(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に密閉された容器と、該容器の中を飛翔する飛翔体と、該飛翔体を飛翔させるための駆動爆薬と、該飛翔体の衝突により起爆される主爆薬とからなり、主爆薬の起爆により該容器の一部あるいは破片を高速で飛散させ対象物体を破壊する爆破装置であって、破壊装置の容器内における飛翔体の飛翔距離が密閉容器の内部軸長に対して０．０１〜０．５であることを特徴とする爆破装置。
【請求項２】
駆動爆薬と主爆薬の少なくとも一方が、雷管起爆による爆轟速度が少なくとも６，０００ｍ／秒のＰＢＸ爆薬であることを特徴とする請求項１記載の爆破装置。
【請求項３】
密閉容器の内部軸長に対する主爆薬の装填厚さが０．２〜０．８であることを特徴とする請求項１又は２に記載の爆破装置。
【請求項４】
飛翔体が板状の金属であり、密閉容器の内部軸長に対する飛翔体の厚さが０．００５〜０．１であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の爆破装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、爆薬に金属飛翔体を高速で衝突させて起爆させることにより、通常の雷管起爆で得られる爆轟速度よりも高い爆轟速度が達成できる過大爆発技術を利用して対象物体の破壊又は破損させるための装置に関するものである。本発明は、一般民需の産業に向けて広範囲の用途を有するのみならず、特に平和目的の防衛のために優れた破壊装置として新しい用途を開拓するものであり、たとえばミサイル弾頭、魚雷や機雷等の水雷、砲弾、或いは成型炸薬弾、自己鍛造弾等へ効果的に利用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
爆薬の有する爆薬エネルギーをより効率的に利用するために様々な改良手段が提案されてきている。例えば、爆薬による衝撃波を一定の角度で衝突させるマッハ爆発方法、発生した爆轟ガスを収束させる爆轟ガス収束方法、或いは本発明の技術分野である過大爆発方法等である。
爆薬に対して金属の飛翔体を高速で衝突させるとその多大な起爆エネルギーによって爆薬は起爆され、そのとき爆薬の爆轟速度は通常の雷管起爆等で得られる爆轟速度よりも高い過大爆発（over-driven detonation）と呼ばれる特殊な爆発形態が生じることが知られている。
【０００３】
飛翔板の運動エネルギーによって過大爆発が生じる作用は必ずしも明らかではないが、通常の爆轟反応における先行衝撃波よりも過大な衝撃波が生じ未反応物質の密度を上昇させる結果として過大爆発に至るものと考えられる。通常、爆薬は爆轟理論のＣ−Ｊ（チャップマン−ジュゲー）状態による定常状態で進行するのであるが、この過大爆発の現象は、多大な起爆エネルギーによってＣ−Ｊ状態より高い反応が生じるものと考えられるのである。また、この過大爆発の現象は過渡的な現象であるために、ある距離反応が進むと最終的にＣ−Ｊ状態で安定する。この特殊な爆発形態による超高圧発生技術は、ダイヤモンドの合成方法、高圧窒化ホウ素の合成或いは種々物質の超高圧下における物性解明等において用いられてきており、また得られる爆轟速度も１０，０００ｍ／秒〜１５，０００ｍ／秒に達したことがあると報告されている（「化学総説」No.22,p.31-46 1979）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる過大爆発の現象を対象物体を効果的に破壊する目的のために利用した例はない。また、過大爆発現象を利用した装置の構成条件について装置の寸法条件或いは使用する爆薬の量的条件等に関して、反復可能に実施できる程度に解明し、利用方法を開拓した例は見当たらない。本発明は、特に平和目的の防衛のために効果的に利用できる程度に過大爆発現象を利用した装置について構成条件を研究解明して提供するものである。しかし、本発明が、民需の種々の分野においても利用可能であることはいうまでもない。
