JP2005055146A - 安全なガス回転式ショットガン用空包 - Google Patents

Abstract

【課題】 実包と同じ薬莢形状でありながら、実包同様の射撃音および射撃時の反動が得られ、かつ銃口からの危険となる距離が短く、安全なガス回転式ショットガン用空包を提供する。
【解決手段】 薬莢内に雷管、発射薬、ワッド、散弾の順に配置してなるガス回転式ショットガン用空包において、散弾となる金属粉の最大粒径が１ｍｍ以下で、かつ金属粉の量が１６〜３６ｇの範囲内であり、さらに発射薬のクイックネスが３０〜５０ＭＰａ／ｍｓで、かつ発射薬の量が０．８〜１．９ｇの範囲内であることを特徴とする安全なガス回転式ショットガン用空包。
【選択図】 図１

Description

本発明は、戦闘訓練などで用いるガス回転式ショットガン用空包に関し、特に射撃時、実包と同様の射撃音と反動が得られ、銃口からの危険となる距離が短く、安全なガス回転式ショットガン用空包に関する。

従来、実弾を用いた戦闘訓練では、弾の飛距離との関係から訓練場所などが限られていた。そこで戦闘訓練において、実弾を用いたときと同様な射撃音や射撃時の反動が得られ、かつ銃口からの危険となる距離が短い、即ち、飛散物が銃口から遠くまで飛翔しない、安全な空包が望まれていた。
射撃訓練用空包としては、これまでにいくつか知られている。
例えば、機関砲などに用いられ、薬莢部と弾頭部とからなり、弾頭部が生分解性樹脂と特定の比重および粒径を有する充填物とから構成されており、そして射撃時に弾頭部が分割破砕され、飛翔距離を短くした、即ち、３０ｍ又は５０ｍ先のチップボードに破砕片が貫通することのない連射可能な空包用弾薬が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、銃砲から離れた直後に崩壊する、鉄粉を特殊処理した崩壊弾であり、これは銃口から８０ｍの距離に立てた紙壁を貫通しない崩壊弾として知られている（例えば、特許文献２参照）。
また、金属粉末充填物または金属粉末圧搾体を収納する合成樹脂製の弾体であり、それが前方部分と後方部分とからなり、両部分が１条の弾帯の直下で接着されている、連射も可能な演習薬包分裂弾が知られている（例えば、特許文献３参照）。
一方、ショットガン（散弾銃）用装弾としては、次のようなものが知られているものの、戦闘訓練用、即ち、空包ではなく狩猟用などに用いられる実包である。
例えば、無毒性の弾丸を装填した装弾が知られている。この装弾は、散弾、発射薬、雷管、薬莢を備え、散弾はタングステン系粉粒状の金属と樹脂との複合材からなり、その比重が１１．４〜１３．８である散弾である（例えば、特許文献４参照）。
また、猟や射撃競技用で、発射薬と散弾との間に空間のある散弾銃用装弾において、薬莢筒部材が燃焼性材料からなる散弾銃用装弾も知られている（例えば、特許文献５参照）。

特開２００１−２４１８９９号公報（第２頁） 特公昭５７−７２０１号公報（第１頁） 実公昭４３−５９９５号公報（第１頁〜第２頁） 特開２００２−２５７４９９号公報（第２頁） 特開平７−３１８３００号公報（第２頁）

前記特許文献１に開示の空包用弾薬は、連射可能である点、飛翔距離を短くして安全にはしているものの、弾頭部を構成する弾は、鉄、亜鉛、タングステンなどの金属粉と樹脂とからなる複合材であって、金属粉単独で構成されるものではない。またこの空包は２５ｍｍ機関砲などに用いられるものであって、ショットガン用ではない。
また前記特許文献２に開示の崩壊弾も、自動火器用である点、弾が発射後崩壊することによって、飛翔距離を短くして安全にはしているものの、使用する弾は鉄粉を充填密度が３．７〜３．９ｇ／ｃｍ³になるまで衝撃・タンプリング処理した特殊なものである。またこの文献には発射薬の種類、その特性についてはなにも記載がなく、ショットガンについても記載がない。

また前記特許文献３に開示の分裂弾は、銃砲身中では早期分裂を防ぎ、銃砲口を出てから分裂する弾であって、弾体前方部と弾体後方部の結合部分に特徴を持たせたものである。この文献にはショットガンについての記載も、具体的な金属粉の種類とその大きさ、発射薬の種類についてもなんら開示がない。
また前記特許文献４に開示の装弾は散弾銃用ではあるものの、この装弾に用いられる散弾は、環境汚染の防止という観点から、鉛を用いない無毒性である点に特徴を有する実包であって、空包に関するものではない。
さらに前記特許文献５に開示の散弾銃用装弾も、実包に関するものであって、空包に関するものではなく、射撃により発射薬と一緒に薬莢が燃焼することにより、やはり環境を汚染することのない散弾銃用装弾に関するものである。

