JP2004108732A

JP2004108732A - Sabot piece of sabot for artillery shell, its manufacturing method, and sabot for artillery shell

Info

Publication number: JP2004108732A
Application number: JP2002275293A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Arai; 荒井　敏; Satoru Shoji; 小路　了
Original assignee: SANKEI SANGYO KK; SUPER RESIN KOGYO KK
Current assignee: SANKEI SANGYO KK; SUPER RESIN KOGYO KK
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2002-09-20
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-20
Also published as: JP3882726B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sabot for artillery shell capable of reducing weight of the sabot, realizing mass production and stability of a production, and being manufactured currently. <P>SOLUTION: This sabot for artillery shell 11 is constituted by annularly combining a plurality of sabot pieces 13a which are cutout bodies from a fan-shaped long column body 15 constituted by combining a plurality of triangular columnlike bodies 14a to 14h which are laminated bodies of a plurality of rectangular fiber sheets 16a to 16o in which fibers 18, 17 are arranged so as to cross two directions in a plane toward the longitudinal direction of the triangular column bodies 14a to 14h and resin 19 is impregnated and which have the same length and different width and are made of fiber reinforced plastic. The plurality of rectangular fiber sheets 16a to 16o are laminated in such a way that the fiber sheets 16b to 16o whose width is gradually reduced are sequentially arranged on both sides of one fiber sheet 16a having the maximum width. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法および砲弾用装弾筒に関するものであり、例えば戦車砲用高速徹甲弾の構成部品である装弾筒の製造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、戦車砲弾の一つである、いわゆる装弾筒付翼安定徹甲弾１の構造の一例を示す縦断面図である。
【０００３】
同図に示すように、装弾筒付翼安定徹甲弾１は、高い発射初速を得るために、弾芯２の周りに砲腔径と同じ径ｄの装弾筒３を装着された砲弾である。この装弾筒付翼安定徹甲弾１は、風帽付被帽徹甲弾等の他の全口径砲弾に比較して、装弾筒３を含んだ砲弾全体の比重が小さい。このため、装弾筒付翼安定徹甲弾１は、同じ砲（同じ装薬量）であっても高い発射初速を得られる。
【０００４】
図８は、戦車砲の砲身４の砲腔５に装填された装弾筒付翼安定徹甲弾１を示す説明図である。また、図９（ａ）　および図９（ｂ）　は、この装弾筒付翼安定徹甲弾１の発射時の状況を経時的に示す説明図である。
【０００５】
図８に示すように、砲腔５には、装弾筒付翼安定徹甲弾１の装弾筒３が装填される。装弾筒３は、通常三つの装弾筒片６ａ〜６ｃが組み合わされて環状体をなしており、砲腔５の内部で弾芯２を抱え、高圧室７に発生する数千気圧のガス圧を全口径で受け、弾芯２を加速して数マッハの初速をもたらす。このため、この装弾筒付翼安定徹甲弾１の弾芯２の外面に設けられた凹凸部　（上述した図７における符合２ａ）　に係合する、装弾筒３の凹凸部　（本明細書では「係合部」といい、上述した図７においては符合３ｂで示す）　には数万Ｇにも達する加速度に起因した負荷が作用する。そこで、装弾筒３は、かかる超高負荷に耐えるために、高強度のアルミニウム合金により構成される。
【０００６】
そして、図９（ａ）　および図９（ｂ）　に示すように、装弾筒３は、砲腔５を出た途端に、傘状の抵抗部３ａに生じる空気抵抗によって３つの装弾筒片６ａ〜６ｃに分割されて弾芯２から分離し、弾芯２のみが目標に向けて飛翔する。この飛翔の際、装弾筒付翼安定徹甲弾１は、風帽付被帽徹甲弾よりも径が小さい分だけ空気抵抗も小さく、飛翔速度の低下も少ない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この装弾筒付翼安定徹甲弾１の破壊力を増大するには、装弾筒３、すなわち装弾筒片６ａ〜６ｃを軽量化することにより、弾芯２の重量増加にかかわらず発射初速の上昇を図り運動エネルギーを高めることが、最も有効である。
【０００８】
しかし、装弾筒片６ａ〜６ｃをこれまでのようにアルミニウム合金により構成する限り、達成できる軽量化の程度には限度があり、弾芯２の発射初速を顕著に増大できるほどに装弾筒３を軽量化することは、事実上不可能であった。
【０００９】
ここに、本発明の目的は、装弾筒、すなわち装弾筒片を軽量化することができるとともに、量産性や製品の安定性をもたらし、現実に製造することができる、砲弾用装弾筒の装弾筒片と、その製造法と、砲弾用装弾筒とを、いずれも提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、装弾筒片を従来のようにアルミニウム合金製とするのではなく、炭素繊維強化プラスチック製又はガラス繊維強化プラスチック製に材質を変更できれば、装弾筒片を大幅に軽量化することができ、これにより、弾芯の発射初速を顕著に増大できるということを前提として、鋭意検討を重ねた結果、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックにより装弾筒片を構成するには、発射時の装弾筒に作用する超高負荷に耐えるために、繊維の好適な配向方向が存在することを知見した。
【００１１】
すなわち、繊維強化プラスチックからなる製品を製造するには、一般的に、積層板からの機械加工を行う製造法や、フィラメントワインディング成形による製造法が試みられる。そこで、本発明者らも一般的なこれらの製造法により、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックにより構成される装弾筒片を製造することを検討した。
【００１２】
その結果、本発明者らは、一般的なこれらの製造法により装弾筒を製造すれば、確かに軽量化、量産性さらには製品の安定性を所望の程度に維持することはできるものの、装弾筒片の係合部に作用する数万Ｇの加速度に耐えることができず、発射時に砲腔内において装弾筒片が破損してしまうことを知見した。
【００１３】
そこで、本発明者らはさらに検討を重ねた結果、炭素繊維又はガラス繊維を、少なくとも互いに異なる２方向へ配向されるようにして装弾筒片を構成すれば、上述した課題を解決することができることを知見し、本発明を完成した。
【００１４】
本発明は、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックからなる三角柱状体を複数個組み合わせて構成される横断面が略扇形の扇形長柱体からの切り出し体であるとともに、この扇形長柱体が炭素繊維又はガラス繊維が少なくとも互いに異なる２方向へ配向されることを特徴とする砲弾用装弾筒の装弾筒片である。
【００１５】
この本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、（ｉ）　互いに異なる２方向が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあってこの長手方向に平行な方向及びこの平行な方向に略直交する方向、又は、装着される砲弾の外面の係合部の二つの斜面にそれぞれ略平行な二つの方向であること、または（ｉｉ）炭素繊維又はガラス繊維が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあって長手方向との交差角度が、０度となる方向、３０度となる方向、６０度となる方向、９０度となる方向、１２０　度となる方向または１５０　度となる方向へ配向されることが例示される。
【００１６】
これらの本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、三角柱状体が、長さが同じで幅が異なり、かつ樹脂を含浸させた複数枚の矩形の繊維シートを交互に積層したものであることが例示される。
【００１７】
この本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、複数枚の矩形の繊維シートが、積層方向の中央に最も幅が広いシートが配置されるとともに、このシートの両側に幅が順次狭くなる複数枚のシートが順に対称に又は非対称に配置されて、積層されることが例示される。
【００１８】
これらの本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片では、繊維シートが、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックと、結合材である熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂とによって構成されることが例示される。
【００１９】
別の観点からは、本発明は、炭素繊維強化プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックからなるとともに、炭素繊維又はガラス繊維が少なくとも互いに異なる２方向へ配向される三角柱状体を複数個組み合わせることにより横断面が略扇形の扇形長柱体を構成し、この扇形長柱体から砲弾用装弾筒の装弾筒片を切り出すことを特徴とする砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法である。
【００２０】
この本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法では、互いに異なる２方向が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあってこの長手方向に平行な方向及びこの平行な方向に略直交する方向、又は、装着される砲弾の外面の係合部の二つの斜面にそれぞれ略平行な二つの方向であることが例示される。
【００２１】
この本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法では、炭素繊維又はガラス繊維が、扇形長柱体の長手方向に平行な任意の面内にあってこの長手方向との交差角度が、０度となる方向、３０度となる方向、６０度となる方向、９０度となる方向、１２０　度となる方向または１５０　度となる方向へ配向されることが例示される。
【００２２】
これらの本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造法では、扇形長柱体が、長さが同じで幅が異なり、かつ樹脂を含浸させた複数枚の矩形の繊維シートを交互に積層したものであることが例示される。
【００２３】
さらに別の観点からは、本発明は、上述した本発明に係る砲弾用装弾筒の装弾筒片を複数環状に組み合わせて構成されることを特徴とする砲弾用装弾筒である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかる砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法および砲弾用装弾筒の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本実施の形態の砲弾用装弾筒１１を有する装弾筒付翼安定徹甲弾１０を、一部簡略化するとともに透視した状態で示す説明図である。
この装弾筒付翼安定徹甲弾１０の弾芯１２の長手方向の略中央部の周囲には、図示しない砲腔の内径と略同じ外径を有する砲弾用装弾筒１１が装着されている。
【００２６】
本実施の形態における砲弾用装弾筒１１は、図１に示すように、４つの砲弾用装弾筒１１の装弾筒片１３ａ　〜１３ｄ　を環状に組み合わせて構成されるが、装弾筒片の数は４つに限定されるものではなく、３つまたは５つ以上の装弾筒片を環状に組み合わせて構成してもよい。一般的には、装弾筒片の数は３つである。
【００２７】
なお、図１では、装弾筒片１３ａ　〜１３ｄ　の形状を理解し易くするため、装弾筒片１３ａ　を抽出して示す。また、装弾筒片１３ａ　〜１３ｄ　はいずれも同じ形状を有することから、以降の説明は装弾筒片１３ａ　を例にとって行う。
【００２８】
図２は、砲弾用装弾筒１１の装弾筒片１３ａ　の製造状況を模式的に示す説明図である。
図２に示すように、この装弾筒片１３ａ　は、繊維強化プラスチックからなる複数個　（図示例では８個）　の三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　を、適宜手段（本例では、後述する図３を参照しながら説明するように、所定の温度のもとで所定の加圧力で加圧すること）によって組み合わせて構成される扇形長柱体１５から、機械加工等の適宜手段によって切り出された切り出し体である。
【００２９】
ここで、扇形長柱体１５を構成する三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　は、いずれも同じものであるため、以降の説明は三角柱状体１４ａ　を例にとって行う。
図２において抽出して示すように、繊維強化プラスチックからなる三角柱状体１４ａ　は、複数枚の矩形の繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　の積層体である。
【００３０】
繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　は、いずれも、この三角柱状体１４ａ　の長手方向　（図２における両矢印方向）　と略直交する方向へ向けて多数の繊維１７が配向される。また、本実施の形態では、複数の繊維１８が、三角柱状体１４ａ　の長手方向　（図２における両矢印方向）　へ向けて配向される。繊維１８の配向密度は、繊維１７の配向密度よりも小さくてよい。
【００３１】
このように、繊維１８、１７は、互いに異なる２方向、すなわち、扇形長柱体１５の長手方向　（図２における両矢印方向）　に平行な任意の面内にあってこの長手方向に平行な方向及びこの平行な方向に略直交する方向へ配向される。
【００３２】
このように、本実施の形態における扇形長柱体１４ａ　は、炭素繊維が少なくとも互いに異なる２方向へ配向されるものである。
また、繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　は、いずれも、長さが同じで幅が異なる矩形の繊維シートであって、適宜手段によって樹脂１９を含浸させてある。なお、本実施の形態では、繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造した。
【００３３】
繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　は、幅が最大の一枚の繊維シート１６ａ　の両側に、幅が徐々に小さくなる繊維シート１６ｂ　〜１６ｏ　が順次配されるように、積層されている。すなわち、繊維シート１６ａ　は幅が最大であり、繊維シート１６ｂ　、１６ｃ　の幅は等しいとともに繊維シート１６ａ　の幅に次ぐ幅であり、繊維シート１６ｄ　、１６ｅ　の幅は等しいとともに繊維シート１６ｂ　、１６ｃ　の幅に次ぐ幅であり、繊維シート１６ｆ　、１６ｇ　の幅は等しいとともに繊維シート１６ｄ　、１６ｅ　の幅に次ぐ幅であり、繊維シート１６ｈ　、１６ｉ　の幅は等しいとともに繊維シート１６ｆ　、１６ｇ　の幅に次ぐ幅であり、繊維シート１６ｊ　、１６ｋ　の幅は等しいとともに繊維シート１６ｈ　、１６ｉ　の幅に次ぐ幅であり、繊維シート１６ｌ　、１６ｍ　の幅は等しいとともに繊維シート１６ｊ　、１６ｋ　の幅に次ぐ幅であり、さらに、繊維シート１６ｎ　、１６ｏ　の幅は等しいとともに繊維シート１６ｌ　、１６ｍ　の幅に次ぐ幅である。
【００３４】
本実施の形態では、繊維強化プラスチックの基材をなす繊維１７または１８が炭素繊維（グラファイト繊維を含む）である。しかし、本発明はこの炭素繊維に限定されるものではなく、例えばガラス繊維等の炭素繊維以外の繊維であってもよい。また、本実施の形態では、繊維強化プラスチックの結合材をなす樹脂１９は熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂である。しかし、本発明はエポキシ樹脂に限定されるものではなく、フェノール樹脂等のエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂であってもよい。また、本発明は熱硬化性樹脂に限定されるものではなく、例えばいわゆるＰＥＥＫ等の熱可塑性樹脂であってもよく、これにより、コスト低減を図ることができる。
【００３５】
なお、説明の便宜上図１には示していないが、装弾筒片１３ａ　〜１３ｄ　の内面には、図６を参照しながら説明した弾芯２の外面に設けられた凹凸部に係合する係合部が凹凸状に形成されている。
【００３６】
本実施の形態では、装弾筒片１３ａ　〜１３ｄ　はこのように構成されており、これら装弾筒片１３ａ　〜１３ｄ　を図１に示すように環状に組み合わせて、砲弾用装弾筒１１が構成される。次に、これら装弾筒片１３ａ　〜１３ｄ　の製造法を説明する。
【００３７】
本実施の形態では、はじめに、三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　の長手方向と略直交する方向へ向けた繊維１７と、三角柱状体１４ａ　の長手方向へ向けた繊維１８とが配向されるとともに長さが同じで幅が異なり、かつ樹脂１９を含浸させた複数枚の矩形の繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　の積層体である、繊維強化プラスチックからなる三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　を製造する。
【００３８】
具体的には、これらの三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　は、以下に示す手順（１）　〜（３）　により製造される。
（１）炭素繊維１７、１８からなる基材に予め樹脂１９をしみ込ませたシートを所定の形状および寸法に裁断して、複数枚の矩形の繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　を製造する。この時の各繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　における繊維１７、１８の配向は、基材に加わる力を装弾筒全体に分散して伝達するために、繊維１７が三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　の長手方向と略直交する方向へ配向するとともに、繊維１８が三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　の長手方向へ配向する。
【００３９】
（２）裁断した繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　を、図２に示すように積層し、デバッキングを行い、積層した各繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　間に存在する気泡を除去する。
各繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　が積層された三角柱状体１４ａ　は、図２に示すように、略１０度の中心角度を有するくさび形状を呈する。
【００４０】
（３）断面が略１０度の角度を持つ三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　を、後述する図３に示すように８個重ねて、成形治具２０のキャビティ２１ａ　に挿入する。
そして、これらの繊維強化プラスチックからなる三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　を、本実施の形態では８個組み合わせることにより、横断面が略扇形の扇形長柱体１５を構成する。
【００４１】
図３（ａ）　は、扇形長柱体１５の組み立て治具２０を示す説明図であり、図３（ｂ）　は三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　をセットした時の図３（ａ）　におけるＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）　は加圧時の図３（ａ）　におけるＡ−Ａ断面図である。以下、図３（ａ）　〜図３（ｃ）　を参照しながら、この組み立て治具２０の構造を説明する。
【００４２】
図３（ａ）　における符合２１は、Ｕ字型のキャビティ２１ａ　を有する下型である。この下型２１には、上型２５の位置を決めるための４本のノックピン２６を通すための４つの穴２１ｂ　が設けられている。また、下型２１には２枚のガイドプレート２４を固定するための固定部　（図示していない）　が設けられている。
【００４３】
ピン２３に装着されてピン２３を回転中心に回動するヒンジ　（図示しない）　には、２枚の可動傾斜プレート２２が装着される。また、ピン２３は、２枚のガイドプレート２４にそれぞれ設けられた縦長の貫通穴（または縦長の貫通みぞ）を貫通しており、２枚の可動傾斜プレート２２の位置を決める。これにより、２枚の可動傾斜プレート２２は、下型２１のＵ字型のキャビティ２１ａ　に収容された三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　の組合せ物３０が分離しないように、この組合せ物３０に加圧力を負荷することができる。
【００４４】
なお、ピン２３の周囲には、２枚の可動傾斜プレート２２による加圧時に三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　のひとつでもずれることのないよう、押え部材２３ａ　が装着されている。
【００４５】
また、２枚のガイトプレート２４は、このピン２３に案内されてピン２３の延設方向に移動自在に配置されているため、２枚の可動傾斜プレート２２による加圧時には、下型２１の両端面に当接させることにより、三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　の組合せ物３０をキャビティ２１ａ　内に密閉配置することができる。
【００４６】
さらに、上型２５の底面には、鉛直下向きに可動傾斜プレート２２を押圧するための押圧部材２５ａ　、２５ａ　が取り付けられている。
さらに、下型２１には発熱体２７が埋設されており、キャビティ２１ａ　に収容された三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　の組合せ物３０を所定の温度に加熱することができるように構成されている。
【００４７】
本実施の形態における組み立て治具２０は、以上のように構成される。次に、この組み立て治具２０を用いて扇形長柱体１５を組み立てる手順を説明する。
（１）図３（ｂ）　に示すように、ピン２３に装着されたヒンジ　（図示しない）　により連結された２枚の可動傾斜プレート２２を開限の位置　（図３（ｂ）　に示す位置）　まで開いておき、この間に、くさび状に形作られた三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　の組合せ物を、下型２１のＵ字型のキャビティ２１ａ　に収容する。
【００４８】
（２）ピン２３に装着されたヒンジ　（図示しない）　により連結された２枚の可動傾斜プレート２２を閉じて、キャビティ２１ａ　に収容された三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　の組合せ物３０に当接させる。
【００４９】
（３）ガイドプレート２４、２４にピン２３を貫通させ、ガイドプレート２４、２４をピン２３の延設方向に移動させることにより、ガイドプレート２４、２４をいずれも下型２１の端面に固定して、三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　の組合せ物３０をキャビティ２１ａ　内に密閉する。
【００５０】
（４）次に、図３（ｃ）　に示すように、４本のノックピン２６を４つの貫通孔２１ｂ　に貫通させながら上型２５を下降し、下型２１にセットする。この際、上型２１の底面に鉛直下向きに取り付けられた押圧部材２５ａ　、２５ａ　の先端により、可動傾斜プレート２２が軽く押圧され、これにより、可動傾斜プレート２２はキャビティ２１ａ　内に密閉配置された三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　の組合せ物３０を軽く加圧する。
【００５１】
このようにして、組み立て治具２０を組み立てる。
（５）次に、組み立てを終えた組み立て治具２０の上型２１を、図示しない適当な加圧装置　（例えばプレス装置）　により下方へ向けて、所定の加圧力で加圧することにより、所定の位置まで押し込む。
（６）この状態で組み立て治具２０の全体を所定温度に加熱することにより、三角柱状体１４ａ　〜１４ｈ　を溶融圧着して、扇形長柱体１５を成型する。成型完了後に、組み立て治具２０を分解することにより、成型された扇形長柱体１５を組み立て治具２０から搬出する。
【００５２】
そして、このように製造した扇形長柱体１５から装弾筒片１３ａ　を、機械加工等の適宜手段により切り出すことによって、砲弾用装弾筒１０の装弾筒片１３ａ　を製造する。
【００５３】
このように、本実施の形態によれば、砲弾用装弾筒１０の装弾筒片１３ａ　に使用される繊維１７および１８の配向を工夫し、また、これらの繊維１７および１８を樹脂１９により均一に固めることにより、発射時に砲弾用装弾筒１０の係合部に作用する数万Ｇの加速度による負荷を、砲弾用装弾筒１０の全体に分散することができる。このため、炭素繊維強化プラスチックの特徴である、軽量化、量産性さらには品質安定性を損なうことなく、係合部の強度を十分に高めることができる。
【００５４】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を説明する。なお、以降の説明では、上述した第１の実施の形態と相違する部分を説明することとし、共通する部分については重複する説明を適宜省略する。
【００５５】
図４は、本実施の形態で用いる三角柱状体１４ａ−１　を示す説明図である。
本実施の形態では、三角柱状体１４ａ−１　を構成する複数枚の矩形の繊維シート１６ａ−１　〜１６ｏ−１　が、第１の実施の形態で用いた複数枚の矩形の繊維シート１６ａ　〜１６ｏ　とは異なっている。
【００５６】
複数枚の矩形の繊維シート１６ａ−１　〜１６ｏ−１　は、積層方向の中央に最も幅が広い繊維シート１６ａ−１　が配置されるとともに、この最も幅が広い繊維シート１６ａ−１　の両側に幅が順次狭くなる複数枚の繊維シート１６ｂ−１　〜１６ｏ−１　が順に配置されて　（繊維シート１６ａ−１　〜１６ｏ−１　のこのような配置を「千鳥配置」という）　、積層される。
【００５７】
すなわち、図４において、繊維シート１６ｂ−１　〜１６ｏ−１　の長さ　（図４における両矢印方向の寸法）　はいずれも同じであるが、幅　（図４における両矢印方向と直交する方向の寸法）　に関しては、繊維シート１６ａ−１　＞繊維シート１６ｂ−１　＞繊維シート１６ｃ−１　＞繊維シート１６ｄ−１　＞繊維シート１６ｅ−１　＞繊維シート１６ｆ−１　＞繊維シート１６ｇ−１　＞繊維シート１６ｈ−１　＞繊維シート１６ｉ−１　＞繊維シート１６ｊ−１　＞繊維シート１６ｋ−１　＞繊維シート１６ｌ−１　＞繊維シート１６ｍ−１　＞繊維シート１６ｎ−１　＞繊維シート１６ｏ−１　である。
【００５８】
なお、本実施の形態では、繊維シート１６ａ−１　〜１６ｏ−１　は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造する。
これ以外は、第１の実施の形態と同じに構成されている。
【００５９】
本実施の形態によれば、複数枚の矩形の繊維シート１６ａ−１　〜１６ｏ−１　を千鳥配置とするため、三角柱状体１４ａ−１　の厚さ方向の強度を、第１の実施の形態の三角柱状体１４ａ　よりも高めることができる。このため、炭素繊維強化プラスチックの特徴である、軽量化、量産性さらには品質安定性を損なうことなく、扇形長柱体の強度を、第１の実施の形態よりも高めることができる。
【００６０】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を説明する。
図５は、本実施の形態で用いる三角柱状体１４ａ−２　を示す説明図である。なお、図５では繊維シート１６ａ−２　〜１６ｊ−２　の積層枚数は１０枚であって、第１の実施の形態および第２の実施の形態の積層枚数である１５枚とは異なっているが、これは図面をできるだけ簡略化して本実施の形態のポイントを理解し易くためであり、繊維シート１６ａ−２　〜１６ｊ−２　の積層枚数は適宜決定すればよいことは、いうまでもない。
【００６１】
本実施の形態の繊維シート１６ａ−２　〜１６ｊ−２　は、上述した第２の実施の形態と同様に千鳥配置されている。
また、本実施の形態のシート１６ａ−２　〜１６ｊ−２　は、いずれも、繊維１７、１８が、扇形長柱体１５の長手方向　（図５における両矢印方向）　に平行な任意の面内にあってこの長手方向と６０度及び１２０　度傾斜する二つの方向へ向けて配向されている。
【００６２】
なお、本実施の形態では、繊維シート１６ａ−２　〜１６ｊ−２　は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造する。
本実施の形態では、繊維１７、１８がこのように配向されており、また、装弾筒３の内面に設けられる係合部を構成する台形状のねじ部の二つの斜面もまた、扇形長柱体１５の長手方向と６０度及び１２０　度傾斜する二つの方向を指向して形成されている。
【００６３】
このため、本実施の形態の繊維１７、１８は、装着される砲弾の外面に係合するために設けられる係合部において、台形状のねじ部の二つの斜面にそれぞれ略平行な二つの方向を指向することとなる。
【００６４】
したがって、本実施の形態によれば、三角柱状体１４ａ−２　の係合部における剪断強度を、第２の実施の形態の三角柱状体１４ａ−１　よりも高めることができる。このため、炭素繊維強化プラスチックの特徴である、軽量化、量産性さらには品質安定性を損なうことなく、係合部の強度を、第２の実施の形態よりもさらに高めることができる。
【００６５】
（第４の実施の形態）
次に、第４の実施の形態を説明する。
図６は、本実施の形態で用いる三角柱状体１４ａ−３　を示す説明図である。なお、図６では繊維シート１６ａ−３　〜１６ｏ−３２の積層枚数は１５枚であるが、繊維シート１６ａ−３　〜１６ｏ−３　の積層枚数は適宜決定すればよいことは、いうまでもない。
【００６６】
本実施の形態では、第２の実施の形態の三角柱状体１４ａ−１　や第３の実施の形態の三角柱状体１４ａ−２　と同様に、１５枚の矩形の繊維シート１６ａ−３　〜１６ｏ−３　は、積層方向の中央に最も幅が広い３枚の繊維シート１６ａ−３　、１６ｂ−３　、１６ｃ−３　が配置されるとともに、この最も幅が広い３枚の繊維シート１６ａ−３　〜１６ｃ−３　の両側に幅が順次狭くなる複数枚の繊維シート１６ｄ−３　〜１６ｏ−３　が順に千鳥配置されて、積層される。
【００６７】
すなわち、図６において、繊維シート１６ａ−３　〜１６ｏ−３　の長さ　（図６における両矢印方向の寸法）　はいずれも同じであるが、幅　（図６における両矢印方向と直交する方向の寸法）　に関しては、繊維シート１６ａ−３　＝繊維シート１６ｂ−３　＝繊維シート１６ｃ−３　＞繊維シート１６ｄ−３　＞繊維シート１６ｅ−３　＞繊維シート１６ｆ−３　＞繊維シート１６ｇ−３　＞繊維シート１６ｈ−３　＞繊維シート１６ｉ−３　＞繊維シート１６ｊ−３　＞繊維シート１６ｋ−３　＞繊維シート１６ｌ−３　＞繊維シート１６ｍ−３　＞繊維シート１６ｎ−３　＞繊維シート１６ｏ−３　である。
【００６８】
なお、本実施の形態においても、繊維シート１６ａ−３　〜１６ｏ−３　は、市販されている大判の繊維シートから所定の寸法に裁断することにより、製造する。
また、本実施の形態では、図６に模式的に示すように、繊維シート１６ａ−３　〜１６ｏ−３　それぞれの繊維の配向方向が、上述した第１実施の形態〜第３の実施の形態とは異なっている。
