(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬莢の中に弾丸および発射薬が配置され、前記発射薬がコントロ−ルチュ−ブによってブ−スタ火薬とメイン火薬に分離されて、前記コントロ−ルチュ−ブ内に前記弾丸および前記ブースタ火薬が配置され、前記コントロ−ルチュ−ブと前記薬莢の間に前記メイン火薬が配置され、前記コントロ−ルチュ−ブに設けられた孔によって前記ブ−スタ火薬と前記メイン火薬が連絡されているダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾において、
前記コントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧が３０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2 であり、かつ前記ブ−スタ火薬の装填密度が０．７ｇ／ｃｍ3 以上であるか、もしくは前記コントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧が７０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ2 であり、かつ前記ブ−スタ火薬の装填密度が０．５ｇ／ｃｍ3 以上であることを特徴とするダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾。
【請求項２】
火管にある孔が機軸方向に向いていることを特徴とする請求項１に記載のダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾。
【請求項３】
ブ−スタ火薬がシングルベ−ス組成でウェッブが０．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、薬莢の中にコントロ−ルチュ−ブが配置され、そのコントロ−ルチュ−ブの中に弾丸が配置されているダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クローズドテレスコープ弾は、弾丸が薬莢の中に完全に挿入されており、弾薬の体積を小さくすることができる。そのため砲システムにおける弾の保存容積が縮小できると共に、給弾等のメカニズムが従来の砲システムよりコンパクト化でき、より高速な射撃が可能となる。
【０００３】
クローズドテレスコープ弾には、そのタイプによりシングルステージ型とダブルステージ型がある。シングルステージ型は従来の弾薬において弾丸が薬莢内に挿入された形態を有するもので、図７に示すように弾丸１がコントロールチューブ２内に配置され、薬莢３とコントロールチューブ２の間およびコントロールチューブ２の後方に発射薬４が満たされた構造をしている。また、弾丸１の前面には弾丸保持シール５が設けられ、薬莢３の後方には点火装置としての火管６が配置されている。
【０００４】
一方、ダブルステージ型は、発射薬がブースタ火薬とメイン火薬に分かれたものであり、図１に示すように薬莢１１内のコントロールチューブ１３の外側にメイン火薬１７が配置され、コントロールチューブ１３の内側で弾丸１８の後方にブースタ火薬１６が配置されており、コントロールチューブ１３は弾丸１８の初期の動きを制御するものである。
【０００５】
ダブルステージ型クローズドテレスコープ弾は、火管１５により着火させられたブースタ火薬の燃焼により弾丸が起動され、弾丸の移動によりコントロールチューブ１２に設けられたメイン火薬への火炎伝播用の孔１３に火炎が達したときにメイン火薬１７へ着火し、メイン火薬１７の燃焼により弾丸を更に加速していく。
【０００６】
テレスコープ弾の研究は古くから行われており、その発射薬や火管に関しても古くから研究されている。例えば、米国特許第５０４２３８８号、米国特許第５０４８４２２号、米国特許第５０６３８５２号、米国特許第５０６７４０７号等にダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾が記載されている。
例えば、米国特許第５０６３８５２号にはダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾のブ−スタ火薬の特性に関し記載されており、ブ−スタ火薬として粒状のシングルベ−ス組成で単孔管状発射薬が示されている。
【０００７】
更に米国特許第５１９２８２９号にはシングルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾の火管構造が示されている。この火管は複数の孔が機軸方向に角度を有して形成されており、点火装置が孔の中心軸と薬莢の中間点と交差する位置に配置されており、この火管により直接メイン火薬に着火させるものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、ダブルステージ型クローズドテレスコープ弾は、火管によって着火されるブ−スタ火薬のエネルギ−で弾丸が移動し、コントロ−ルチュ−ブに設置された孔によりブ−スタ火薬とメイン火薬が連絡されて、メイン火薬が着火するようになされている。しかし、コントロ−ルチュ−ブの外周上に配置されたメイン火薬を同時にかつ均質に着火させるために、この一連の燃焼伝播は短時間に均質に達成される必要があり、初期のブ−スタ火薬までの着火がうまく行かないとシステム全体の機能が不良になる。