一方、散弾銃用装弾の実包に用いられているワッドは、製造時の作業性などの観点から、通常は火薬押えとクッションとカップが一体となっているものが使用されている。
したがって、従来の技術では、ショットガン用空包、特に自動銃として機能するガス回転式ショットガン用空包に関する技術は知られていない。ショットガン以外の火砲用空包として、前記のように樹脂と金属粉粒体との複合材ないしは金属を特殊処理した崩壊弾が知られているにすぎない。

本発明の目的は、実包と同じ薬莢形状でありながら、実包同様の射撃音および射撃時の反動が得られ、かつ銃口からの危険となる距離が短く、安全なガス回転式ショットガン用空包を提供することにある。
即ち、ガス回転式でありながら危険となる距離を短くし、かつ実包同様の射撃音と反動が得られるにもかかわらず危険となる距離が短いという相矛盾する課題を解決したガス回転式ショットガン用空包を提供することにある。
本発明者などは鋭意研究した結果、特定の粒子径および量の金属粉と、特定のクイックネスを有する発射薬とを組合せることによって、実包同様の自動銃の機能が発揮でき、かつ危険となる距離を短くすることができる空包が得られることの知見を得て本発明を完成した。

即ち、第１の発明は、薬莢内に雷管、発射薬、ワッド、散弾の順に配置してなるガス回転式ショットガン用空包において、散弾となる金属粉の最大粒径が１ｍｍ以下で、かつ金属粉の量が１６〜３６ｇの範囲内であり、さらに発射薬のクイックネスが３０〜５０ＭＰａ／ｍｓで、かつ発射薬の量が０．８〜１．９ｇの範囲内であることを特徴とする安全なガス回転式ショットガン用空包である。
第２の発明は、ワッドが火薬押え部、クッション部およびカップからなり、これらの全てが別々の部品で構成されていることを特徴とする第１の発明の安全なガス回転式ショットガン用空包である。

第３の発明は、金属粉が鉄、鉛、タングステン、ビスマス、およびこれらの金属の合金からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする第１または第２の発明のいずれかの安全なガス回転式ショットガン用空包である。
第４の発明は、金属粉がタングステン、炭化タングステン、フェロタングステン、炭化タングステン・コバルト合金からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする第１〜３のいずれかの発明の安全なガス回転式ショットガン用空包である。
第５の発明は、銃内圧力として計測される腔圧が４００〜８５０ｋｇｆ／ｃｍ² の範囲内となることを特徴とする第１〜４のいずれかの発明の安全なガス回転式ショットガン用空包である。

本発明において、安全とは、危険となる距離が短い、即ち、戦闘訓練者が怪我をしないように、銃口から１５ｍの位置に配置した３ｍｍ厚の紙板を、散弾は当然のこととしてワッドなどの飛散物も貫通しないことを意味している。
またガス回転式とは、射撃により弾を送り出したガス圧により、空薬莢をけり出し、次弾を装填する方式のものをいう。

以上説明したように本発明のショットガン用空包は、射撃時、実包同様の音と反動が得られ、銃口からの危険となる距離が短く、安全なガス回転式ショットガン用空包である。
また、金属粉を鉛以外のタングステンなどにし、場合によっては、薬莢筒体などの構成部品として燃焼性材料や生分解性樹脂を用いれば、環境汚染を防ぐことも可能な、安全なガス回転式ショットガン用空包である。

以下、本発明の各態様について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施態様を示す安全なガス回転式ショットガン用空包の一部断面を含む正面図を示している。
図１において、安全なガス回転式ショットガン用空包１０は、薬莢１内に雷管５、発射薬４、ワッド３および散弾２が順次配置されている。ワッド３は、火薬押え部６とクッション部７とカップ８とが３分割されて配置されている。ここで、薬莢１の外径および長さは、実包と同じである。例えば、外径が約２０ｍｍ、長さが約６０ｍｍである。

