JP2007508524A - 地雷防護システム - Google Patents

Abstract

【解決課題】高度に効果的で武力紛争中にも使える地雷防護システム及び方法を提供する。
【解決手段】 地雷防護システムは、ハウジングと、そのハウジングに内蔵された爆薬と、そのハウジングに爆薬を囲むように内蔵された運動エネルギーロッド36の群とを有する。各ロッド36は、地雷上の表面層を貫通するように、それぞれロッド36の速度ベクトルにロッド36自身の向きを揃える安定器を有する。好ましくは、ハウジングを弾頭（ペイロード）とし、複数の弾頭を運ぶミサイル12を含める。更に好ましくは、各ロッド36の長さ対直径比を１０以上とする。更に好ましくは、ハウジング内のロッド36の群と爆薬との間に発泡体を設け、又はハウジング内のハウジングと爆薬との間のロッド36の群の周囲に発泡体を設ける。
【選択図】 図５

Description

本発明は地雷防護システムに関する。

地雷は軍人及び民間人に対し深刻な脅威になっている。伝統的な武器や兵器により地雷を爆発する手法が知られているが、そのような手法は特定地域に存在し得る多数の地雷を起爆するために大量の兵器を必要とするので、あまり効果がなく効率的でもない。

現在の考え方の一例は、成形火薬付きの網を地雷原上に散開する（散らばらせて広げる）ものである。しかし、全ての地雷を起爆できる保証は全くなく、悪いことに一部の成形火薬が自己起爆に失敗することがあり、そののち地雷原に立ち入る人に対する爆発物の危険性が増えてしまう。またこの手法は、軍隊が海岸から敵と交戦することが必要な戦争中には使えない。

海岸では地雷が砂地にしばしば深さ６インチ（約15cm）で埋設され、時には深さ２フィート（約60cm）の海底の砂中に埋設される。伝統的な手法では、このような戦争中の戦術に効果的に対処することができない。
エー・エル・ゴノール、エム・エヌ・カザコフ、エー・アイ・シュヴェッツ（Gonor A.L., Kazakov M. N., Shvets A. I.）「星形物体の超音速下における空気力学的特性（Aerodynamic characteristics of star-shaped bodies during supersonicspeeds）」ソヴィエト科学アカデミーニュース（Izv.AN SSSR）、MZHG.1971、No.1、p.97-102 米国特許第６５９８５３４号明細書 米国特許第６７７９４６２号明細書 米国特許第６９３１９９４号明細書 米国特許第７０４０２３５号明細書 米国特許第７０１７４９６号明細書

従って本発明の目的は、より優れた地雷防護システムを提供することにある。

本発明の更なる目的は、高度に効果的であり武力紛争中にも使える地雷防護システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、効率的な地雷防護システムを提供することにある。

本発明の更に他の目的は、地雷原に不発爆薬を残さないような地雷防護システムを提供することにある。

本発明の更なる目的は、砂の中又は海底等の水に覆われた地下に埋設した地雷を効果的にしかも効率よく起爆できる地雷防護システムを提供することにある。

本発明は、地雷原上にそれぞれ向きを速度ベクトルにほぼ揃えた多数の矢類似形の運動エネルギーロッドを散開させ、各ロッドを地雷上方の（砂、又は砂と水の）表面層に貫通させることにより、高効率で有効な地雷防護システムを実現できるとの知見に基づくものである。

本発明による地雷防護システムの一態様は、ハウジングと、そのハウジングに内蔵された爆薬と、そのハウジングに爆薬を囲むように内蔵された運動エネルギーロッドの群とを備えてなるものである。各ロッドは、地雷上方の表面層を貫通するように、それぞれロッド自身の向きをロッドの速度ベクトルに揃える安定器を有する。

一例においては各ロッドの長さ対直径比を５より大きくし、好ましくは長さ対直径比を１０以上とする。一実施例では、安定器を各ロッドの遠位端に設けた複数のフィンとする。他の実施例では、安定器を各ロッドのフレア付き遠位端とする。典型的には、各ロッドの近位端を尖らせる。一例では、各ロッドの近位端にロッドのノーズの抵抗を減らす楔形を含める。好ましくは、各ロッドの重心をロッドの近位端が下向きとなるようにロッドの遠位端近傍に設ける。

