JP2008121953A - 成形炸薬弾頭およびライナー - Google Patents

Abstract

【課題】装甲侵徹後に爆風効果を生じさせること。
【解決手段】炸薬（13）が充填された弾殻（12）と、該弾殻（12）の前面側開口を塞ぐように配置され、円錐形の容器状に形成されたライナー（20）とを備えている。ライナー（20）は、変形してジェットと成る外層部（21）と、変形してスラグと成る内層部（22）と、アルミニウムおよび酸化物から成り、外層部（21）および内層部（22）の間に配置されて、スラグ生成時に該スラグ内に包まれる中間層部（23）とにより構成されている。これにより、アルミニウムの発火温度および発火時間が確保され、スラグが装甲内部に到達後アルミニウムが発火する。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形炸薬弾頭およびライナーに関し、特に、侵徹後の標的物に与えるポストアーマ効果の向上対策に係るものである。

従来より、対戦車装甲弾として成形炸薬弾頭が知られている。例えば特許文献１では、成形炸薬弾頭がタンデム型の子弾頭として用いられている。図１０に示すように、この弾頭（100）は、円筒状に形成され、内部に炸薬（102）が充填された弾殻（101）を備えている。弾殻（101）の後端部には、伝爆薬（103）が設けられている。そして、弾頭（100）は、円錐状に形成され、弾殻（101）の前面側開口を塞ぐように取り付けられたライナー（104）を備えている。

この弾頭（100）では、伝爆薬（103）が起爆すると、炸薬（102）が爆発してゆき、それに伴って爆轟波面（爆轟圧力）がライナー（104）の頂部へ近づく（図１０(Ａ)参照）。爆轟波面がライナー（104）に到達すると、ライナー（104）が変形する。このライナー（104）の変形により、圧力のよどみ点が生じ、そのよどみ点から前方へ細長く延びるジェットが生成される（図１０(Ｂ)参照）。その際、無用な副産物として、よどみ点から後方へやや太く延びるスラグが生成される。このジェットおよびスラグは、装甲（対象物）へ向かって飛翔する。この飛翔速度は、ジェットの方がスラグよりも速い。そして、先ずジェットが装甲を侵徹（貫通）し（図１０(Ｃ)参照）次いで、スラグがジェットによる貫通孔から装甲内部へ到達する。
特開平６−１０２０００号公報

ところで、上述した成形炸薬弾頭において、総合的な威力を向上させるためには、装甲に対する侵徹威力の増大以外に、装甲を貫通してからの内部破壊力を高めることが必要である。つまり、装甲侵徹後の付加効果（いわゆる、ポストアーマ効果）を向上させることが重要である。このポストアーマ効果としては、爆風効果、破片効果および焼夷効果などがある。しかしながら、成形炸薬弾頭にポストアーマ効果を付加させる手段として、今まで有効なものが提案されていなかった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、いわゆるポストアーマ効果として、侵徹後の標的内部に爆風効果を生じさせて内部破壊力を高めた成形炸薬弾頭およびそのライナーを提供することである。

本発明は、成形炸薬弾頭において、ジェットの副産物として生成されるスラグを利用して、ポストアーマ効果を発揮させるようにしたものである。

具体的に、第１の発明は、炸薬（13）が充填された弾殻（12）と、該弾殻（12）の前面側開口を塞ぐように配置されたライナー（20）とを備え、上記炸薬（13）の爆発により、上記ライナー（20）が変形して上記弾殻（12）の軸心方向に延びるジェットおよびスラグが生成される成形炸薬弾頭を前提としている。そして、上記ライナー（20）は、ジェットと成る外層部（21）と、スラグと成る内層部（22）と、少なくとも発火性物質を有し、上記外層部（21）および上記内層部（22）の間に配置されて、上記スラグ生成時に該スラグ内に包まれる中間層部（23）とにより構成されているものである。

上記の発明では、例えば図１に示すように、円錐形の容器状に形成されたライナー（20）が弾殻（12）の前面側開口（図１における右側）に配置されている。このライナー（20）は、外側の外層部（21）と、炸薬（13）側の内層部（22）と、それらの間の中間層部（23）とから形成されている。例えば図４に示すように、この成形炸薬弾頭では、炸薬（13）が爆発すると、その爆発圧力によってライナー（20）全体が弾殻（12）の軸心方向に延びるように変形する。その結果、ライナー（20）の軸上に生じる圧力のよどみ点を基準にして、その前側（飛翔方向側）には高速度（数千ｍ／ｓ以上）のジェットが、後側（飛翔方向の反対側）には低速度（数百ｍ／ｓ）のスラグが生成される。これらジェットおよびスラグは、前方へ飛翔して、標的物（装甲）を侵徹する。

