JP2006515664A - 運動エネルギーロッド弾頭散開システム - Google Patents

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Abstract

それぞれが、その内部の複数の長尺な個々の発射体および放出ハウジング用の操縦可能なキャリアを含む放出ハウジングを特徴とする運動エネルギーロッド弾頭の散開システムおよび方法。標的近傍で放出ハウジングが射出され、それから各標的の軌道経路に個々の発射体が散開させられる。

Description

本発明は運動エネルギーロッド弾頭の改良に関する。
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。
「ヒット・トゥ・キル」飛体は通常、たとえばPatriot、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に接近した位置へと発射される。キル飛体(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講じられることがある。その上、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(threats)によって運ばれる。そして一つ以上のこれら小型爆弾または化学兵器弾頭が生き残ることがあり、「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、破片は標的を破壊するのに常に有効とは限らず、やはり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。
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」、第194巻、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。
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依存しない。２）それは爆裂片形成型弾頭よりも侵徹力に優れる。
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、あるいは十分に展開されることも、あるいは完全に設計されることもなかった。理論上の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)、および感応(sympathetic)炸薬シールドを備えた発射体ベイ周りのハル内の炸薬である。炸薬が起爆された際に発射体が散開させられる。「Aligned Rod Lethality Enhanced Concept for Kill Vehicles」、R. Lloyd 「Aligned Rod Lethality Enhancement Concept For kill Vehicles」10th AIAA/BMDD TECHNOLOGY CONF.、7月23〜26日、Williamsburg、Virginia、2001年（この引用によって本明細書に組み込まれる）を参照されたい。
米国特許出願No.10/310,420の明細書 米国特許出願No.09/938,022の明細書 同じ発明者による「Kinetic Energy Rod Warhead with Imploding Charge for Isotropic Firing of the Penetrators」という名称の同日付け提出の出願明細書 米国特許出願No.10/162,498の明細書 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」、第194巻、ISBN 1-56347-473-5） 「Aligned Rod Lethality Enhanced Concept for Kill Vehicles」、R. Lloyd 「Aligned Rod Lethality Enhancement Concept For kill Vehicles」10th AIAA/BMDD TECHNOLOGY CONF.、7月23〜26日、Williamsburg、Virginia、2001年
それゆえ本発明の目的は、新規な運動エネルギーロッド弾頭散開システムを提供することである。
本発明のさらなる目的は、多数の離散した標的クラスターを破壊できるが、単一のキャリアミサイルしか必要としない運動エネルギーロッド弾頭散開システムを提供することである。
本発明のさらなる目的は、極めて万能な運動エネルギーロッド弾頭散開システムを提供することである。
本発明は、離間した標的クラスターを破壊できしかも単一のキャリアミサイルしか必要としない、一層万能な運動エネルギーロッド弾頭散開システムが、発射体が（各放出されたハウジングから射出された際に）全標的の軌道経路に存在するように、キャリアミサイルから放出されそしてそれぞれが個々の標的近傍に位置させられる多数のハウジング内に発射体を装填することにより実現されたことに起因する。