【００６９】
すなわち、繊維シート１６ａ−３　の繊維の配向方向は、長手方向　（図６における両矢印方向）　と直交する方向の１方向　（図６では『９０°』として示す）　である。
また、繊維シート１６ｂ−３　、１６ｃ−３　の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と６０度交差する方向の１方向　（図６では『６０°』として示す）　である。
【００７０】
また、繊維シート１６ｄ−３　、１６ｅ−３　の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と１２０　度交差する方向の１方向　（図６では『−６０°』として示す）　である。
また、繊維シート１６ｆ−３　、１６ｇ−３　の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と３０度交差する方向の１方向　（図６では『３０°』として示す）　である。
【００７１】
また、繊維シート１６ｈ−３　、１６ｉ−３　の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と１５０　度交差する方向の１方向　（図６では『−３０°』として示す）　である。
また、繊維シート１６ｊ−３　、１６ｋ−３　の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と平行な方向の１方向　（図６では『０　°』として示す）　である。
【００７２】
また、繊維シート１６ｌ−３　、１６ｍ−３　の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と直交する方向の１方向　（図６では『９０°』として示す）　である。
さらに、繊維シート１６ｎ−３　、１６ｏ−３　の繊維の配向方向は、いずれも、長手方向と平行な方向の１方向　（図６では『０　°』として示す）　である。
【００７３】
本実施の形態では、繊維シート１６ａ−３　〜１６ｏ−３　それぞれの繊維の配向方向は、以上のようになっている。このような配向方向としたこと　（以下、単に『多方向配置』ともいう）　のメリットとしては、装弾筒片の係合部および全体の強度をともに十分に確保しながら、装弾筒片の経時的な全体歪の抑制を図ることができる点にある。
【００７４】
すなわち、繊維強化材の一般的な欠点として、方向により寸法変化の量が異なるため、製造時や長期間貯蔵中に歪を生じて変形してしまうことが挙げられる。均等な変化を生じさせるためには全方向に繊維を配向させればよいのではとも一見考えられるが、これでは、繊維方向が多くなり、特定方向　（例えば長手方向）　あるいは特定箇所　（例えば係合部）　の強度が低下してしまう。
【００７５】
そこで、本実施の形態では、繊維シート１６ａ−３　〜１６ｏ−３　それぞれの繊維の配向方向を上述した多方向配置とすることにより、装弾筒片の係合部および全体の強度をともに十分に確保しながら、装弾筒片の経時的な全体歪の抑制を図るものである。
【００７６】
なお、図６に示した繊維シート１６ａ−３　〜１６ｏ−３　それぞれの繊維の配向方向は、あくまでも例示であり、装弾筒片の係合部および全体に要求される強度や、経時的に生じる歪の抑制要求量等を勘案して、適宜決定すればよいことはいうまでもない。
【００７７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により、装弾筒を軽量化することができるとともに、量産性や製品の安定性をもたらし、現実に製造可能な、砲弾用装弾筒の装弾筒片、その製造法および砲弾用装弾筒を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の砲弾用装弾筒を有する装弾筒付翼安定徹甲弾を、一部簡略化するとともに透視した状態で示す説明図である。
【図２】第１の実施の形態の砲弾用装弾筒の装弾筒片の製造状況を模式的に示す説明図である。
【図３】図３（ａ）　は、第１の実施の形態における扇形長柱体の組み立て治具を示す説明図であり、図３（ｂ）　はこの三角柱状体をセットした時の図３（ａ）　におけるＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）　は図３（ａ）　におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】第２の実施の形態で用いる三角柱状体を示す説明図である。
【図５】第３の実施の形態で用いる三角柱状体を示す説明図である。
【図６】第４の実施の形態で用いる三角柱状体を示す説明図である。
【図７】戦車砲弾の一つである装弾筒付翼安定徹甲弾の構造の一例を示す縦断面図である。
【図８】戦車砲の砲身の砲腔に装填された装弾筒付翼安定徹甲弾を示す説明図である。
【図９】図９（ａ）　および図９（ｂ）　は、装弾筒付翼安定徹甲弾の発射時の状況を経時的に示す説明図である。
【符号の説明】
１０　　装弾筒付翼安定徹甲弾
１１　　砲弾用装弾筒
１３ａ　〜１３ｄ　　　装弾筒片
１４ａ　〜１４ｈ　　　三角柱状体
１５　　扇形長柱体
１６ａ　〜１６ｏ　　　繊維シート
１７、１８　　繊維
１９　　樹脂[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shell piece of a shell for a shell, a method for manufacturing the shell, and a shell for a shell. For example, the present invention relates to the manufacture of a shell for a high-speed armor-piercing shell for a tank cannon.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an example of the structure of a so-called wing-stabilized armor-piercing shell 1 with one of the tank shells.
[0003]
As shown in FIG. 1, a wing-stabilized armor-piercing shell 1 with a shell is a shell in which a shell 3 with a diameter d equal to the diameter of a gun cavity is mounted around a core 2 in order to obtain a high initial firing speed. . The wing stable armor-piercing ammunition 1 with the armored cylinder has a smaller specific gravity of the entire ammunition including the shell 3 compared to other full-caliber ammunition such as a cap-piercing ammunition with a wind hat. For this reason, the wing-stabilized armor-piercing ammunition 1 with a shell can obtain a high initial firing speed even with the same gun (the same amount of charge).
[0004]
FIG. 8 is an explanatory view showing the wing-stabilized armor-piercing shell 1 with the shell mounted in the barrel 5 of the barrel 4 of the tank gun. 9 (a) and 9 (b) are explanatory views showing the state at the time of launching of the wing-stabilized armor-piercing ammunition 1 with the ammunition tube over time.
[0005]
As shown in FIG. 8, the shell 5 is loaded with the shell 3 of the wing-stable armor-piercing shell 1 with the shell. The shell 3 is usually formed by combining three shell pieces 6 a to 6 c to form an annular body. The shell 3 holds the core 2 inside the gun cavity 5, and generates a gas pressure of several thousand atmospheres generated in the high-pressure chamber 7. Receives in all calibers, accelerates bullet 2 and brings the initial speed of several Mach. For this reason, the projections and depressions (in the present description, the projections and depressions of the shell 3) engage with the projections and depressions (indicated by reference numeral 2a in FIG. 7) provided on the outer surface of the bullet core 2 of the wing-stabilized armor-piercing shell 1 with this shell. A load caused by an acceleration reaching tens of thousands G acts on the “engaging portion”, which is indicated by reference numeral 3b in FIG. Therefore, the loading cylinder 3 is made of a high-strength aluminum alloy to withstand such an extremely high load.
[0006]
Then, as shown in FIGS. 9A and 9B, immediately after exiting from the gun cavity 5, the ammunition tube 3 is turned into three ammunition tube pieces 6a by air resistance generated in the umbrella-shaped resistance portion 3a. 6c and separated from the bullet 2, and only the bullet 2 flies toward the target. During this flight, the wing-stabilized armor-piercing ammunition 1 with an ammunition cylinder has a smaller air resistance and a smaller decrease in the flying speed than the armor-piercing ammunition with a wind hat because of its smaller diameter.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In order to increase the destructive power of the armor-piercing ammunition 1 with a shell, the weight of the shell 3, that is, the shell pieces 6a to 6c, is reduced, so that the initial firing speed is increased regardless of the weight of the core 2. It is most effective to increase kinetic energy by taking measures.
[0008]
However, as long as the shell pieces 6a to 6c are made of an aluminum alloy as before, there is a limit to the degree of weight reduction that can be achieved, and the shell 3 is so large that the initial firing speed of the shell 2 can be significantly increased. Weight reduction has been virtually impossible.
[0009]
Here, an object of the present invention is to reduce the weight of a shell, that is, a shell piece, bring about mass productivity and product stability, and make it possible to actually manufacture the shell. An object of the present invention is to provide a piece, a manufacturing method thereof, and a shell for a shell.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have made it possible to significantly reduce the weight of the armored cylinder piece if the material can be changed to carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic instead of aluminum alloy as in the conventional case. As a result of intensive studies, assuming that the initial launch velocity of the bullet core can be significantly increased, it is necessary to configure a shot cylinder piece with carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic at the time of firing. It has been found that there is a preferred orientation direction of the fibers in order to withstand the ultra-high load acting on the cartridge.
[0011]
That is, in order to manufacture a product made of fiber reinforced plastic, a manufacturing method of performing machining from a laminated plate or a manufacturing method of filament winding molding is generally attempted. Therefore, the present inventors have also studied the production of a shell piece made of carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic by these general production methods.
[0012]