薬莢の材質も、実包と同じ、例えば、ポリエチレンを主成分とするものが用いられる。環境を汚染しない観点から、必要ならば特許文献５に開示されているようなニトロセルロースを主成分とする公知の燃焼性材料や、特許文献１に開示されているような公知の生分解性樹脂、例えば、ポリ乳酸系のラクティ（島津製作所（株）製）、ポリ乳酸菌系のレイシア（三井化学（株）製）、澱粉系のコーンポール（日本コーンスターチ（株）製）などを用いることもできる。
雷管５は、実包で用いられているものがそのまま使用出来る。

発射薬４は、自動回転し、かつ散弾２やワッド３などの飛散物の飛距離をなるべく短くするために、発射薬のクイックネスは３０〜５０ＭＰａ／ｍｓ、好ましくは３５〜４５ＭＰａ／ｍｓの範囲であり、散弾を構成する金属粉の密度、量などに応じて適宜決められる。
ここでクイックネスとは、ビバシチーとも呼ばれ、発射薬の特性の一つを表すものとしてよく知られ、燃焼による圧力上昇速度、即ち、ガス発生速度を意味している。
このクイックネス（Ｑ）値は、以下のようにして求める。
通常の密閉ボンブ試験により、図２に示されるような時間（ｔ）に対する圧力（Ｐ）の変化曲線を求める。そして最大圧力（Ｐｍ）の２０％の圧力（Ｐ１）に達する時間（ｔ１）と、最大圧力（Ｐｍ）の８０％の圧力（Ｐ２）に達する時間（ｔ２）を求め、時間に対する圧力の傾斜（△Ｐ／△ｔ＝（Ｐ２−Ｐ１）／（ｔ２−ｔ１））がクイックネス（Ｑ）値として求められる。
クイックネスが３０ＭＰａ／ｍｓ未満では、散弾量とも関係するが実包と同様な射撃音や反動が得られないし、銃が回転しない。また５０ＭＰａ／ｍｓを超えると雷管が抜けたり、危険となる距離を短くできない。

またガス回転式ショットガン用空包をショットガンにより射撃したとき、銃内圧力として計測される腔圧は、通常４００〜８５０ｋｇｆ／ｃｍ²程度が必要である。
腔圧が４００ｋｇｆ／ｃｍ²未満の場合には自動銃に必要な回転性が悪くなり、一方、腔圧が８５０ｋｇｆ／ｃｍ²を超える場合には射撃時の反動が強すぎる傾向にある。
腔圧は発射薬の種類や薬量により大きく影響を受けるが、それ以外に散弾量や、ワッドの性質、例えば、クッション具合や装弾のクリンプ具合などによっても影響を受ける。

発射薬の種類は前記の条件を満たすものでなければならないが、通常ダブルベース系発射薬と呼ばれるニトログリセリンとニトロセルロースを主成分とする無煙火薬が用いられる。
薬莢に装填される発射薬量は、０．８〜１．９ｇの範囲内であり、前記のクイックネスとの関係や用いられる散弾の密度と使用量などにより適宜決められる。
散弾量と発射薬量との関係は、具体的には、次のようである。
例えば、散弾となる金属粉の量が１６ｇの場合、クイックネスが約４５ＭＰａ／ｍｓの発射薬使用の時に発射薬量は１．１〜１．３ｇ程度で、約３５ＭＰａ／ｍｓの時に１．４〜１．６ｇ程度で、約３０ＭＰａ／ｍｓの時に１．７〜１．９ｇ程度である。
また散弾となる金属粉の量が３６ｇの場合、クイックネスが約４５ＭＰａ／ｍｓの発射薬使用の時に発射薬量は０．８〜１．０ｇ程度で、約３５ＭＰａ／ｍｓの時に１．１〜１．３ｇ程度で、約３０ＭＰａ／ｍｓの時に１．４〜１．６ｇ程度である。
散弾量との組み合わせで、発射薬量が前記の範囲より多すぎると危険となる距離の短い安全な空包が得られ難く、少なすぎると回転しない。

またワッド３は、発射薬４を押さえ込むための火薬押え部６と、発射薬の燃焼による圧力上昇を緩和するクッション部７と、散弾の受け皿となるカップ８とから構成されており、これら各部の機能を発揮できる構造であれば特に限定されない。特に、クッション部７はフェルト状の詰め物であっても良いし、空間部を持たせるような成形物であっても良い。
またこれらは一体型にすると危険となる距離が長くなり易いので、危険となる距離を短くするという観点から、火薬押え部６とクッション部７とが一体型、カップ８が別部品という組合せや、火薬押え部６が別部品、クッション部７とカップ８とが一体型という組合せや、火薬押え部６、クッション部７およびカップ８の全てが別々の部品という組合せが好ましい。これらの中では火薬押え部６、クッション部７およびカップ８の全てが別々の部品という組合せが最も好ましい。
これらワッドの材質は、実包で使われるような材質、例えば、ポリエチレンを主成分とするものが一般に用いられるが、環境を汚染しない観点から、ニトロセルロースを主成分とする公知の燃焼性材料や公知の生分解性樹脂を用いることもできる。
クッション部７をフェルトとする場合には、化繊や、羊毛などの天然繊維を使用する。

