(57)【要約】      （修正有）【課題】飛来する脅威に対し要撃力を生成するために、爆発の形状および方向を制御する方法およびシステムを提供する。【解決手段】来襲脅威３４の方向を感知することと、脅威に対する要撃ベクトルを計算することと、要撃ベクトルに沿って導かれる要撃力を生成することができるように爆発装置１６を点火することとを含み得る。システムは、来襲脅威３４の方向を検出するように構成されたセンサ１２と、爆薬１８および複数の埋め込まれた起爆装置２０を備える爆発装置１６と、脅威の方向に関するセンサ１２からの情報を受け取るように接続され、かつ、来襲脅威３４に応答して対抗力を生成するように選択された形状、方向、および強度を有する爆発２４、３２を生じるために起爆装置２０を順次点火するように接続された点火順序計算装置１４とを具備し得る。【選択図】図１
2013195058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
爆発（２４、３２）の形状および方向を制御する方法であって、
保護領域に対する来襲脅威（３４）の方向を感知し、前記脅威に対する要撃ベクトルを計算するセンサ（１２）を設けることと、
複数の起爆装置（２０）がその中に埋め込まれた爆薬（１８）を設けることと、
前記センサ（１２）からの情報に応答して前記起爆装置（２０）の点火順序パターンを決定するために、前記センサ（１２）からの前記要撃ベクトルに関する情報を受け取るように接続され、前記起爆装置（２０）を起爆するように接続されている点火順序計算装置を設けることと、
前記要撃ベクトルに実質的に沿う対抗力を生成するために前記起爆装置（２０）を前記点火順序パターンで起爆するように前記点火順序計算装置（１４）を作動させることと
を含む方法。
【請求項２】
前記点火順序計算装置（１４）を作動させることにより、前記対抗力の方向および強度を共に制御する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記爆薬（１８）が規則的に成形されている、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記起爆装置（２０）が、線形、矩形、円筒形、円錐形、または球形パターンの１つで前記爆薬（１８）内に配置されている、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記パターンが、１次元、２次元、または３次元パターンの１つである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記要撃力が、前記脅威によって生成される来襲衝撃波を減衰するように構成されている、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
攻撃と防御の両方の能力を有する脅威低減システムであって、
保護領域に対する来襲脅威（３４）の方向を検出するように構成されたセンサ（１２）と、
爆薬（１８）、および前記爆薬（１８）に埋め込まれた複数の起爆装置（２０）を含む爆発装置（１６）であって、前記起爆装置（２０）が、選択された順序で起爆すると、予め設定された方向で、予め設定された強度を有する形状の爆発を生じるように構成されている、爆発装置（１６）と、
前記来襲脅威（３４）に応答して、前記形状の爆発を生成し、対抗力を生じるために前記起爆装置（２０）の最適な点火順序パターンを決定するように構成された点火順序計算装置（１４）と
を具備するシステム。
【請求項８】
前記爆発装置（１６）が車両の実質的に垂直な面に装着されている、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記爆発装置（１６）が前記面と共形である、請求項７または８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記爆発装置（１６）が支持面に固定的に装着されている、請求項７ないし９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１１】
前記爆発装置（１６）が規則的に成形されている、請求項７ないし１０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１２】