本発明は運動エネルギーロッド弾頭の散開システムであって、その内部の複数の長尺な個々の発射体と前記発射体を散開させるための手段とを含む少なくとも一つの放出(jettison)ハウジングと、標的近傍で放出ハウジングを射出させるための手段を含む放出ハウジング用の操縦可能なキャリアと、を具備し、標的の軌道経路に個々の発射体を散開させるため発射体を散開させるための手段が作動させられる運動エネルギーロッド弾頭散開システムを特徴とする。
ある例では、発射体を散開させるための手段は、発射体によって取り囲まれた炸薬コアを含む。他の例では、発射体を散開させるための手段は、発射体を取り囲む放出ハウジング内の炸薬を含む。さらに他の実施形態では、発射体を散開させるための手段は、発射体を取り囲む炸薬セクションを含む。
通常、キャリアはミサイルであり、しかもミサイルによって運搬される複数の放出ハウジングが存在するとともに、そのそれぞれが選択的にミサイルから射出可能である。
放出ハウジングを射出するための手段は、ハウジングに速度を与えるためにキャリアをスピンさせること、放出ハウジング周りの炸薬、または放出ハウジングと関連付けられた推進サブシステムを含んでいてもよい。
本発明の多数の離散標的を破壊するための方法は、標的近傍にキャリアミサイルを誘導することと、各標的の軌道経路にそれぞれが複数の発射体を含むハウジングを射出することと、各標的を破壊するため各放出ハウジングの発射体を散開させることと、を具備することを特徴とする。
当業者は、他の目的、特徴および利点について、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見出すであろう。
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を作動不能とす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、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を見ると、爆裂片形成型弾頭３２はミサイル３０によって運搬されるよう設計される。ミサイルが敵の再突入体(ＲＶ)、ミサイル、または他の標的３６の近傍位置に達すると、弾頭の予め細工された(pre-made)金属帯すなわち破片が爆裂させられ、金属片３４が標的３６に衝突する。だが、破片は兵器標的の破壊に常に効果的であるとは限らない。やはり生物小型爆弾および／または化学兵器弾頭が生き残ることがあり、それらは甚大な損害を引き起こす。
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」、第194巻、ISBN 1-56347-477-5）（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。
概して、本発明による運動エネルギーロッド弾頭は、再突入体１０または他の標的に向け長尺な円柱形発射体４０を散開するため、キル飛体（インターセプター）１４’（図３）に付加できる。さらに図２に示す従来型爆裂片形成型弾頭は、発射体４０を標的３６において散開させるため運動エネルギーロッド弾頭５０（図４）と交換すること、またはそれを追加することができる。
理論上の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依存しない。２）それは爆裂片形成型弾頭よりも侵徹力に優れる。
本発明の背後にある発想は、キャリアから射出された放出ハウジングまたはハウジング群から標的の軌道経路に発射体を散開させ、その発射体が図５Ａ〜５Ｃに示す標的または標的群の軌道経路に配されるようにすることである。ゆえに本発明の散開システムは、放出ハウジング５２を含むミサイルのような操縦可能なキャリア５０と、図５Ｂに示すように破壊されるべき標的５４の近傍で放出ハウジング５２を射出するための手段とを特徴とする。放出ハウジング５２はその内部に複数の発射体５６を含み（図５Ｃ）、これは図示のとおり標的５４の軌道経路Ｐに散開される。
ある実施形態では、放出ハウジング５２ａ（図６）は、ハル６０、およびその内部の、発射体５６によって取り囲まれた炸薬コア６２を具備する。炸薬６２を起爆させた際、ハル６０の破片および発射体５６は図５Ｃに示すように散開させられる。他の実施形態では、放出ハウジング５２ｂ（図７）は、発射体コア７４を取り囲む炸薬７２を覆うハル７０を具備する。炸薬７２を起爆させた際、ハル７０は粉々になり、そして発射体コア７４が図５Ｃに示すように散開させられる。
さらに他の実施形態では、放出ハウジング５２ｃ（図８）は、発射体８２を取り囲みかつ起爆コード８４によって分離させられた炸薬セクション８０ａ〜８０ｄを含む。この手法では、炸薬セクション８０ｂおよび８０ｃを散開させるため、たとえば炸薬セクション８０ｂと８０ｃ、８０ａと８０ｂとの間の起爆コード、および炸薬セクション８０ｄと８０ｃとの間の起爆コードを起爆させることにより一つの主要な方向に全ての発射体を散開できる。その後、炸薬セクション８０ａおよび８０ｄが、概ねベクトル８６の方向に発射体８２を散開させるために起爆させられる。
