[0001] Die Erfindung betrifft einen elektrothermalen Beschleuniger nach dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 sowie des Patentanspruchs 8.
[0002] Ein einfacher, dem Stand der Technik angehörender elektrothermaler Beschleuniger
ist beispielhaft in Figur 1 dargestellt.
[0003] In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine erste Elektrode, das Bezugszeichen
2 eine integral mit einem Lauf ausgebildete zweite Elektrode, das Bezugszeichen 3
einen Brennraum, das Bezugszeichen 4 ein Projektil, das Bezugszeichen 5 einen den
Brennraum 3 umgebenden Isolator 5, das Bezugszeichen 6 einen weiteren Isolator und
das Bezugszeichen 7 eine axiale Halterung. Die Beschleunigungsrichtung des Projektils
4 ist in Pfeilrichtung.
[0004] Ferner ist der Figur 1 ein mit den Elektroden 1, 2 in Verbindung stehender Stromkreis
mit einem Schalter und einer Kondensatorbank 10 zu entnehmen. Die Entladung der Kondensatorbank
10 wird über den Schalter 9, der vorzugsweise ein Ignitionsschalter ist, zur Elektrode
1 geleitet. Zwischen dieser Elektrode 1 und der Elektrode 2 wird ein Metalldraht oder
eine Metallfolie eingebracht. Beim Schließen des Schalters 9 wird dieser Draht bzw.
diese Folie durch den fließenden elektrischen Strom aufgeheizt, verdampft und ionisiert.
Es entsteht ein unter hohem Druck stehendes Gas mit hoher Temperatur, das auch als
Hochdruckplasma bezeichnet wird. Vorzgusweise wird als Metalldraht bzw. Metallfolie
ein Material verwendet, das - wie Aluminium oder Lithium - ein geringes spezifisches
Gewicht hat, weil dann für die Beschleunigung des sich daraus bildenden Gases möglichst
wenig Energie aufgewendet werden muß. Dieses Hochdruckplasma expandiert dann in den
an der Elektrode 2 beginnenden Lauf 2 und beschleunigt darin das Projektil 4.
[0005] Ein derartiger elektrothermaler Beschleuniger ist auch in der US-A-3,148,587 beschrieben.
Dabei weist der in Figur 1 der US-A-3,148,587 dargestellte Beschleuniger am hinteren
Ende der Brennkammer eine senkrecht zur Beschleunigungsrichtung orientierte Elektrodenanordnung
auf, die einen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Projektils verlaufenden Lichtboden
erzeugt. Unmittelbar hinter der Entladungsstrecke verläuft parallel zu dieser eine
die Elektrodenanordnung speisende Stromzuführung.
[0006] Tritt in der Entladungsstrecke ein Lichtbogen auf, so wird dieser durch das Magnetfeld,
das sich um die hinter ihm verlaufende Stromzuführung ausbildet, in Beschleunigungsrichtung
deformiert. Dies bewirkt eine Verstärkung der das Projektil beschleunigenden Gasentladung.
[0007] Die vorliegende Erfindung strebt an, bei einem elektrothermalen Beschleuniger der
eingangs genannten Art eine Erhöhung der Beschleunigungswirkung des Plasmas zu erzielen.
[0008] Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und
8.
[0009] Die Figuren 2A und 2B zeigen eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten,
elektromagnetisch verstärkten Beschleunigers. Dieser elektrothermale Beschleuniger
weist einen Brennraum 13 auf, der von einem Kunststoffisolator 16 umgeben ist. Bringt
man in diesen Kunststoffisolator 16 geschlossene Leiterringe 17 so an, wie es in den
Figuren 2A und 2B gezeigt ist, dann erzeugt der mit der Frequenz der Entladung der
Kondensatorbank zeitlich verändertliche Fluß des den von der Elektrode 11 zur Elektrode
12 fließenden elektrischen Strom umgebenden azimutalen Magnetfelds in diesen Leiterringen
17 einen Strom. Dieser Ringstrom erzeugt über ein zeitlich veränderliches elektromagnetisches
Feld eine zusätzliche verlängerte Kompression des Hochdruckplasmas zwischen den Elektroden
11 und 12, diese wird als Theta-Pinch bezeichnet und der Wirkungsgrad des Beschleunigers
wird durch die induktive Verstärkung verbessert. Dabei bezeichnet das in Figur 2A
dargestellte Bezugszeichen 15 einen die Brennkammer 13 umgebenden HD-Isolator.
