JP2006514260A - ヒット・トゥ・キル飛体用固定型展開ネット - Google Patents

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Abstract

弾頭は、ヒット・トゥ・キル飛体と、このヒット・トゥ・キル飛体の周りのハブと、を具備し、ハブはその内部に装填された、ネットと、ヒット・トゥ・キル飛体が標的を外した場合に、標的の近傍でネットが展開された際、標的を破壊するためにネットによって間隔を置いた関係で保持された複数のロッドと、を備える。

Description

本発明はヒット・トゥ・キル飛体の改良に関する。
本出願は２００２年８月２９日提出の仮出願シリアルNo.60/406,828の優先権を主張する。
破壊(Destroying)ミサイル、航空機、再突入体(re-entry vehicle)および他の標的は三つの基本的な類に収まる。すなわち、「ヒット・トゥ・キル(hit-to-kill)」飛体、爆裂片形成弾頭(blast fragmentation warhead)、および運動エネルギーロッド弾頭である。爆裂片形成弾頭および運動エネルギーロッド弾頭は破壊増大(kill enhancement)デバイスであり、これは「ヒット・トゥ・キル」飛体によって運ばれる。
「ヒット・トゥ・キル」飛体は通常、たとえばNMDシステム、THAAD、SM3、TridentまたはMXミサイルのようなミサイルによって再突入体または他の標的の近傍位置へと発射される。キル飛体(The kill vehicle)は操縦可能であり、しかも再突入体を作動不能にするようそれに直接一撃を加えるよう設計される。だが「ヒット・トゥ・キル」飛体を回避するため対抗手段が使用されることもある。その上、核兵器または生物戦小型爆弾(biological warfare bomblets)および化学戦兵器(chemical warfare submunition)弾頭が敵の標的(targets threats)によって運ばれる。核弾頭または一つ以上の上記小型爆弾および化学兵器弾頭が生き残ったならば、「ヒット・トゥ・キル」飛体が正確に標的を撃破した場合でさえ、それらは甚大な損害を引き起こす。
爆裂片形成型弾頭は現存するミサイルによって運ばれるよう設計される。爆裂片形成型弾頭は「ヒット・トゥ・キル」飛体とは異なり、操縦可能ではない。代わりに、ミサイルキャリアが敵ミサイルまたは他の標的に接近した位置に達したとき、弾頭の予め細工された(pre-made)金属帯が爆裂させられ、そして金属片が高速まで加速されて標的に衝突する。だが破片は核ミサイル標的を破壊するのに常に有効とは限らず、やはり放射性降下物、放射線、生物小型爆弾および／または化学兵器弾頭が生き残り、甚大な損害を生じる。また、爆裂片形成弾頭は精度が非常に高いものでなければならないヒューズ検出デバイスを要する。大気圏外でこうした類の正確性を得るのは非常に困難である。他の弾頭コンセプトは改良を必要とする。
本発明者R. Lloydによる教本（「Conventional Warhead Systems Physics and Engineering Design」、Progress in Astronautics and Aeronautics(AIAA) Book Series、Vol.179、ISBN 1-56347-255-4、1998年、および「Physics of Direct Hit and Near Miss Warhead Technology」、Volume194、ISBN 1-56347-473-5）（この引用によって本明細書に組み込まれる）は、「ヒット・トゥ・キル」飛体および爆裂片形成型弾頭に関するさらなる細部を開示する。これら教本の第５章および第３章では運動エネルギーロッド弾頭を提案している。
理論的な運動エネルギーロッド弾頭に関連する主要構成要素は、ハル(hull)、多数の個々の長尺円柱形ロッドすなわち発射体を含む、このハル内の発射体コアすなわちベイ(bay)、および発射体ベイ周りのハル内の炸薬を備える。炸薬が起爆された際に発射体は散開させられる。
運動エネルギーロッド弾頭の二つの主要な利点は次のようなものである。１）それは「ヒット・トゥ・キル」飛体を用いた場合のように正確なナビゲーションには依存しない。２）それは爆裂片形成型弾頭よりも侵徹性に優れる。だが現在まで、運動エネルギーロッド弾頭は広く利用されることも、十分に展開されることもなかった。さらに、このコンセプトはいつロッドを散開させるかを決めるためのヒューズを必要とする。爆裂片形成弾頭と同じ程度に正確である必要はなくても、それを依然として飛体内に組み込まなければならない。
