sein, sie kann auch vierseitig, rinnenförmig sowie anderweitig ausgebildet sein.

Die Fig. 6A und 6B geben ein Beispiel wieder, in wel­ chem die Brückenöffnung 10b eine rinnenförmige Ge­ stalt aufweist, dessen Länge der Breite der Oberflä­ chenelektrode 6b entspricht. Fig. 6A zeigt die Drauf­ sicht ohne die schienenförmige Elektrode 1, und Fig. 6B enthält eine Schnittansicht entlang der Linie VI- VI in Fig. 6A. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die gleiche Wirkung erzielt wie bei den vorhergehen­ den Ausführungsbeispielen. Weiterhin kann mit der gleichen Wirkung das Bogenblasloch 9b so gestaltet sein, daß ein Ende der Oberflächenelektrode ausge­ schnitten wird, wie Fig. 7A und 7B zeigen.

Weiterhin kann, wie aus Fig. 8 ersichtlich ist, das Bogenblasloch zur Erzielung der gleichen Wirkung so ausgebildet sein, daß ein Raum zwischen einer Ober­ flächenelektrode und einem die benachbarten Oberflä­ chenelektroden isolierenden Teil vorgesehen ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind, obwohl dies in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, die Seitenwän­ de so angeordnet, daß sie die schienenförmige Elek­ trode und die Oberflächenelektroden umgeben.

Im vorhergehenden Ausführungsbeispiel wird der Quer­ schnitt senkrecht zur Laufrichtung durch den Raum zwischen der schienenförmigen Elektrode, den Oberflä­ chenelektroden und den Seitenwänden gebildet. Jedoch kann, wie in Fig. 9 dargestellt ist, dieser Quer­ schnitt auch kreisförmig sein. Die Erfindung bezieht sich auf entsprechende Querschnitte jeglicher Ge­ stalt, durch den ein Projektil bestimmter Form unge­ hindert hindurchtreten kann.

Wie beschrieben wurde, umfaßt die elektromagnetische Abschußvorrichtung vom Schienentyp mit einer Mehrzahl paralleler, schienenförmiger Elektroden und einem diese Elektroden kurzschließenden Anker, in der ein Projektil aufgrund elektromagnetischer Kräfte be­ schleunigt wird, einen ersten leitenden Teil wenig­ stens einer der Elektroden, der mit dem Anker in Kon­ takt steht, und einen zweiten leitenden Teil, der gegenüber dem ersten leitenden Teil isoliert ist. Der erste leitende Teil ist in Beschleunigungsrichtung des Projektils in mehrere Segmente unterteilt, die elektrisch gegeneinander isoliert sind. Wenigstens ein Loch ist für jedes der Segmente des ersten lei­ tenden Teils vorgesehen. Wenn ein elektrischer Strom in den zweiten leitenden Teil fließt, werden der er­ ste leitende Teil und der zweite leitende Teil durch das Loch hindurch mittels eines Bogens überbrückt. Hierdurch kann die Vorrichtung beim Beschleunigungs­ prozeß des Projektils und des Ankers die Erzeugung einer hohen elektrischen Spannung zwischen den schie­ nenförmigen Elektroden auf der Eintrittsseite des elektrischen Stroms in bezug auf den bewegten Anker verhindern und kann eine Zerstörung der Isolation zwischen den schienenförmigen Elektroden unterbinden.

Claims (1)

1. Elektromagnetische Abschußvorrichtung vom Schie­ nentyp, durch die ein Projektil mittels elektro­ magnetischer Kräfte beschleunigt wird, mit einer Mehrzahl von schienenförmigen Elektroden und einem die Mehrzahl der schienenförmigen Elektro­ den kurzschließenden Anker, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Mehrzahl von Elektroden aus einem ersten leitenden Teil, der in Kontakt mit dem Anker (2) steht, und einem zweiten lei­ tenden Teil (7) besteht, wobei der erste leiten­ de Teil und der zweite leitende Teil (7) elek­ trisch gegeneinander isoliert sind, daß der er­ ste leitende Teil in Beschleunigungsrichtung des Projektils (3) in eine Mehrzahl von ersten lei­ tenden Segmenten (6a, 6b, 6c) unterteilt ist, die gegeneinander isoliert sind, und daß jedes der Mehrzahl von ersten leitenden Segmenten (6a, 6b, 6c) mindestens ein Loch (9a, 9b, 9c) auf­ weist, durch welches der erste leitende Teil und der zweite leitende Teil (7) durch einen Bogen (2a, 2b, 2c) überbrückt sind, wenn ein Strom durch den zweiten leitenden Teil (7) fließt.