本発明では、ライナー（20）の外層部（21）が圧力のよどみ点より前方へ流動してジェットとなり、ライナー（20）の内層部（22）が圧力のよどみ点より後方へ流動してスラグとなる。その際、ライナー（20）の中間層部（23）は、内層部（22）と共に後方へ流動し、その内層部（22）によって包み込まれる。つまり、本発明のライナー（20）は、発火性物質がスラグとなる部分と共に流動し、スラグ生成時にそのスラグ内に包み込まれるように構成されている。

ここで、発火性物質が発火するためには、一定の発火温度とその保持時間（発火時間）を確保する必要がある。そこで、本発明では、発火性物質が高温のスラグに包まれるため、発火温度が確保される。また、スラグの速度はジェットよりも低いため、スラグはジェットより標的物に到達するまでの時間が遅い。つまり、ジェットが標的物を侵徹した後、遅れてスラグがその貫通孔から標的物の内部へ到達する。そうすると、発火性物質をジェット内に包み込んだ場合、標的物までの到達時間が極めて短いことから発火時間が十分に確保されない。したがって、ジェットが標的物を侵徹した後、標的物の内部で発火性物質が発火しないままジェット共に破砕してしまう。ところが、発火性物質をスラグ内に包み込むことにより、標的物内部までの到達時間を稼ぐことができ、発火時間が十分に確保される。これにより、スラグが標的物内部へ到達した後、発火性物質が反応を起こして発火する。この発火反応によって高い反応熱（熱エネルギー）が瞬時に発生し、ポストアーマ効果として爆風効果が生じる。その結果、標的物内部が破壊される。

このように、本発明は、発火性物質をスラグ内に閉じ込めることにより、標的物を侵徹した後にその内部で発火性物質を発火させるために必要な発火温度および発火時間を十分に確保するようにしたものである。そして、その確保のために、本発明は、従来ジェット生成時に副産物としてできる無用なスラグを利用するようにしたものである。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記中間層部（23）が、上記発火性物質の他に、酸化物、窒化物または弗化物を含んでいるものである。

上記の発明では、スラグが標的物内部へ到達した後、発火性物質が酸化物、窒化物または弗化物との間で、それぞれ酸化反応、窒化反応または弗化反応して発火する。これにより、発火性物質の発火量（反応量）が増大し、得られる反応熱が増大する。つまり、酸化物等が含まれない場合、発火性物質はスラグ内の僅かな酸素と反応（酸化反応）するだけなので、発火性物質の反応量（発火量）はそれほど期待できない。そこで、本発明のように、発火性物質を発火反応させるための酸化物や窒化物等を含ませることにより、発火性物質の反応量が増大して、それによって発生する反応熱が増大する。したがって、標的物内部における爆風効果が一層期待される。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記発火性物質の音速が、外層部（21）の音速以上である。

上記の発明では、ジェットおよびスラグの生成時において、ライナー（20）の外層部（21）が圧力のよどみ点より前方へ流動して変形するが、その外層部（21）の流動性が高まる。したがって、所定の速度を有するジェットが確実に生成される。

具体的に、ジェットの生成とその物質の音速との間には相関があり、ライナー（20）の変形速度（流動速度）がその物質の音速を超えると、ライナー（20）の変形速度に対する流動性が悪くなり、良質なジェットが生成されない。つまり、ライナー（20）材料の密度と同程度の密度を有さないジェット、即ち密度がライナー（20）材料の密度よりもかなり小さい不良なジェットが生成される。したがって、発火性物質の音速が外層部（21）の音速より低いと、外層部（21）に比べて発火性物質（中間層部（23））の流動性が悪くなる。そうすると、外層部（21）と中間層部（23）とは接しているため、外層部（21）の変形動作が中間層部（23）によって阻害される。その結果、所定のジェットが生成されない。そこで、本発明では、発火性物質の音速が外層部（21）の音速以上であるため、中間層部（23）の流動性が外層部（21）と同等以上となり、外層部（21）の変形動作が中間層部（23）によって阻害されずにすむ。

第４の発明は、上記第１または第２の発明において、上記内層部（22）が、上記中間層部（23）側に位置する主層部（22a）と、該主層部（22a）の表面に積層され、融点が上記主層部（22a）より低い表層部（22b）とにより構成されているものである。