ゆえに当業者は、ヒット・トゥ・キル飛体のような弾頭をその破壊力が増大するよう改変することに努力した。たとえばLockheedは、ヒット・トゥ・キル飛体を取り囲み、そしてヒット・トゥ・キル飛体が標的に直接衝突せず標的が破壊されなかった場合に標的に強い衝撃を与えるよう設計された展開式の生地(fabric)を提案した。このコンセプトは極めて小さな外れ距離のために設計されたに過ぎなかった。進化した敵の対抗手段はそうしたコンセプトを無力にする。しかも、この設計では兵器(submunitions)が破壊を免れる可能性があり、したがって展開式生地の設計は広く利用されていなかった。さらにこの生地は、高密度ロッドと比べた場合、厚みのある弾頭に侵徹しない。生地コンセプトはキル(kill)を遅延させる衝撃力で標的を叩くことを要求されているに過ぎない。こうしたタイプのキルは今日利用されておらず、さらに破壊力のあるコンセプトが求められている。
R. Lloydによる教本（「Conventional Warhead Systems Physics and Engineering Design」、Progress in Astronautics and Aeronautics(AIAA) Book Series、Vol.179、ISBN 1-56347-255-4、1998年） R. Lloydによる教本（「Physics of Direct Hit and Near Miss Warhead Technology」、Volume194、ISBN 1-56347-473-5）
それゆえ本発明の目的は、ヒット・トゥ・キルミサイルの本体が標的を外した場合および／または兵器の破壊に失敗した場合でさえ、核ミサイル標的および／またはその兵器を破壊することができるヒット・トゥ・キル飛体を提供することである。
本発明のさらなる目的は、混成敵(complex counter threat)と交戦する際に、ヒット・トゥ・キル飛体および運動エネルギーロッドの両方の利益および長所をもたらすようなヒット・トゥ・キル飛体を提供することである。
本発明は、展開式ネットの付加によって、より破壊力の大きなヒット・トゥ・キル飛体が実現されたことに起因する。このネットは、多数の間隔を置いた運動エネルギーロッド弾頭ロッドすなわち発射体を、ヒット・トゥ・キル飛体の本体の周りの空間に整列状態で位置させ、ヒット・トゥ・キル飛体の本体が目的を達しなかった場合でさえ、核ミサイル標的および／またはその兵器を破壊する。このコンセプトは、ロッドが適所に保持（固定）されるのでヒューズを必要としない。飛散(spray)パターン密度は一定であり、しかもヒュージング(fusing)エラーなどは考えられない。このコンセプトは大気圏外で使用されるので、展開されたネットには空気抵抗が作用しない。ネットはキル飛体とともに飛行し、衝突を免れた標的を破壊する。
本発明は、ヒット・トゥ・キル飛体と、このヒット・トゥ・キル飛体の周りのハブと、を具備してなる弾頭であって、ハブは、その内部に装填された、ネットと、ネットを展開させるための手段と、ヒット・トゥ・キル飛体が標的を外した場合に、標的の近傍経路でネットが展開された際、標的を破壊するためにネットに取り付けられた複数のロッドと、を備える弾頭を特徴とする。
ある実施形態では、ネットを展開させるための上記手段は膨張式の構造体(superstructure)を備え、これは複数の膨張式ベーンおよび円周方向膨張式リングを備える。他の実施形態では、ネットを展開させるための上記手段は、ネットの周縁に取り付けられたスラスターを備える。
ネットは円形であってもよく、しかも水平部材と交差する垂直部材または軸方向に延在する部材と交差する環状部材を備えていてもよい。通常、ネットは交差し合う部材を備えるとともにロッドはこれら部材の交点に配される。
本発明による一つの標的破壊方法は、標的の軌道経路にヒット・トゥ・キル飛体を配置することと、ヒット・トゥ・キル飛体が標的を外した場合に標的を破壊するためネットによって間隔を置いた関係で保持された複数のロッドを備えたネットを展開することとを具備する。
本発明による一つの弾頭製造方法は、ネットと、ネットを展開するための手段と、ネットに取り付けられた複数のロッドとをハブ内に装填することと、このハブをヒット・トゥ・キル飛体に取り付けることとを特徴とする。複数のロッドがネットの交点に固定され、ネットはハブ内に装填され、そしてハブはヒット・トゥ・キル飛体に結合される。
展開された形状では、本発明の弾頭は、ヒット・トゥ・キル飛体と、ヒット・トゥ・キル飛体の周りのハブと、ハブから外側に延在するネットと、ヒット・トゥ・キル飛体が標的を外した場合に、標的の近傍経路でネットが展開された際、標的を破壊するためにネットに取り付けられた複数のロッドと、を具備する。
当業者には、他の目的、特徴および利点が、好ましい実施形態に関する以下の説明および添付図面から明白であろう。