更に、ハウジング内のロッド群と爆薬との間に発泡体を設け、又はハウジング内のハウジングと爆薬との間のロッド群の周囲に発泡体を設けてもよい。一例においては、ロッド群を複数の同軸的リング状に並べて梱包し、隣接する各ロッド・リングの間に同軸的発泡体を並べて設ける。

各ロッドの断面は、円形状、十字形状又は星形状（例えば三星形状）とすることができる。

一例ではハウジングを薄い弾殻（シェル）とし、他の例ではハウジングを弾頭（ペイロード）とする。本発明に複数の弾頭を運ぶミサイルを含めてもよい。典型的には、ロッド群をハウジング内に互い違いに内蔵して梱包効率を向上させる。

本発明による地雷防衛システムの他の態様は、ハウジングと、そのハウジングに内蔵された爆薬と、そのハウジングに爆薬を囲むように内蔵され且つそれぞれ自身の向きを自身の速度ベクトルに揃える安定器が設けられると共に１０以上の長さ対直径比と楔形の近位端とを有する運動エネルギーロッドの群と、そのハウジングのロッド群と爆薬との間に内蔵された発泡体とを備え、各ロッドを地雷上方の表面層に貫通させるものである。

本発明による地雷防衛システムの更に他の態様は、複数の砲弾ハウジングと、その各ハウジングに内蔵された爆薬と、その各ハウジングに爆薬を囲むように内蔵され且つそれぞれ自身の向きを自身の速度ベクトルに揃える安定器が設けられると共にロッド抵抗を減らす楔形先端と１０以上の長さ対直径比とを有する運動エネルギーロッドの群とを備えてなるものである。その複数の砲弾は、運搬装置により地雷原上に運ぶ。

また本発明は、地雷原の地面又は水面等の表面層下に埋設された地雷を破壊する地雷防護方法を提供する。その方法は、地雷原の上方位置に安定器付き運動エネルギーロッドの群が内蔵された砲弾を運び、そのロッド群を地雷原上に散開させて各ロッドの向きを速度ベクトルに揃えて地雷原へ落下させることにより各ロッドを地雷原の表面層に貫通させて地雷を破壊してなるものである。

一例においては、地雷原の上方位置に複数の砲弾を運び、各砲弾内のロッド群で囲まれたコア爆薬を起爆することによりロッド群を散開させる。

以下に図示説明する好ましい実施例から本発明の他の目的、特徴、及び利点が当業者には明らかになろう。

本発明は、以下に開示する好ましい実施例だけでなく、他の実施例が可能であり、各種態様での実施及び応用が可能である。従って、本発明が以下に図示説明する構造及び部品配置の細部に限定されないことを理解すべきである。

図１の地雷防護システム10は、一例として船舶又は潜水艇14から発射されるミサイル12を含む。図示例のミサイル12は、GPS追跡性能付きXM982エクスキャリバー115mm長距離誘導ミサイルであり、中間位置Ａへの射程及び飛行時間に最適化された弾道と、地雷原14の上方位置Ｂでのロッド散開に最適化された弾道とを有する。ただし、本発明はミサイルへの適用に限定されず、他の兵器及び攻撃機構の使用も本発明の範囲内にある。

図２に示すように、ミサイル12は、上述した複数の弾殻、弾頭その他の砲弾20を散開可能に格納する複数の格納区域（又はベイ）18を有する。またミサイル12は、対妨害GPS／IMU（全地球測位システム／慣性計測装置）航行部22、誘導電子装置部24、誘導性フューズ設定インタフェース26、制御アクチュエータ部28、及び底部安定器フィン30を有する。

図３に示すように、各砲弾（又は弾殻、弾頭）20は、砲弾ハウジング32と、コア爆薬34と、ハウジング32内のコア爆薬34を囲む複数の運動エネルギーロッド36とを有する。典型的には、ロッド36の群とコア爆薬34との間に発泡体38を設ける。各ロッド36の向きをそのロッド自身の速度ベクトルにほぼ揃えて地雷上方の（砂及び／又は水の）表面層に対する貫通性能を高めるため、図４に示すように、各ロッド36には一種の安定器40（図示例ではフレア付き端部）を設ける。好ましくは各ロッド36をタングステン製又はタンタル製とし、その長さ対直径比を５より大きくし、典型的には長さ対直径比を１０以上とする。

