Kogaku mechanically stable bullet system for use with respect to the target of water |
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申请号 | JP50144797 | 申请日 | 1996-06-06 | 公开(公告)号 | JP3065669B2 | 公开(公告)日 | 2000-07-17 |
申请人 | レイセオン・カンパニー; | 发明人 | ロイ クライン、; リード コプシー、; マーシャル トゥーリン、; ジェフリー・エー ブラウン、; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | 【請求項1】弾丸前端部分と弾丸後端部分とを有するほぼ円筒形状の弾丸を具備する弾丸システムにおいて、 弾丸の前端部分のスティンガーヘッドと、 スティンガーヘッドに結合されているほぼ円筒形状の弾丸本体と、 横方向の不安定性に対して弾丸を安定化するために弾丸後端部分に取付けられた1組のフィンとを具備しており、 前記スティンガーヘッドは、 ノーズの最大直径を有するスティンガーノーズと、 スティンガーノーズの後端部に結合している前端部を有するスティンガー本体とを有し、スティンガー本体は、 ノーズ支持直径を有するスティンガーノーズ支持体と、 スティンガーノーズ支持体とスティンガーノーズとの間にあり、ノーズの最大直径よりも小さい溝部分における直径を有する水流分離溝とを具備し、スティンガーノーズは後方に向かってその直径が徐々に減少され、その後端部において直径の大きいスティンガーノーズ支持体の前面に結合されて前記水流分離を形成しており、 前記ほぼ円筒形状の弾丸本体は、 ノーズの最大直径よりも大きい弾丸後部直径を有する弾丸後部と、 前端部でスティンガーノーズ支持体と結合し、後端部で弾丸後部と結合する弾丸前部とを備え、 この弾丸後部は、円筒形状の中央領域と、中央領域に設けられた複数の溝とを有していることを特徴とする弾丸システム。 【請求項2】水流分離溝はスティンガーノーズとスティンガーノーズ支持体との間に前方に面した分離溝の肩部を有している請求項1記載の弾丸システム。 【請求項3】スティンガーノーズは円錐形の前面を有している請求項1記載の弾丸システム。 【請求項4】弾丸本体の前端部は、弾丸本体が水中を走行するとき弾丸本体の前端部を除く残りの部分が水に濡れないように弾丸本体の周囲を囲んでキャビテーション空間を形成するように構成されている請求項1記載の弾丸システム。 【請求項5】弾丸後部が、ペイロード空洞と、このペイロード空洞内に含まれるペイロードとを有する請求項1 記載の弾丸システム。 【請求項6】弾丸本体の全部または一部がタングステンで構成されている請求項1記載の弾丸システム。 【請求項7】弾丸は飛行中に回転しない請求項1記載の弾丸システム。 【請求項8】弾丸周辺に取付けられた廃棄可能なサボットを備えている請求項1記載の弾丸システム。 |
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说明书全文 | 【発明の詳細な説明】 [発明の技術的背景] 本発明は兵器、特に適度の水中距離範囲に位置する水中目標に対して空中から発射されることができる弾丸システムに関する。 弾丸は空中のターゲットに対して広く使用されている。 最も普通の方法では、弾丸は発射火薬と共に砲中に配置される。 発射火薬は点火され、砲身から弾丸をターゲット方向へ駆動する。 弾丸が水中のターゲットに対して空中から発射される能力は主として3つの理由により、極めて限定されている。 第1に、弾丸の弾道は空気と水との境界(即ち水面)に達したとき、基本的に変化する。 水面に対して浅い入射角度では、弾丸は全く水中に入れず、代りにはねながら移動する。 水面に対して高い入射角度では、弾丸は水中に入れるが、その通路が変更される。 この問題は常に考察されているが、特に水面が波の動作により常に変化する状態を有しているときの弾丸の正確性が問題である。 第2に、水により発生される抵抗力は弾丸の速度を急激に低下させ、その距離を著しく限定する。 水中での一般的な弾丸の距離は弾丸の重量と初速度にしたがって変化するが、典型的に、通常の20ミリメートルの弾丸では最適な状況下でもせいぜい約3フィートである。 第3に、弾丸の側面の流体力学的な力は弾丸を回転させ、 これらの理由で、弾丸は潜水したターゲットに対して空中からはほとんど発射されない。 通常の弾丸が、潜水したターゲット方向へ空中から発射されたならば、これらは非常に非効率である。 代りに魚雷通の自己推進装置が使用されるが、この場合でさえも、魚雷は推進が開始される前に水中に落下される。 水中のターゲットに対して空中から発射されることができる弾丸が有効な応用が存在する。 