[0010] Entsprechend der Darstellung in Figur 3 besteht die zweite Stufe des elektrothermalen
Leichtgasbeschleunigers aus einem Leichtgasbeschleuniger, wobei der Lauf des elektrothermalen
Beschleunigers als Pumprohr 22 ausgebildet ist. Der beschleunigte Kolben 27 bewegt
sich in das Pumprohr 22 hinein, das mit unter hohem Druck stehenden Gas 28 geringen
spezifischen Gewichts gefüllt ist. Vorzugsweise wird hier Wasserstoff oder Helium
verwendet. Der Kolben 27 komprimiert dieses Hochdruckgas 28, bis die am Ende des Pumprohres
angebrachte Membrane 20 birst. Dann tritt dieses Hochdruckgas 28 in den Lauf des Beschleunigers
ein und beschleunigt das dort eingebrachte Projektil 24.
[0011] Ferner ist in Figur 3 ein Isolator 26, ein HD-Isolator 25 sowie ein Schalter 29 und
eine Kondensatorbank 30 dargestellt.
[0012] Der Vorteil dieser Anordnung ist, daß zur Beschleunigung des Projektils nur noch
ein Gas von geringem spezifischen Gewicht, nämlich von dem von Wasserstoff oder Helium,
beschleunigt werden muß. Dadurch wird weniger Energie zur Beschleunigung des Gases
aufgewendet, und es bleibt mehr Energie zur Beschleunigung des Projektils 24 übrig.
[0013] Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß dieser elektrothermale
Beschleuniger elektromagnetisch verstärkt ist und diese elektromagnetische Verstärkung
aus der gleichen Energie versorgt und mit der gleichen Energiequelle betrieben wird,
wie der elektrothermale Beschleuniger als solcher. Damit entfällt eine hierfür einzusetzende
zusätzliche Energiequelle mit Schalter und eine Kopplungselektronik. Die hier dargelegten
Formen der elektromagnetischen Verstärkung sind zudem so ausgebildet, daß keinerlei
Schalter erforderlich sind.
[0014] Die Figuren 4A und 4B zeigen eine zweite vorteilhafte Ausführungsform, bei der die
in den Figuren 2A, 2B dargestellte induktiv gekoppelte Verstärkung so ausgeführt ist,
daß jede einzelne Windung 37, die für die induktive Verstärkung eingesetzt wird, als
RLC-Kreis ausgebildet ist.
[0015] Dadurch kann über eine Veränderung der Phase und Amplitude sowie Frequenz dieser
RLC-Kreise eine Anpassung der elektromagnetischen Verstärkung erreicht werden. Dies
führt zu einer optimalen Anordnung des Gesamtgerätes, sowohl in einstufiger wie in
zweistufiger Ausführung.
[0016] In der Figur 4A bezeichnet dabei das Bezugszeichen 38 einen Kondensator des RLC-Kreises,
das Bezugszeichen 31 eine erste Elektrode, das Bezugszeichen 32 eine mit dem Lauf
ausgebildete zweite Elektrode, das Bezugszeichen 35 einen HD-Isolator, das Bezugszeichen
36 einen Isolator und das Bezugszeichen 33 die Brennkammer.
[0017] Die Figuren 5A und 5B zeigen eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung,
bei der die die induktive Kopplung bewirkende Spule 47 aus mehreren Windungen besteht.