上記の発明では、図８に示すように、炸薬（13）側から順に表層部（22b）および主層部（22a）が積層されて内層部（22）が形成されている。ジェットおよびスラグの生成時において、内層部（22）が圧力のよどみ点より後方へ流動してスラグを形成してゆく。このとき、内層部（22）の表層部（22b）は、スラグの表面部を形成するように流動する。ここで、表層部（22b）は主層部（22a）より融点が低いため、炸薬（13）の爆発熱によって昇華する。そのため、スラグは、内層部（22）のうち主層部（22a）のみで形成される。したがって、昇華した表層部（22b）の分だけ、スラグの外形が細くなる。つまり、ジェットより太くなる傾向にあるスラグを細くできる。これにより、スラグは、ジェットが侵徹した貫通孔から確実に標的物内部へ侵入する。

第５の発明は、上記第２の発明において、上記外層部（21）が銅で形成され、上記発火性物質がアルミニウムである。

上記の発明では、銅で形成されたジェットと、アルミニウムを包んだスラグとが標的物へ向かって飛翔する。そして、スラグが標的物内部へ到達すると、アルミニウムが発火反応を起こす。

第６の発明は、上記第５の発明において、上記発火性物質がアルミニウムの粉体である。

上記の発明では、発火性物質がアルミニウムの粉体であるため、例えば板状や箔状のアルミニウムに比べて、酸化物等とのアルミニウムの反応性が高まる。これにより、アルミニウムが発火し易くなり、威力が増大する。

第７の発明は、炸薬（13）が充填された弾殻（12）と、該弾殻（12）の前面側開口を塞ぐように配置されたライナー（20）とを備え、上記炸薬（13）の爆発により上記ライナー（20）が変形して上記弾殻（12）の軸心方向に延びるジェットおよびスラグが生成される成形炸薬弾頭を前提としている。そして、上記ライナー（20）は、生成されたジェットおよびスラグが飛翔して標的物を侵徹した後に該標的物内部で発火する発火性物質を含んでいるものである。

上記の発明では、上記第１の発明と同様に、炸薬（13）が爆発すると、その爆発圧力によってライナー（20）全体が弾殻（12）の軸心方向に延びるように変形する。その結果、ライナー（20）の軸上に生じる圧力のよどみ点を基準にして、その前側（飛翔方向側）にジェットが、後側（飛翔方向の反対側）にスラグが生成される。

これらジェットおよびスラグは、前方へ飛翔して、標的物（装甲）を侵徹する。そして、標的物の内部において、発火性物質が発火する。この発火反応により、ポストアーマ効果として爆風効果が生じ、標的物内部が破壊される。

第８の発明は、炸薬（13）が充填された弾殻（12）を有する成形炸薬弾頭に設けられ、上記炸薬（13）の爆発により変形して上記弾殻（12）の軸心方向に延びるジェットおよびスラグと成るライナーを前提としている。そして、本発明は、上記ジェットと成る外層部（21）と、スラグと成る内層部（22）と、少なくとも発火性物質を有し、上記外層部（21）および上記内層部（22）の間に配置されて、上記スラグ生成時に該スラグ内に包まれる中間層部（23）とにより構成されているものである。

上記の発明では、例えば図１に示すように、円錐形の容器状に形成されて成るもので、外側の外層部（21）と、炸薬（13）側の内層部（22）と、それらの間の中間層部（23）とから形成されている。例えば図４に示すように、成形炸薬弾頭において炸薬（13）が爆発すると、その爆発圧力によって全体が弾殻（12）の軸心方向に延びるように変形する。その結果、軸上に生じる圧力のよどみ点を基準にして、その前側にジェットが、後側にスラグが生成される。その際、外層部（21）が圧力のよどみ点より前方へ流動してジェットとなり、内層部（22）が圧力のよどみ点より後方へ流動してスラグとなる。そして、中間層部（23）は、内層部（22）と共に後方へ流動し、その内層部（22）によって包み込まれる。つまり、本発明は、発火性物質がスラグとなる部分と共に流動し、スラグ生成時にそのスラグ内に包み込まれるように構成されている。