ゆえに、本発明による発射体散開手段は、特定の設計および放出ハウジングの目的に依存して、そして技術様式にしたがって変更可能である。米国特許出願No.10/310,420、No.09/938,022およびNo.09/938,022もまた参照されたい（この引用によって本明細書に組み込まれる）。これら特許出願は他のタイプの散開システムを開示する。同じ発明者による「Kinetic Energy Rod Warhead with Imploding Charge for Isotropic Firing of the Penetrators」という名称の同日付け提出の出願もまた参照されたい。
ミサイルキャリアが図９に示すように多数の放出ハウジングを含むことが好ましく、この放出ハウジングは、それぞれが図１０に示すように潜在的なおよび現存する多数の標的の近傍に配置されるよう選択的に射出可能である。ゆえに、放出ハウジング５２'はおとりクラスター５４ａの近傍に射出され（図１０）、放出ハウジング５２''は現実の標的５４ｂ（たとえば再突入体）の近傍に射出され、放出ハウジング５２'''はおとりクラスター５４ｃの近傍に射出され、そして放出ハウジング５３ivはおとりクラスター５４ｄの近傍に射出される。
各放出ハウジングの発射体すなわちロッドは、いったん散開されると、直ぐに各標的５４ａ〜５４ｄの軌道経路に位置し、各標的を破壊する。
各放出ハウジングを射出させる手段は設計基準に依存して変更可能である。弾頭ハウジングを散開させるため少なくとも三つの異なる放出技術を使用できる。未来位置算定器ヒューズはどの目標が脅威であるかを特定するのに使用可能である。ミサイルの誘導システムはミサイルシステムに対する目標の距離および角度を算出できる。このデータに基づき、起動時刻が算定される。放出ハウジングは空間に散開させられ、そしてやって来る目標の前方で起爆させられる。これによって、全ての敵目標を破壊する発射体の雲(cloud)が形成される。
ある射出コンセプトは、ミサイルを回転させることによりハウジングを散開させることである。これによって全てのハウジングの角回転が生じる。ヒューズは全ての目標雲のポジションに対して、どのハウジングを散開させるかを決定する。回転エネルギーは、回転している間にハウジングをリリースすることで直動エネルギーおよび速度に変換される。回転するハウジングがリリースされ、インターセプトポイントに近付いたとき、それは依然として回転している。発射体は続いて、保持バンドを切断する直線形炸薬によってリリースされるか、あるいは爆発力によって散開させられる。ロッドが使用される場合、それらは角をなす散開の後、完全に整列させられる。なぜならハウジングは高い角速度を持つからである。ロッドは図１１に示すように理想的な間隔で散開される。ここで、ｖは散開速度であり、ｗは角速度である。
ハウジングはまた炸薬を用いて散開できる。炸薬弧８０（図１２）はハウジング５２の周りに配置され、そして正確な起動時刻が与えられると、ハウジングはミサイルから爆発力によって発射される。小さな炸薬が散開のために使用されることを除いて、同じヒューズロジックが回転コンセプトとして採用される。炸薬は、初期散開中にハウジングを損傷から保護するため適当な緩衝材とともに十分に薄いものとして設計される。ポリウレタンフォーム緩衝材８２が炸薬による損傷からハウジング５２を保護するのを助けるために使用される。
他の射出コンセプトは、図１３の各ハウジング用の推進システム９０（たとえばスラスター）である。各ハウジングは小型推進システムを備え、これは空間内のその正確なポイントまでハウジングを加速させる。ハウジングがいったんこのポイント達すると、続いて図６に示すように炸薬の小型中心コアによってロッドが散開させられる。
放出ハウジング内の発射体すなわちロッドは長尺な円柱体であってもよく、あるいは２００２年６月４日提出の米国特許出願No.10/162,498に開示されるような特殊形状を有していてもよい（この引用によって本明細書に組み込まれる）。
発射体が、キャリアミサイルから射出されるハウジング内に収容されるシステムの利点には、ただ一つのキャリアミサイルで空間に離散した複数の標的クラスターを破壊する能力が含まれる。ゆえに本発明の方法は、標的近傍までキャリアミサイル５０（図１０）を誘導し、図１０に示すように各標的の軌道経路に複数の発射体を含むハウジングを射出し、そして各標的を破壊するため各放出ハウジングの発射体を散開させることを特徴とする。
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。
従来技術による「ヒット・トゥ・キル」飛体の典型的な展開を示す概略図である。 従来型爆裂片形成型弾頭の典型的な散開を示す概略図である。 理論上の運動エネルギーロッド弾頭システムの散開を示す概略図である。 本発明による爆裂片形成型弾頭の代替として運動エネルギーロッド弾頭の散開を示す概略図である。 本発明のシステムおよび方法によるミサイルからの単一放出ハウジングの射出および複数の発射体の散開を示す概略図である。 本発明のシステムおよび方法によるミサイルからの単一放出ハウジングの射出および複数の発射体の散開を示す概略図である。 本発明のシステムおよび方法によるミサイルからの単一放出ハウジングの射出および複数の発射体の散開を示す概略図である。 本発明によるあるタイプの放出ハウジングに関係する主要コンポーネントを示す概略断面図である。 本発明による放出ハウジングの他実施形態に関係する主要コンポーネントを示す概略断面図である。 本発明による放出ハウジングのさらに他の実施形態を備えた主要コンポーネントを示す概略断面図である。 本発明による多数の放出ハウジングを備えたキャリアミサイルを示す概略図である。 本発明のシステムおよび方法による空間に離散した標的クラスターを破壊するため単一ミサイルからの多数の放出ハウジングの射出および各放出ハウジングの発射体の散開を示す概略図である。 ある実施形態においてどのようにしてハウジングがキャリアから放出されるかを示す概略図である。 キャリアからハウジングを放出するための炸薬を示す概略図である。 キャリアからのハウジングの放出用の推進補助システムを示す概略図である。