[0018] Insbesondere kann die elektromagnetische Verstärkung durch eine einzelne Spule 47
mit mehreren Windungen durchgeführt werden, die torusförmig um den Entladungsraum
des elektrothermalen Beschleunigers angeordnet ist.
[0019] Ferner ist in Figur 5A eine erste Elektrode 41, eine im Lauf ausgebildete zweite
Elektrode 42, ein HD-Isolator 45 und ein Isolator 46 erkennbar.
[0020] Die Figuren 6A und 6B zeigen eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, bei der
die Spule 57 wiederum als Teil eines RLC-Kreises ausgebildet ist.
[0021] Der RLC-Kreis umfaßt einen Kondensator 58 und die Figur 6A zeigt ferner eine erste
Elektrode 51, eine zweite im Lauf ausgebildete Elektrode 52, einen Brennraum 53 sowie
einen HD-Isolator 55 und einen Isolator 56.
[0022] Die Figuren 7A und 7B zeigen eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung,
bei der der Strom zu der hinteren Elektrode 61 dieses elektrothermalen Beschleunigers
so geleitet wird, daß er eine Spule 67 mit mindestens einer Windung durchläuft, die
den Brennraum 63 des elektrothermalen Beschleunigers umgibt. Das von dieser Spule
67 erzeugte, zeitlich veränderliche elektromagnetische Feld bewirkt eine magnetogasdynamische
Kompression des im Brennraum 63 entstandenen Plasmas (Theta-Pinch) und damit eine
elektromagnetische Verstärkung des Beschleunigers.
[0023] Ferner ist in Figur 7A eine im Lauf integrierte zweite Elektrode 62, ein HD-Isolator
65 sowie ein Isolator 66 dargestellt.
[0024] Der elektrothermale Leichtgasbeschleuniger besteht jeweils aus einer elektrothermalen
ersten Stufe, welche aus einem einfachen elektrothermalen Beschleuniger, vorzugsweise
jedoch aus einem elektromagnetisch verstärkten elektrothermalen Beschleuniger besteht,
wie er vorstehend anhand der verschiedenen Ausführungsvarianten erläutert worden ist,
und einem Leichtgasbeschleuniger als zweiter Stufe. In letzterem Fall ist die Anordnung
die gleiche, wie sie in Figur 3 für den einfachen elektrothermalen Beschleuniger angegeben
ist, wobei die jeweils benutzte Ausführungsform der elektromagnetischen Verstärkung
so wie sie in den Figuren 2A, 2B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B und 7A, 7B dargestellt ist,
hinzuzufügen ist.
[0025] Die Figuren 8A bis 8F zeigen eine Ausführungsform des Beschleunigers, bei dem der
elektrische Strom, der von dem Magnetfeld, das der im Brennraum 73 verlaufende Lichtbogen
erzeugt, und induziert wird, durch eine Leiterschleife 77 mit einem Kondensator 78
geleitet wird, die den Brennraum 73 ringförmig umgibt.
[0026] Ferner ist in den Figuren 8A bis 8F eine erste Elektrode 71, eine mit dem Lauf integrale
zweite Elektrode 72 sowie ein HD-Isolator 75 sowie ein Kunststoffisolator 76 dargestellt.
[0027] Der zeitlich veränderliche Strom in dieser Leiterschleife 77 erzeugt einen entgegengesetzt
gerichteten Strom im Lichtbogenplasma im Brennraum 73. Die Wechselwirkung des Stromes
in der ringförmigen Leiterschleife 77 mit dem induzierten Ringstrom in dem Lichtbogenplasma
bewirkt eine axiale Beschleunigung des Lichtbogenplasmas und damit eine zusätzliche
Beschleunigung des Projektils und einen besseren Wirkungsgrad des Beschleunigers.