また本発明に用いられる散弾２は、特定のものでなければならない。即ち、散弾として用いられる金属粉の最大粒径が１ｍｍ以下、好ましくは最大粒径が０．５ｍｍ以下である。
最大粒径が１ｍｍを超えると危険となる距離が長くなり、安全を確保することができない。最小粒径は特に限定されないが、製造性の点から、通常、０．０１ｍｍ程度である。
また、粒径は１ｍｍ以下で、できるだけ粒の大きさを揃える、即ち、粒度分布を狭くすることが危険となる距離を短くする観点から望ましい。また粒の形はできるだけ真球か真球に近いものが空包製造時の作業性や危険となる距離を短くする観点などから望ましい。

散弾を構成する金属粉の種類としては、鉄（２０℃における密度は７．８６ｇ／ｃｍ³であり、以下同様に記載している。）、鉛（１１．３４ｇ／ｃｍ³）、タングステン（１９．３ｇ／ｃｍ³）、ビスマス（９．７５ｇ／ｃｍ³）、およびこれらの金属の合金からなる群から選択される１種以上が好ましい。
これらの中では環境汚染の観点から、鉄、タングステン、ビスマス、およびこれらの金属の合金からなる群から選択される１種以上がより好ましい。
また性能面からタングステン、およびフェロタングステン、炭化タングステン、炭化タングステン・コバルト合金などタングステンの合金が最も好ましい。
散弾となる金属粉の量は、前記の発射薬を用いたとき１６〜３６ｇの範囲内であり、金属の密度などにより適宜決められる。散弾となる金属粉の量が１６ｇ未満の場合には自動銃としての回転が悪くなり、３６ｇを超える場合には射撃時の反動が大きすぎる場合がある。

以下、本発明の安全なガス回転式ショットガン用空包を実施例で具体的に説明する。
なお、安全なガス回転式ショットガン用空包の評価は以下の方法である。
（回転性）
空包をガス回転式ショットガンに装填して射撃試験を行い、自動銃としての回転性を以下の基準に従って評価した。
○：自動銃として使用可能なレベルに回転性が良い。
×：自動銃として使用可能なレベルに回転性が良くない。
（射撃音）
５人の射手が射撃試験を行い、射撃音の大きさを１２番散弾実包と比較して、以下の基準にしたがって評価した。
○：４〜５人が実包の音と比べて同じ大きさと判断した。
△：２〜３人が実包の音と比べて同じ大きさと判断した。
×：１人以下が実包の音と比べて同じ大きさと判断した。
（反動）
５人の射手が射撃試験を行い、射撃時の反動の大きさを１２番散弾実包と比較して、以下の基準にしたがって評価した。
○：４〜５人が実包の反動と比べて同じ大きさと判断した。
△：２〜３人が実包の反動と比べて同じ大きさと判断した。
×：１人以下が実包の反動と比べて同じ大きさと判断した。
（安全性）
空包をガス回転式ショットガンに装填して射撃試験を行い、銃口から１５ｍの距離に配置した３ｍｍ厚の紙板への貫通状況を目視で調べて安全性の程度を以下の基準に従って評価した。
○：紙板を貫通しない。
×：紙板を貫通する。
（腔圧）
銃内圧力として計測される腔圧（単位：ｋｇｆ／ｃｍ²）は試験銃（株式会社ミロク製作所製、銃身長：７６ｃｍ、１２番用検圧銃）を用い、銃内圧力を圧力センサー（キスラーインストルメント製、型番：６２１１）で測定した。

実施例１
図１において、外径２０ｍｍ、長さ６０ｍｍのポリエチレンを主成分とする雷管５付き薬莢１を用い、次いで薬莢内に発射薬４としてクイックネスが４５ＭＰａ／ｍｓであるダブルベース系発射薬（以下、発射薬Ｐ１と略記）１．２ｇを装填する。
次いでポリエチレン製の火薬押え部６を入れ、クッション部７であるフェルト（羊毛）を入れ、ポリエチレン製のカップ８を入れる。カップ８の中に目開き０．５ｍｍの網で粉体を篩って、網を通過した金属粉（金属粉の種類：タングステン、粒径範囲：０．１〜０．５ｍｍ、以下散弾Ｓ１と略記）２０ｇを入れ、紙蓋をしてから薬莢上端を八つ折りスタークリンプして安全なガス回転式ショットガン用空包１０を作製した。
これを用いて回転性、射撃音の大きさ、反動の大きさ、安全性および銃内圧力として計測される腔圧を求めた。その結果を表１に示す。