ここで、発火性物質が発火するためには、一定の発火温度とその保持時間（発火時間）を確保する必要がある。そこで、本発明では、発火性物質が高温のスラグに包まれるため、発火温度が確保される。また、スラグの速度はジェットよりも低いため、スラグはジェットより標的物に到達するまでの時間が遅い。つまり、ジェットが標的物を侵徹した後、遅れてスラグがその貫通孔から標的物の内部へ到達する。そうすると、発火性物質をジェット内に包み込んだ場合、標的物までの到達時間が極めて短いことから発火時間が十分に確保されない。したがって、ジェットが標的物を侵徹した後、標的物の内部で発火性物質が発火しないままジェット共に破砕してしまう。ところが、発火性物質がスラグ内に包み込まれることにより、標的物内部までの到達時間が長くなり、発火時間が十分に稼がれる。これにより、スラグが標的物内部へ到達した後、発火性物質が反応を起こして発火する。この発火反応によって高い反応熱（熱エネルギー）が瞬時に発生し、ポストアーマ効果として爆風効果が生じる。その結果、標的物内部が破壊される。

このように、本発明は、発火性物質をスラグ内に閉じ込めることにより、標的物を侵徹した後にその内部で発火性物質を発火させるために必要な発火温度と発火時間を十分に確保するようにしたものである。そして、その確保のために、本発明は、従来ジェット生成時に副産物としてできる無用なスラグを利用するようにしたものである。

第９の発明は、上記第８の発明において、上記中間層部（23）が、上記発火性物質の他に、酸化物、窒化物または弗化物を含んでいるものである。

上記の発明では、スラグが標的物内部へ到達した後、発火性物質が酸化物、窒化物または弗化物との間で、それぞれ酸化反応、窒化反応または弗化反応して発火する。これにより、発火性物質の発火量（反応量）が増大し、得られる反応熱が増大する。つまり、酸化物等が含まれない場合、発火性物質はスラグ内の僅かな酸素と反応（酸化反応）するだけなので、発火性物質の反応量（発火量）はそれほど期待できない。そこで、本発明のように、発火性物質を発火反応させるための酸化物や窒化物等を含ませることにより、発火性物質の反応量が増大して、それによって発生する反応熱が増大する。したがって、標的物内部における爆風効果が一層期待される。

第１０の発明は、上記第８または第９の発明において、上記発火性物質の音速が、外層部（21）の音速以上である。

上記の発明では、ジェットおよびスラグの生成時において、ライナー（20）の外層部（21）が圧力のよどみ点より前方へ流動して変形するが、その外層部（21）の流動性が高まる。したがって、所定の速度を有するジェットが確実に生成される。

具体的に、ジェットの生成とその物質の音速との間には相関があり、ライナー（20）の変形速度（流動速度）がその物質の音速を超えると、ライナー（20）の変形速度に対する流動性が悪くなり、良質なジェットが生成されない。つまり、ライナー（20）材料の密度と同程度の密度を有さないジェット、即ち密度がライナー（20）材料の密度よりもかなり小さい不良なジェットが生成される。したがって、発火性物質の音速が外層部（21）の音速より低いと、外層部（21）に比べて発火性物質（中間層部（23））の流動性が悪くなる。そうすると、外層部（21）と中間層部（23）とは接しているため、外層部（21）の変形動作が中間層部（23）によって阻害される。その結果、所定のジェットが生成されない。そこで、本発明では、発火性物質の音速が外層部（21）の音速以上であるため、中間層部（23）の流動性が外層部（21）と同等以上となり、外層部（21）の変形動作が中間層部（23）によって阻害されずにすむ。

第１１の発明は、上記第８または第９の発明において、上記内層部（22）が、上記中間層部（23）側に位置する主層部（22a）と、該主層部（22a）の表面に積層され、融点が上記主層部（22a）より低い表層部（22b）とにより構成されているものである。

上記の発明では、図８に示すように、炸薬（13）側から順に表層部（22b）および主層部（22a）が積層されて内層部（22）が形成されている。ジェットおよびスラグの生成時において、内層部（22）が圧力のよどみ点より後方へ流動してスラグを形成してゆく。このとき、内層部（22）の表層部（22b）は、スラグの表面部を形成するように流動する。ここで、表層部（22b）は主層部（22a）より融点が低いため、炸薬（13）の爆発熱によって昇華する。そのため、スラグは、内層部（22）のうち主層部（22a）のみで形成される。したがって、昇華した表層部（22b）の分だけ、スラグの外形が細くなる。つまり、ジェットより太くなる傾向にあるスラグを細くできる。これにより、スラグは、ジェットが侵徹した貫通孔から確実に標的物内部へ侵入する。

第１２の発明は、上記第９の発明において、上記外層部（21）が銅で形成され、上記発火性物質がアルミニウムである。

上記の発明では、銅で形成されたジェットと、アルミニウムを包んだスラグとが標的物へ向かって飛翔する。そして、スラグが標的物内部へ到達すると、アルミニウムが発火反応を起こす。