[0028] Die elektromagnetische Verstärkung erfolgt also, wie bereits dargestellt, entweder
- direkt, indem die Stromzu- oder -abführung zur Erzeugung eines zeitlich veränderlichen
Magnetfeldes benutzt wird, vgl. die Figuren 7A, 7B,
- induktiv, wobei das Magnetfeld der Lichtbogenentladung im Brennraum des Beschleunigers
in einer Sekundärspule einen Strom erzeugt, der zur elektromagnetischen Verstärkung
benutzt wird (vgl. die Figuren 2A, 2B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A, 6B und 8A bis 8F).
[0029] Bei der induktiven Verstärkung muß die Wirkung des in der Sekundärspule induzierten
Stromes entweder von dieser Sekundärspule oder von einer von dieser Sekundärspule
gespeisten Stromschleife aus erfolgen. Diese Stromschleife wird an geeigneter Stelle
um den Brennraum angeordnet. Der durch diese Leiterschleife fließende zeitlich veränderliche
Strom erzeugt am Ort des primären Lichtbogens im Brennraum ein vorwiegend axiales
Magnetfeld, und dessen zeitliche Änderung führt zu einem Ringstrom, der in der gleichen
Ebene fließt, wie der Strom in der Leiterschleife, diesem aber entgegengesetzt gerichtet
ist. Beide Stromschleifen stoßen sich ab und es ergibt sich eine auf das Lichtbogenplasma
wirkende axiale Kraft, die das Plasma zusätzlich beschleunigt und damit eine Verstärkung
der Projektilbeschleunigung bewirkt.
[0030] Diese Anordnung kann von
- einer Sekundärschleife zu einer Leiterschleife,
- einem Sekundärspulentorus zu einer Leiterschleife,
- sowie zu mehreren, entlang der Plasmaströmung angeordneten Leiterschleifen führen.
[0031] In allen diesen Fällen ist zu erwarten, daß die Beschleunigung des Projektils verstärkt
wird, dies würde im gasdynamischen Modell einer Anordnung mit "mitbewegtem Brennraum"
entsprechen.
1. Elektrothermaler Beschleuniger zum Beschleunigen eines Projektils (4, 24) bestehend
aus
- einer an einem Ende verschlossenen und am gegenüberliegenden Ende in einen Lauf
(2, 12, 22, 32, 42, 52, 72) mündenden Brennkammer (3, 13, 33, 53, 73),
- einer im Bereich des verschlossenen Endes der Brennkammer (3, 13, 33, 53, 73) vorgesehenen
ersten Elektrode (1, 11, 31, 41, 51, 71) und einer im Verbindungsbereich zwischen
Brennkammer und Lauf vorgesehenen zweiten Elektrode (2, 12, 22, 32, 42, 52, 72),
- einer die Brennkammer (3, 13, 33, 53, 73) umgebenden Leiteranordnung (17, 37, 47,
57, 77),
sowie vor Inbetriebnahme des Beschleunigers aus
- einem abdichtend im Lauf vorgesehenen, längs der Laufachse verschiebbaren Projektil
(4, 24) und
- einem in der Brennkammer (3, 13, 33, 53, 73) die Elektroden (1, 11, 31, 41, 51,
71; 2, 12, 22, 32, 42, 52, 72) elektrisch verbindenden Metalleiter,
wobei der Metalleiter beim Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden (1, 11,
31, 41, 51, 71; 2, 12, 22, 32, 42, 52, 72) unter Überdruckentwicklung verdampft und
zumindest teilweise ionisiert und dabei das Projektil (4, 24) im Lauf (2, 12, 32,
42, 52, 72) beschleunigt wird, und wobei ein die Leiteranordnung (17, 37, 47, 57,
77) durchfließender Strom eine elektromagnetische Verstärkung der Gasentladung in
der Brennkammer (3, 13, 33, 53, 73) verursacht,
dadurch
gekennzeichnet,
- daß die Leiteranordnung (17, 37, 47, 57, 77) zumindest eine Windung aufweist, die
in induktiver Kopplung zu der Elektrodenanordnung (1, 11, 31, 41, 51, 71; 2, 12, 22,
32, 42, 52, 72) steht, und
- bei einem Stromfluß zwischen den Elektroden (1, 11, 31, 41, 51, 71; 2, 12, 22, 32,
42, 52, 72) ein Magnetfeld erzeugt, dessen Symmetrieachse mit der des Beschleunigers
zusammenfällt.
