焼尽容器及び発射装薬

本発明は、りゅう弾砲等の火砲において弾丸を発射するための発射装薬用の容器として使用される焼尽容器と、当該焼尽容器を用いた火砲用の発射装薬に関する。

りゅう弾砲等の火砲において用いられる弾丸(飛翔体)は、点火具によって発射薬が点火されることで発生する燃焼ガスの圧力によって加圧されることで、砲身から射出される。このような弾丸としては、内部に発射薬が収容された薬莢に弾丸が固定された固定型弾丸と、弾丸と発射薬とを分離し、弾丸単体を砲身内へ装填した後、内部に発射薬を収容した発射装薬を装填する分離装填弾とに分けられる。発射装薬には、内部に発射薬を収容可能な中空容器が使用され、当該中空容器としては、発射薬の火炎によって燃え尽きる焼尽性の容器が使用される。

なお、弾丸と共に砲身内へ装填される発射装薬の数は、所望される弾丸の射距離に応じて決定される。すなわち、短射程であれば発射装薬は1つで足りるが、長射程の場合はその射距離に応じて複数個の発射装薬が装填される。この場合、砲身内へは複数個の発射装薬が砲身の軸方向に並べて装填されるため、長射程用の発射装薬は、図15に示すように、砲身110内へ効率的に装填できるよう、軸方向に互いに連結可能なモジュール式の発射装薬10が使用される。なお、図15において、符号100は弾丸を、符号111は薬室を、符号112は砲腔を、符号113は砲身110の基端開口を閉塞する閉鎖装置を、それぞれ示す。

このようなモジュール式の発射装薬として、例えば特許文献1がある。特許文献1の発射装薬は、りゅう弾砲の中心軸に配された撃発火管からなる点火具によって点火されることで発生した火炎を、連結された全ての発射装薬に伝播させるため、発射装薬(焼尽容器)の径方向中央に軸方向に貫通する貫通孔を有する。そして、焼尽容器内に発射薬が収容され、中央貫通孔内に点火薬が配されている。なお、短射程用の発射装薬であれば中央貫通孔を有さず、中空な焼尽容器内へ発射薬と共に点火薬が収容される。

特開平5−118793号公報

ところで、発射装薬内の発射薬は、点火前の温度に依存して燃焼速度が変化する特性を有する。発射薬の燃焼速度の変化は、砲身の薬室内の圧力プロファイルを変化させるため、発射装薬を用いて火砲から弾丸を飛翔させ、目標地点に着弾させるためには、点火前の発射装薬内の発射薬温度を正確に把握したうえで、火砲の射角等を調整する必要がある。

そのためには、例えばバイメタル温度計や熱電対温度計等の受感部を発射装薬内に挿入する必要があるが、従来の発射装薬に使用される焼尽容器は、温度計の受感部を挿入することを想定した構造とはなっていない。そのため、従来では内部温度計測時にドリル等の工具を用いて焼尽容器の外壁面へ受感部を挿入するための孔を開けるしかなく、極めて煩雑な作業を要した。

この問題を解決するためには、単純には焼尽容器の外壁のいずれかの箇所へ、温度計の受感部を挿入可能な挿入孔を予め形成しておくことが考えられる。しかしながら、この場合、雨天において自走砲へ発射装薬を積載する際に雨滴が挿入孔から浸入し易く、水分によって発射薬の着火特性が低下したり、内部に収容した発射薬が挿入孔からこぼれ落ちるなど、発射薬への悪影響が懸念される。

そこで本発明は、内部に収容した発射薬の温度を測定するための温度計受感部を容易に挿入可能としながら、発射薬への悪影響の小さい焼尽容器と、これを用いた火砲用の発射装薬を提供することを目的とする。

そのための手段として、本発明は、火砲において弾丸を発射するための発射装薬用であり、内部に発射薬を収納する中空な焼尽容器であって、外壁に、内部温度を計測するため温度計の受感部を挿入可能とする、他の部位より薄肉とした有底溝または貫通切込み(スリット)による脆弱部を設けたことを特徴とする。外壁とは、焼尽容器の外形を画成する壁であって、側壁、天壁、及び底壁を含む。

前記有底溝または前記貫通切込みは、例えば複数本の直線が基点を中心として放射状に延びた形状に形成することができる。放射状に延びた形状としては、ある1点(基点)を中心として三本以上の直線がそれぞれ異なる方向へ延びた形状はもちろん、基点から二本の直線が180°反対方向に延びたl字状や、基点から二本の直線が異なる方向へ延びたV字状等も含まれる。