【０００５】
たとえば、従来のミサイル弾頭或いは砲弾等は、ある一定の且つ密閉された空間に炸薬と呼ばれる爆薬が装薬されており、その爆薬を爆轟させることにより容器を破片化して周囲に飛散させるものである。爆薬の爆轟速度は、通常６，０００ｍ／秒〜８，０００ｍ／秒の程度である。本発明は、過大爆発現象を利用して９，０００ｍ／秒以上の爆轟速度を実現する装置を得ることを目的とするものである。本発明はまた、より好ましい条件において１０，０００ｍ／秒以上の爆轟速度を実現する技術を提供するものである。
【０００６】
過大爆発現象、即ち通常起爆の爆轟速度より高い爆轟速度現象を生じさせるためには、金属飛翔板を飛翔させるための駆動爆薬が必要となり、しかも、主爆薬に対して理論的にＣ−Ｊ状態以上の圧力での爆発が起るように飛翔板をある一定速度以上で飛翔させてやる必要がある。反面、前述した砲弾等は実質的に爆薬を装薬するための空間容積が限定されているために、駆動薬量の分だけ主爆薬が少なくなる。そのように、過大爆発を起こさせることには種々の困難が伴うものである。
【０００７】
特に問題として、飛翔体が飛翔する爆轟方向に対して垂直な側面方向の破片速度は比較的容易に速くすることができるが、飛翔の進行方向すなわち前面方向の破片速度を高速化させるためには更に困難が伴う。本発明者等は、雷管起爆による爆轟速度として異なった値を有する種々の炸薬、飛翔板の材質・厚さ、又は飛翔板を飛翔させるための駆動爆薬の組成・量を変えて、過大爆発現象によって得られる爆轟速度の計測実験を重ね、本発明をなすに至った。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、実質的に密閉された容器と、該容器の中を飛翔する飛翔体と、該飛翔体を飛翔させるための駆動爆薬と、該飛翔体の衝突により起爆される主爆薬とからなり、主爆薬の起爆により該容器の一部及び／又は破片を高速で飛散させ対象物体を破壊する爆破装置であって、破壊装置の容器内における飛翔体の飛翔距離が密閉容器の内部軸長に対して０．０１〜０．５であることを特徴とする爆破装置である。
爆薬は、雷管起爆による爆轟速度が少なくとも６，０００ｍ／秒のものであることが必要である。爆薬は、高威力化のために雷管起爆による爆轟速度が少なくとも７，０００ｍ／秒のものであることが望ましい。爆薬は、雷管起爆による爆轟速度が少なくとも８，０００ｍ／秒のものであることが更に望ましい。
【０００９】
主爆薬がトリニトロトルエン等の場合には、より高性能な爆薬であるヘキソーゲン等を駆動爆薬として用いる等、主爆薬の組成によっては適宜、より高性能な爆薬を駆動爆薬として用いることが好ましい。すなわち駆動爆薬と主爆薬の少なくとも一方、望ましくは両方は、高性能爆薬と言われるＰＢＸ（Plastic Bonded Explosive）爆薬であることが好ましく、具体的にはオクトーゲン、ヘキソーゲン、ヘキサニトロヘキサアザイソウルチタンの少なくとも一つを有するＰＢＸ爆薬が好ましい。また、ＰＢＸ爆薬のバインダーとしては、ポリエチレングリコール、ポロプロピレングリコール、末端水酸基ポリブタジエン、末端カルボキシル基ポリブタジエン、グリシジルアジドポリマ、３，３−ビス（アジドメチル）オキセタンとエーテルの共重合物の少なくとも一つを有するものが好ましい。更に、爆発生成物質におけるガス成分を増加させるために、過塩素酸アンモニウム、硝酸アンモニウムを加えることが望ましい。
【００１０】