2. Beschleuniger nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Kapazität (38, 58, 78) in Serie an die Windung(en) der Leiteranordnung (37,
57, 77) angeschlossen ist.
3. Beschleuniger nach Anspruch 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiteranordnung (17, 37, 47, 57, 77) aus einer die Brennkammer umlaufenden
geschlossenen Leiterschleife (47, 57, 77) besteht.
4. Beschleuniger nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiteranordnung (17, 37, 47, 57, 77) aus einer Mehrzahl von elektrisch gegeneinander
isolierten, in Umfangsrichtung unter im wesentlichen gleichen Abständen um die Brennkammer
herum angeordneten Einzelwindungen (17, 37, 87) besteht.
5. Beschleuniger nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
die Leiteranordnung (17, 37, 47, 57, 77) eine eine Vielzahl von Windungen aufweisende
Spule (47, 57) ist.
6. Beschleuniger nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Kapazität (58) in Serie an die Spule (57) angeschlossen ist.
7. Beschleuniger nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spule (47, 57) torusförmig um die Brennkammer des elektrothermalen Beschleunigers
herumgeführt ist.
8. Elektrothermaler Beschleuniger zum Beschleunigen eines Projektils, bestehend aus
- einer an einem Ende verschlossenen und am gegenüberliegenden Ende in einen Lauf
(67) mündenden Brennkammer (63),
- einer im Bereich des verschlossenen Endes der Brennkammer (63) vorgesehenen ersten
Elektrode (61) und einer im Verbindungsbereichen zwischen Brennkammer (63) und Lauf
(62) vorgesehenen zweiten Elektrode (62),
- einer die Brennkammer (63) umgebenden, mit einer der Elektroden (61; 62) in elektrischer
Verbindung stehenden, eine Windung aufweisenden Leiteranordnung (67),
sowie vor Inbetriebnahme des Beschleunigers aus
- einem abdichtend im Lauf (62) vorgesehen, längs der Laufachse verschiebbaren Projektil
und
- einem in der Brennkammer (63) die Elektroden (61; 62) elektrisch verbindenden Metalleiter,
wobei der Metalleiter beim Anlegen einer Spannung zwischen den Elektroden (61; 62)
unter Überdruckentwicklung verdampft und zumindest teilweise ionisiert und dabei das
Projektil im Lauf (62) beschleunigt wird, und wobei ein die Leiteranordnung (67) durchfließender
Strom eine elektromagnetische Verstärkung der Gasentladung in der Brennkammer (63)
verursacht,
dadurch
gekennzeichnet,
daß die Windung bei einem Stromfluß zwischen den Elektroden (61; 62) ein Magnetfeld
erzeugt, dessen Symmetrieachse mit der des Beschleunigers zusammenfällt.
9. Beschleuniger nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leiteranordnung (67) aus einer in Serie mit der ersten Elektrode (61) verbundenen,
die Brennkammer (63) umgebenden Einzelwindung besteht.
10. Beschleuniger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die elektromagnetische Verstärkung durch eine Kombination von wenigstens zwei,
insbesondere zumindest zum Teil unterschiedlich ausgebildeten elektromagnetischen
Leiteranordnungen (17, 37, 47, 57, 67, 77) erfolgt.
11. Beschleuniger nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein an die Brennkammer (3, 13, 33, 53, 63, 73) anschließender Abschnitt des Laufes
(2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) als Pumprohr (22) ausgebildet ist, an dessem der Brennkammer
zugewandten Ende ein im Pumprohr verschieblich abdichtender Kolben (27) vorgesehen
ist, und dessen anderes Ende durch eine berstfähige, in Beschleunigungsrichtung hinter
dem Projektil (24) angeordnete Membran (20) verschlossen ist.