As a result, the inventors of the present invention have found that if a shell is manufactured by these general manufacturing methods, the weight reduction, mass productivity, and product stability can be maintained to a desired degree. The inventor has found that it cannot withstand the acceleration of tens of thousands of G acting on the engagement portion of the cylinder piece, and the loaded cylinder piece is broken in the gun cavity at the time of firing.
[0013]
The inventors of the present invention have made further studies, and as a result, it is possible to solve the above-described problems by configuring the shell pieces so that carbon fibers or glass fibers are oriented in at least two different directions. And completed the present invention.
[0014]
The present invention is a cut-out body formed from a plurality of triangular prisms made of carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic, the cross section of which is formed by combining a plurality of triangular prisms having a substantially sector shape. A shell piece of a shell for a shell, wherein carbon fibers or glass fibers are oriented in at least two different directions.
[0015]
In the shell piece of the shell shell for ammunition according to the present invention, (i) two directions different from each other are in any plane parallel to the longitudinal direction of the fan-shaped long columnar body and the direction parallel to the longitudinal direction and the direction parallel to the longitudinal direction. A direction substantially perpendicular to the parallel direction, or two directions substantially parallel to the two slopes of the engaging portion of the outer surface of the shell to be mounted, respectively, or (ii) the carbon fiber or glass fiber has a fan-shaped length. In any plane parallel to the longitudinal direction of the column, the angle of intersection with the longitudinal direction is 0 °, 30 °, 60 °, 90 °, 120 ° It is exemplified that the orientation is performed in the direction of 150 degrees or in the direction of 150 degrees.
[0016]
In the shell pieces of the shell shell for ammunition according to the present invention, the triangular prism-shaped body has the same length but different width, and is formed by alternately laminating a plurality of rectangular fiber sheets impregnated with resin. This is exemplified.
[0017]
In the shell piece of the shell shell for ammunition according to the present invention, a plurality of rectangular fiber sheets are arranged such that the widest sheet is disposed at the center in the stacking direction, and the width is sequentially reduced on both sides of the sheet. It is illustrated that a plurality of sheets are sequentially arranged symmetrically or asymmetrically and stacked.
[0018]
In the shell pieces of the shell shell for ammunition according to the present invention, the fiber sheet may be composed of a carbon fiber reinforced plastic or a glass fiber reinforced plastic and a thermosetting resin or a thermoplastic resin as a binder. Illustrated.
[0019]
From another viewpoint, the present invention provides a carbon fiber reinforced plastic or a glass fiber reinforced plastic, and a cross section is formed by combining a plurality of triangular prisms in which carbon fibers or glass fibers are oriented in at least two different directions. A method of manufacturing a shell piece for a shell for a shell, comprising forming a substantially sector-shaped sector-shaped long column, and cutting out a shell piece of a shell for a shell from the sector-shaped long column.
[0020]
In the method for manufacturing the shell piece of the shell shell for the ammunition according to the present invention, the two different directions are in any plane parallel to the longitudinal direction of the fan-shaped long columnar body and the direction parallel to this longitudinal direction and the direction parallel to the longitudinal direction. For example, a direction substantially orthogonal to the parallel direction, or two directions substantially parallel to the two slopes of the engaging portion on the outer surface of the shell to be mounted are exemplified.
[0021]
In the method for manufacturing the shell piece of the shell shell for ammunition according to the present invention, the carbon fiber or the glass fiber is in an arbitrary plane parallel to the longitudinal direction of the fan-shaped long columnar body, and the intersection angle with the longitudinal direction is set. , A direction of 30 degrees, a direction of 60 degrees, a direction of 90 degrees, a direction of 120 degrees, or a direction of 150 degrees.
[0022]
In the method for manufacturing a shell piece of the shell shell for ammunition according to the present invention, the fan-shaped long pillars have the same length, different widths, and alternately a plurality of rectangular fiber sheets impregnated with resin. It is exemplified that they are stacked.
[0023]
From still another viewpoint, the present invention is a shell shell for a shell characterized by being constituted by combining a plurality of shell pieces of the shell shell for the shell according to the present invention described above.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(First Embodiment)
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a shell piece of a shell for a shell according to the present invention, a method for manufacturing the same, and an embodiment of the shell for a shell will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0025]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a partially-simplified and see-through state of a wing-stabilized armor-piercing bullet 10 with a shell equipped with a shell 11 for a shell according to the present embodiment.
An ammunition shell 11 having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of a not-shown gun cavity is mounted around a substantially central portion of a bullet core 12 of the wing-stable armor-piercing ammunition 10 with a shell.
[0026]
As shown in FIG. 1, the shell shell 11 for ammunition according to the present embodiment is configured by combining the shell shell pieces 13 a to 13 d of the four shell shells 11 in a ring shape, but the number of shell shell pieces is four. The number is not limited to three, and three or more than five bullet cylinder pieces may be annularly combined. Generally, the number of shell pieces is three.
[0027]
In FIG. 1, in order to make it easy to understand the shapes of the shell pieces 13a to 13d, the shell pieces 13a are extracted and shown. In addition, since all of the shell pieces 13a to 13d have the same shape, the following description will be made using the shell piece 13a as an example.
[0028]
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a state of production of a shell 13a of the shell 11 for a shell.
As shown in FIG. 2, the loading cylinder piece 13a includes a plurality of (eight in the illustrated example) triangular prism-shaped members 14a to 14h made of fiber-reinforced plastics, and a suitable means (in this example, see FIG. 3 described later). As described while being described, pressurization is performed at a predetermined temperature under a predetermined pressurizing force), and the fan-shaped long columnar body 15 is cut out by a suitable means such as machining. .
[0029]
Here, the triangular prisms 14a to 14h constituting the fan-shaped elongated prism 15 are all the same, and hence the following description will be made by taking the triangular prism 14a as an example.