例えば、水陸両用の軍事動作に対する標準的な防衛は、海岸近くの上陸領域に適度の深さに機雷を配置する。 このような機雷は相当の危険性はあるが、もちながら特別に訓練されたスイマーにより除去されるか、または動作上非常に制限をもつロボット装置により除去される。 代りの方法はヘリコプターのように空中から水中の機雷への弾丸を発射することである。 弾丸はこのような応用の自己推進装置よりも非常に廉価であり、小口径および大口径の両者の範囲の兵器から反射する種々の大きさおよびタイプで製造される。 [発明の解決しようとする課題] 本発明の目的は、水中のターゲットに対して空中から発射され、広範囲の入射角度でほとんど偏向を生じることなく空気と水の境界を通過し、安定した経路で水中を進行することのできる弾丸システムを提供することである。 [課題を解決するための手段] 本発明は、弾丸前端部分と弾丸後端部分を有するほぼ円筒形状の弾丸を備えている弾丸システムにおいて、弾丸の前端部分のスティンガーヘッドと、スティンガーヘッドに結合されているほぼ円筒形状の弾丸本体と、横方向の不安定性に対して弾丸を安定化するために弾丸後端部分に取付けられた1組のフィンとを備えており、スティンガーヘッドは、ノーズの最大直径を有するスティンガーノーズと、スティンガーノーズの後端部に結合している前端部を有するスティンガー本体とを有し、スティンガー本体は、ノーズ支持直径を有するスティンガーノーズ支持体と、スティンガーノーズ支持体とスティンガーノーズとの間にあり、ノーズの最大直径よりも小さい溝部分における直径を有する水流分離溝とを具備し、スティンガーノーズは後方に向かってその直径が徐々に減少され、後端部において直径の大きいスティンガーノーズ支持体の前面に結合されて水流分離を形成しており、 弾丸が水中にあるとき、キャビテーション空間は弾丸の側面および後部に形成される。 キャビテーション空間は弾丸の濡れた前端部から放射状に外方向に後方向に延在する流体のない空間である。 空気と水蒸気のみで充満されているこの空間は弾丸本体上にはほとんど抵抗力および/または側面方向の力を加えない。 結果として、弾丸は水を通って適度に長い距離を移動することができる。 弾丸が水に入り運動するとき、側面方向の不安定性を受け、弾丸の円筒軸が弾道(飛行通路)に一致しないならば、安定化手段はキャビテーション空間の表面と相互作用し、弾丸の円筒軸を弾道に一致させる回復の力を加える。 このような回復の力がないならば、弾丸は弾道からすぐに偏向し、回転し始めるであろう。 好ましい実施形態では、弾丸システムは通常、弾丸の前端部と後端部とを有する対称円筒形の弾丸を具備する。 弾丸は弾丸の前端部にスティンガーヘッドを有するスティンガーヘッドはノーズの最大直径を有するスティンガーノーズと、前端部がスティンガーノーズの後端部に結合するスティンガー本体を有するスティンガー本体とを含んでいる。 スティンガー本体はノーズ支持直径を有するスティンガーノーズ支持体と、スティンガーノーズ支持体とスティンガーノーズの間に水流分離溝とを有する。 水流分離溝はノーズの最大直径よりも小さい直径の溝を有する。 弾丸はさらにスティンガーヘッドに結合するほぼ対称円筒形の弾丸本体を含んでおり、この弾丸本体はノーズ支持体の最大直径よりも大きい直径を有する弾丸後部と、前端部でスティンガーノーズ支持体に結合し後端部で弾丸後部に結合する弾丸前部を含んでいる。 側面方向の不安定に対して弾丸を安定化する手段が存在し、これは前述したように弾丸本体の後端部で弾丸本体に結合する。 ここで使用されている“弾丸”は外部の力により推進される物体であり、自己推進の能力はない。 従って、これを使用するとき、弾自体は自己推進能力をもたないので、弾が発射された後に砲身に残留する発射火薬のカニスタに取り付けられた弾が弾丸である。 例えば、組み込み式エンジン有し、燃料を備えている航空機、ロケット、魚雷は弾丸ではない。 本発明は、自己推進装置ではなく、弾丸およびこれを使用するシステムに関する。 弾丸の長さに沿って直径を変化するために、弾丸システムはさらに、最初に弾丸周辺に適合し、発射される兵器の口径に滑らかに適合する均一の直径を生成する廃棄可能なサボットをさらに含むことができる。 弾丸システムの発射後、サボットは外れて落ち、弾丸は弾道に沿ってターゲットへ飛行する。 本発明は弾丸システムの技術に重要な進歩を与える。 [図面の簡単な説明] 図1は潜水したターゲット方向へ空中から発射される一連の弾丸の概略図である。 図2は弾丸の1実施形態の側面図である。 図3は図2の弾丸の前端部の正面図である。 図4は図3の線4−4に沿った図2、3の弾丸の断面図である。 図5は弾丸の後部を示している図2の詳細概略図である。 図6はスティンガーヘッドを示している図2の詳細図である。 図7は水中を通って一直線の弾道を移動する弾丸の概略図である。 