JP2003104789A - 安全点火器 - Google Patents
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Abstract
きに上記炸薬の爆燃なしで燃焼をもたらすことが企図さ
れた新規な安全点火器を提供する。 【解決手段】 本発明の主題は、外套形態の構造体1と
該構造体1内に存在する固体状炸薬4とを備えた火工品
兵器要素用の安全点火器5である。ペントライト系の固
体状火工品組成物のブロックのみから成る該安全点火器
5は、当該兵器要素が低速加熱処分処理に委ねられたと
きに固体状炸薬4の爆燃なしで燃焼をもたらすことが企
図される。
Description
otechnic munition)の分野に関し、
より詳細には爆発性兵器(explosive mun
ition)の分野に関する。
体と該構造体内の固体状炸薬とを備えた火工品兵器要素
(pyrotechnic munition com
ponent)用の安全点火器(safety ign
iter)であって、当該安全点火器は上記兵器要素が
低速加熱処分処理(slow cook off)に委
ねられたときに上記炸薬の爆燃(detonatio
n)なしで燃焼をもたらすことが企図された安全点火器
である。
推進火薬(propellant)の火炎、間接加熱な
どの熱起源の応力に委ねられと、火工品による反応が生
じ得る。ミサイル弾頭、爆弾(bomb casin
g)、貫通弾頭(penetrator)および水中兵
器(submarine munition)などの爆
薬包含兵器要素は、高度の密閉性(confineme
nt)の故に激しい爆破または爆燃反応に繋がり得る。
なわち危険な破片を放出しない単純な燃焼まで低下させ
るべく、オクトーゲン[octogen](HMX)、
ヘキソーゲン[hexogen](RDX)、ニトログ
アニジン、過塩素酸アンモニウム、トリアミノ・トリニ
トロベンゼン(TATB)、オキシニトロ・トリアゾー
ル(ONTA)および/またはアルミニウムが充填され
た不活性ポリマ結合剤もしくは活性ポリマ結合剤式の爆
発性複合炸薬を、兵器の構造を解放するシステムと組合
せて用いることは公知である。
ent system)は所定圧力で開裂(burs
t)し得る保護キャップから成り得るが、該保護キャッ
プは火工品による反応により生成された分解気体に対し
て放出面(dischargesurface)を解放
することにより安全弁として作用する。更には、溶融性
の構成要素、切断用コード、または、初期割れ目を用い
るなどの他の技術も存在する。
油タイプの激しい火炎に対しては完全に機能する。この
場合に兵器の壁部に対して且つ引き続き炸薬に対して非
常な高温が伝導されることから、炸薬は温度が略々20
0℃乃至240℃である爆薬自己発火温度を超えると直
ちに構造体/爆薬界面にて燃焼により反応する。燃焼気
体は引き続き、放出面に対する経路を作り出す。
は、更に複雑である。”低速加熱処分処理”応力は習用
的に記述されており、兵器要素が数十時間後に火薬的に
反応するまで該兵器要素を数℃/時間の割合で加熱する
段階から成る。これらの反応は非常に激しくなり得る、
と言うのも、一定の場合においてこれらの反応は媒体内
の火工品材料の核心部にて開始することから、熱分解に
より結合剤が分解して活性材料が化学的分解を開始する
までには時間が掛かるからである。
器)では、多くの場合に核心部での起爆が観察される。
これは、爆薬が熱的に高度に絶縁されると共に材料内に
おいて発熱性分解が開始する結果である。発せられた熱
は外側へと放出され得ないので更なる内部温度上昇に繋
がり、大規模反応(mass reaction)まで
分解が更に加速される。反応温度は、容積が大きいほど
低い。
で、上述の如き単純な解放システムは不十分である。低
速加熱処分処理応力下で反応のレベルを制限すべく解放
デバイスの近傍に、火工品兵器の主要炸薬の反応温度よ
り低い温度で燃焼により反応する安全点火器を挿入する
ことは公知であり、該点火器の燃焼は上記主要炸薬の爆
燃なしでの燃焼に繋がる。
許第2313653号は、点火火薬もしくは点火ペレッ
トを備えたプラスチック管から本質的に成る安全点火器
を開示している。上記点火器は解放孔の近傍となる兵器