前記センサ（１２）が、赤外線光、可視光、紫外線光、マイクロ波、およびＸ線の少なくとも１つを含む電磁放射を判定することによって、爆発（２４、３２）を検出するように構成されている、請求項７ないし１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記爆発（２４、３２）が、少なくとも２つの異なるタイプのセンサ（１２）を用いて検出される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記来襲脅威（３４）が爆発（２４、３２）からの衝撃波である、請求項７ないし１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記点火順序計算装置（１４）が前記爆発（２４、３２）の規模、距離、仰角、および方位位置の少なくとも１つを決定する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記起爆装置（２０）が、あるパターンで前記爆薬（１８）内に配置され、それぞれの前記起爆装置（２０）が、前記点火順序計算装置（１４）によって独立に作動させられるように接続されている、請求項７ないし１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記起爆装置（２０）が、線形、矩形、円筒形、円錐形、または球形パターンの１つで配置されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記パターンが、１次元、２次元、または３次元の１つである、請求項１７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、爆発の形状および方向を制御する方法およびシステムに関し、より詳細には、接近する衝撃波を屈折し減衰させるために爆発の形状および方向を制御する方法およびシステムに関する。爆発兵器の共通の特徴は、弾頭内に入れられた爆発装薬を備えることである。弾頭は、ミサイルの弾頭もしくはロケット推進グレネード（ＰＲＧ）のような自己推進型の場合もあり、または迫撃砲弾の弾頭、砲弾、もしくは空対地爆弾のような弾道型の場合もある。そのような爆発兵器は、２つの原理的態様で破壊および損傷を生じる。
【背景技術】
【０００２】
第１に、起爆されたとき、爆発装薬はガスおよびプラズマの加熱された塊を生成し、そのガスおよびプラズマが急速に膨張し、それが入っている弾頭を破砕する。破砕された弾頭の破片が高速の弾片になり、その弾片が、車両および人員を含めて周囲の構造物を被弾させ損傷する。静止構造物は、強化して、弾片によって生じる損傷を防ぐことができる。防護装甲を車両に用いて、弾片によって生じる損傷を低減することができるが、そのような装甲は車両の重量を増やし、それが、車両の性能に悪い影響を与え得る。人間は防弾衣を着ることができるが、そのような防弾衣は、通常、頭、腕、足などの人体の一部を保護せずに残すので、効果が減殺される。
【０００３】
第２に、爆発装薬の起爆は、爆発装薬の急速燃焼によって生じる高温ガスおよび加熱プラズマの膨張する塊を生成する。高温ガスおよびプラズマの膨張する塊の外縁は圧力衝撃波を形成する。弾頭の爆発装薬の起爆によって解放されるエネルギーに応じて、この衝撃波は、車両を含む隣接する構造物を激しく損傷し、その衝撃を受けた人員を殺傷するのに十分なエネルギーを有し得る。静止構造物は、そのような衝撃波が及ぼすエネルギーに耐えるように強化することができる。車両に装甲を付加することは、特に重い装甲を担持することができない軽車両に関して、効果が低くなる。人員は、爆発兵器が発生する高エネルギー衝撃波には特に無防備である。たとえば、爆発による衝撃波は、最低限でも人間の鼓膜を損傷し、高エネルギーレベルでは、人間の脳が頭蓋骨を強打することによって生じる脳震盪または死を生じ得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、爆発兵器によって生じる衝撃波の破壊作用を減殺ことができる対策を開発する必要がある。そのような対策は、好ましくは、爆発兵器が起爆したら、ミリ秒程度で展開できなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、爆発の形状および方向を制御する方法およびシステムを対象とする。特定の一態様では、その方法およびシステムは、来襲する脅威に伴う爆薬の起爆によって生成される衝撃波の力に対抗するために使用することができる。本開示の方法およびシステムは、対抗する爆発を、来襲する脅威によって生じる爆発に向けて成形し導くことによって、来襲脅威からの衝撃波に向けて導くことができる加熱ガスの膨張する塊を生成することができる。