第１３の発明は、上記第１２の発明において、上記発火性物質がアルミニウムの粉体である。

上記の発明では、発火性物質がアルミニウムの粉体であるため、例えば板状や箔状のアルミニウムに比べて、酸化物等とのアルミニウムの反応性が高まる。これにより、アルミニウムが発火し易くなり、威力が増大する。

以上説明したように、第１または第８の発明によれば、変形によってジェットおよびスラグと成る外層部（21）および内層部（22）と、発火性物質を有してスラグ内に包まれる中間層部（23）とでライナー（20）を構成するようにした。したがって、発火性物質を標的物内部で発火させるための発火温度および発火時間を確保することができる。つまり、スラグが標的物内部に到達した後に、発火性物質を発火反応させることができる。その結果、ジェットの侵徹後に、標的物内部において爆風効果（ポストアーマ効果）を生じさせることができる。

また、第２または第９の発明によれば、中間層部（23）に酸化物、窒化物または弗化物を含ませるようにしたので、スラグ内に包まれた発火性物質を確実に発火反応させることができる。したがって、侵徹後に爆風効果を確実に生じさせることができる。

また、第３または第１０の発明によれば、音速が外層部（21）の音速以上の発火性物質を用いるようにしたので、変形時における外層部（21）の流動性が損なわれない。したがって、所定のジェットを生成することができる。その結果、侵徹効果が低下するのを防止することができる。

また、第４または第１１の発明によれば、内層部（22）を、中間層部（23）側の主層部（22a）と、該主層部（22a）の表面に配置され、該主層部（22a）よりも融点が低い表層部（22b）とで構成するようにした。したがって、スラグ生成時において表層部（22b）が炸薬（13）の爆発熱によって昇華し、その昇華した分だけスラグの太さを細くすることができる。その結果、ジェットによる貫通孔からスラグを確実に標的部内部へ侵入させることができる。よって、爆風効果を標的物内部で確実に生じさせることができる。

また、第５または第１２の発明によれば、外層部（21）の材質に銅を用い、発火性物質としてアルミニウムを用いるようにした。アルミニウムは、高い反応熱を有し且つ銅よりも音速が高く、例えばチタン等の他の発火性物質に比べて安価である。したがって、安価でありながらポストアーマ効果を発揮し得る成形炸薬弾頭（10）およびそのライナー（20）を提供することができる。

また、第６または第１３の発明によれば、発火性物質としてアルミニウムの粉体を用いるようにしたので、アルミニウムの反応性を高めることができる。したがって、アルミニウムを確実に発火反応させることができるので、爆風効果を向上させることができる。

本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の成形炸薬弾頭（10）は、弾殻（12）とライナー（20）を備えている。弾殻（12）は、有底の略円筒状に形成されている。この弾殻（12）の内部には、炸薬（13）が充填されている。また、弾殻（12）の底部には、炸薬（13）を起爆させるための起爆部（11）が設けられている。なお、この弾殻（12）では、底部側（図１における左側）が背面側となり、開口側（同図における右側）が前面側となっている。

上記ライナー（20）は、全体が円錐形の容器状に形成されている。このライナー（20）は、頂部が弾殻（12）の背面側に向かう状態で、弾殻（12）の前面側の開口部に嵌め込まれている。つまり、ライナー（20）は、弾殻（12）の前面側開口を塞ぐように配置されている。

上記ライナー（20）は、図２にも示すように、外側の外層部（21）と、炸薬（13）側の内層部（22）と、これら外層部（21）および内層部（22）の間に配置される中間層部（23）とから形成されている。つまり、ライナー（20）は、３層のラミネート構造になっている。

上記外層部（21）および内層部（22）は、何れも材質が銅（Cu）となっている。中間層部（23）は、発火性物質と、その発火性物質と酸化反応するための酸化物との混合物質で構成されている。本実施形態では、発火性物質としてアルミニウム（Al）が、酸化物として酸化モリブデンが用いられる。

上記ライナー（20）は、炸薬（13）の爆発によって変形し、外層部（21）がジェットと成り、内層部（22）がスラグと成るように構成されている。そして、ライナー（20）は、スラグ生成時にそのスラグ内に中間層部（23）が包まれるように構成されている。つまり、発火性物質と酸化物がスラグ内に閉じ込められるように、ライナー（20）の各層部（21,22,23）が形成されている。

また、本実施形態では、ライナー（20）において、発火性物質の音速が外層部（21）の音速以上となっている。具体的に、銅の音速は5010m/s、アルミニウムの音速は6420m/sである。