図５に示すように、地雷50は砂及び／又は水の下に埋設される。図１及び図２に示すミサイル12は、散開位置Ｂに到達すると図２及び図３に示す砲弾20を散開し、図３に示すコア爆薬34を起爆して図５に示すロッド36の群を所望パターンで散開させる。各ロッド36は、それ自身の向きがそれ自身の速度ベクトルと揃うように調整され、地雷50上方の表面層を貫通して地雷を破壊する。

その結果、地雷を効果的に高効率で破壊することができ、地雷原に未爆発の兵器が残る可能性はない。

図６に示す運動エネルギーロッド36'は、ロッド36'の遠位端に複数のフィン60である安定器を設け、ロッド36'の近位端に尖頭多楔形（pointed poly-wedge shaped）の先端部38aを設けている。この先端部38aは空気抵抗（CD）を低下させるように設計された貫入ノーズであり、貫入体が長時間にわたり高速で飛行することを可能とし、その総合的安定度の向上に貢献する。非特許文献１に示されるようにノーズ形状の設計については多くの研究がなされており、非特許文献１を引用により本明細書に含める。図５に示すように、ミサイル12又は砲弾20からの散開に応じて各ロッドの近位端が下向きとなるように、各ロッドの重心をロッドの遠位端近傍に設けることが望ましい。

ロッドの断面は非円形状としてもよく、例えば図７に示すような断面星形状 （三星形状）のロッド36''、又は図８に示すような断面十字形のロッド36 '''とすることができる。また図９に示すように、梱包効率向上のため、ロッド36のフィン60を互い違いに積重ねて砲弾又は弾殻内に内蔵することができる。

図１０に示す実施例では、ロッド36の群を同軸的配置の複数のリングＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとして梱包し、隣接する各ロッド・リングの間に発泡体のリングＷ、Ｘ、Ｙを同軸的に芯合わせ配置している。各リングの間に用いる爆薬は、典型的にはフレキシブルシート爆薬であるデタシート（detasheet）又はPBX（plastic bonded explosive）を素材とする爆薬である。

図１１に示す砲弾20では、ハウジング32とコア爆薬34との間のロッド36の群の周囲に発泡体38'（硬質発泡体又は固形発泡体）を設けている。また砲弾20は、図１及び図２に示すミサイル12からではなく、例えば銃システムから発射される弾殻としてもよい。その場合は、砲弾20に時間遅れフューズ又は高所形フューズを含めてコア爆薬34を散開させることができる。複数の砲弾20を一連又は一斉に、海岸に向けて高速で発射してもよい。ロッド群を散開すべき最適の高度は、所望の分散投下パターンと地雷の間隔とにより定めることができる。ロッド群は等方性をもって散開し、砲弾の中心軸線の周りに一様な分散パターンを創り出す。ロッド群は、爆発散開されたのち、尾部（遠位端）のフィンの効果によって短時間で向きが安定する。独特のノーズ形状が貫入体の空気抵抗を低減し、地雷原への高い衝突速度を確保する。各ロッドは、砂又は水を十分に高い速度で貫通して爆薬を起爆する。

図１２は、コンピュータ・モデルにより算出した本発明システムで達成される高い破壊率を例示する。代表的な地雷原として、地雷列の間隔を５フィート（約1.5ｍ）とし、各行における各地雷の間隔を３フィート（約90cm）とした。重さが30グラム、長さ対直径比が１０のロッド群の高密度散開パターンを地雷原に衝突させることにより、10フィート×12フィート（約3.0メートル×3.6メートル）の領域内の全ての地雷をほとんど全て破壊することができた。また、1000本のロッド群を用い且つ爆発（散開）ポイントをより高所とすることにより、ロッドが多重に衝突する地雷の数を著しく増大させることができた。この試算により、所定数の弾道に対して散開位置を適切に選択することにより、極めて広範囲の地雷原を安全化できることを確認できた。

本発明システムは、ロッド貫通時の水又は砂の効果（深さ）をも考慮することができる。海岸に埋設された地雷は６インチ（約15cm）までもの乾燥砂又は湿潤砂に覆われることがあり、磯波地域では２フィート（約60cm）までもの砂及び水に覆われることがある。