【０００６】
本開示の方法およびシステムの爆発によって生成される加熱ガスの塊が、周囲の空気と本開示の方法および装置の対抗爆発による衝撃波の外周との境界での屈折率を変化させ、それによって、来襲脅威からの衝撃波を意図する目標から逸らすことができる。加熱ガスの塊は、来襲脅威からの衝撃波および高温ガスを、意図する目標から逸れるように「変針させる」レンズとして働くことができる。また、来襲脅威からの衝撃波は、分散させ、そうしないと意図する目標に打撃を与えるであろう最大の力から強度を減殺することができる。
【０００７】
一実施形態によれば、方法は、来襲脅威の方向および速度を感知することと、脅威に対する要撃ベクトルを計算することと、要撃ベクトルに沿って導かれる要撃力を有する爆発を生成するべく爆発装薬を起爆するように、爆発装薬内の爆薬起爆格子を作動させることとを含み得る。一態様では、爆薬起爆格子を作動させるステップが、所望の形状の要撃爆発力を生成するために、予め設定された順序で複数の個々の起爆装置を作動させることを含み得る。
【０００８】
別の実施形態によれば、爆発の形状および方向を制御するシステムは、来襲脅威の方向および速度を検出するように構成されたセンサと、起爆装置格子を備える爆発装置であって、起爆装置格子が、選択された方向で、選択された強度を有する形状の爆発を生じるために爆発装置を選択的に起爆するように構成されている、爆発装置と、来襲脅威に応答して、前記形状の爆発を生成し、対抗力を生じさせるべく起爆装置格子を作動させるように構成された点火順序計算装置とを備え得る。一態様では、爆発装置は、爆発材が取り付けられた、鋼板などの補強または強化基板を備え得る。爆発装置は、爆薬が起爆装置格子によって起爆されたとき、爆発力を、保護対象物とは反対方向に、来襲脅威の方へ確実に向けるために、基板が爆発材と保護対象物との間に来るように、配向することができる。
【０００９】
さらに別の実施形態によれば、車両が、来襲脅威の方向および速度を検出するように構成されたセンサと、起爆装置格子を備える爆発装置であって、起爆装置格子が、選択された方向で、選択された強度を有する形状の爆発を生じるために爆発装置を選択的に起爆するように構成されている、爆発装置と、来襲脅威に応答して、前記形状の爆発を生成し、対抗力を生じさせるべく起爆装置格子を作動させるように構成された点火順序計算装置とを有する、爆発の形状および方向を制御するシステムを備え得る。一態様では、少なくとも、爆発装置は、車両の扉に装着することができ、爆発材が取り付けられた、鋼板などの補強または強化基板を備え得る。爆発装置は、爆薬が起爆装置格子によって起爆されたとき、爆発力を、保護対象物とは反対方向に、来襲脅威の方へ確実に向けるために、基板が爆発材と車両との間に来るように、配向することができる。一態様では、センサもまた、車両の扉に装着することができる。車両は爆発装置を保護するカバーを備え得る。
【００１０】
一態様では、センサは、システムが防護するものにその結果生じる衝撃波が達する前に、来襲脅威が生じる爆発を検出するように選択される。センサは、来襲脅威に伴う爆薬の起爆によって生じる電磁放射を検出するように選択することができ、その理由は、そのような放射が光速で伝わり、衝撃波より先にセンサに達するからである。電磁放射は、マイクロ波のバースト、ならびに電磁スペクトルのＸ線、赤外線、可視光線、および紫外線部分の１つまたは複数の放射閃光を含み得る。
【００１１】
一態様では、起爆装置格子は、爆発材に埋め込まれたあるパターンで配置された複数の個々の起爆装置を備え得、さらなる態様では、そのパターンが規則的格子の形状であり得る。他の態様では、起爆装置は、リング、同心円、または放射状パターンで配置することができる。爆発材は、板、円筒、球、円錐、角錐台、または他の規則的な幾何学形状に成形することができる。選択される爆発材の形状は、その爆発材が装着される面または構造、および所望の爆発の形状によって決定することができる。爆発材内の起爆装置のパターンは、爆発材の形状に応じて、かつ所望の爆発の形状によって選択することができる。
【００１２】
一態様では、各起爆装置は、点火順序計算装置に個々に接続することができ、それによって、点火順序計算装置が所望の順序の起爆装置の作動を起こすことができる。別の態様では、起爆装置の複数のグループを点火順序計算装置に接続することができ、それによって、その起爆装置の各グループを順次起爆して所望の爆発の形状を生成することができる。