−ジェットおよびスラグの生成動作−
次に、上記成形炸薬弾頭（10）におけるジェットおよびスラグの生成動作について、図３〜図７を参照しながら説明する。

先ず、図３に示すように、起爆部（11）によって炸薬（13）が起爆すると、弾殻（12）の底部側から爆轟波面（爆轟圧力）が発生する（同図(Ａ)参照）。そして、爆轟波面がライナー（20）に到達すると、ライナー（20）が変形し始める（同図(Ｂ)参照）。

ここで、ライナー（20）の変形状態について図４を参照しながら説明する。爆轟波面がライナー（20）に到達すると、ライナー（20）が弾殻（12）の軸心方向に押し出されるように変形してゆく。その際、弾殻（12）の軸上に圧力のよどみ点が生じる。この変形において、ライナー（20）の外層部（21）は、図４に破線の矢印で示すように、よどみ点より前方へ向かって流動する。一方、内層部（22）と中間層部（23）は、図４に実線の矢印で示すように、よどみ点より後方へ向かって流動する。その際、中間層部（23）は、内層部（22）によって包まれるように流動する。

このように、図５および図６に示すように、よどみ点を基準として、外層部（21）は前方へ棒状に伸長してゆき、内層部（22）および中間層部（23）は後方へ棒状に伸長してゆく。そして、ライナー（20）全体が弾殻（12）の軸心方向に延びる棒状に変形し、よどみ点より前方にジェットが、後方にスラグが生成される。この生成されたスラグ内には、中間層部（23）が閉じ込められる。つまり、アルミニウムと酸化モリブデンがスラグ内に包まれた状態になる。この状態で、ジェットとスラグが標的物である装甲に向かって飛翔し、その後互いが分離する。

ここで、よどみ点では内部エネルギーが最大となり高温となっているため、生成されたジェットおよびスラグも高温（約1000℃以上）となっている。したがって、スラグ内に包まれたアルミニウムおよび酸化モリブデンは、スラグとほぼ同じ高温状態に維持される。これにより、アルミニウムが反応（酸化反応）して発火するのに必要な温度（発火温度）が確保される。

また、生成されたジェットの飛翔速度は数千ｍ／ｓになっており、スラグの飛翔速度は数百ｍ／ｓになっている。そうすると、スラグより先にジェットが装甲に到達して、その装甲を侵徹（貫通）する（図６参照）。その後、スラグが装甲に到達し、ジェットが貫通したその貫通孔から装甲内部へ侵入する。なお、ジェットが生成されてから装甲へ到達するまでの時間は、μｓ（マイクロ秒）オーダーであり、スラグが生成されてから装甲に到達するまでの時間は、ｍｓ（ミリ秒）オーダーと言われている。

したがって、アルミニウムをジェットと共にではなくスラグと共に飛翔させるので、アルミニウムを高温状態に維持する時間が長くなる。これにより、アルミニウムが発火するのに必要な時間（発火時間）を確実に稼ぐことができる。即ち、アルミニウムをジェット内に包むようにした場合、アルミニウムに必要な発火温度は確保されるものの、装甲への到達時間が短すぎて、アルミニウムに必要な発火時間が確保されない。その結果、アルミニウムは殆ど発火しない。

図７に示すように、スラグが装甲内部へ到達した時点で、アルミニウムに必要な発火時間が経過する。つまり、アルミニウムが発火するのに必要な条件である発火温度および発火時間が確保される。そうすると、アルミニウムは、酸化モリブデンとの間で反応して発火する。そして、その発火により熱エネルギーが発生し、急激な圧力変化が生じる。これにより、爆風が発生する。その結果、ジェットの侵徹による破壊に加え、爆風により装甲内部が破壊される。したがって、爆風の威力は、発火性物質の反応熱によって左右され、その反応熱が高いほど大きい。

なお、本実施形態において、発火性物質に粉体状のアルミニウムを用いるようにしてもよい。この場合、板や箔等のアルミニウムに比べて反応性が高くなり、アルミニウムを確実に発火させることができる。したがって、侵徹後の爆風効果を向上させることができる。

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、ジェットを形成する外層部（21）と、スラグを形成する内層部（22）と、発火性物質および酸化物から成り、スラグ生成時にそのスラグ内に包まれる中間層部（23）とでライナー（20）を構成するようにした。したがって、発火性物質を装甲内部で発火させるための発火温度および発火時間を確保することができる。つまり、スラグが装甲内部に到達した後に、発火性物質を発火させることができる。その結果、ジェットの侵徹後に、装甲内部において爆風効果（ポストアーマ効果）を生じさせることができる。