図１３は貫入体の最適化概念に関する設計上の分岐点の設計を示す。貫入体が球である場合は、細くて長いロッドに比し、所要衝撃を得るために大きな質量を必要とする。ロッドは、球に比し遥かに効率的な貫入体である。ただし、ロッドが長くなればなる程、多くの衝撃の横揺れ角が小さくなって衝撃精度が向上する。貫入体の向きが正しく芯合わせされない場合には、良好な貫入が得られず、埋設地雷の破壊に失敗する。全ての兵器には重量制限があるので、破壊率の最適化のためには、最軽量の貫入体が最も適している。

本発明の特定の特徴をある図面に示し他の図面に示さなかったが、それは本発明では任意の特徴を他の諸特徴の何れか又は全てと組合せることが可能だからである。本文における「含み（including）」、「からなり（comprising）」、「有し（having）」及び「付き（with）」の語は、広義且つ包括的に解釈し、何れかの物理的関連に限定されないものとする。更に、本出願に記載した何れの実施例も単なる可能な実施例と捉えないものとする。例えば、引用により本願に含める他の審査中の米国出願、即ち米国出願第09/938,022号（特許文献１参照）、米国出願第10/162,498号（特許文献２参照）、米国出願第10/301,302号（特許文献３参照）、米国出願第10/301,420号（特許文献４参照）、米国出願第10/384,804号、米国出願第10/385,319号（特許文献５参照）、及び米国出願第10/370,892号から選択した構造及び技術を本発明と関連させて用いてもよい。当業者は、本発明の特許請求の範囲の枠内で他の実施例に想到することができるであろう。

本発明による地雷防護システムの散開投入の図式的説明図である。 本発明による砲弾の散開に用いる弾道弾型運搬装置の一実施例の図式的三次元説明図である。 本発明による砲弾の一実施例を示す図式的三次元説明図である。 本発明による運動エネルギーロッドの一実施例を示す図式的三次元説明図である。 図３の砲弾による図４の運動エネルギーロッドの地雷原への散開を示す図式的説明図である。 本発明による運動エネルギーロッドの他の実施例を示す図式的三次元説明図である。 本発明による三星形断面の運動エネルギーロッドを示す図式的三次元説明図である。 本発明による十字形断面の運動エネルギーロッドを示す図式的三次元説明図である。 梱包効率改善のため互い違いに積重ねた状態の本発明の運動エネルギーロッド群を示す図式的三次元説明図である。 複数の同軸的リング状に梱包した本発明の運動エネルギーロッド群を示す図式的断面図である。 本発明の運動エネルギーロッドの複数本を内蔵した砲弾を示す断面図である。 本発明の地雷防護システムによる破壊率特性を示す図である。 貫入体質量と衝突速度との比較図である。

符号の説明

10…地雷防護システム 12…ミサイル
14…船又は潜水艇 16…地雷原
18…格納区間（ベイ） 20…砲弾
22…対妨害GPS／IMU航法部 24…誘導電子装置部
26…誘導性フューズ設定部 28…制御アクチュエータ部
30、60…フィン 32…ハウジング
34…コア爆薬 36…運動エネルギーロッド
38…発泡体 38a…先端部
40…安定器 50…地雷
Ａ、Ｂ…位置

Claims (33)

