JP2005520117A - 爆薬物質を混合するための、また武器の充填のための装置 - Google Patents

Abstract

何らかの武器（３８）内に混合された混合物を導入するに先立って予備混合爆薬物質と硬化剤とを混合するための静止ミキサー（２６）を利用する、爆薬物質の混合のための装置がここに説明される。

Description

本発明は、爆薬物質を武器に充填する分野に関し、特に充填プロセスにおける静止混合の使用に関する。

ポリマー結合爆薬(polymer bonded explosive)（ＰＢＸ）を武器に充填するために使用される従来の方法は、通常２つの材料、すなわち爆薬混合物（予備混合物(pre-mix)）と硬化剤との組合せに基づく充填プロセスを利用するが、これら２つの材料は選択された武器に充填する際の使用の直前に互いに混合される。

この混合充填プロセスの典型的な適用では、例えばＰＢＸといった爆薬の予備混合物が製造されて、典型的には硬化剤と混合され（すなわちＩＰＤＩ）、この合併された混合物は高せん断ミキサーで互いに混合される。

いったん混合されると、十分に混合されたＰＢＸ組成物を入れた高せん断ミキサーのボウル(bowl)は、圧力プレート装置とカバーとを取り付けられ、それから専用のボウルリフト上で適当な充填高さに上昇させられる。

いったん適当な位置に上昇させられると、十分に混合されたＰＢＸ組成物のボウルは、パイプの系統を介して武器充填位置へのこの十分に混合されたＰＢＸ組成物の投与を助ける目的のために不活性ガス（すなわち窒素）を使用して加圧される。

充填すべき武器は典型的には、真空チャンバ内に置かれ、十分に混合されたＰＢＸ組成物を入れたミキサーボウルの底部出口弁からの充填アタッチメントがこのチャンバに取り付けられる。典型的にはこの真空は、１００ミリバール未満にまで排気される。

この真空は、このミキサーボウルの底部出口からのバルブが解放されたときに、十分に混合されたＰＢＸ組成物が武器内に流入するための物理的刺激(motivation)を与える。武器内の空洞に導入される十分に混合されたＰＢＸ組成物の量は通常目視で判断され、十分に充填されるとチャンバへの真空は解放され、充填すべき次の武器コンポーネントの導入の用意のために、充填されたコンポーネントは取り除かれる。

上述のような武器充填の従来の方法は、十分に混合されたＰＢＸ組成物の有限の「ポットライフ(pot life)」時間に関連した多くの問題と、いったん種々の化学薬品が合併されると「ポットライフ」時間はＰＢＸ組成物が硬化してそのプロセスでもはや使用できなくなる（すなわち配管内で凝固する）前に充填プロセスを完了させなくてはならない期間を確定するという事実とから不利益を受ける。

「ポットライフ」は典型的には２時間程度であって、ある特定の１グループのコンポーネントに関連した問題が存在しない場合には、ボウル内のＰＢＸと硬化剤の混合（ＩＰＤＩ）とそれに続く、十分に混合されたＰＢＸ組成物の武器内への投与は、比較的迅速に実行できる。しかしながらもし何らかの理由（例えば機械的故障など）で充填プロセスが中断または全く中止しなくてはならなくなると、この十分に混合されたＰＢＸ組成物の全部が混合充填装置から取り除かれなくてはならなくなり、この取り除かれた材料は廃棄物として失われる。

ここに記載の本発明は、限定された「ポットライフ」期間内に特定量の爆薬混合物を混合して使用しなくてはならないことに関連する問題の影響を受けることなく、爆薬混合物の混合とそれに続く武器の充填とのための装置と方法とを提供する。

したがって、
予備混合された爆薬物質の貯蔵器と、
硬化剤の貯蔵器と、
静止ミキサー手段と、
を含む爆薬物質の混合用の装置が提供されて、
前記貯蔵器の各々は前記予備混合爆薬物質と硬化剤物質とをそれぞれ静止ミキサー手段の入口に搬送するためのパイプ手段を有し、前記静止ミキサー手段の出口は武器コンポーネントの充填を行う手段に接続される。

好ましくは、前記物質の各々を搬送するためのパイプ手段は、前記物質が静止ミキサー手段の入口に到達するまではリンクまたは結合されない。

好ましくは、前記最終的混合爆薬物質を前記武器コンポーネントの各々に充填するための手段は、予備混合爆薬物質と硬化剤物質のそれぞれが要求に応じて静止ミキサー手段に導入されるように制御され、それによって静止ミキサー手段自体と前記静止ミキサーユニットの出力を充填用武器に接続するために使用される関連の配管とに入れられた爆薬物質の量にまで前記装置内の混合された爆薬物質の量を最小化する。