12. Beschleuniger nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Pumprohr (22) mit einem Gas (28) geringen spezifischen Gewichts, insbesondere
Wasserstoff oder Helium gefüllt ist.
1. Electrothermal accelerator for the acceleration of a projectile (4, 24) comprising
- a combustion chamber (3, 13, 33, 53, 73) which is closed at one end and which opens
into a barrel (2, 12, 22, 32, 42, 52, 72) at the opposite end,
- a first electrode (1, 11, 31, 41, 51, 71) provided in the region of the closed end
of the combustion chamber (3, 13, 33, 53, 73) and a second electrode (2, 12, 22, 32,
42, 52, 72) provided in the connection region between the combustion chamber and the
barrel,
- a conductor arrangement (17, 37, 47, 57, 77) surrounding the combustion chamber
(3, 13, 33, 53, 73),
and, before starting operation of the accelerator,
- a projectile (4, 24) which is provided in the barrel in a sealing manner and which
can be displaced along the barrel axis, and
- a metallic conductor which electrically connects the electrodes (1, 11, 31, 41,
51, 71; 2, 12, 22, 32, 42, 52, 72) in the combustion chamber (3, 13, 33, 53, 73),
wherein the metallic conductor vaporises and at least partially ionises with the
generation of excess pressure upon the application of a voltage between the electrodes
(1, 11, 31, 41, 51, 71; 2, 12, 22, 32, 42, 52, 72) with the projectile (4, 24) being
accelerated in the barrel (2, 12, 32, 42, 52, 72), and wherein a current flowing through
the conductor arrangement (17, 37, 47, 57, 77) brings about an electromagnetic amplification
of the gas discharge in the combustion chamber (3, 13, 33, 53, 73),
characterised in that
- the conductor arrangement (17, 37, 47, 57, 77) has at least one winding which is
inductively coupled with the electrode arrangement (1, 11, 31, 41, 51, 71; 2, 12,
22, 32, 42, 52, 72), and
- generates a magnetic field during a current flux between the electrodes (1, 11,
31, 41, 51, 71; 2, 12, 22, 32, 42, 52, 72), with the axis of symmetry of the magnetic
field coinciding with that of the accelerator.
2. Accelerator in accordance with claim 1,
characterised in that
a capacitance (38, 58, 78) is connected in series to the winding(s) of the conductor
arrangement (37, 57, 77).
3. Accelerator in accordance with claim 1 and 2,
characterised in that
the conductor arrangement (17, 37, 47, 57, 77) comprises a closed conductor loop (47,
57, 77) extending around the combustion chamber.
4. Accelerator in accordance with claim 1 or 2,
characterised in that
the conductor arrangement (17, 37, 47, 57, 77) comprises a plurality of individual
windings (17, 37, 87) which are electrically insulated from one another and which
are arranged around the combustion chamber in the peripheral direction at essentially
equal distances.
5. Accelerator in accordance with claim 1 to 3,
characterised in that
the conductor arrangement (17, 37, 47, 57, 77) comprises a coil (47, 57) having a
plurality of windings.
6. Accelerator in accordance with claim 5,
characterised in that
a capacitance (58) is connected in series to the coil (57).
7. Accelerator in accordance with claim 5 or 6,
characterised in that
the coil (47, 57) is guided in a toroidal manner around the combustion chamber of
the electrothermal accelerator.