【００１３】
本開示の方法およびシステムの他の目的および利点が、以下の説明、添付図面、および添付特許請求の範囲によって明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】装薬の起爆を電子的に成形する本開示のシステムの例示的実施形態の概略図である。
【図２】例示的起爆装置格子の詳細を示す、図１の爆発装置の概略図である。
【図３】車両の扉に装着されたところを示す、図２の爆発装置の例示的実施形態の概略図である。
【図４Ａ】起爆装置が配置された円筒の形での本開示の爆発装置の一態様の透視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの態様の平面図である。
【図４Ｃ】図４Ａの態様の立面図である。
【図５】起爆装置が配置された球の形での本開示の爆発装置の一態様の立面図である。
【図６Ａ】起爆装置が配置された円錐の形での本開示の爆発装置の一態様の透視図である。
【図６Ｂ】図６Ａの態様の中間断面図である。
【図６Ｃ】図６Ａの態様の底面図である。
【図７Ａ】起爆装置が配置された台形角柱または角錐台の形での本開示の爆発装置の一態様の立面図である。
【図７Ｂ】図７Ａの態様の平面図である。
【図７Ｃ】図７Ａの態様の底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示されるように、装薬の起爆を電子的に成形する開示されたシステムは、全体が１０で示され、センサ１２と、センサに接続された点火順序計算装置１４と、爆発装置１６とを備え得る。爆発装置１６は、複数の個々の起爆装置２０が挿入された爆薬１８を備え得る。それぞれの起爆装置２０は、点火順序計算装置１４に接続することができ、それによって、予め設定された、または所定の順序で個々に起爆することができる。
【００１６】
図１および２に示されるように、爆薬１８は規則的な形状にすることができる。図面に示されるように、爆薬は平らで横長な形状に成形することができる。一態様では、爆薬１８は、既知の材料、たとえばＣ４、ＰＥ４、セムテックスなどのプラスチック爆薬またはトリニトロトルエン（ＴＮＴ）などの爆薬から製作することができる。プラスチック爆薬は、その安定性および鋳造可能性のために好ましい。一態様では、爆薬１８は、基板２２上に装着することができ、基板２２は、爆薬１８の起爆によって生成される爆発２４の力を保護領域２６とは反対方向へ向けるのに十分な強度および厚さの、鋼またはケブラー（登録商標）などの材料の板であり得る。一部の用途では、構造体または装着支持基板２２はまた、特別に補強する必要もあり得る。基板２２は、実質的に平らな板として図２に示されているが、凹形などの３次元形状を有するように基板を形成することは本開示の範囲内である。爆薬１８は、そのような板の凹面に取り付けることができ、それによって、爆発２４によって発生した高温ガス２８が、来襲する脅威３４の弾頭の起爆によって生じる爆発３２からの衝撃波３０に向かって集中することができる対抗力として作用することができる。
【００１７】
防護領域２６は、爆発装置１６の後ろに位置することができ、車両３６（図３参照）または人員（図示せず）を含み得る。爆発装置１６が基板２２を備える場合、防護領域２６は、基板の、爆薬１８とは反対側になり得る。
【００１８】
起爆装置２０は、爆薬１８内に規則的な格子パターンで配置することができ、すなわち、起爆装置は、実質的に一様に離隔して配置し、爆薬の行および列に整列させることができ、それによって、爆薬全体に亘って実質的に均一に分散させることができる。起爆装置２０は、爆薬１８において実質的に単一の面内に配置されて示されているが、起爆装置は、爆薬内に３次元パターンで配置することができ、それによって、起爆装置は、本開示システム１０の範囲から逸脱せずに、爆薬内に３次元の角柱形状を形成できることを理解されたい。また、起爆装置２０の配置は、爆薬を起爆することによって生じさせる衝撃波の所望の形状に応じて、爆薬１８内に異なるパターンを取ることができることも理解されたい。
【００１９】
センサ１２は、迫撃砲弾、大砲弾、誘導ミサイル、ＲＰＧ、または空対地爆弾を含み得る来襲脅威３４、ならびに、改良爆発装置（ＩＥＤ）または地雷などの定置式爆発装置の起爆による爆発３２を検出するように選択することができる。それぞれの場合、センサ１２は、好ましくは、その結果生じる衝撃波３０が防護領域２６に到達する前に来襲脅威３４の起爆を検出するように選択される。一態様では、センサは、爆発３２から射出される電磁放射３８が衝撃波３０より速く伝わるので、それを検出するように選択することができる。