上記背景部分において説明したように、ヒット・トゥ・キル飛体は通常、図１の再突入体１０または他の標的の近傍位置へとミサイル１２を用いて発射される。ヒット・トゥ・キル飛体１４は操縦可能であり、しかも再突入体１０が作動不能となるようそれに一撃を加えるよう設計される。だがキル飛体１４を回避するため対抗手段が講じられることがある。ベクトル１６はキル飛体１４が再突入体１０を外した場合を示す。さらに核兵器または生物小型爆弾および化学兵器(chemical submunition)弾頭１８が敵によって運ばれ、そしてそれら小型爆弾または化学兵器弾頭１８の一つ以上が２０で示すように生き残ることがあり、キル飛体１４が正確に標的１０を撃破しても甚大な損害を生じることがある。図２にヒット・トゥ・キル飛体１４をさらに詳しく示す。
本発明では、図３のヒット・トゥ・キル１４’は飛体１４を取り囲むハブ３０を備えるよう改変されている。ハブ３０は、ネットと、このネットを展開させるための手段と、その内部に装填された、好ましくはその隙間(interstices)においてネットに固定された複数の運動エネルギーロッド弾頭ロッドと、を具備する。
図４は展開されたネット４０およびネットによって間隔を置いた関係で保持されたロッド５０を示す。この実施形態では、ネット４０を展開するための手段は、膨張式ベーン６０および円周方向膨張式リング６２を備えた膨張式構造体である。この例では、直径２０フィートのネット４０は円形であり、しかも水平ナイロン部材７２と交差する垂直ナイロン部材７０を備える。ロッド５０はそうした部材同士の全てのまたは大部分の交点に固定されている。ネット４０の主要な目的は、ヒット・トゥ・キル飛体１４’の本体によって破壊されなかった標的または兵器を破壊するために間隔を置いた関係でロッド５０を配置することである。図４に示す例では、生地層８０もまたネット４０に関連して使用可能である。膨張式構造体に連結されたガス発生装置がベーン６０およびリング６２を膨らませる。
運動エネルギーロッド弾頭に関するこのシステムの利点は、空間におけるロッド密度が一定に保たれることである。運動エネルギーロッド弾頭においては常に、発射体として散開させられたロッドの密度は、散開後、急速に低下する。当業者ならば、異なる形状のネットを製造することによって、どのようにロッドの適切な密度を選定するかがわかるであろう。
図５および図６の実施形態では、ネット４０の周縁に取り付けられた小型スラスター９０がネット４０を展開するための手段である。ロッド５０をチタニウム製とし、そして円柱形とすることができる。だが、米国特許出願シリアルNo.10/162,498（この引用によって本明細書に組み込まれる）に開示された他のロッド形状も利用可能である。
図７において、ネット４０は、軸方向に延在する部材１０２と交差する環状部材１００を備える。図示のとおり、ヒット・トゥ・キル飛体の本体は標的１０４を外してしまったが、標的近傍にネットが展開されるので、ロッドすなわち発射体５０（空間に一定間隔を置いた位置で保持される）が標的１０４を破壊することになる。
図５を参照して上で説明したように、ネットはスラスターによって、あるいは図４を参照して上で説明したように、膨張式構造体の付加によって、および／または両方の設計の組み合わせによって展開できる。ゆえに本発明のヒット・トゥ・キル飛体は、ネットによって一定間隔を置いた関係で保持された運動エネルギーロッドの付加によって破壊力(lethality)を増大し、したがってヒット・トゥ・キル飛体の本体が標的を外した場合および／または兵器の破壊に失敗した場合でさえ、核ミサイル標的および／またはその兵器を破壊することができる。この結果として、ヒット・トゥ・キル飛体および運動エネルギーロッド弾頭の両方の利益および長所をもたらすシステムが得られる。Lockheedの生地設計による場合のようにヒュージング(fusing)は通常必要としない。
各図に本発明の具体的特徴を示したが、これは便宜的なものであり、各特徴は本発明による他の特徴のいずれかまたは全てと組み合わせることができる。ここで使用した「含む」、「具備する」、「有する」および「備える」という語は、広くかつ包括的に解釈されるべきであり、物理的相互接続を限定するものではない。さらに本願において開示した実施形態は唯一可能な実施形態として理解されるべきではない。
他の実施形態は当業者には明白であり、それも本願特許請求の範囲内のものである。
従来型ヒット・トゥ・キル飛体の散開を示す概略図である。 従来型ヒット・トゥ・キル飛体の概略斜視図である。 本発明の改変されたヒット・トゥ・キル飛体を示す概略斜視図である。 ヒット・トゥ・キル飛体の周りでの本発明のネットの展開を示す概略斜視図である。 本発明による展開式ネットの他の実施形態を示す概略斜視図である。 図５のネットの一部を示す概略斜視図である。 本発明による展開式ネット用の他の設計を示す概略斜視図である。