さて本発明は、次の図面を参照しながら単に例として説明されるが、ここで図１は本発明による爆薬混合武器充填装置の概略図である。

図１は、予備混合爆薬物質２が高せん断ミキシングボウルアセンブリ４内に示されており、予備混合爆薬物質２の混合は完了していて、予備混合爆薬物質２は油圧シリンダ６とラム８のアセンブリの作用によって制御された圧力を受けるミキシングボウル４の中に保持されていることを示している。出口弁１２を経由し予備混合爆薬物質配管１４を通って前方に流れる予備混合爆薬物質２の流れを制御するための油圧シリンダ制御手段１０が示されている。

硬化剤物質１６が描かれており、これは配管２４を介して制御された量の硬化剤物質を供給するためのポンプ手段２２に通じる配管２０を有するヘッダタンク１８の中に収容されている。

その入口ポート２８に配管１４、２４を持ち、最終的混合爆薬物質３４を武器充填ステーション３６に搬送するための対応する配管３２をその出口ポート３０に有する静止(static)ミキサー手段２６が設けられている。

使用時に、最終的混合爆薬物質混合物３４を充填すべき武器３８は、武器充填ステーション３６に配置される。武器が正しい位置３８に置かれると、関連する充填レベル制御装置が接続される（図示せず）。充填動作を開始するためのプロセス制御４０からの信号が起動される。武器が充填されていないことを示す非接触型レベルセンサ４６からの要求信号は充填レベル制御手段４２によって受け取られ、これにしたがって充填レベル制御手段４２は要求信号を予備混合爆薬物質油圧シリンダ制御手段１０と硬化剤物質ポンプ２２とに送る。

予備混合爆薬物質２と硬化剤物質１６は、それぞれ別の配管１２、２４を経由して搬送され、両物質２、１６は個別に静止ミキサー手段２６の入口２８に導入される。本発明によれば予備混合爆薬物質２と硬化剤物質１６とが最初に混合される場所は実質的に静止ミキサー手段２６の入口ポート２８に存在し、これによって、これら２つの物質がミキシングボウル内で正常に混合されることによってミキシングボウル４内の混合された爆薬物質の「ポットライフ」を開始させてしまう従来技術より優れた著しい特徴を与えるということにこの時点で留意することは重要である。

静止ミキサー手段２６の入口２８で予備混合爆薬物質２と硬化剤物質１６は、多数の静止混合羽根手段４を強制的に通過させられ、それによってこれら２つの物質２、１６が互いに混合する。このような静止混合手段は、菓子および食品産業では知られており、典型的にはこのミキサーを通過させるときに２つ以上の物質の効果的な混合を促進する「コルクスクリュー(corkscrew)」タイプの仕方で配置された複数の羽根手段を含んでいる。

更に静止混合手段の使用は、武器充填作業の完了に続く装置の単純化された洗浄に備えており、それによって最新式装置を使用して取り除き(purging)と洗浄のために必要とされる本来の複雑さと時間とを更に削減する。

混合された最終爆薬混合物３４は静止ミキサー手段出口ポート３０を通り抜け、配管３２に沿って武器充填ステーション３６に到達する。充填ステーション３６では、待機している武器３８内への混合された爆薬混合物３４の流れは、ピンチ弁４４を介して制御され、このピンチ弁４４の動作は、武器３８内に導入される混合最終爆薬混合物３４の量を制限するように制御される。武器内のボリュームの充填を促進するために真空源４８が設けられている。

武器の正確な充填を可能にするためのバルブ４４（典型的にはピンチ弁）の制御は、バルブ４４を直接制御する人間のオペレータによるか、機械化されたシステムによるか、どちらによっても行うことができるが、このシステムは本特定の実施形態の目的のために統合された制御システム１０、４０、４２、４６、４８の一部を形成する非接触型レベル制御手段４６を利用する。

武器３８が混合された最終爆薬混合物３４の充填を必要としていることを非接触型レベル制御手段４６が感知すると、充填レベル制御手段４２に信号が送られ、静止混合手段４２を通り、出口配管を経由して、待機中の武器３８内に流入する予備混合爆薬物質２と硬化剤物質１６の両者の流れを順次に起動する。武器３８のどれかがその充填限界に到達したことを非接触型レベル制御手段４６が感知すると、充填レベル制御手段２に信号が送られて物質２と１６の流れを停止させる。