【００２０】
センサ１２は、マイクロ波のバースト、赤外線、可視光線および紫外線の閃光、Ｘ線のバーストなど、爆発３２によって射出される電磁スペクトルの任意の部分を検出するように選択することができる。たとえば、ＩＥＤは起爆に際しＸ線を射出し得ることが分かっている。そのようなＸ線の痕跡を、衝撃波３０に先立ってセンサ１２によって検出することができ、それによって、システム１０を展開する時間ができる。一態様では、センサ１２は、誤確認に応答してシステム１０が展開することをできるだけなくすために、２つ以上のタイプの電磁放射３８を選択することができる。別の態様では、システム１０は、Ｘ線またはマイクロ波に加えて、またはその代わりに、ガンマ線または中性子の形態の電磁放射３８のバーストを検出するように選択されたセンサ１２を備え得、それによって、システムは、中性子の起爆から来襲する衝撃波に応答して展開することができる。
【００２１】
一実施形態では、センサ１２は、爆発３２を検出することができるだけではなく、大きさ、距離、仰角、および方位角位置の１つまたは複数を判定することができる。これら判定は、爆発が保護領域２６に対する脅威になるには小さくまたは遠過ぎるとき、センサ１２が点火順序計算装置１４に爆薬１８を起爆させる信号を発するのを抑えることができる。爆発３２の位置が、保護領域２６に対して脅威を及ぼすのに十分に近いと判断されるとき、センサ１２は、ケーブル４０を通じて点火順序計算装置１４へ信号を送ることができ、点火順序計算装置１４は、ケーブル４２を通じて爆発装置１６の起爆装置２０へ命令を送ることができる。
【００２２】
図２に示されるように、爆発装置１６は、爆薬１８内に格子パターン４４で配置された起爆装置２０を備え得る。一態様では、配置は、格子パターンの形態であり得、そのパターンは、例示として、Ｙ軸上でＡ〜Ｊ、Ｘ軸上で１〜１０と名付けられている。それぞれの起爆装置２０は、個々のケーブル４０によって点火順序計算装置１４（図１参照）に接続されている。図２に示されているように、起爆装置２０Ａおよび２０Ｂは、格子座標１Ａおよび２Ａに配置され、ケーブル４０Ａ、４０Ｂによって、それぞれ点火順序計算装置１４に接続することができる。簡明化のために図示されていないが、他のそれぞれの起爆装置２０も、それ自体のケーブルによって点火順序計算機構１４に接続することができる。
【００２３】
一態様では、格子パターン４４は、直方柱の形状にすることができる。ただし、たとえば放射状格子など、様々な形状の格子パターン４４を形成することは本開示の範囲内である。一態様では、格子パターン４４は２次元である。ただし、起爆装置２０を３次元パターンで形成することは本開示の範囲内である。そのような実施形態では、図２に示すように、起爆装置２０Ａおよび２０Ｂは、それぞれ１Ａαおよび２Ａαに配置されるであろう。他の起爆装置（図示せず）が、たとえば、Ｚ軸上の格子４４座標１Ａβおよび２Ａβに配置され得る。また、起爆装置２０を１次元パターンで形成することも本開示の範囲内である。そのような実施形態では、たとえば、起爆装置は、単一の行Ｆ内、列５内、もしくは座標Ｆ５でのＺ軸に沿って、または格子４４に対して斜めの線に沿って配置することができる。
【００２４】
点火順序計算装置１４（図１）は、音響エネルギーのフェーズドアレイトランスミッタに対応するパターンのような、起爆装置２０の最適な順序の点火パターンを決定することができ、その結果、システム１０は、爆発２４のベクトルおよびその結果生じる高温ガス２８の塊を、所望の方向に導くことができ、その方向は爆発３２および衝撃波３０へ向けることができる。点火順序計算装置１４は、センサ１２から受け取ったコード順序を介して、望ましい起爆装置２０の点火順序を計算することができるオンボードチップまたは回路基板を備え得る。代替形態では、点火順序計算装置１４は、センサ１２から受け取ったコード順序に応答して、複数の記憶されている点火順序の中から点火順序を選択することができる。その点火順序を、起爆装置２０の格子４４に伝送することができる。
【００２５】