また、本実施形態では、発火性物質と共に酸化物をスラグ内に閉じ込めるようにした。これにより、スラグによって包まれた発火性物質を確実に反応（酸化反応）させて発火させることができる。つまり、発火性物質はスラグによって空気と遮断されるため、酸素不足となって酸化反応し難くなるが、酸化物によって確実に酸化反応する。つまり、発火性物質の反応量（発火量）を増大させることができる。その結果、装甲内部における爆風効果を向上させることができる。

また、本実施形態では、ライナー（20）において、外層部（21）の材質を銅とし、発火性物質としてアルミニウムを用いるようにした。つまり、ライナー（20）において、発火性物質の音速が外層部（21）の音速以上となるようにした。これにより、ライナー（20）の変形時に、外層部（21）の流動性を高めることができ、所定の速度を有するジェットを確実に生成することができる。

具体的に、ジェットの生成とその物質の音速との間には相関があり、ライナー（20）の変形速度（流動速度）がその物質の音速を超えると、ライナー（20）の変形速度に対する流動性が悪くなり、良質なジェットが生成されない。したがって、発火性物質の音速が外層部（21）の音速より低いと、外層部（21）に比べて発火性物質（中間層部（23））の流動性が悪くなる。そうすると、外層部（21）と中間層部（23）とは接しているため、外層部（21）の変形動作が中間層部（23）によって阻害されて所定のジェットが生成されない。ところが、本実施液体では、中間層部（23）の流動性が外層部（21）と同等以上となり、外層部（21）の流動性が中間層部（23）によって阻害されない。

また、アルミニウムは、同等の反応熱や音速を有する他の発火性物質（例えば、チタン等）に比べて安価である。したがって、ポストアーマ効果が高く且つ低コストな成形炸薬弾頭（10）およびそのライナー（20）を提供することができる。

−変形例−
上記実施形態の変形例について説明する。この変形例は、図８に示すように、上記実施形態におけるライナー（20）の内層部（22）の構造を変更したものである。

本変形例の内層部（22）は、炸薬（13）側から順に表層部（22b）および主層部（22a）が積層され、主層部（22a）の材質は、銅であり、表層部（22b）の材質は、銅よりも融点が低い低融点合金（例えば、スズ（Sn）−ビスマス（Vi）系合金）である。つまり、内層部（22）において、表層部（22b）は主層部（22a）より融点が低くなっている。

この変形例におけるジェットおよびスラグの生成時では、上記実施形態と同様に、内層部（22）が圧力のよどみ点より後方へ流動してスラグを形成してゆく。このとき、表層部（22b）が主層部（22a）を覆うようにスラグを形成し、表層部（22b）がスラグの表面部を形成するようになる。ここで、表層部（22b）は主層部（22a）より融点が低いため、炸薬（13）の爆発熱によって表層部（22b）のみが昇華する。したがって、スラグは、内層部（22）のうち主層部（22a）のみで形成される。これにより、昇華した表層部（22b）の分だけ、スラグの外形が細くなる。つまり、一般にジェットより太くなる傾向にあるスラグをスリム化できる。その結果、スラグをジェットが侵徹した貫通孔から確実に装甲内部へ侵入させることができる。よって、侵徹後のポストアーマ効果を一層向上させることができる。その他の構成、作用および効果は上記実施形態と同様である。

《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態では、ライナー（20）の形状が円錐形のものについて説明したが、本発明はこれに限られるものではない。具体的に、ライナー（20）の形状は、トランペット型（図９(Ａ)参照）やチューリップ型（図９(Ｂ)参照）、半球型（図９(Ｃ)参照）であってもよい。これらの場合も、ライナー（20）は、炸薬（13）側から順に内層部（22）、中間層部（23）および外層部（21）が積層される。

また、上記実施形態では、発火性物質として、アルミニウムを用いるようにしたが、これに限らず、ホウ素（B）やマグネシウム（Mg）、チタン（Ti）、ジルコニウム（Zr）等を用いるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、酸化物として、酸化モリブデンを用いたが、本発明は、これに限らず、酸化鉄や過塩素酸アンモニウム等を用いるようにしてもよい。

また、酸化物に代えて、窒化物または弗化物を中間層部（23）に含ませるようにしてもよい。つまり、上記実施形態では、酸化物による発火性物質の酸化反応熱を利用するようにしたが、これに限らず、窒化物（例えば、窒化ボロン）または弗化物（例えば、弗化鉄）による発火性物質の窒化反応熱または弗化反応熱を利用するようにしてもよい。このように、本発明は、発火性物質を反応（発火反応）させ、反応熱（熱エネルギー）を発生させることにより、標的物内部で急激な圧力変動を生じさせるものである。その結果、爆風が生じる。