図8は弾丸が側面方向の不安定性を受けている点を除いて図7と類似している概略図である。 図9はサボットを有する弾丸の概略図である。 図10は弾丸の第2の実施形態の側面図である。 図11はスティンガーヘッドの別の実施形態を示した図 図12は図10の弾丸の正面図である。 図13は水中ターゲットに損傷を与える方法のブロックフロー図である。 実施例 図1において、空中に位置され、水中に沈んでいるターゲット24に向けられた砲22の砲身から発射される一連の弾丸20が示されている。 最初に発射された弾丸26は空気と水との境界面28を通過し、水によって囲まれる。 最初に発射された弾丸26はその最先端部を除いてキャビテーション空間30内に位置し、そのため実際には周囲の水に触れない。 2番目に発射された弾丸32はまだ空中の弾道に沿って移動している状態である。 サボットの部片34 図2において、弾丸50の一実施形態の側面図が示されており、図3において、同じ弾丸の正面図が示されている。 弾丸50はほぼ対称円筒形であり、前端部52および後端部54を有している。 本明細書において使用されているように、“ほぼ対称円筒形”とは、本体の周囲で間隔を隔てられている破裂溝、フィン、あるいはフレア等の個々の部分的形状を除いては、円筒軸56に関して対称の円筒形であることを意味している。 弾丸50の長手方向の大部分は弾丸本体58である。 弾丸本体58は、弾丸本体58の後半部をほぼ占めるほぼ対称円筒形の弾丸の後部60を含んでいる。 弾丸本体58はまた、 弾丸本体58は、図4に示されているようにペイロード空洞66を含むように最適に中空にされる。 ペイロード空洞66は、過塩素酸塩リチウム酸化剤あるいは爆薬等の反応性化学薬品を含んでいる。 ターゲット24との衝突の際の弾丸本体58の破裂およびそれに続くペイロード空洞66 破裂溝68は、ターゲット24との衝突の際だけ特に与えられ、弾丸が水中等に入るときには経験しない破裂力を弾丸本体58上に与えることによって作用する。 弾丸の前部62がターゲットを貫通したとき、弾丸の前部62の外部部分は破裂溝68に向かって後方に押される。 周囲溝72上に与えられた力によって、後部60の外殻が潰れて破裂し始める。 長手方向の溝70は、弾丸の後部60の長手方向に沿って潰れたことを伝達するのを助ける。 これに関連した運動によって弾丸の後部70の外部容器の破裂およびペイロード空洞66の内容物の露出および散布が導かれる。 弾丸50が水中を迅速に移動するときに弾丸50の周囲にキャビテーション空間30を形成する構造は、弾丸50の前端部52に位置される。 この構造は、弾丸本体58に沿って水が流れないように水を通過させる。 その代りに、水は弾丸本体58の側面として接触してそれを濡らさないように横方向に追いやられる。 キャビテーション発生構造だけが水と接触して濡らされる。 キャビテーション空間30 図6において、キャビテーション発生構造であるスティンガーヘッド74の好ましい形態が示されている。 スティンガーヘッド74は、円筒軸56に関して対称円筒形であり、弾丸本体の前端部76に固定されている。 スティンガーヘッド74は、最前部のスティンガーノーズ78を含んでいる。 この実施形態において、スティンガーノーズ78 スティンガーノーズ78はスティンガーボディ82上で支持されており、そのスティンガーボディ82は弾丸本体の前端部76に固定されている。 スティンガーボディ82は円筒形のスティンガーノーズ支持体84を含み、また、スティンガーノーズ支持体84とスティンガーノーズ78との間に周囲水流分離溝86を含んでいる。 示された好ましい実施形態において、水流分離溝86は、スティンガーノーズ支持体84とスティンガーノーズ78との間の前方向に向いたショルダとして見なされることもできる。 水流分離溝 スティンガーヘッド74は、水との衝突に耐えるために高速度鋼、タングステンカーバイド、あるいはタングステン合金等の硬い材料で作られていることが好ましい。 弾丸50が高速で水中を移動するとき、水流境界層がスティンガーノーズ78において生成される。 水流境界層は、スティンガーノーズ78の表面に付着する。 スティンガーノーズ78の側面に沿って、内側に傾斜した形状のスティンガーノーズ78は水流分離溝86と協働し、弾丸50が水中を移動するときに弾丸50と水の意図された水流分離を行う。 図7に示されているように、この水流分離によってキャビテーション空間30が生成される。 従って、弾丸50のスティンガーノーズ78の部分の前方向に向いた表面80だけが水に触れ、弾丸50の残りは濡らされない。 それ故に、、弾丸50上の圧力および外殻の抵抗は最小であり、結果的に従来の弾丸との比較において弾丸の水面下での射程距離は大きく拡大する。 潜在的に弾道から外れる原因となる弾丸への流体力学効果も減少される。 