一態様では、システムは、図１に示されるように、以下のように作動することができる。来襲脅威３４は、それらは航空機から投下された爆弾、榴弾砲弾、迫撃砲弾、地雷、またはＩＥＤであり得るが、起爆して爆発３２を形成する。爆発３２はまた、放射３８を送出し得、放射３８は、中性子などの亜原子粒子を含み得、センサ１２によって検出される。センサ１２は、放射３８を感知するようにプログラムされており、放射３８から、爆発３２の規模および位置を決定することができる。この情報から（すなわち、規模、方向、および放射のタイプの１つまたは複数から）、センサ１２は、爆発３２が保護領域２６に脅威をもたらすことを判断することができる。三角測量機能を提供できる複数のセンサ１２（図示せず）をシステム１０に備えることは本開示の範囲内である。
【００２６】
センサ１２は、ケーブル４０を通じて点火順序計算装置１４へ情報を発信し、点火順序計算装置１４は、位置情報を使用して、格子４４（図２参照）内の起爆装置２０の適切な点火順序を生成する。次いで、点火順序および対応する電気パルスが起爆装置２０に送られ得、起爆装置２０が、次いで所定の順序で図１および２に４６で示される点火を行って、爆発２４を引き起こす。起爆装置２０の点火順序が、爆発２４からの衝撃波３０に向けて高温ガス２８の塊を導く。
【００２７】
一態様では、爆薬１８は、望ましい爆発２４および高温ガス２８の塊の向きを生じるような形状にするのではなくて、それが装着されている面に適合するような形状にすることができる。たとえば、図３では、爆薬１８は、車両３６の扉４８の内側の板（図示せず）の実質的に垂直な背面に装着される板の形状に成形されている。ところが、格子配列４４に配置された起爆装置２０を予め設定された順序で起爆させることによって、その結果生じる爆発２４（図１）は、その結果生じる高温ガス２８を、来襲脅威３４による爆発３２の衝撃波３０に向けて導くのに望ましい形状にすることができる。
【００２８】
図３の実施形態では、センサ１２は、一態様では装甲車両であり得る車両３６の扉４８内部に配置することもできる。この実施形態では、爆発２４から車両およびその搭乗員を保護する補強をもたらす基板２２（図２参照）を有する爆薬１８を形成することが好ましい。一部の用途では、構造または装着支持基板２２はまた、特別に補強する必要があり得る。一態様では、基板２２は、鋼／チタニウムで製作し、かつ／または放物線形状にすることができる。一態様では、基板２２はまた、爆薬１８が鉄砲によって打たれることによるなど、運悪く起爆した場合に、車両３６の搭乗員を保護することができる。
【００２９】
一態様では、システム１０のセンサ１２は、ＲＰＧの形態での来襲脅威３４を検出し、次いで、爆薬１８に埋め込まれている起爆装置２０を起爆する点火順序計算装置１４に信号を発するように選択することができる。来襲脅威３４の方向が、点火順序計算装置１４に入力され、点火順序計算装置１４は、脅威を逸らしまたは破壊する形状の爆発２４を生じるパターンで、起爆装置２０を点火する。
【００３０】
一態様では、システム１０は、来襲脅威に対して攻撃的武器として使用することができる。例示的な一実施形態では、センサ１２が、たとえば敵性人員または車両の形態の来襲脅威を検出することができる。感知される痕跡は、たとえば敵性人員の体熱または敵性車両の車体の熱からの赤外線放射、敵性人員または車両の動き、あるいは、ライフルや機関銃など敵性人員によって保持され、または敵性車両に装着された武器からの電磁放射の閃きを含み得る。センサ１２は、保護領域２６または車両３６に対する敵性人員の位置を検出し、距離、仰角および方位角情報を含む信号を点火順序計算装置１４に送ることができる。点火順序計算装置１４は、次いで、センサ１２から受け取った情報によって決定される予め設定された順序で起爆装置２０を起爆することができる。その結果得られる爆発２４は、来襲脅威を無力化し、破壊し、または阻止するように、点火順序計算装置１４によって成形され、その脅威に向けて導かれ得る。
【００３１】
図４Ａ〜４Ｃに示されるように、爆薬１８Ａは、板形状以外の規則的形状に成形することができ、この実施形態では、爆薬は円筒の形態を取ることができる。起爆装置２０は、爆薬の体積を通して延在する起爆装置の同心リングの円柱の形態を取り得る格子４４Ａまたはパターンで配置することができる。パターンは、線対称性、円柱対称性、または球対称性を有してもよい。簡明化のために、図４Ａの爆薬１８Ａの上面に表れている同心リングのみが完全に示されている。リング２０１、２０２、２０３、および２０４は、同心リング２０５と同じ数の起爆装置２０を、同心リング２０５と実質的に同じ配置で有し得ることを理解されたい。起爆装置２０の間隔および配置をリング２０１〜２０５の間で変えること、またはリングの数を増減することも本開示の範囲内である。
【００３２】