また、前記有底溝または前記貫通切込みは、U字状又はコ字状に形成することもできる。

さらに、本発明によれば、上記の焼尽容器を用いた火砲用の発射装薬を提供することもできる。

本発明によれば、焼尽容器の外壁に脆弱部を予め設けていることで、内部温度(発射薬の温度)を計測する際は、温度計の受感部を脆弱部に押し当てて、焼尽容器の外壁を押し拡げながら内部に挿入することができる。したがって、従来のようにわざわざ工具を用いて孔を穿設する手間を省くことができ、内部に収容されている発射薬の温度を容易に計測することができる。

脆弱部を他の部位より薄肉とした有底溝によって設けた場合は、焼尽容器には内外に貫通する隙間は生じていないので、雨天時に発射装薬を取り扱う場合でも、内部温度を計測するまでは雨滴の浸入を確実に防止することができる。一方、脆弱部を貫通切込みによって設けた場合は、有底溝による脆弱部よりも小さな力で温度計受感部を挿入できる。この場合でも、貫通切込みは開口幅が小さいため、当該貫通切込みから雨滴は浸入し難く、予めある程度の大きさの挿入孔を設けた場合に比べて水分浸入量を大幅に低減できる。

また、有底溝または貫通切込みによる脆弱部であれば、内部に収容された発射薬が脆弱部から不用意にこぼれ落ちることもない。温度計受感部を挿入した際、焼尽容器は基本的に弾性変形するので、温度計受感部を抜き取った後も、隙間は殆ど生じていない。仮にある程度塑性変形したとしても、温度計受感部よりも小さな隙間が残る程度なので、発射薬がこぼれ落ちることはない。

実施形態1の発射装薬の斜視図である。

貫通切込みによる脆弱部の要部拡大断面図である。

有底溝による脆弱部の要部拡大断面図である。

発射装薬へ温度計を挿入した状態を示す斜視図である。

図4の状態における発射装薬の断面図である。

実施形態2の発射装薬の斜視図である。

実施形態3の発射装薬の斜視図である。

実施形態4の発射装薬の正面図である。

実施形態5の発射装薬の正面図である。

実施形態6の発射装薬の正面図である。

実施形態7の発射装薬の正面図である。

実施形態8の発射装薬の正面図である。

実施形態9の発射装薬の正面図である。

短射程用発射装薬の断面図である。

分離装填弾を装填した状態の砲身の断面図である。

以下に、本発明の代表的な実施態様について説明する。本発明の発射装薬は、りゅう弾砲等の火砲において弾丸を発射するための発射装薬であり、大きく分けて短射程用の発射装薬と、長射程用の発射装薬との2種類があるが、先ずは長射程用の発射装薬に適用した例を挙げて説明する。

(実施形態1) 長射程用の発射装薬10は、図1,5に示すように、焼尽容器11内に発射薬12が収容されており、径方向中央において軸方向に延びる貫通孔14内に、点火薬15が配されている。

焼尽容器11は、燃焼によって焼失するものであって、径方向中央部に軸方向の貫通孔14を有する円筒形の中空容器である。当該焼尽容器11は、発射薬12を収容する有底円筒形の収容ケース11aと、該収容ケース11aの天面開口を閉塞する蓋体11bと、点火薬15を保持する点火薬筒11cとからなる。蓋体11bは、焼尽容器11の天壁11rを構成する底板の外周縁から周壁が立設した御盆形を呈し、当該蓋体11bによって発射装薬10の雌型端部が画成されている。一方、焼尽容器11(収容ケース11a)の底部11mは、他の部位に比して僅かに縮径した雄型端部となっており、当該雄型端部が、他の発射装薬10の雌型端部の内側に嵌合することで、複数の発射装薬10を軸方向に連続して連結することができるモジュール型となっている。なお、焼尽容器11の底壁11f、側壁11s、天壁11rが、本発明の「外壁」に相当する。また、図15に示すように、発射装薬10を火砲の砲身110内へ装填する際は、雄型端部(底壁11f側)が砲身110の砲口側を向いており、雌型端部(天壁11r側)が砲身110の閉鎖装置113側を向いている状態で装填される。

点火薬筒11cは、上下両端が開口する円筒状の部材であって、収容ケース11aの径方向中央部へ軸方向に配されることで、貫通孔14の内周壁の一部を画成している。そのうえで、点火薬筒11cの内周面には、図外の点火具によって点火される点火薬15が、薬嚢に袋詰めされた状態で固定されている。また、点火薬筒11cの周壁には、点火薬15による火炎を焼尽容器11(収容ケース11a)内の発射薬12へ伝播させるための細孔11dが、多数穿設されている。