要素の後部にて、炸薬から該点火器を分離する発泡体の
リング内に埋設される。
は、ホウ素およびクロム酸バリウムの混合物から成る。
しかし実際、クロム酸バリウムは特に有毒で発癌性であ
ると共に、遺伝性の遺伝子損傷に繋がることが分かっ
た。更に、それは熱応力下で、これもまた高度に有毒な
蒸気を発する。
提供されるが、真に十分なものは無い。たとえばニトロ
セルロース−ニトログリセリンの二要素式の推進火薬に
基づくペレットを用いると保存の間にニトログリセリン
が移動し、結果的であるべき火工品的リスクを伴うとい
う問題が在る。
得るが上記の如き不都合は示さないという安全点火器に
対する要望が存在する。本発明はこの問題に対する解決
策を提供すると共に、本発明の主題は、外套形態の構造
体と該構造体内の固体状炸薬とを備えた火工品兵器要素
用の新規な安全点火器であって、当該安全点火器は上記
兵器要素が低速加熱処分処理に委ねられたときに上記炸
薬の爆燃なしで燃焼をもたらすことが企図された新規な
安全点火器である。
安全点火器は、該点火器がペントライト(pentri
te)系の固体状組成物のブロックから成り、好適には
該安全点火器が斯かるブロックのみから成ることを特徴
とする。斯かる安全点火器は特に、製造が容易であると
共に兵器要素内への挿入が容易である。単一ブロック
は、プラスチック管などの不活性ハウジングを要しない
十分な固有物理特性を呈する。
のブロックは当該兵器の通常使用に関する付加的エネル
ギに寄与する爆燃可能材料であるが、現在の技術状況に
関する上記点火器の場合にはそうでなく、爆燃され得な
い。低速加熱処分処理に関しては安全点火器であり且つ
兵器の通常使用に関しては爆薬であるという本発明に特
有なこの二重機能は、特に好適である。
成要素は有毒でも発癌性でもなく、且つ、その燃焼蒸気
はそれほど有毒でないことも銘記されたい。現在の技術
状況において、爆発性兵器に対する起爆中継体(pri
mingrelay)としてペントライト系の固体状組
成物を用いることは公知である。しかし、たとえば国際
公開第99/53246号は本発明の主題である安全点
火器に関わりの無い用法を開示している。この爆燃中継
体の用途に依ると当業者に対してさえも、上述の安全点
火器の機能においてこられのペントライト系組成物を用
いることを想起させない。
は、0.5℃/h乃至50℃/h、好適には1℃/h乃
至20℃/h、更に好適にはたとえば約3℃/hまたは
4℃/hなどの様に2℃/h乃至10℃/hの加熱処分
処理と理解されるべきである。更にペントライト”系”
組成物とは、最大含有量を重量で約98%として、重量
で≧5%、更には≧10%、更に好適には≧25%のペ
ントライト含有量を有する組成物として理解されるべき
である。
ライト系の固体状火工品組成物のブロックは、複合爆薬
(プラスチック結合鋳造爆薬[cast plasti
cbonded explosive])である。複合
爆薬は、当業者により公知である。それらは、鋳造して
から重合により処理されたプラスチック結合剤を備えた
爆薬組成物から得られると共に、ヘキソーゲン、オクト
ーゲンまたはペントライトなどの少なくとも一種類の爆
発性の有機窒化炸薬を備えた炸薬含有プラスチック結合
剤(charged plastic binder)
から成る。たとえば過塩素酸アンモニウムなどの他の酸
化炸薬、または、たとえばアルミニウムなどの他の還元
炸薬も存在し得る。
て用いられるペントライト系複合爆薬のブロックを調製
するには先ず、ペントライトおよび選択的には他の爆発
性炸薬もしくは非爆発性炸薬に対し、重合可能液体樹脂
および選択的には可塑剤が混合され、次に、得られたペ
ーストは上記ブロックに所望される容積を有する鋳型内
で鋳造される。上記ペーストは引き続き重合される。架
橋剤、触媒または湿潤剤の選択肢および調節に従い、種
々の特性を有する複合爆薬が得られる。上記鋳型は、更
に安全に作成することが望まれる上記兵器の固体状炸薬
へと加工されるキャビティから成り得る。
ク結合剤はポリウレタン製結合剤であり、その含有量は
好適には上記複合爆薬の全体重量に関して重量で12%
乃至20%である。ポリウレタン製結合剤の中でも、水
酸化ポリブタジエンとポリイソシアネートとの反応から
得られたものが好適である。また、特にシリコーン(s