図４Ａに示される一態様では、起爆装置２０のリングが、最初にリング２０１が起爆され、リング２０２、２０３、２０４、および２０５がマイクロ秒の遅れで分かれて次々とそれに続くような順序で起爆された場合、爆発力は、図面に示される爆薬１８Ａから上方へ強く放出され得る。図４Ｂおよび４Ｃに示される別の態様では、起爆装置２０６のみがマイクロ秒の遅れによって点火された場合、その結果生じる爆発は、図４Ｂのほぼ左方の幅広の垂直線に集中する。
【００３３】
図５に示されるように、爆薬１８Ｂは、全体的に球形状に形成することができる。起爆装置２０は、球の中心から外方へ広がる同心リングまたは半径で配置することができる。爆薬１８Ｂのこの形状によって、起爆装置を外側から中へ点火し、それによって爆発力を最小限に抑え、もしくは内側から外へ点火し、それによって衝撃波２８（図１）の力を最大にし、または円錐形もしくは予め設定された軌跡の方向の力を生じるパターンで点火することが可能になる。
【００３４】
図６Ａ〜６Ｃに示されるように、爆薬１８Ｃは円錐形に成形することができる。起爆装置は、円錐の体積を通して同心リングで配置することができる。爆発２４は、起爆装置２０の連続するリングを順序付けることによって望み通りの形状にすることができる。
【００３５】
図７Ａ〜７Ｃに示されるように、爆薬１８Ｄは角錐台形に成形することができる。起爆装置２０は、角錐台の高さを通して積み重ねられた格子として配置される。やはり簡明化のために、爆薬１８Ｄの上面（図７Ｂ）および底面（図７Ｃ）の格子配置のみが完全に示されているが、この実施形態は、その高さを通して起爆装置の複数の格子配置を含むことができ、または実際に示されているもののみを含むことができることを理解されたい。一態様では、起爆装置２０７を起爆することによって、爆薬１８Ｄの上面を通って外部へ、すなわち、図７Ｂの図面の面から外部へ放射される放物線状の爆発を生じることができる。
【００３６】
図および文章で、一態様において、爆発２４、３２の形状および方向を制御する方法が開示され、その方法は、保護領域に対する来襲脅威３４の方向を感知し、脅威に対する要撃ベクトルを計算するセンサ１２を設けることと、複数の起爆装置２０がその中に埋め込まれた爆薬１８を設けることと、センサ１２からの情報に応答して起爆装置２０の点火順序パターンを決定するために、センサ１２からの要撃ベクトルに関する情報を受け取るように接続され、起爆装置２０を起爆するように接続されている点火順序計算装置を設けることと、要撃ベクトルに実質的に沿う対抗力を生成するために起爆装置２０を点火順序パターンで起爆するように点火順序計算装置１４を作動させることとを含む。一変形形態では、方法は、点火順序計算装置１４を作動させることにより、対抗力の方向および強度を共に制御する場合を含む。別の変形形態では、方法は、爆薬１８が規則的な形状にされている場合を含む。さらに別の変形形態では、方法は、起爆装置２０が、線形、矩形、円筒形、円錐形、または球形パターンの１つで爆薬１８内に配置されている場合を含む。さらに別の変形形態では、方法は、そのパターンが１次元、２次元、または３次元パターンの１つである場合を含む。一実施形態では、方法は、要撃力が、脅威によって生成される来襲衝撃波を減衰するように構成されている場合を含む。
【００３７】
一態様では、攻撃と防御の両方の能力を有する脅威低減システムが開示され、そのシステムは、保護領域に対する来襲脅威３４の方向を検出するように構成されたセンサ１２と、爆薬１８、および爆薬１８に埋め込まれた複数の起爆装置２０を備える爆発装置１６であって、起爆装置２０が、選択された順序で起爆すると、予め設定された方向で、予め設定された強度を有する形状の爆発を生じるように構成されている、爆発装置１６と、来襲脅威３４に応答して、前記形状の爆発を生成し、対抗力を生じるために起爆装置２０の最適な点火順序パターンを決定するように構成された点火順序計算装置１４とを具備する。一変形形態では、システムは、爆発装置１６が車両の実質的に垂直な面に装着されている場合を含む。別の変形形態では、システムは、その面と爆発装置１６が共形である場合を含む。一例では、システムは、爆発装置１６が支持面に固定的に装着されている場合を含む。別の例では、システムは、爆発装置１６が規則的な形状にされている場合を含む。さらに別の例では、システムは、センサ１２が、赤外線光、可視光、紫外線光、マイクロ波、およびＸ線の少なくとも１つを含む電磁放射を判定することによって、爆発２４、３２を検出するように構成されている場合を含む。
【００３８】