As extracted and shown in FIG. 2, the triangular prism-shaped body 14a made of fiber reinforced plastic is a laminate of a plurality of rectangular fiber sheets 16a to 16o.
[0030]
In each of the fiber sheets 16a to 16o, a large number of fibers 17 are oriented in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the triangular prism-shaped body 14a (the direction of the double arrow in FIG. 2). Further, in the present embodiment, the plurality of fibers 18 are oriented in the longitudinal direction of the triangular prism 14a (the direction of the double arrow in FIG. 2). The orientation density of the fibers 18 may be smaller than the orientation density of the fibers 17.
[0031]
As described above, the fibers 18 and 17 are in two directions different from each other, that is, in an arbitrary plane parallel to the longitudinal direction of the fan-shaped elongated pillar 15 (the direction of the double arrow in FIG. 2) and parallel to the longitudinal direction. And oriented in a direction substantially perpendicular to this parallel direction.
[0032]
As described above, in the fan-shaped long columnar body 14a in the present embodiment, the carbon fibers are oriented in at least two different directions.
Each of the fiber sheets 16a to 16o is a rectangular fiber sheet having the same length and different width, and is impregnated with the resin 19 by appropriate means. In the present embodiment, the fiber sheets 16a to 16o are manufactured by cutting a commercially available large-sized fiber sheet into a predetermined size.
[0033]
The fiber sheets 16a to 16o are laminated such that the fiber sheets 16b to 16o whose width gradually decreases are arranged on both sides of one fiber sheet 16a having the largest width. That is, the width of the fiber sheet 16a is the largest, the width of the fiber sheets 16b, 16c is equal and the width next to the width of the fiber sheet 16a, the width of the fiber sheets 16d, 16e is equal, and the width of the fiber sheets 16b, 16c is equal. The width of the fiber sheets 16f, 16g is equal and the width of the fiber sheets 16d, 16e is equal, and the width of the fiber sheets 16h, 16i is equal and the width of the fiber sheets 16f, 16g is equal. Yes, the width of the fiber sheets 16j, 16k is equal and the width next to the width of the fiber sheets 16h, 16i, the width of the fiber sheets 16l, 16m is equal and the width next to the width of the fiber sheets 16j, 16k, The widths of the fiber sheets 16n, 16o are equal and the widths of the fiber sheets 16l, 16m are Width.
[0034]
In the present embodiment, the fibers 17 or 18 forming the base material of the fiber-reinforced plastic are carbon fibers (including graphite fibers). However, the present invention is not limited to this carbon fiber, and may be a fiber other than carbon fiber such as glass fiber. In the present embodiment, the resin 19 forming the binder of the fiber reinforced plastic is an epoxy resin which is a thermosetting resin. However, the present invention is not limited to an epoxy resin, and may be a thermosetting resin other than an epoxy resin such as a phenol resin. In addition, the present invention is not limited to a thermosetting resin, but may be a thermoplastic resin such as so-called PEEK, for example, thereby reducing costs.
[0035]
Although not shown in FIG. 1 for convenience of description, the inner surfaces of the shell pieces 13a to 13d are provided with engaging portions for engaging with the concave and convex portions provided on the outer surface of the bullet core 2 described with reference to FIG. The part is formed in an uneven shape.
[0036]
In the present embodiment, the shell pieces 13a to 13d are configured as described above, and the shell pieces 13a to 13d are combined in an annular shape as shown in FIG. Next, a method of manufacturing the loaded cylinder pieces 13a to 13d will be described.
[0037]
In the present embodiment, first, the fibers 17 oriented in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the triangular prisms 14a to 14h and the fibers 18 oriented in the longitudinal direction of the triangular prism 14a are oriented and have a length. Triangular prisms 14a to 14h made of fiber-reinforced plastic, which are the same laminates of a plurality of rectangular fiber sheets 16a to 16o impregnated with a resin 19 and having different widths, are manufactured.
[0038]
Specifically, these triangular prisms 14a to 14h are manufactured by the following procedures (1) to (3).
(1) A plurality of rectangular fiber sheets 16a to 16o are manufactured by cutting a sheet in which a resin 19 is impregnated in advance into a substrate made of carbon fibers 17 and 18 into a predetermined shape and size. At this time, the orientation of the fibers 17 and 18 in each of the fiber sheets 16a to 16o is substantially the same as the longitudinal direction of the triangular prisms 14a to 14h so that the force applied to the base material is dispersed and transmitted to the entire shell. The fibers 18 are oriented in the orthogonal direction, and the fibers 18 are oriented in the longitudinal direction of the triangular prisms 14a to 14h.
[0039]
(2) The cut fiber sheets 16a to 16o are laminated as shown in FIG. 2 and subjected to debucking to remove bubbles existing between the laminated fiber sheets 16a to 16o.
The triangular prism 14a in which the fiber sheets 16a to 16o are laminated has a wedge shape having a central angle of about 10 degrees as shown in FIG.
[0040]
(3) Eight triangular prisms 14a to 14h having a cross section of approximately 10 degrees are stacked and inserted into the cavity 21a of the molding jig 20 as shown in FIG.
In this embodiment, eight triangular prisms 14a to 14h made of fiber reinforced plastic are combined to form a fan-shaped elongated prism 15 having a substantially fan-shaped cross section.
[0041]
FIG. 3A is an explanatory view showing an assembling jig 20 for the fan-shaped long columnar body 15, and FIG. 3B is an AA in FIG. 3A when the triangular columnar bodies 14a to 14h are set. FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. Hereinafter, the structure of the assembly jig 20 will be described with reference to FIGS. 3 (a) to 3 (c).
[0042]
Reference numeral 21 in FIG. 3A is a lower mold having a U-shaped cavity 21a. The lower die 21 is provided with four holes 21b for passing four knock pins 26 for determining the position of the upper die 25. The lower mold 21 is provided with a fixing portion (not shown) for fixing the two guide plates 24.
[0043]
Two movable inclined plates 22 are mounted on a hinge (not shown) that is mounted on the pin 23 and rotates about the pin 23 as a rotation center. Further, the pins 23 penetrate through vertically long through holes (or vertically long through grooves) respectively provided in the two guide plates 24 and determine the positions of the two movable inclined plates 22. As a result, the two movable inclined plates 22 apply a pressing force to the combination 30 so that the combination 30 of the triangular prisms 14a to 14h accommodated in the U-shaped cavity 21a of the lower mold 21 does not separate. Can be loaded.
[0044]
A pressing member 23a is mounted around the pin 23 so that even one of the triangular prisms 14a to 14h does not shift when pressurized by the two movable inclined plates 22.
[0045]
Since the two guide plates 24 are guided by the pins 23 and are movably arranged in the extending direction of the pins 23, both ends of the lower mold 21 are pressed when the two movable inclined plates 22 pressurize. By contacting the surface, the combination 30 of the triangular prisms 14a to 14h can be hermetically arranged in the cavity 21a.