スティンガーノーズ78は空中を通る通路に対して最適に流線形にされていないが、その直径が小さいために、付加的な空気抵抗はわずかであり、弾丸50は空中で超音速飛行を行うことができる。 それにもかかわらず、弾丸50が空気と水との境界28において水中に入るとき、あるいはそれが水中を移動するときに弾丸50に横方向の力が与えられる可能性がある。 横方向の不安定さを相殺するために、横方向の不安定さに対抗して弾丸を安定化する手段が弾丸本体58上に設けられる。 その安定化手段として、弾丸50は、図2、 半径方向外側へフレア状にされた拡大部90は、図8において示されているような方法で機能する。 弾丸50の後端部54がキャビテーション空洞30の壁にヨー運動で接触した場合、半径方向外方にフレア状にされた拡大部90 半径方向にフレア状にされた拡大部90の使用は、弾丸 弾丸50は、図2および4に示された3つの部分、即ちスティンガーヘッド74、前部ユニット92および後部ユニット94で構成されることが望ましく、それらは最終的に弾丸50として組立てられる。 後部ユニット94の前端部は、前部ユニット92の後端部中にスライドする直径を減じられた領域96を有し、ペイロードキャビティエ66を限定する。 この方法は、スティンガーヘッド74が高速度鋼、タングステンカーバイド、またはタングステン合金のような硬い耐腐食性および耐衝撃性材料から形成されることを可能にする。 スティンガーヘッド74は機械加工によって非常に滑らかに仕上げられることができる。 弾丸前部ユニット92は質量を提供して、砲身の内側の摩耗を減少するようにタングステンのような高密度の材料から形成される。 弾丸後部ユニット94は、弾丸の後方における質量を減少させるように真鍮または銅のようなソフトで密度の低い材料から形成される。 図9に示されているように、初めに弾丸50はサボット 弾丸50は好ましくは4:1より大きい長さ対直径比(L/ 図10乃至12に示されているように、弾丸に対して種々の修正が行われてもよい。 これらの修正を成された弾丸の特徴は、ほかの点では弾丸50に関して前に説明されたものと同じであり、これらの説明はここに引用されている。 これらの特徴は適宜、種々に組合せられて使用されてもよい。 図10および12は、弾丸の後端部54に1組のフィン102 フィン102は、弾丸100の本体58から剛性的に外側に突出している。 しかしながら、弾丸100がサボット38内に格納されている時、フィン102は弾丸100の側面上にたたまれていることが好ましい。 サボットの部分34がはずれたときに、フィン102が外側に向かって開放し、図10および12に示された位置をとる。 フィン102の開放動作は、いくつかの方法の任意のもので行うことができる。 スティンガーヘッド106の別の実施形態は図10にも示されており、図11にはさらに詳細に示されている。 スティンガーヘッド106は、円錐形前部面108が図6の平坦な前部面80で置き換えられていることを除き、スティンガーヘッド74と同じである。 円錐形ノーズ108の円錐形の先端角度Bは約130゜の大きさであるが、依然として弾丸100が水中を移動しているときにキャビテーショ空間3 図10はまた弾丸前部118の別の実施形態を示す。 図2 図13は、水中の目標物体を破壊する本発明にしたがって構成された弾丸および弾丸システムの任意のものを使用する好ましい方法を示す。 符号130で示されているように、弾丸システムが配備される。 弾丸システムは前に説明されたようなものであるか、或は前に説明された特徴の組合わせを有する。 符号132において、弾丸システムが図1に示されているように空中の位置から水中のターゲットに向かって発射される。 弾丸は最初に空中を移動して、空気と水の境界を通過し、それからターゲットに向かって水中を移動する。 本発明の特定の実施形態が説明のために詳細に記載されているが、本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の修正および強化を行ってもよい。 したがって、本発明は添付された請求の範囲によってのみ限定されるものである。 フロントページの続き (72)発明者 トゥーリン、 マーシャル アメリカ合衆国、 カリフォルニア州 93110 サンタ・バーバラ、ビア・グロ リエッタ 4356 (72)発明者 クライン、 ロイ アメリカ合衆国、 ニュージャージー州 07860、 ニュートン、フレッドン・ グリーンデル・ロード 27 (56)参考文献 米国特許3434425(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) F42B 10/02 F42B 10/22 F42B 10/38 F42B 10/42 F42B 12/04 F42B 12/20 F42B 19/46 F42B 30/02 |