なお、発射薬のクイックネスは密閉ボンブ試験（容積：７０ｃｃ、発射薬の装填割合：０．０５ｇ／ｃｃ、手順は国際公開ＷＯ０１／０２５１６９公報に記載された方法に準じており、ガス発生剤成形物のかわりに発射薬を装填して行った。）で測定したものである。
実施例２
実施例１において、発射薬Ｐ１の１．２ｇからクイックネスが３５ＭＰａ／ｍｓであるダブルベース系発射薬（以下、発射薬Ｐ２と略記）の１．５ｇに変更し、そして散弾Ｓ１から散弾Ｓ２（金属粉の種類：鉛、粒径範囲：０．５〜１ｍｍ）に変更すること以外は実施例１に準じて空包を作製した。この空包を用いて実施例１と同様の試験を行った。その結果を表１に示す。
実施例３
実施例１において、発射薬Ｐ１の１．２ｇからクイックネスが３０ＭＰａ／ｍｓであるダブルベース系発射薬（以下、発射薬Ｐ３と略記）１．７ｇに変更すること以外は実施例１に準じて空包を作製した。この空包を用いて実施例１と同様の試験を行った。その結果を表１に示す。

比較例１
実施例１において、散弾Ｓ１の量を２０ｇから１０ｇに変更すること以外は実施例１に準じて空包を作製し、実施例１同様の試験を行った。その結果を表１に示す。
比較例２
実施例１において、発射薬Ｐ１の１．２ｇから発射薬Ｐ３の１．７ｇに、そして散弾Ｓ１の量を２０ｇから４０ｇに変更すること以外は実施例１に準じて空包を作製し、実施例１同様の試験を行った。その結果を表１に示す。
実施例１と比較例１（反動が小さすぎる）との比較、実施例３と比較例２（反動が大きすぎる）との比較から、散弾量が本発明で規定する範囲外では、実包と同じ反動が得られないことが明らかである。

比較例３、４
散弾Ｓ１から、散弾Ｓ３（金属粉の種類：鉛、粒径範囲：１．５〜２ｍｍ）または散弾Ｓ４（金属粉の種類：タングステン、粒径範囲：１．５〜２ｍｍ）に変更すること以外は実施例１に準じて空包を作製し、実施例１同様の試験を行った。その結果を表１に示す。

実施例１と、比較例３（散弾Ｓ３使用）または比較例４（散弾Ｓ４使用）との比較から、散弾の粒径が大きすぎると、安全性を確保することができないことが明らかである。

本発明の一実施態様を示す安全なガス回転式ショットガン用空包の一部断面を含む正面図である。 時間に対する圧力変化曲線からクイックネスを求める模式図である。

符号の説明

１：薬莢、２：散弾、３：ワッド、４：発射薬、５：雷管、６：火薬押え部、７：クッション部、８：カップ、９：ベースメタル、１０：本発明の安全なガス回転式ショットガン用空包。

Claims (5)

1. 薬莢内に雷管、発射薬、ワッド、散弾の順に配置してなるガス回転式ショットガン用空包において、散弾となる金属粉の最大粒径が１ｍｍ以下で、かつ金属粉の量が１６〜３６ｇの範囲内であり、さらに発射薬のクイックネスが３０〜５０ＭＰａ／ｍｓで、かつ発射薬の量が０．８〜１．９ｇの範囲内であることを特徴とする安全なガス回転式ショットガン用空包。
2. ワッドが火薬押え部、クッション部およびカップからなり、これらの全てが別々の部品で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の安全なガス回転式ショットガン用空包。
3. 金属粉が鉄、鉛、タングステン、ビスマス、およびこれらの金属の合金からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の安全なガス回転式ショットガン用空包。
4. 金属粉がタングステン、炭化タングステン、フェロタングステン、炭化タングステン・コバルト合金からなる群から選択される１種以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の安全なガス回転式ショットガン用空包。
5. 銃内圧力として計測される腔圧が４００〜８５０ｋｇｆ／ｃｍ²の範囲内となることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の安全なガス回転式ショットガン用空包。

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