ilicone)結合剤およびポリエステル結合剤など
の他の種類の結合剤が使用され得る。
トライト系の固体状火工品組成物のブロックは、圧縮爆
薬であり、すなわち、圧縮により処理されたプラスチッ
ク結合剤を有する爆薬である。基礎材料(鋳造されるべ
き火薬)は、当業者に公知の技術に従い熱可塑性プラス
チックにより炸薬が被覆されるという細粒から成る。
度まで上記火薬を再加熱した後、該火薬は加熱された鋳
型内に導入され、次に108 Pa(103 バール)程度
の高圧下で圧縮が実施される。
トライト系の固体状組成物のブロックは、たとえば、ペ
ントリット20−80(ペントライトが20重量%でT
NTが80重量%)およびペントリット50−50の如
きペントリット(pnetolite)(TNTおよび
ペントライトの混合物)などの溶融鋳造爆薬(melt
−cast explosive)である。当業者に公
知の溶融鋳造爆薬は、溶融されたTNTなどの爆薬内の
粒状爆薬から成る懸濁液を鋳型内で鋳造することで処理
される。
トライト系の固体状組成物のブロックはペントワックス
(pentowax)であり、すなわち、蜜蝋(bee
swax)または合成蝋などの蝋(wax)の膜により
被覆されたペントライトから本質的に成る組成物であ
る。
公知である。重量による蝋の含有量は好適には2%乃至
12%である。斯かる組成はまた、黒鉛および/または
アルミなどの添加剤も包含し得る。上記ペントワックス
の処理は、加圧機の鋳型内における冷間圧縮により実施
される。
状火工品組成物のブロックは任意の形状を有し得る。好
適には、上記ブロックは円筒状形態で提供され、更に好
適には概略的に2mm乃至50mmの直径を有すべく回
転により生成された円筒の形態で提供される。
するペントライト系の固体状火工品組成物の限界直径よ
り小さく、等しくもしくはそれより大きくされ得る。上
記円筒は任意の高さを有し得る。概略的には0.5乃至
3の直径/高さ比率が利用されるが、好適には該比率は
1の範囲または1より大きい範囲である。
処分処理に委ねられるときの上記安全点火器の反応温度
は上記ブロックの直径の減少関数であることから、所定
組成および所定直径/高さ比率に対して上記安全点火器
の反応温度を上記ブロックの直径の関数として極めて容
易に事前設定し得ることが見出された。この様に安全点
火器の反応温度が特に容易に調節されることから、所定
兵器の安全余裕度を改変する上で、または、異なる組成
の炸薬を備えた兵器において同一組成を有する点火器を
使用する上で、認識され得る利点が得られる。
套であり且つたとえば鋼鉄製外套である外套形態の構造
体と、該構造体内の固体状炸薬と、たとえば上述のシス
テムの如く上記構造体を解放するデバイスと、当該火工
品兵器要素が低速加熱処分処理に委ねられたときに上記
固体状炸薬の爆燃なしで燃焼をもたらし得るこれもまた
上述された本発明の主題である点火器とを備えた火工品
兵器要素である。
は、好適には爆薬である。この場合に上記爆発性炸薬は
好適には複合爆薬であるが、それはまた圧縮爆薬、たと
えばTNT系溶融鋳造爆薬、または、蝋被覆爆薬などと
もされ得る。上記構造体内に存在する上記固体状炸薬は
たとえば、固体状推進火薬、好適には複合推進火薬など
の推進用炸薬(propulsive charge)
とされ得ることもある。上記炸薬が推進性であるか爆発
性であるかに関わらず、上記安全点火器に依れば低速加
熱処分処理状況において上記炸薬の爆燃を伴わないだけ
でなく上記兵器要素、上記構造体もしくは構造体断片の
推進(propulsion)を伴わずに燃焼をもたら
し得る。
全点火器は、燃焼気体の脱出を促進すべく上記構造体の
解放を行う上記デバイスの近傍に載置される。本発明の
別の好適な代替的形態に依れば上記点火器は上記固体状
炸薬内に少なくとも部分的に埋設される。このため、た
とえば上記炸薬内には上記点火器用のハウジングを加工
し得る。斯かるハウジングはまた、取出可能なコアを用
いて鋳造することで上記炸薬の製造中にも生成され得
る。上記点火器は引き続き、上記ハウジング内に載置さ
れる。選択的には、上記ハウジング内への上記点火器の
保持を促進すべく接着剤接合が実施され得る。
爆薬ペーストが鋳込まれた後であって重合される前に、
該爆薬ペースト内に上記安全点火器を鋳造により挿入す