【０００９】
従来の火管を使うと、ブ−スタ火薬がうまく燃えず、コントロールチューブの孔の位置に到達した時に、ブ−スタ火薬が均質に着火されていない現象が認められた。また、点火を良くさせるために点火薬量を増加しても、逆にブ−スタ火薬の燃焼圧力が下がるような現象が認められた。
本発明は、ダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾の火管が点火され、ブ−スタ火薬が着火するまでの燃焼を改良することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係るダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾は、薬莢の中に弾丸および発射薬が配置され、前記発射薬がコントロ−ルチュ−ブによってブ−スタ火薬とメイン火薬に分離されて、前記コントロ−ルチュ−ブ内に前記弾丸および前記ブースタ火薬が配置され、前記コントロ−ルチュ−ブと前記薬莢の間に前記メイン火薬が配置され、前記コントロ−ルチュ−ブに設けられた孔によって前記ブ−スタ火薬と前記メイン火薬が連絡されているダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾において、前記コントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧が３０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２  であり、かつ前記ブ−スタ火薬の装填密度が０．７ｇ／ｃｍ３  以上であるか、もしくは前記コントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧が７０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２  であり、かつ前記ブ−スタ火薬の装填密度が０．５ｇ／ｃｍ３  以上であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係るダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾は、火管にある孔が機軸方向に向いていることを特徴とする。
さらに、請求項３に係るダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾は、ブ−スタ火薬がシングルベ−ス組成でウェッブが０．８ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１２】
コントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧を１００ｋｇｆ／ｃｍ２  より大きくすると、ブ−スタ火薬の燃焼による圧力上昇のため、コントロ−ルチュ−ブ内の圧力が大きくなり、コントロ−ルチュ−ブの厚みが大きくなるので好ましくない。
また、弾丸起動圧を小さくし、コントロ−ルチュ−ブ内の圧力を小さくすると、ブ−スタ火薬の燃焼が不良になり、メイン火薬の着火が不十分になる。従って、コントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧は３０ｋｇｆ／ｃｍ２  〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２  の間で設定されるようにするのが好ましく、その中でブ−スタ火薬の燃焼を適正化することが好ましい。
【００１３】
本発明のダブルステ−ジ型クロ−ズドテレスコ−プ弾においては、薬莢底部から弾丸底部までの間に装填されたブ−スタ火薬の装填密度が０．７ｇ／ｃｍ３  以上であることが好ましい。それ以下であるとブ−スタ火薬をうまく燃焼させるためのコントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧の範囲が狭くなるので設計上好ましくない。弾丸起動圧を７０ｋｇｆ／ｃｍ２  以上にすると、装填密度を下げることができ、０．５ｇ／ｃｍ３  以上であってもうまく燃焼させることができる。なお、装填密度の最大値はブ−スタ火薬の仮比重（単位体積当たりに装填可能な火薬重量）で設定される。
【００１４】
また、火管に開けられた孔が機軸方向に向けられている方が、ブ−スタ火薬の燃焼時間を短くする上で好ましい。
選定された点火薬システムにおいて、ブ−スタ火薬の装填密度とコントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧を制御するために、コントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧を模擬する所定の破裂板を弾丸進行方向に向かって弾丸の前に設定した破裂板ボンブ装置を用い、選定された点火薬システム条件下でブ−スタ火薬の装填密度とコントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧を適正化することで求められる。また、ショットボンブを用いることもできる。弾丸口径、弾丸重量によって破裂板の破裂圧力が影響されるが、適正化の方法は影響されない。
【００１５】
このコントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧は、薬莢開放部に設置する弾丸保持シ−ル部品の接着力、薬莢開放部をクリンプすることにより発生する圧縮力、またはコントロ−ルチュ−ブに施工したシェアピン、シェアリング等で制御することが出来る。
ブ−スタ火薬は急焼性で着火性がよい組成が好ましく、組成としてはシングルベ−スが良い。
【００１６】
また、ウェッブは０．８ｍｍ以下がよく、それより大きくなると圧力立ち上がりが遅くなり、システム全体の燃焼時間が延びるので好ましくない。更に好ましくは０．５ｍｍ以下がよい。下限は製造性によって制限され、０．１ｍｍ程度が下限となる。
【００１７】
【実施例】
次に図面により本発明を詳細に説明する。
本発明のダブルステージ型クロ−ズドテレスコ−プ弾は、図１に示すように薬莢１１内のコントロールチューブ１３の外側にメイン火薬１７が配置され、コントロールチューブ１３の内側で弾丸１８の後方にブースタ火薬１６が配置されている。
【００１８】
ブースタ火薬１６は火管１５により着火され、コントロールチューブ１２に設けられたメイン火薬への火炎伝播用の孔１３を介してメイン火薬１７へ着火されるようになされている。
弾丸起動圧は弾丸保持シールで制御されるが、実際には破裂板ボンブを用いてシュミレーションすることにより弾丸起動圧を所定の範囲に制御することとなる。
【００１９】
破裂板ボンブは４０ｍｍの内径で薬室容積６０ｃｃのものを用いた。
また、点火薬としては黒色火薬（等級５）を用い、ブ−スタ火薬としてはシングルベ−ス組成を用いた。シングルベ−スの組成としては、例えばニトロセルロース８７％、ジニトロトルエン１０％、ジブチルフタレート３％、ジフェニルアミン１％のものを用いることができ、単孔管状（直径：１．１ｍｍ、長さ：６．５ｍｍ、内孔径：０．３５ｍｍ、ウエッブ：０．３７５ｍｍ）を用いた。
【００２０】
破裂板は図２に示すように円板３１に溝きり３２をいれたものを使用し、表１に示すように所定の圧力で破裂するように樹脂、金属の材質選定をし、溝きり厚を調節した。本実施例ではポリカーボネートと鉄を用いたが、材質は特に限定されるものではなく、目標の圧力で破壊するものであればよい。
この時の結果を表２に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
【表２】
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【００２３】
この際、使用した点火薬は最小量１．０ｇより最大量３．５ｇである。点火薬量をあげてもＰｍａｘ  が低下する領域と点火薬量をあげることによりＰｍａｘ  が上昇する領域（点火が良好な領域）が分かれていることが確認された。このようにコントロ−ルチュ−ブ内の弾丸起動圧とブ−スタ火薬の装填密度を調整することでブ−スタ火薬の燃焼状況が良好な領域が選定される。
【００２４】
この時の最大点火圧力との関係の代表例を図３に示す。
次に、上記の実施例と同じ破裂板ボンブを用い点火方法を変えた試験結果を図４に示す。この時用いた火管体の構造を図５および図６に示す。図５に示す火管は長さ５３ｍｍの管体２１にφ６ｍｍの孔２２が１２個一定の間隔で円周方向に開けられており、図６に示す火管はφ２ｍｍの孔２２が７個機軸方向に向いて開けられている。２３はネジである。
【００２５】
なお、図４に示す絹袋タイプは点火薬を絹袋に包んで点火装置とした簡易点火装置である。
この結果、底部着火タイプで、図６に示すように、その孔が機軸方向に向いている火管の方が理論に近い燃焼波形を示しており、燃焼遅れ時間が短く着火として良好であることが確認された。そのエネルギ−の放出方向が弾丸の機軸方向より角度がずれるにしたがい燃焼遅れ時間が長くなる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、ブ−スタ薬の燃焼を安定化させ、メイン火薬への着火の制御の信頼性をあげることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダブルステージ型クローズドテレスコープ弾の構成を示す図である。
【図２】破裂板ボンブに用いられる破裂板を示す図である。
【図３】弾丸起動圧と点火薬量と最大圧力の関係を示した図である。
【図４】本発明の火管を使用したときの圧力と時間のカーブと理論燃焼計算により得られたカーブとを比較した図である。
【図５】孔が円周方向に開けられた火管を示す。
【図６】孔が機軸方向に向いて開けられた火管である。
【図７】シングルステージ型クローズドテレスコープ弾の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  弾丸
２  コントロールチューブ
３  薬莢
４  発射薬
５  弾丸保持シール
６  火管（点火装置）
１１  薬莢
１２  コントロールチューブ
１３  孔
１４  弾丸保持シール
１５  点火装置
１６  ブースタ火薬
１７  メイン火薬
１８  弾丸
２１  火管
２２  孔
３１  破裂板
３２  溝きり
【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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