[0046]
Further, pressing members 25a, 25a for pressing the movable inclined plate 22 vertically downward are attached to the bottom surface of the upper die 25.
Further, a heating element 27 is embedded in the lower mold 21 so that the combination 30 of the triangular prisms 14a to 14h accommodated in the cavity 21a can be heated to a predetermined temperature.
[0047]
The assembly jig 20 according to the present embodiment is configured as described above. Next, a procedure for assembling the fan-shaped long column 15 using the assembling jig 20 will be described.
(1) As shown in FIG. 3 (b), the two movable inclined plates 22 connected by hinges (not shown) attached to the pins 23 are in the open position (the position shown in FIG. 3 (b)). In the meantime, the combination of the wedge-shaped triangular prisms 14 a to 14 h is accommodated in the U-shaped cavity 21 a of the lower mold 21.
[0048]
(2) The two movable inclined plates 22 connected by hinges (not shown) attached to the pins 23 are closed and brought into contact with the combination 30 of the triangular prisms 14a to 14h accommodated in the cavity 21a.
[0049]
(3) The guide plates 24, 24 are fixed to the end surfaces of the lower mold 21 by passing the pins 23 through the guide plates 24, 24 and moving the guide plates 24, 24 in the extending direction of the pins 23. The combination 30 of the triangular prisms 14a to 14h is sealed in the cavity 21a.
[0050]
(4) Next, as shown in FIG. 3C, the upper die 25 is lowered while the four knock pins 26 are passed through the four through holes 21b, and the lower die 21 is set. At this time, the movable inclined plate 22 is lightly pressed by the distal ends of the pressing members 25a, 25a vertically attached to the bottom surface of the upper die 21, whereby the movable inclined plate 22 is closed in the cavity 21a. The combination 30 of the columnar bodies 14a to 14h is lightly pressed.
[0051]
Thus, the assembly jig 20 is assembled.
(5) Next, the upper mold 21 of the assembled assembly jig 20 is downwardly pressed by a suitable pressing device (for example, a pressing device) (not shown) with a predetermined pressing force to thereby obtain a predetermined pressing force. Push it into position.
(6) In this state, the entire assembly jig 20 is heated to a predetermined temperature, so that the triangular prisms 14a to 14h are melt-pressed to form the fan-shaped prisms 15. After the molding is completed, the assembled jig 20 is disassembled, and the molded fan-shaped long columnar body 15 is carried out of the assembling jig 20.
[0052]
Then, the shell 13a of the shell 10 for the shell is manufactured by cutting out the shell 13a from the fan-shaped elongated body 15 thus manufactured by a suitable means such as machining.
[0053]
As described above, according to the present embodiment, the orientations of the fibers 17 and 18 used for the shell pieces 13a of the shell shell 10 for the cannonball are devised, and the fibers 17 and 18 are evenly distributed by the resin 19. By hardening, the load caused by the acceleration of tens of thousands of G acting on the engagement portion of the shell shell 10 at the time of firing can be distributed to the entire shell shell 10. For this reason, the strength of the engaging portion can be sufficiently increased without impairing the weight reduction, mass productivity, and quality stability, which are characteristics of carbon fiber reinforced plastic.
[0054]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the following description, portions different from the above-described first embodiment will be described, and redundant description of common portions will be appropriately omitted.
[0055]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a triangular prism 14a-1 used in the present embodiment.
In the present embodiment, the plurality of rectangular fiber sheets 16a-1 to 16o-1 constituting the triangular prism 14a-1 are replaced by the plurality of rectangular fiber sheets 16a to 16o used in the first embodiment. Is different from
[0056]
In the plurality of rectangular fiber sheets 16a-1 to 16o-1, the widest fiber sheet 16a-1 is disposed at the center in the laminating direction, and the width is provided on both sides of the widest fiber sheet 16a-1. Are sequentially arranged (this arrangement of the fiber sheets 16a-1 to 16o-1 is referred to as "staggered arrangement") and stacked.
[0057]
That is, in FIG. 4, the lengths (dimensions in the double-headed arrow direction in FIG. 4) of the fiber sheets 16b-1 to 16o-1 are all the same, but the width (dimensions in the direction orthogonal to the double-headed arrow direction in FIG. 4). ), Fiber sheet 16a-1> fiber sheet 16b-1> fiber sheet 16c-1> fiber sheet 16d-1> fiber sheet 16e-1> fiber sheet 16f-1> fiber sheet 16g-1> fiber sheet 16h- 1> fiber sheet 16i-1> fiber sheet 16j-1> fiber sheet 16k-1> fiber sheet 161-1> fiber sheet 16m-1> fiber sheet 16n-1> fiber sheet 16o-1.
[0058]
In the present embodiment, the fiber sheets 16a-1 to 16o-1 are manufactured by cutting a commercially available large-sized fiber sheet into a predetermined size.
Except for this, the configuration is the same as that of the first embodiment.
[0059]
According to the present embodiment, in order to arrange the plurality of rectangular fiber sheets 16a-1 to 16o-1 in a staggered manner, the strength of the triangular prism 14a-1 in the thickness direction is reduced according to the first embodiment. It can be higher than the triangular prism 14a. For this reason, the strength of the fan-shaped long column can be increased as compared with the first embodiment without deteriorating the weight reduction, mass productivity, and quality stability, which are the characteristics of the carbon fiber reinforced plastic.
[0060]
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a triangular prism 14a-2 used in the present embodiment. In FIG. 5, the number of laminations of the fiber sheets 16a-2 to 16j-2 is ten, which is different from the number of laminations of fifteen in the first and second embodiments. This is for simplifying the drawing as much as possible to facilitate understanding of the points of the present embodiment, and it goes without saying that the number of laminated fiber sheets 16a-2 to 16j-2 may be determined as appropriate.
[0061]
The fiber sheets 16a-2 to 16j-2 of the present embodiment are staggered similarly to the above-described second embodiment.
Further, in each of the sheets 16a-2 to 16j-2 of the present embodiment, the fibers 17 and 18 are arranged in an arbitrary plane parallel to the longitudinal direction of the fan-shaped long prism 15 (the direction of the double arrow in FIG. 5). And oriented in two directions inclined at 60 ° and 120 ° with the longitudinal direction.
[0062]
In the present embodiment, the fiber sheets 16a-2 to 16j-2 are manufactured by cutting a commercially available large-sized fiber sheet into a predetermined size.
In the present embodiment, the fibers 17 and 18 are oriented in such a manner, and the two slopes of the trapezoidal thread portion forming the engagement portion provided on the inner surface of the cartridge 3 are also fan-shaped long columns. It is formed so as to be oriented in two directions inclined at 60 degrees and 120 degrees with the longitudinal direction of the body 15.
[0063]