るのが可能であり且つ好適である。故に上記ペーストの
重合の後で上記安全点火器は、上記炸薬と完全に一体的
である。
も部分的に埋設されなくても良く、すなわち、上記炸薬
から独立しても良い。該点火器はたとえば、習用の結合
を用いて上記構造体上に保持され得るか、代替的に、上
記解放デバイスの近傍において気体の膨張のために挿入
されたチャンバ内に載置された発泡体内に埋設され得
る。
処分処理に委ねられて温度が上記安全点火器の所定反応
温度に到達したとき、該安全点火器は発火する。上記点
火器の燃焼から帰着する高温気体および粒子は次に上記
兵器の炸薬の燃焼を開始し、該炸薬は上記兵器要素、構
造体もしくは構造体断片の爆燃もしくは推進なしで燃焼
する。
套形態の構造体1内に存在する固体状炸薬の爆燃なしで
燃焼をもたらし得るプロセスであって、上記兵器要素
は、上記構造体を解放するデバイスと、低速加熱処分処
理の間において上記炸薬の反応温度より低い温度にて単
純燃焼により反応してから上記炸薬の爆燃なしで上記燃
焼をもたらす本発明に係る上述の安全点火器とを備える
プロセスである。
要素は、略円筒状の金属製外套の形態である構造体1
と、上記兵器の閉塞を可能とする金属構成要素2と、構
造体1を解放するデバイス3と、構造体1内に存在して
該構造体1によりカバーされる固体状炸薬4と、ペント
ライト系の固体状火工品組成物の円筒状ブロックから成
る安全点火器5と、気体の膨張のためのチャンバ6と、
を備える。
状安全点火器5は炸薬4内に完全に埋設され、該点火器
の2つの円形平坦表面の一方はチャンバ6の壁部の一部
を形成している。図2に示された代替的形態に依ると、
円筒状安全点火器5はチャンバ6内に載置され、不図示
のポリウレタン発泡体のリングにより係留される。
明が提供する利点を例示する。
の直径を有すべく回転により生成された円筒状ブロック
の形態で提供される。上記ブロックの高さは、実施例1
に対しては15mmであり且つ実施例2に対しては30
mmである。点火器の質量は実施例1に対して17gで
あり且つ実施例2に対しては34gである。これらの2
つの点火器を構成する複合爆薬は、40重量%のオクト
ーゲン、44重量%のペントライト、および、ポリオキ
シプロピレン・トリオールおよびイソフォロン・ジイソ
シアネートに基づく16重量%のポリウレタン製結合剤
から成る。
末ペントライトおよび粉末オクトーゲンが先ず上記アル
コールと混合されてから、上記イソシアネートが添加さ
れる。獲得されたペーストは引き続き適切な容積を有す
る2個の鋳型内に流し込まれ、次に該ペーストは60℃
にて7日間に亙り重合された。
合でもそれほどの有毒性を示さない。また上記燃焼気体
は危険ではない。この点に関して唯一確認され得るのは
眼球および呼吸粘膜の痛み(涙、咳)であるが、健康に
関する中期および長期の後遺症は無い。
備えると共に285mmの口径を有する重量280kg
の貫通弾頭であって、上記爆発性複合炸薬は、オクトー
ゲン、過塩素酸アンモニウムおよびアルミニウムを炸薬
として、且つ、水酸化ポリブタジエンとイソフォロン・
ジイソシアネートとに基づくポリウレタン製結合剤を架
橋剤として含む貫通弾頭が、当業者に公知の習用技術に
より調製された。
べく開裂し得る保護キャップから成るデバイスを備え、
第2には実施例1に依り得られると共に図1に概略的に
示された構成に従う安全点火器を備えていた。上記安全
点火器は上記炸薬の調製の間に、上記爆薬ペーストが鋳
込まれた後であって重合される前に該爆薬ペーストに挿
入されたことから、該安全点火器は炸薬と完全に一体的
である。
図1に従い位置されて250cm3の体積を有するチャ
ンバも備えている。この貫通弾頭は、適切な加熱炉を用
いて3.3℃/hの加熱処分処理に委ねられた。
安全点火器の発火が観察され、引き続き、上記構造体の
断片化もしくは推進なしで上記兵器の炸薬の単純な燃焼
反応が行われた。142℃の値は、上記加熱炉内の異な
る位置に設置された10個の熱電対の平均値に対応す
る。数値シミュレーションによれば、安全点火器が無い
場合には、加熱炉の約208℃の温度にて未確認強度の
反応が生ずることが示された。
を備えると共に500mmの口径を有する水中用途(s
ubmarine use)の爆発性兵器要素であっ