一例では、システムは、爆発２４、３２が、少なくとも２つの異なるタイプのセンサ１２を用いて検出される場合を含む。別の例では、システムは、来襲脅威３４が爆発２４、３２からの衝撃波である場合を含む。さらに別の例では、システムは、点火順序計算装置１４が爆発２４、３２の規模、距離、仰角、および方位位置の少なくとも１つを決定する場合を含む。さらに別の例では、システムは、起爆装置２０が、あるパターンで爆薬１８内に配置され、それぞれの起爆装置２０が、点火順序計算装置１４によって独立に作動させられるように接続されている場合を含む。さらに別の例では、システムは、起爆装置２０が線形、矩形、円筒形、円錐形または球形パターンの１つで配置されている場合を含む。さらに別の例では、システムは、パターンが１次元、２次元、または３次元の１つである場合を含む。
【００３９】
一態様では、保護領域に対する来襲脅威３４の方向を検出するように構成されたセンサ１２と、爆薬１８、および爆薬１８の中に埋め込まれた複数の起爆装置２０を備える爆発装置１６であって、起爆装置２０が、選択された順序で起爆すると、予め設定された方向で、予め設定された強度を有する形状の爆発を生じるように構成されている、爆発装置１６と、来襲脅威３４の方向に対応する信号をセンサ１２から受け取るように接続され、起爆装置２０へ起爆信号を送るように接続された点火順序計算装置１４であって、来襲脅威３４に応答して、前記形状の爆発を生成し、対抗力を生じるために起爆装置２０の最適な点火順序パターンを決定するように構成された点火順序計算装置１４とを備える車両が開示されている。一変形形態では、車両は、車両が扉を備え、少なくとも爆発装置１６がその扉に装着されている場合を含む。別の変形形態では、車両は、爆発装置１６が基板および爆発材を備え、爆発材が基板に取り付けられ、起爆装置２０を内在させる場合を含む。さらに別の変形形態では、車両は、爆発材が起爆されたとき、その結果生じる爆発力を車両とは反対方向に、来襲脅威３４の方へ確実に向けるために、基板を爆発材と車両との間に配置するように、爆発装置１６が配向される場合を含む。一例では、車両は、車両が扉を備え、少なくともセンサ１２がその車両扉に装着されている場合を含む。別の例では、車両は、扉が、爆発装置１６を保護するためにカバーを備える場合を含む。
【００４０】
これら特定の実施形態は、特定の形状を有する爆薬内に起爆装置をあるパターンで埋め込み、その上で、来襲する敵性脅威に向けて導くことができる所望の予め設定された形状の爆発を生成するような順序で起爆装置を起動することに関する一般的な原理を例示するために示されている。他の爆発形状および起爆装置パターンもこの開示の範囲内に含まれる。
【００４１】
本明細書に記載されたシステム１０は、脅威に応答して攻撃的にも防御的にも使用することができ、爆薬に埋め込まれた複数の起爆装置を選択的に起爆することによって予め設定された形状を有する爆発を生成し、高温ガスの塊を脅威に向けて発射する。本明細書に記載された方法および装置の形態は、開示された方法および装置の好ましい態様を構成し得るが、本発明はそれら厳密な態様に限定されることなく、本発明の範囲から逸脱することなくそれらを変更することができることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４２】
１０    システム
１２    センサ
１４    点火順序計算装置
１６    爆発装置
１８    爆薬
１８Ａ    爆薬
１８Ｂ    爆薬
１８Ｃ    爆薬
１８Ｄ    爆薬
２０    起爆装置
２０Ａ    起爆装置
２０Ｂ    起爆装置
２２    基板
２４    爆発
２６    保護領域
２８    高温ガス
３０    衝撃波
３２    爆発
３４    来襲脅威
３６    車両
３８    電磁放射
４０    ケーブル
４０Ａ    ケーブル
４０Ｂ    ケーブル
４２    ケーブル
４４    格子パターン
４６    点火
４８    扉
２０１    リング
２０２    リング
２０３    リング
２０４    リング
２０５    リング
２０６    起爆装置
２０７    起爆装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
2013195058.tif 000015
【外国語明細書】
2013195058000001.pdf
2013195058000002.pdf
2013195058000003.pdf
2013195058000004.pdf