焼尽容器11(収容ケース11a、蓋体11b、点火薬筒11c)は、ニトロセルロースやクラフトパルプを主体成分とし、これらがバインダー樹脂によって容器形状に成形されている。バインダー樹脂としては、スチレンブタジエンラテックス、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリブタジエン、ポリウレタンなどを使用できる。また、焼尽容器11には、ニトロセルロースの自然分解を抑制するための安定剤を添加しておくことも好ましい。安定剤としては、エチルセントラリット、ジフェニルアミン、メチルジフェニルウレアなどが挙げられる。焼尽容器11は、各種材料及び必要に応じて添加剤を水中に分散させ、これを型に吸引して付着させてフェルト状とし、さらにこれを金型で加温圧搾することにより所定形状に成形できる。焼尽容器11は、火砲の薬室内で発射薬の燃焼ガスで着火し、自ら燃焼して消滅する。

焼尽容器11の内部空間(収容ケース11a、蓋体11b、及び点火薬筒11cによって画成される空間)に収容される発射薬12は、従来からこの種の発射装薬に使用されている公知の薬剤を特に制限なく使用可能であり、例えばニトロセルロースを基剤とするシングルベース、ニトロセルロース及びニトログリセリンを基剤とするダブルベース、ニトロセルロース、ニトログリセリン、及びニトログアニジンを基剤とするトリプルベース、これらの表面がコーティング剤によってコーティングされたもの、アジド基及びニトラト基含有ポリマー等を主剤とするバインダーを用いた薬剤、またはRDXなどの爆薬成分やその他高エネルギー物質を含有するマルチベースなどを使用できる。また、必要に応じて安定剤、消炎剤、光沢剤等の添加物を添加することもできる。安定剤としてはエチルセントラリットが、消炎剤としては硫酸カリウムや氷晶石が、光沢剤としてはグラファイトが、それぞれ挙げられる。

発射薬12は、燃焼した際に発生する燃焼ガスにより弾丸(飛翔体)を射出するためのものである。発射薬12は所定形状の粒状に形成されており、当該粒状の発射薬12が焼尽容器11内に多数個収容されている。発射薬12の形状は、従来からこの種の発射装薬において使用されている形状であれば特に制限はなく、例えば球状、円柱無孔、円柱単孔、円柱7孔、円柱19孔、六角19孔などとすることができる。

発射薬12の正確な温度を計測するには、バイメタル温度計や熱電対温度計の受感部を発射薬12に直接接した状態で計測する必要がある。しかし、焼尽容器11の外壁に温度計受感部挿入用の挿入孔を予め設けておくと、雨滴の浸入や、発射薬12が発射装薬10からこぼれ落ちるなど、発射薬12への悪影響が懸念される。一方、温度計測時に工具を用いて挿入孔を穿設するのは煩雑である。そこで本発明では、焼尽容器11の外壁のいずれか一部に、温度計受感部を押し当てることで当該温度計受感部を挿入可能な隙間を容易に形成できる脆弱部を形成している。

本実施形態1では、図1に示すように、焼尽容器11の天壁11rに、基点を中心に四本の直線が放射状に延在する十字状の貫通切込み21又は有底溝22を形成することで、当該貫通切込み21又は有底溝22を中心とした、温度計受感部を挿入可能とする脆弱部20を設けている。貫通切込み21は、図2に示すように、天壁11rへ内外に貫通する細長いスリットを切開することで形成できる。貫通切込み21を構成する各直線の開口幅は、できるだけ小さい(例えば0.1〜0.5mm程度)ことが好ましい。

有底溝22は、図3に示すように、天壁11rの一部を切削又はプレス(十字状のパンチを押圧)することで、他の部位よりも薄肉にして形成できる。有底溝22は、天壁11rの裏面(内面)に形成することもできるが、この場合は外部から脆弱部20の場所を把握し難いため、天壁11rの表面(外面)に設けることが好ましい。また、有底溝22の深さはできるだけ深いこと、換言すれば有底溝22の底壁の厚みはできるだけ薄い(例えば0.1〜0.5mm程度)ことが好ましい。有底溝22の底壁の厚みが薄いほど、温度計受感部を押し当てた際に、底壁を突き破る力が小さくてすむからである。有底溝22を構成する各直線の幅は、貫通切込み21と同程度とすればよい。

このような焼尽容器11を使用した発射装薬10は、弾丸を射撃するために使用するに際して、温度計Tの受感部を脆弱部20の中心へ押し当てることで、図4,5に示すように、貫通切込み21又は有底溝22周辺の天壁11r、すなわち脆弱部20を押し拡げて容易に温度計Tの受感部を発射装薬10の内部に挿入することができる。これにより、発射薬12の温度を直接正確に計測することができる。なお、有底溝22による脆弱部20を形成した場合は、貫通切込み21による脆弱部20の場合よりも、温度計Tの受感部を強く押し付ける必要がある。