符号の説明
１０ 再突入体
１２ ミサイル
１４，１４’ ヒット・トゥ・キル飛体
１６ ベクトル
１８ 小型爆弾または化学兵器弾頭
３０ ハブ
４０ ネット
５０ ロッド
６０ 膨張式ベーン
６２ 円周方向膨張式リング
７０ 垂直ナイロン部材
７２ 水平ナイロン部材
８０ 生地層
９０ スラスター
１００ 環状部材
１０２ 軸方向に延在する部材
１０４ 標的

Claims (15)

  1. ヒット・トゥ・キル飛体と、
    前記ヒット・トゥ・キル飛体の周りのハブと、を具備してなる弾頭であって、
    前記ハブは、その内部に装填された、
    ネットと、
    前記ネットを展開させるための手段と、
    前記ヒット・トゥ・キル飛体が標的を外した場合に、前記標的の近傍で前記ネットが展開された際、前記標的を破壊するために前記ネットに取り付けられた複数のロッドと、を備えることを特徴とする弾頭。
  2. 前記ネットを展開させるための前記手段は膨張式構造体を備えることを特徴とする請求項１に記載の弾頭。
  3. 前記膨張式構造体は複数の膨張式ベーンを備えることを特徴とする請求項２に記載の弾頭。
  4. 前記膨張式構造体はさらに円周方向膨張式リングを備えることを特徴とする請求項３に記載の弾頭。
  5. 前記ネットを展開させるための前記手段はスラスターを備えることを特徴とする請求項１に記載の弾頭。
  6. 前記スラスターは前記ネットの周縁に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載の弾頭。
  7. 前記ネットは円形であり、かつ水平部材と交差する垂直部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の弾頭。
  8. 前記ネットは円形であり、かつ軸方向に延在する部材と交差する環状部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の弾頭。
  9. 前記ネットは交差する部材を備えるとともに前記ロッドは前記部材の交点に配されていることを特徴とする請求項１に記載の弾頭。
  10. ヒット・トゥ・キル飛体と、
    前記ヒット・トゥ・キル飛体の周りのハブと、を具備してなる弾頭であって、
    前記ハブは、その内部に装填された、
    ネットと、
    前記ネットを展開させるための膨張式構造体と、
    前記ヒット・トゥ・キル飛体が標的を外した場合に、前記標的の近傍で前記ネットが展開された際、前記標的を破壊するために前記ネットに取り付けられた複数のロッドと、を備えることを特徴とする弾頭。
  11. ヒット・トゥ・キル飛体と、
    前記ヒット・トゥ・キル飛体の周りのハブと、を具備してなる弾頭であって、
    前記ハブは、その内部に装填された、
    ネットと、
    前記ネットを展開させるためのスラスターと、
    前記ヒット・トゥ・キル飛体が標的を外した場合に、前記標的の近傍で前記ネットが展開された際、前記標的を破壊するために前記ネットに取り付けられた複数のロッドと、を備えることを特徴とする弾頭。
  12. 標的を破壊するための方法であって、
    標的の軌道経路にヒット・トゥ・キル飛体を位置させることと、
    前記ヒット・トゥ・キル飛体が前記標的を外した場合に前記標的を破壊するため前記ネットによって間隔を置いた関係で保持された複数のロッドを備えたネットを展開させることと、を具備することを特徴とする標的破壊方法。
  13. 弾頭を製造する方法であって、
    ネットと、前記ネットを展開させるための手段と、前記ネットに取り付けられた複数のロッドとをハブ内に装填することと、
    前記ハブをヒット・トゥ・キル飛体に取り付けることと、を具備することを特徴とする弾頭製造方法。
  14. 弾頭を製造する方法であって、
    ネットの交点に複数のロッドを固定することと、
    ハブ内に前記ネットを装填することと、
    前記ハブをヒット・トゥ・キル飛体に結合することと、を具備することを特徴とする弾頭製造方法。
  15. ヒット・トゥ・キル飛体と、
    前記ヒット・トゥ・キル飛体の周りのハブと、
    前記ハブから外側に延在するネットと、
    前記ヒット・トゥ・キル飛体が標的を外した場合に、前記標的の近傍経路で前記ネットが展開された際、前記標的を破壊するために前記ネットに取り付けられた複数のロッドと、を具備してなることを特徴とする弾頭。
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