1. ハウジング、そのハウジングに内蔵された爆薬、及びそのハウジングに爆薬を囲むように内蔵され且つそれぞれ自身の向きを自身の速度ベクトルに揃える安定器が設けられた運動エネルギーロッドの群を備え、前記各ロッドを地雷上方の表面層に貫通させる地雷防護システム。
2. 請求項１のシステムにおいて、前記各ロッドの長さ対直径比を５より大きくしてなる地雷防護システム。
3. 請求項２のシステムにおいて、前記各ロッドの長さ対直径比を１０以上としてなる地雷防護システム。
4. 請求項１のシステムにおいて、前記安定器を、各ロッドの遠位端に設けた複数のフィンとしてなる地雷防護システム。
5. 請求項１のシステムにおいて、前記安定器を、各ロッドのフレア付き遠位端としてなる地雷防護システム。
6. 請求項１のシステムにおいて、前記各ロッドの近位端を尖らせてなる地雷防護システム。
7. 請求項１のシステムにおいて、前記各ロッドの近位端に、ロッドのノーズの抵抗を減らす楔形を含めてなる地雷防護システム。
8. 請求項１のシステムにおいて、前記各ロッドの重心を、ロッドの近位端が下向きとなるようにロッドの遠位端近傍に設けてなる地雷防護システム。
9. 請求項１のシステムにおいて、前記ハウジング内のロッド群と爆薬との間に発泡体を設けてなる地雷防護システム。
10. 請求項１のシステムにおいて、前記ハウジング内のハウジングと爆薬との間のロッド群の周囲に発泡体を設けてなる地雷防衛システム。
11. 請求項１のシステムにおいて、前記ロッド群を複数の同軸的リング状に梱包し、隣接する各ロッド・リングの間に同軸的発泡体を設けてなる地雷防衛システム。
12. 請求項１のシステムにおいて、前記各ロッドの断面を円形状としてなる地雷防衛システム。
13. 請求項１のシステムにおいて、前記各ロッドの断面を十字形状としてなる地雷防衛システム。
14. 請求項１のシステムにおいて、前記各ロッドの断面を星形状としてなる地雷防衛システム。
15. 請求項１のシステムにおいて、前記ハウジングを薄い弾殻（シェル）としてなる地雷防衛システム。
16. 請求項１１のシステムにおいて、前記ハウジングを弾頭（ペイロード）としてなる地雷防衛システム。
17. 請求項１６のシステムにおいて、複数の前記弾頭を運ぶミサイルを含めてなる地雷防衛システム。
18. 請求項１のシステムにおいて、前記ロッド群をハウジング内に互い違いに内蔵して梱包効率を向上してなる地雷防衛システム。
19. ハウジング、そのハウジングに内蔵された爆薬、そのハウジングに爆薬を囲むように内蔵され且つそれぞれ自身の向きを自身の速度ベクトルに揃える安定器が設けられると共に１０以上の長さ対直径比と楔形の近位端とを有する運動エネルギーロッドの群、及びそのハウジングのロッド群と爆薬との間に内蔵された発泡体を備え、前記各ロッドを地雷上方の表面層に貫通させる地雷防護システム。
20. 請求項１９のシステムにおいて、前記発泡体を、ロッド群と爆薬との間に配置された固形発泡体としてなる地雷防衛システム。
21. 請求項１９のシステムにおいて、前記発泡体を、ハウジングと爆薬との間のロッド群の周囲に設けてなる地雷防衛システム。
22. 請求項１９のシステムにおいて、前記ロッド群を複数の同軸的リング状に梱包し、隣接する各ロッド・リングの間に同軸的発泡体を設けてなる地雷防衛システム。
23. 請求項１９のシステムにおいて、前記安定器を、各ロッドの遠位端に設けた複数のフィンとしてなる地雷防護システム。
24. 請求項１９のシステムにおいて、前記安定器を、各ロッドのフレア付き遠位端としてなる地雷防護システム。
25. 請求項１９のシステムにおいて、前記各ロッドの重心を、ロッドの近位端が下向きとなるようにロッドの遠位端近傍に設けてなる地雷防護システム。
26. 請求項１９のシステムにおいて、前記各ロッドの断面を円形状としてなる地雷防衛システム。
27. 請求項１９のシステムにおいて、前記各ロッドの断面を十字形状としてなる地雷防衛システム。
28. 請求項１９のシステムにおいて、前記各ロッドの断面を星形状としてなる地雷防衛システム。
29. 請求項１９のシステムにおいて、前記ハウジングを弾殻（シェル）としてなる地雷防衛システム。
30. 複数の砲弾ハウジング、その各ハウジングに内蔵された爆薬、その各ハウジングに爆薬を囲むように内蔵され且つそれぞれ自身の向きを自身の速度ベクトルに揃える安定器が設けられると共にロッド抵抗を減らす楔形先端と１０以上の長さ対直径比とを有する運動エネルギーロッドの群、及び複数の前記砲弾ハウジングを地雷原上に運ぶ運搬装置を備え、前記各ロッドを地雷上方の表面層に貫通させる地雷防護システム。
31. 地雷原の上方位置に安定器付き運動エネルギーロッドの群が内蔵された砲弾を運び、そのロッド群を地雷原上に散開させて各ロッドの向きを速度ベクトルに揃えて地雷原へ落下させることにより各ロッドを地雷原の表面層に貫通させて地雷を破壊する地雷防護方法。
32. 請求項３１の防護方法において、前記地雷原の上方位置に複数の砲弾を運んでなる地雷防護方法。
33. 請求項３２の防護方法において、前記各砲弾内のロッド群で囲まれたコア爆薬を起爆することによりロッド群を散開させてなる地雷防護方法。

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