飛翔体の飛翔方向に関して、密閉容器の内部軸長に対する主爆薬の装填厚さは０．２〜０．８であることが望ましい。主爆薬としてある程度の量は必要であるが、容器中の限られた空間の中に過多の主爆薬が装填されると金属飛翔体に駆動衝突を行わせる空間が限られることになる。飛翔体の飛翔方向に関して、密閉容器の内部軸長に対する主爆薬の装填厚さは０．４〜０．６であることが更に望ましい。容器内で金属飛翔板を飛翔させる場合、得られる飛翔速度は使用する駆動爆薬の重量と飛翔板の重量比に比例して高くなり、ある一定の比率を超えると一定の速度になることが実験的に確認された。従って、駆動爆薬に用いる量を最小限に抑え、用いる飛翔板として密度及び板厚、更には衝撃インピーダンス等を考慮した材料を適宜選択することが好ましい。
【００１１】
飛翔体は金属のものであることが望ましい。また、金属飛翔体は板状であり、密閉容器の内部軸長に対する飛翔体の厚さは０．００５〜０．１であることが望ましい。飛翔体の質量が小さすぎるときは十分な衝突効果が得られず、また同質量が大き過ぎるときは容器内の限られた空間において十分な加速が得られないからである。密閉容器の内部軸長に対する飛翔体の厚さは０．０１〜０．０５であることが望ましい。爆薬によって飛翔する飛翔板は、加速領域、定速領域及び減速領域と距離によって、その飛翔速度が変わる。従って、飛翔板と主爆薬の距離、即ち最も高い速度が得られるように飛翔距離を最適化することが好ましい。
【００１２】
具体的には、容器内における金属飛翔体の飛翔距離は密閉容器の内部軸長に対して０．０１〜０．５であることが望ましい。飛翔距離は、ある程度必要であるが、限られた空間における飛翔距離が長すぎると容器自体を長くせざるを得ず、破片高速化装置として長大なものとなる。容器内における金属飛翔体の飛翔距離は、密閉容器の内部軸長に対して０．０２〜０．４であることが更に望ましい。容器内における飛翔体の飛翔距離は密閉容器の内部軸長に対して０．０５〜０．２であることが更に望ましい。かくして本発明は、防衛用爆破装置を用途とする装置としても提供可能なものとなるのである。
【００１３】
本発明について、その一実施態様である図１及び比較としての図２を用いて更に詳細に説明する。
先ず図２は、前方面容器器壁５、側面容器器壁６、上面容器器壁７からなる密閉された容器中に薬径ｄ、薬厚ｔ0 の爆薬１０を装填し、電気雷管によって起爆される従来の破片高速化装置を示す。該装置を本発明に従って、過大爆発を利用して破片高速化装置にしたのが図１である。駆動爆薬１、駆動爆薬によって飛翔距離４を飛翔し、衝突エネルギーにより薬厚ｔ1 の主爆薬２を起爆するための飛翔板３、駆動爆薬を起爆するための起爆装置８が前方面容器器壁５、側面容器器壁６、上面容器器壁７から構成される容器に密閉されている。
【００１４】
主爆薬２を過大爆発させるための飛翔板３は、設定された駆動爆薬２の薬量と爆発の性能条件を考慮して密度、引張強度・靱性・耐熱性等の機械的性質などの観点から、アルミニウム、銅、鋼、タンタル、タングステン、モリブデン等の全ての金属材料の少なくとも一つが選択される。前方面容器器壁５、側面容器器壁６、上面容器器壁７から構成される容器材質は鋼材を主に用いるが、目的によっては他の金属材料を用いても良い。また、前方面容器器壁５及び側面容器器壁６が一体で成型された容器でも良い。
【００１５】
また、特に前方向に指向性を持たせる場合においては、銅材、タンタルを用い、形状も円盤状、円錐状、半球面状を用いても良い。主爆薬２の上面にはバッファーとしての金属板９を設けることは優れた設計である。該金属板９は、２つの目的を持って使用される。一つは飛翔板３が主爆薬２に衝突した後、生じる希薄な衝撃波が主爆薬２に進入することを時間的に遅らせる為であり、その結果として、過大爆発の継続距離が大きくなる。このことは、飛翔板の３の板厚が薄い時ほど効果として期待される。二つめは主爆薬２の外力に対する変形を防止する働きである。この金属板９に用いられる材料は、衝撃波の特性を考慮して飛翔板３と同一材料或いはより密度の大きいものが好ましい。駆動爆薬２の起爆は、通常、ブースターを介在して電気雷管８等により点起爆されるが、平面波発生装置を用いて起爆しても良い。この平面起爆波発生装置とは、異なった爆轟速度を有する２種類の爆薬から構成されるもので構成されてよく、飛翔板３に到達する駆動爆薬１爆轟波を平面且つ同時にするためのものである。