For this reason, the fibers 17 and 18 of the present embodiment have two directions substantially parallel to the two slopes of the trapezoidal screw portion in the engaging portion provided for engaging the outer surface of the shell to be mounted. Will be oriented.
[0064]
Therefore, according to the present embodiment, the shear strength at the engaging portion of the triangular prism 14a-2 can be higher than that of the triangular prism 14a-1 of the second embodiment. For this reason, the strength of the engaging portion can be further increased than in the second embodiment without impairing the weight reduction, mass productivity, and quality stability, which are the characteristics of the carbon fiber reinforced plastic.
[0065]
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a triangular prism 14a-3 used in the present embodiment. In FIG. 6, the number of laminated fiber sheets 16a-3 to 16o-32 is fifteen, but it is needless to say that the number of laminated fiber sheets 16a-3 to 16o-3 may be determined as appropriate.
[0066]
In the present embodiment, like the triangular prism 14a-1 of the second embodiment and the triangular prism 14a-2 of the third embodiment, fifteen rectangular fiber sheets 16a-3 to 16o- are used. 3 has three widest fiber sheets 16a-3, 16b-3, and 16c-3 disposed at the center in the laminating direction, and has the three widest fiber sheets 16a-3 to 16c-. 3, a plurality of fiber sheets 16 d-3 to 16 o-3 whose width is sequentially narrowed are arranged in a staggered order and laminated.
[0067]
That is, in FIG. 6, the lengths (dimensions in the direction of the double arrow in FIG. 6) of the fiber sheets 16a-3 to 16o-3 are all the same, but the width (dimensions in the direction perpendicular to the direction of the double arrow in FIG. 6). ), Fiber sheet 16a-3 = fiber sheet 16b-3 = fiber sheet 16c-3> fiber sheet 16d-3> fiber sheet 16e-3> fiber sheet 16f-3> fiber sheet 16g-3> fiber sheet 16h- 3> fiber sheet 16i-3> fiber sheet 16j-3> fiber sheet 16k-3> fiber sheet 16l-3> fiber sheet 16m-3> fiber sheet 16n-3> fiber sheet 16o-3.
[0068]
Also in the present embodiment, the fiber sheets 16a-3 to 16o-3 are manufactured by cutting a commercially available large-sized fiber sheet into a predetermined size.
Further, in the present embodiment, as schematically shown in FIG. 6, the orientation direction of each fiber of the fiber sheets 16a-3 to 16o-3 is the same as that of the above-described first to third embodiments. Are different.
[0069]
That is, the orientation direction of the fibers of the fiber sheet 16a-3 is one direction (shown as “90 °” in FIG. 6) orthogonal to the longitudinal direction (the direction of the double arrow in FIG. 6).
In addition, the orientation direction of the fibers of the fiber sheets 16b-3 and 16c-3 is one direction (shown as "60 °" in FIG. 6) which intersects the longitudinal direction by 60 degrees.
[0070]
The orientation direction of the fibers of the fiber sheets 16d-3 and 16e-3 is one direction (shown as "-60 °" in FIG. 6) which intersects the longitudinal direction at 120 degrees.
The orientation direction of the fibers of the fiber sheets 16f-3 and 16g-3 is one direction (shown as "30 °" in FIG. 6) which intersects the longitudinal direction by 30 degrees.
[0071]
The orientation direction of the fibers of the fiber sheets 16h-3 and 16i-3 is one direction (shown as "-30 °" in FIG. 6) which intersects the longitudinal direction by 150 degrees.
The orientation direction of the fibers of the fiber sheets 16j-3 and 16k-3 is one direction parallel to the longitudinal direction (shown as "0 °" in FIG. 6).
[0072]
In addition, the orientation direction of the fibers of the fiber sheets 16l-3 and 16m-3 is one direction (shown as "90 °" in FIG. 6) orthogonal to the longitudinal direction.
Further, the orientation direction of the fibers of the fiber sheets 16n-3 and 16o-3 is one direction parallel to the longitudinal direction (shown as "0 °" in FIG. 6).
[0073]
In the present embodiment, the orientation directions of the fibers of the fiber sheets 16a-3 to 16o-3 are as described above. The advantage of having such an orientation direction (hereinafter, also simply referred to as “multi-directional arrangement”) is that while ensuring sufficient strength of both the engaging portion and the overall strength of the cartridge barrel piece, The point is that the overall distortion can be suppressed.
[0074]
That is, as a general drawback of the fiber reinforced material, since the amount of dimensional change varies depending on the direction, the fiber reinforced material may be deformed due to distortion during production or during long-term storage. At first glance, it is conceivable that the fibers may be oriented in all directions in order to produce a uniform change. However, in this case, the number of fiber directions increases, and a specific direction (for example, longitudinal direction) or a specific location (for example, engagement) Part) is reduced in strength.
[0075]
Therefore, in the present embodiment, by setting the orientation directions of the respective fibers of the fiber sheets 16a-3 to 16o-3 in the above-described multi-directional arrangement, both the engaging portion of the loaded cylinder piece and the overall strength are sufficiently ensured. Meanwhile, the overall distortion of the loaded cylinder piece over time is suppressed.
[0076]
In addition, the orientation directions of the fibers of the fiber sheets 16a-3 to 16o-3 shown in FIG. 6 are merely examples, and the strength required for the engaging portions of the bullet cylinder pieces and the entirety, and the strain generated over time. Needless to say, it may be determined appropriately in consideration of the required amount of suppression.
[0077]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the present invention, the weight of the shell can be reduced, the mass productivity and the stability of the product can be obtained, and the shell can be actually manufactured. Legal and shell ammunition can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing a partially armored wing-stabilized armor-piercing ammunition with an ammunition shell of the first embodiment in a see-through state.
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a state of production of a shell piece of the shell shell for the first embodiment.
FIG. 3 (a) is an explanatory view showing a jig for assembling a fan-shaped long column in the first embodiment, and FIG. 3 (b) is a view when this triangular column is set. 3A is a sectional view taken along the line AA, and FIG. 3C is a sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing a triangular prism used in the second embodiment.
FIG. 5 is an explanatory view showing a triangular prism used in the third embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a triangular prism used in a fourth embodiment.
FIG. 7 is a vertical cross-sectional view showing an example of the structure of a wing-stabilized armor-piercing shell with a shell, which is one of the tank shells.
FIG. 8 is an explanatory view showing a wing-stabilized armor-piercing ammunition with a shell mounted in the barrel of a barrel of a tank gun.
9 (a) and 9 (b) are explanatory views showing the situation over time of the launch of a wing-stabilized armor-piercing shell with a shell.
[Explanation of symbols]
10 Wing stable armor-piercing ammunition with shell
11 shells for shells
13a to 13d
14a-14h Triangular prism
15 long cylindrical body
16a-16o Fiber sheet
17, 18 fiber
19 Resin