非接触型レベル制御手段４６は、光学センサ、光ファイバセンサ、レーザーセンサまたはＬＥＤセンサを含んでもよい。

上述の制御手段を使用することはそれによって、混合された最終爆薬混合物３４の「ポットライフ」を延長する装置を利用して、制御された仕方でこの混合された最終爆薬混合物３４を武器３８に充填する装置と方法の両者の備えとなる。これは、処分される無駄な爆薬物質を著しく減少させるという結果をもたらし、更に混合された最終爆薬物質３４に実際にさらされる装置の要素の数を最小にすることによってシステムの洗浄を単純化する。このような装置と制御手段とを使用する武器３８を充填する方法は、自動化された武器充填システムを提供できる。

上記のように装置を洗浄するために、如何なる硬化剤物質１６も存在しない状態で予備混合爆薬物質２（または代替の適合する不活性物質）をポンピングして装置内を通過させる動作は、システムから如何なる混合された最終爆薬物質３４をも取り除き、それによって混合された最終爆薬物質の硬化を可能にした最新式装置を取り除くことに関連する複雑さと時間と危険レベルとを減少させるために実質的に十分であろう。

本発明のこの特定の実施形態で説明した要素に加えて、多数の測定センサと安全装置、すなわち流量計センサ５０、圧力センサ５２、温度プローブ５６、圧力スイッチ５８および安全バーストディスク６０もまた、図１に示すようにこの装置に組み込まれるであろう。このようなセンサと安全装置は、本技術では既知であり、本発明の産業的用途を例示するために例としてこの特定の実施形態に含まれている。

更に最終混合された爆薬混合物３４に存在する硬化剤１６の量を監視することが可能であるように硬化剤物質１６に色素試剤または染料を加えることができる。混合された混合物３４の色の分析は、混合物質３４内の硬化剤の十分なパーセンテージを示す色の特定の範囲を認識するように較正された充填プロセスの後に配置された色センサ手段を利用することによって、あるいは前記混合物３４の色の目視検査を可能にするように混合混合物３４を入れた配管に覗き窓を使用することによって行うことができる。

油圧シリンダ６とラム８のアセンブリは、予備混合爆薬物質を静止ミキサー２６にポンピングするために排除ポンプを使用することより、遥かに安全であることに留意すべきである。予備混合爆薬物質はあまりに危険である可能性があるので、静止ミキサーにポンピングされないことにも留意すべきである。

予備混合爆薬物質配管１４内に配置される流量計５０の代替として、油圧ラム８への油圧ラインに流量計を配置することもできる。この場合、流量計はラム８の排除量を、したがって予備混合爆薬混合物のマスフロー(mass flow)を正確に測定する。この代替手段は、予備混合爆薬物質があまりにも粘性が強くて、流量計が予備混合爆薬物質配管１４内に存在するときに不正確な流量が読み取られてしまう場合に特に有用である。

本発明の他の利点は、当業者には直ちに明らかであろうし、また機械的均等物に関する要素の代用および異なる材料などを使用するプロセスの適応は、請求されているように本発明の概念の内に含まれると解釈されるべきである。

上記の明細書と請求項における武器への言及は、非限定的と解釈されるものとし、本発明に関しては限定なしに、砲弾、臼砲、ロケット、発射体、および混合された最終爆薬混合物を充填する必要のある如何なる他の武器または容器をも含むものとする。

本発明による爆薬混合武器充填装置の概略図である。

Claims (9)

1. 予備混合された爆薬物質の貯蔵器と、
   硬化剤の貯蔵器と、
   静止ミキサー手段と、
   を含む爆薬物質の混合用の装置であって、
   前記貯蔵器の各々は予備硬化爆薬物質と硬化剤とをそれぞれ静止ミキサー手段に搬送するための別々のパイプ手段を有する、爆薬物質の混合用の装置。
2. 前記物質は前記静止ミキサー手段の入口において実質的に混合される、請求項１に記載の爆薬物質の混合用の装置。
3. 前記静止ミキサー手段の出口は武器の充填を行う手段に接続される、請求項１または請求項２に記載の爆薬物質の混合用の装置。
4. 前記混合された最終爆薬物質を前記武器コンポーネントの各々に充填するための手段は、予備混合された爆薬物質と硬化剤物質のそれぞれが自動化された武器充填レベル制御手段によって制御される要求に応じて静止ミキサー手段に導入されるように制御された請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の爆薬物質の混合用の装置。
5. 前記充填レベル制御手段は少なくとも１つの光ファイバセンサを含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の爆薬物質の混合用の装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の装置を利用する、爆薬物質の混合のための方法。
7. 前記静止ミキサー手段からの出力は爆薬物質を武器に充填するための装置に接続される、請求項６に記載の爆薬物質の混合のための方法。
8. 実質的に付属図面を参照して上記に説明されたような爆薬物質の混合用の装置。
9. 実質的に付属図面を参照して上記に説明されたような爆薬物質の混合のための方法。

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