以下、実施例などに基づいて、本発明を更に具体的に説明する。
【００１６】
【実施例１】
外径７２ｍｍ、高さ１１９ｍｍ、肉厚３ｍｍから成る鋼製の密閉容器中に、ヘキソーゲン７８重量％から成る駆動爆薬を厚さ４０ｍｍ、飛翔板として厚さ３ｍｍの銅板、飛翔距離１０ｍｍ、ヘキソーゲン７８重量％から成る主爆薬を厚さ６０ｍｍにして破片高速化装置を製作し、ペンスリット主成分のブースターを装着した電気雷管６号により起爆した。駆動爆薬及び主爆薬の爆轟速度を光ファイバー法により間隔３０ｍｍで測定し、前面方向の破片速度をＸ線撮像によって求めた。その結果、駆動爆薬の爆轟速度は７，３９０ｍ／秒、主爆薬の爆轟速度は１１，２００ｍ／秒であり、前面方向の破片速度は２，８１０ｍ／秒であった。
【００１７】
【実施例２】
外径７２ｍｍ、高さ１１９ｍｍ、肉厚３ｍｍから成る鋼製の密閉容器中に、ヘキソーゲン７８重量％から成る駆動爆薬を厚さ５０ｍｍ、飛翔板として厚さ３ｍｍの銅板、飛翔距離１０ｍｍ、ヘキソーゲン７８重量％から成る主爆薬を厚さ５０ｍｍにして破片高速化装置を製作し、ペンスリット主成分のブースターを装着した電気雷管６号により起爆した。駆動爆薬及び主爆薬の爆轟速度を光ファイバー法により間隔３０ｍｍで測定し、前面方向の破片速度をＸ線撮像によって求めた。その結果、駆動爆薬の爆轟速度は７，４４０ｍ／秒、主爆薬の爆轟速度は１０，８００ｍ／秒であり、前面方向の破片速度は２，３９０ｍ／秒であった。
【００１８】
【実施例３】
外径３３ｍｍ、高さ１０２ｍｍ、肉厚２ｍｍから成る銅製の密閉容器中に、ヘキソーゲン７８重量％から成る駆動爆薬を厚さ３０ｍｍ、飛翔板として厚さ２ｍｍの銅板、飛翔距離２０ｍｍ、ヘキソーゲン７８重量％から成る主爆薬を厚さ５０ｍｍにした本願発明の破片高速化装置と、比較として外径３３ｍｍ、高さ１０２ｍｍ、肉厚２ｍｍから成る銅製の密閉容器中にヘキソーゲン７８重量％から成る爆薬を装薬した装置を作製した。側面方向の破片速度を計測する変わりに、水中に於ける衝撃波速度をストリークカメラにより測定した。その結果、本願発明の破片高速化装置による水中衝撃波速度は距離５ｍｍの時点で３，６００ｍ／秒、比較装置による衝撃波速度は３，２５０ｍ／秒であった。
【００１９】
【比較例１】
外径７２ｍｍ、高さ１１９ｍｍ、肉厚３ｍｍから成る鋼製の密閉容器中に、ヘキソーゲン７８重量％から成る爆薬を装薬した装置を製作し、ペンスリット主成分のブースターを装着した電気雷管６号により起爆した。爆薬の爆轟速度を光ファイバー法により間隔３０ｍｍで測定し、前面方向の破片速度をＸ線撮像によって求めた。その結果、爆薬の爆轟速度は７，４３０ｍ／秒であり、前面方向の破片速度は２，４５１ｍ／秒であった。
【００２０】
【発明の効果】
本願発明の破片高速化装置によれば、実質的に密閉され、且つ限定された空間容積において装薬される爆薬のエネルギーをより効率的に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施例による破片高速化装置の説明図である。
【図２】本願発明の比較としての破片高速化装置の説明図である。
【符号の説明】
１：駆動爆薬
２：主爆薬
３：飛翔板
４：飛翔距離
５：前方面容器器壁
６：側面容器器壁
７：上面容器器壁
８：電気雷管
９：金属板
１０：爆薬
【図１】
0004346185.tif 000002
【図２】
0004346185.tif 000003