Claims

A cross section formed by combining a plurality of triangular prisms made of carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic is a cutout from a fan-shaped column having a substantially fan-shaped cross section, and the fan-shaped column is made of carbon fiber or glass. A shell piece for a shell for a shell, wherein the fibers are oriented in at least two different directions.

The two different directions are in any plane parallel to the longitudinal direction of the fan-shaped long columnar body, and are in a direction parallel to the longitudinal direction and a direction substantially orthogonal to the parallel direction, or of a shell to be mounted. The shell piece of the shell shell for ammunition according to claim 1, wherein the two directions are substantially parallel to the two slopes of the outer engaging portion.

The carbon fiber or glass fiber is in an arbitrary plane parallel to the longitudinal direction of the fan-shaped long columnar body, and the intersection angle with the longitudinal direction is 0 degree, 30 degrees, 60 degrees. The shell piece of the shell shell for ammunition according to claim 1, which is oriented in a direction of 90 degrees, a direction of 120 degrees, or a direction of 150 degrees.

4. The triangular prism body according to claim 1, wherein a plurality of rectangular fiber sheets having the same length but different widths and impregnated with a resin are alternately laminated. 5. Bullet barrel piece of the described bullet shell for the bullet.

The plurality of rectangular fiber sheets, the widest sheet is arranged in the center in the laminating direction, and a plurality of sheets sequentially narrowing on both sides of the sheet are arranged symmetrically or asymmetrically in order. An ammunition shell piece of the ammunition shell according to claim 4, which is laminated.

6. The shell shell according to claim 4, wherein the fiber sheet is composed of the carbon fiber reinforced plastic or glass fiber reinforced plastic and a thermosetting resin or a thermoplastic resin as a binder. 7. Ammunition barrel pieces.

A carbon fiber reinforced plastic or a glass fiber reinforced plastic, and a plurality of triangular prisms in which carbon fibers or glass fibers are oriented in at least two different directions are combined to form a fan-shaped long column having a substantially fan-shaped cross section. A method for manufacturing a shell piece of a shell for a shell, wherein a shell piece of the shell for a shell is cut out from the fan-shaped long column.

The two different directions are in any plane parallel to the longitudinal direction of the fan-shaped long columnar body, and are in a direction parallel to the longitudinal direction and a direction substantially orthogonal to the parallel direction, or of a shell to be mounted. The method for manufacturing a shell piece of a shell for a cannon according to claim 7, wherein the two directions are substantially parallel to the two slopes of the engaging portion on the outer surface.

The carbon fiber or glass fiber is in an arbitrary plane parallel to the longitudinal direction of the fan-shaped long columnar body, and the intersection angle with the longitudinal direction is 0 degree, 30 degrees, 60 degrees. The method for manufacturing a shell piece of a shell shell for ammunition according to claim 7, wherein the shell is oriented in a direction of 90 degrees, a direction of 120 degrees, or a direction of 150 degrees.

The said fan-shaped long pillar body is the thing which laminated | stacked alternately the several rectangular fiber sheet which is the same length, differs in width, and was impregnated with resin, The one of Claim 7 to 9 characterized by the above-mentioned. A method for producing a shell piece of a shell for a shell described in the above.

7. A shell shell for an ammunition, comprising a plurality of shell pieces of the shell shell for an ammunition described in any one of claims 1 to 6.