て、上記爆発性複合炸薬は、ヘキソーゲン、過塩素酸ア
ンモニウムおよびアルミニウムを炸薬として、且つ、水
酸化ブタジエンとイソフォロン・ジイソシアネートとに
基づくポリウレタン製結合剤を架橋剤として含む爆発性
兵器要素が、当業者に公知の習用技術により調製され
た。
開裂し得る保護キャップから成るデバイスを備え、第2
には実施例2に依り得られると共に図1に概略的に示さ
れた構成に従う安全点火器を備えていた。上記安全点火
器は実施例3に対して記述された如く炸薬内に挿入され
た。
に従い位置されて400cm3 の体積を有するチャンバ
も備えている。この水中用途の爆発性兵器要素は、適切
な加熱炉を用いて3.3℃/hの加熱処分処理に委ねら
れた。
上記安全点火器の発火が観察され、引き続き、上記構造
体の断片化もしくは推進なしで上記兵器の炸薬の単純な
燃焼反応が行われた。また、安全点火器を欠くこと以外
は厳密に同一の兵器要素から開始した別の試験は、加熱
炉の温度が188℃に到達したときに激しい燃焼反応に
帰着し、構造体が断片化すると共にその断片は15mの
距離を超えて放出された。
下の点を除いて実施例4と同一の爆発性兵器要素が調製
された:実施例5に対し、安全点火器は80mmの直径
および80mmの高さを有し、実施例6に対し、安全点
火器は5mmの直径および5mmの高さを有する。
処理試験の間において、加熱炉の温度が実施例5に対し
ては130℃かつ実施例6に対しては170℃に到達し
たときに点火器の発火が観察された。いずれの場合にも
点火器の上記発火に続き、構造体の断片化または推進な
しで兵器の炸薬の単純燃焼反応が行われた。
的長手断面である。
的長手断面である。
Claims (9)
- 【請求項1】 外套形態の構造体(1)と該構造体
(1)内の固体状炸薬(4)とを備えた火工品兵器要素
用の安全点火器(5)であって、当該安全点火器(5)
は上記兵器要素が低速加熱処分処理に委ねられたときに
上記炸薬(4)の爆燃なしで燃焼をもたらすことが企図
された安全点火器(5)において、 該点火器(5)はペントライト系の固体状火工品組成物
のブロックのみから成ることを特徴とする、点火器
(5)。 - 【請求項2】 前記ペントライト系の固体状組成物のブ
ロックは複合爆薬であることを特徴とする、請求項1記
載の安全点火器(5)。 - 【請求項3】 前記ペントライト系の固体状火工品組成
物のブロックは2mm乃至50mmの直径を有すべく回
転により生成された円筒の形態で提供されることを特徴
とする、請求項1記載の安全点火器(5)。 - 【請求項4】 外套形態の構造体(1)と、該構造体
(1)内の固体状炸薬(4)と、上記構造体(1)を解
放するデバイス(3)と、当該火工品兵器要素が低速加
熱処分処理に委ねられたときに上記固体状炸薬(4)の
爆燃なしで燃焼をもたらし得る安全点火器(5)とを備
えた火工品兵器要素において、 上記安全点火器(5)は請求項1記載の点火器であるこ
とを特徴とする、火工品兵器要素。 - 【請求項5】 前記構造体(1)内に存在する前記固体
状炸薬(4)は爆発性炸薬であることを特徴とする、請
求項4記載の火工品兵器要素。 - 【請求項6】 前記構造体(1)内に存在する前記固体
状炸薬(4)は推進用炸薬であることを特徴とする、請
求項4記載の火工品兵器要素。 - 【請求項7】 前記安全点火器(5)は前記構造体
(1)を解放する前記デバイス(3)の近傍に載置され
ることを特徴とする、請求項4記載の火工品兵器要素。 - 【請求項8】 前記安全点火器(5)は前記固体状炸薬
(4)内に少なくとも部分的に埋設されることを特徴と
する、請求項4記載の火工品兵器要素。 - 【請求項9】 火工品兵器要素の外套形態の構造体
(1)内に存在する固体状炸薬(4)の爆燃なしで燃焼
をもたらし得るプロセスであって、上記兵器要素は、上
記構造体(1)を解放するデバイス(3)と、低速加熱
処分処理の間において上記炸薬(4)の反応温度より低
い温度にて単純燃焼により反応してから上記炸薬(4)
の爆燃なしで上記燃焼をもたらす安全点火器(5)とを
備えるプロセスにおいて、 上記安全点火器(5)は請求項1記載の点火器であるこ
とを特徴とするプロセス。
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