(変形例) 以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明はこれに限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態1では脆弱部20を焼尽容器11の天壁11rに設けたが、当該脆弱部20は、焼尽容器11の外壁であればいずれの壁面に設けてもよい。具体的には、図6に示す実施形態2のように、焼尽容器11の底壁11fに設けることもできるし、図7に示す実施形態3のように、焼尽容器11の側壁11sに設けることもできる。

また、貫通切込み21や有底溝22の形状も、実施形態1のような十字状に限らず、種々の形状を採用できる。具体的には、基点を中心として放射状に延在する直線は複数本(二本以上)あればよく、四本に限られない。例えば図8に示す実施形態4のように、基点を中心に三本の直線が放射状に延在する形状や、図9に示す実施形態5のように、基点を中心に六本の直線が放射状に延在する形状とすることもできる。実施形態1も含めてこれらの場合、脆弱部20の直径は、温度計受感部の直径より僅かに大きい程度にすることが好ましい。具体的には、温度計受感部の直径に対して、脆弱部20の直径を105〜120%程度とすることが好ましい。なお、一般的な発射装薬用の温度計の受感部の直径は、5〜10mm程度である。脆弱部20の直径が温度計受感部の直径以下であると、当該温度計受感部を挿入できない。一方、脆弱部20の直径が大きいと温度計受感部を挿入し易くはなるが、必要以上に大きいと、温度計測時に温度計が抜け外れ易くなるばかりか、発射薬12が隙間からこぼれ落ちる危険性も大きくなる。脆弱部20の直径が温度計受感部の直径に対して105〜120%程度であれば、温度計測時に温度計が挿入した状態で保持されるというメリットもある。

また、貫通切込み21や有底溝22は、図10に示す実施形態6のように、基点を中心に二本の直線が180°反対方向へ延在するI字状や、図11に示す実施形態7のように、基点を中心に二本の直線が異なる方向へ延在するV字状とすることもできる。貫通切込み21又は有底溝22をI字状とする場合は、脆弱部20は楕円状となるため、I字の長さを温度計受感部の直径に対して150〜200%程度とすることが好ましい。一方、貫通切込み21又は有底溝22をV字状とした場合は、当該V字によって囲まれた部分が舌片状の脆弱部20となる。この場合、V字の内接円の直径を、温度計受感部の直径に対して105〜120%程度とすることが好ましい。

さらに、貫通切込み21や有底溝22は、図12に示す実施形態8のようにU字状としたり、図13に示す実施形態9のようにコ字状とすることもできる。これらの場合も、U字やコ字によって囲まれた部分が舌片状の脆弱部20となる。U字やコ字の幅は温度計受感部の直径に対して100〜105%程度とし、U字やコ字の深さは温度計受感部の直径に対して105〜120%程度とすることが好ましい。なお、貫通切込み21や有底溝22をV字、U字、又はコ字とする場合、その向きは特に制限されず、各図面に示す向きのほか、径方向内向きや、径方向外向きに形成することもできる。

なお、脆弱部20を焼尽容器11の底壁11fに設けた実施形態2や、脆弱部20を焼尽容器11の側壁11sに設けた実施形態3においても、貫通切込み21又は有底溝22を実施形態4〜9のような形状とすることもできる。

また、貫通切込み21や有底溝22による脆弱部20は、径方向中央に貫通孔14を有する長射程用の発射装薬10のみならず、短射程用の発射装薬に適用することもできる。ここで、短射程用の発射装薬30は、図14に示すように、径方向中央に貫通孔が設けられていない点が長射程用の発射装薬10と大きく異なり、これにより焼尽容器31内には発射薬12と共に点火薬15が天壁31r側端部に収容されている。ここでの焼尽容器31は、中空な有底円筒形の収容ケース31aと、収容ケース31aの天面開口を閉塞する蓋体31bとからなる。蓋体31bには、点火薬15に点火するための点火孔32が複数個穿設されており、当該各点火孔32は、錫箔などの金属箔からなる封止材によって封止されている。

そのうえで、上記構成の発射装薬30へ貫通切込み21や有底溝22による脆弱部20を形成する場合は、焼尽容器31における天壁31r以外の外壁、すなわち側壁31s又は底壁31fへ設ける。天壁31rへ脆弱部20を設けても、点火薬15の存在によって温度計受感部を挿入できないからである。なお、貫通切込み21又は有底溝22の形状は、実施形態1,4〜9のようないずれの形状とすることもできる。

10・30 発射装薬 11・31 焼尽容器 11a・31a 収容ケース 11b・31b 蓋体 11c 点火薬筒 11f・31f 底壁 11r・31r 天壁 11s・31s 側壁 12 発射薬 14 貫通孔 15 点火薬 20 脆弱部 21 貫通切込み 22 有底溝 100 弾丸 110 砲身 T 温度計