8. Electrothermal accelerator for the acceleration of a projectile, comprising
- a combustion chamber (63) which is closed at one end and which opens into a barrel
(67) at the opposite end,
- a first electrode (61) provided in the region of the closed end of the combustion
chamber (63) and a second electrode (62) provided in the connection region between
the combustion chamber (63) and the barrel (62),
- a conductor arrangement (67) having one winding, which surrounds the combustion
chamber (63) and which is electrically connected with one of the electrodes 61; 62),
and, before starting operation of the accelerator,
- a projectile which is provided in the barrel (62) in a sealing manner and which
can be displaced along the barrel axis, and
- a metallic conductor which electrically connects the electrodes (61; 62) in the
combustion chamber (63),
wherein the metallic conductor vaporises and at least partially ionises with the
generation of excess pressure upon the application of a voltage between the electrodes
(61; 62) with the projectile being accelerated in the barrel (62), and wherein a current
flowing through the conductor arrangement (67) brings about an electromagnetic amplification
of the gas discharge in the combustion chamber (63),
characterised in that
the winding generates a magnetic field during a current flux between the electrodes
(61; 61), with the axis of symmetry of the magnetic field coinciding with that of
the accelerator.
9. Accelerator in accordance with claim 8,
characterised in that
the conductor arrangement (67) comprises a single winding which is connected in series
with the first electrode (61) and which surrounds the combustion chamber (63).
10. Accelerator in accordance with one of the preceding claims,
characterised in that
the electromagnetic amplification takes place through a combination of at least two
electromagnetic conductor arrangements (17, 37, 47, 57, 67, 77) which are in particular
at least partly differently constructed.
11. Accelerator in accordance with one of the preceding claims,
characterised in that
a section of the barrel (2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) following the combustion chamber
(3, 13, 33, 53, 63, 73) is formed as a pump tube (22) with a piston (27) which is
movable in a sealing manner being provided at the end of the pump tube which faces
the combustion chamber, and with the other end of the pump tube being closed by a
membrane (20) which is able to burst and which is arranged behind the projectile (24)
in the direction of acceleration.
12. Accelerator in accordance with claims 11,
characterised in that
the pump tube (22) is filled with a gas (28) of low specific weight, in particular
with hydrogen or helium.
1. Accélérateur électrothermique pour accélérer un projectile (4, 24), comprenant
- une chambre de combustion (3, 13, 33, 53, 73) qui est fermée à l'une de ses extrémités
et qui, à son extrémité opposée, débouche dans un canon (2, 12, 22, 32, 42, 52, 72),
- une première électrode (1, 11, 31, 41, 51, 71) prévue dans la zone de l'extrémité
fermée de la chambre de combustion (3, 13, 33, 53, 73) et une seconde électrode (2,
12, 22, 32, 42, 52, 72) prévue dans la zone de connexion entre la chambre de combustion
et le canon,
- un agencement conducteur (17, 37, 47, 57, 77) qui entoure la chambre de combustion
(3, 13, 33, 53, 73),
et comprenant, avant la mise en marche de l'accélérateur,
- un projectile (4, 24) disposé de manière étanche dans le canon et pouvant se déplacer
le long de l'axe du canon, et
- un conducteur métallique qui, dans la chambre de combustion (3, 13, 33, 53, 73),
relie électriquement les électrodes (1, 11, 31, 41, 51, 71 ; 2, 12, 22, 32, 42, 52,
72),
le conducteur métallique étant vaporisé, lors de l'application d'une tension entre
les électrodes (1, 11, 31, 41, 51, 71 ; 2, 12, 22, 32, 42, 52, 72), en formant une
surpression, et étant au moins partiellement ionisé, ce qui a pour effet d'accélérer
le projectile (4, 24) dans le canon (2, 12, 32, 42, 52, 72), et un courant parcourant
l'agencement conducteur (17, 37, 47, 57, 77) provoquant une amplification électromagnétique
de la décharge gazeuse dans la chambre de combustion (3, 13, 33, 53, 73),
caractérisé en ce que
- l'agencement conducteur (17, 37, 47, 57, 77) comporte au moins un enroulement qui
est couplé de manière inductive à l'agencement d'électrodes (1, 11, 31, 41, 51, 71
; 2, 12, 22, 32, 42, 52, 72), et
- produit, en présence d'un passage de courant entre les électrodes (1, 11, 31, 41,
51, 71 ; 2, 12, 22, 32, 42, 52, 72), un champ magnétique dont l'axe de symétrie coïncide
avec celui de l'accélérateur.
2. Accélérateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un condensateur (38, 58,
78) est relié en série à l'enroulement ou aux enroulements de l'agencement conducteur
(37, 57, 77).
3. Accélérateur selon la revendication 1 et,2, caractérisé en ce que l'agencement conducteur
(17, 37, 47, 57, 77) comprend une boucle conductrice (47, 57, 77) fermée qui entoure
la chambre de combustion.
4. Accélérateur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'agencement conducteur
(17, 37, 47, 57, 77) comprend une pluralité d'enroulements individuels (17, 37, 87)
isolés électriquement les uns par rapport aux autres et disposés autour de la chambre
de combustion dans le sens circonférentiel à des intervalles sensiblement identiques.
5. Accélérateur selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'agencement conducteur
(17, 37, 47, 57, 77) est une bobine (47, 57) comportant une pluralité d'enroulements.
6. Accélérateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un condensateur (58) est
relié en série à la bobine (57).
7. Accélérateur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la bobine (47, 57)
entoure la chambre de combustion de l'accélérateur électrothermique à la manière d'un
tore.
8. Accélérateur électrothermique pour accélérer un pro jectile, comprenant
- une chambre de combustion (63) qui est fermée à l'une de ses extrémités et qui,
à son extrémité opposée, débouche dans un canon (67),
- une première électrode (61) prévue dans la zone de l'extrémité fermée de la chambre
de combustion (63) et une seconde électrode (62) prévue dans la zone de connexion
entre la chambre de combustion (63) et le canon (62),
- un agencement conducteur (67) qui entoure la chambre de combustion (63), qui est
en contact électrique avec l'une des électrodes (61 ; 62) et qui comporte un enroulement,
et comprenant, avant la mise en marche de l'accélérateur,
- un projectile disposé de manière étanche dans le canon (62) et pouvant se déplacer
le long de l'axe du canon, et
- un conducteur métallique qui, dans la chambre de combustion (63), relie électriquement
les électrodes (61 ; 62),
le conducteur métallique étant vaporisé, lors de l'application d'unetension entre
les électrodes (61 ; 62), en formant une surpression et étant au moins partiellement
ionisé, ce qui a pour effet d'accélérer le projectile dans le canon (62), et un courant
parcourant l'agencement conducteur (67) provoquant une amplification électromagnétique
de la décharge gazeuse dans la chambre de combustion (63), caractérisé en ce que l'enroulement
produit, en présence d'un passage de courant entre les électrodes (61 ; 62), un champ
magnétique dont l'axe de symétrie coïncide avec celui de l'accélérateur.
9. Accélérateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'agencement conducteur
(67) comprend un enroulement individuel qui est relié en série à la première électrode
(61) et qui entoure la chambre de combustion (63).
10. Accélérateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'amplification
électromagnétique s'effectue par une combinaison d'au moins deux agencements conducteurs
électromagnétiques (17, 37, 47, 57, 67, 77) qui, en particulier au moins en partie,
sont de conception différente.
11. Accélérateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une
partie du canon (2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72) reliée à la chambre de combustion
(3, 13, 33, 53, 63, 73) est conçue sous la forme d'un tube de pompage (22), à l'extrémité
duquel, ladite extrémité étant tournée vers la chambre de combustion, est prévu un
piston (27) coulissant de manière étanche dans le tube de pompage et dont l'autre
extrémité est fermée par une membrane éclatable (20) disposée derrière le projectile
(24) dans le sens d'accélération.
12. Accélérateur selon la revendication 11, caractérisé en ce que le tube de pompage (22)
est rempli avec un gaz (28) de faible poids spécifique, en particulier d'hydrogène
ou d'hélium.