符号の説明
１０ 再突入体
１２ ミサイル
１４ ヒット・トゥ・キル飛体
１４’キル飛体（インターセプター）
１６ ベクトル
１８ 核兵器または生物小型爆弾および化学兵器弾頭
３０ ミサイル
３２ 爆裂片形成型弾頭
３４ 金属片
３６ 標的
４０ 長尺な円柱形発射体
５０ 運動エネルギーロッド弾頭
５２，５２’，５２''，５２'''，５３iv，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ 放出ハウジング
５４ 標的
５４ａ，５４ｃ，５４ｄ おとりクラスター
５４ｂ 現実の標的
５６，８２ 発射体
６０，７０ ハル
６２ 炸薬コア
７２ 炸薬
７４ 発射体コア
８０ 炸薬弧
８０ａ〜８０ｄ 炸薬セクション
８２ ポリウレタンフォーム緩衝材
８４ 起爆コード
８６ ベクトル
９０ 推進システム
Ｐ 軌道経路

Claims (11)

  1. 運動エネルギーロッド弾頭の散開システムであって、
    その内部の複数の長尺な個々の発射体と前記発射体を散開させるための手段とを含む少なくとも一つの放出ハウジングと、
    標的近傍で前記放出ハウジングを射出するための手段を含む前記放出ハウジング用の操縦可能なキャリアと、を具備し、
    前記標的の軌道経路に前記個々の発射体を散開させるために、前記発射体を散開させるための前記手段が作動させられることを特徴とする運動エネルギーロッド弾頭散開システム。
  2. 前記発射体を散開させるための前記手段は、前記発射体によって取り囲まれた炸薬コアを含むことを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭散開システム。
  3. 前記発射体を散開させるための前記手段は、前記発射体を取り囲む前記放出ハウジング内の炸薬を含むことを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭散開システム。
  4. 前記発射体を散開させるための前記手段は、前記発射体を取り囲む炸薬セクションを含むことを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭散開システム。
  5. 前記キャリアはミサイルであることを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭散開システム。
  6. 前記放出ハウジングを射出するための前記手段は、前記ハウジングに速度を与えるため前記キャリアを回転させることを含むことを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭散開システム。
  7. 前記放出ハウジングを射出するための前記手段は、前記放出ハウジングの周りの炸薬を備えることを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭散開システム。
  8. 前記放出ハウジングを射出するための前記手段は、前記放出ハウジングと関係付けられた推進補助システムを含むことを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭。
  9. 前記キャリアによって運搬される複数の放出ハウジングが存在するとともに、そのそれぞれが前記キャリアから選択的に射出可能であることを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭散開システム。
  10. 多数の離間標的を破壊する方法であって、
    前記標的近傍にキャリアミサイルを誘導することと、
    各標的の軌道経路に複数の発射体を含むハウジングを射出することと、
    各標的を破壊するため各放出ハウジングの前記発射体を散開させることと、を具備することを特徴とする方法。
  11. 運動エネルギーロッド弾頭の散開システムであって、
    その内部の複数の長尺な個々の発射体および前記発射体を散開させるための手段を含む少なくとも一つの放出ハウジングと、
    標的近傍で前記放出ハウジングを射出するための前記放出ハウジング用の操縦可能なキャリアと、を具備し、
    前記標的の軌道経路に前記個々の発射体を散開させるために、前記発射体を散開させるための前記手段が作動させられることを特徴とする運動エネルギーロッド弾頭散開システム。
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