また、上記中間層部（23）は、酸化物を省略して発火性物質のみで構成するようにしてもよい。この場合、発火性物質として、１種類の発火性物質か、または２種類以上の発火性物質を混合したものが用いられる。

また、上記実施形態において、発火性物質の音速が外層部（21）の音速より多少下回るものであってもよい。その場合、生成されるジェットの性能（例えば、飛翔速度や侵徹力）が低下することになるが、ジェットが標的物を侵徹可能であればよい。つまり、ジェットの性能は、標的物に応じて設計され、その標的物を侵徹し得るものであれば足りる。

なお、上記実施形態および変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、炸薬の爆発によってライナーを変形させ、ジェットおよびスラグの飛翔体を生成する成形炸薬弾頭として有用である。

実施形態に係る成形炸薬弾頭の構成を示す断面図である。 図１のＡ部を拡大して示す断面図である。 ジェットおよびスラグの生成過程を示す断面図である。 ライナーの変形動作を説明するための断面図である。 ジェットおよびスラグの生成過程を示す断面図である。 装甲侵徹時のジェットおよびスラグの状態を示す断面図である。 装甲侵徹後のスラグの状態を示す断面図である。 変形例に係るライナーの構成を示す断面図である。 その他の実施形態に係るライナーの形状を示す断面図である。 従来の成形炸薬弾頭におけるジェットおよびスラグの生成過程を示す断面図である。

符号の説明

10 成形炸薬弾頭
12 弾殻
13 炸薬
20 ライナー
21 外層部
22 内層部
23 中間層部
22a 主層部
22b 表層部

Claims (13)

1. 炸薬（13）が充填された弾殻（12）と、該弾殻（12）の前面側開口を塞ぐように配置されたライナー（20）とを備え、上記炸薬（13）の爆発により、上記ライナー（20）が変形して上記弾殻（12）の軸心方向に延びるジェットおよびスラグが生成される成形炸薬弾頭であって、
   上記ライナー（20）は、ジェットと成る外層部（21）と、スラグと成る内層部（22）と、少なくとも発火性物質を有し、上記外層部（21）および上記内層部（22）の間に配置されて、上記スラグ生成時に該スラグ内に包まれる中間層部（23）とにより構成されている
   ことを特徴とする成形炸薬弾頭。
2. 請求項１において、
   上記中間層部（23）は、上記発火性物質の他に、酸化物、窒化物または弗化物を含んでいる
   ことを特徴とする成形炸薬弾頭。
3. 請求項１または２において、
   上記発火性物質の音速は、外層部（21）の音速以上である
   ことを特徴とする成形炸薬弾頭。
4. 請求項１または２において、
   上記内層部（22）は、上記中間層部（23）側に位置する主層部（22a）と、該主層部（22a）の表面に積層され、融点が上記主層部（22a）より低い表層部（22b）とにより構成されている
   ことを特徴とする成形炸薬弾頭。
5. 請求項２において、
   上記外層部（21）は、銅で形成され、
   上記発火性物質は、アルミニウムである
   ことを特徴とする成形炸薬弾頭。
6. 請求項５において、
   上記発火性物質は、アルミニウムの粉体である
   ことを特徴とする成形炸薬弾頭。
7. 炸薬（13）が充填された弾殻（12）と、該弾殻（12）の前面側開口を塞ぐように配置されたライナー（20）とを備え、上記炸薬（13）の爆発により上記ライナー（20）が変形して上記弾殻（12）の軸心方向に延びるジェットおよびスラグが生成される成形炸薬弾頭であって、
   上記ライナー（20）は、生成されたジェットおよびスラグが飛翔して標的物を侵徹した後に該標的物内部で発火する発火性物質を含んでいる
   ことを特徴とする成形炸薬弾頭。
8. 炸薬（13）が充填された弾殻（12）を有する成形炸薬弾頭に設けられ、上記炸薬（13）の爆発により変形して上記弾殻（12）の軸心方向に延びるジェットおよびスラグと成るライナーであって、
   上記ジェットと成る外層部（21）と、スラグと成る内層部（22）と、少なくとも発火性物質を有し、上記外層部（21）および上記内層部（22）の間に配置されて、上記スラグ生成時に該スラグ内に包まれる中間層部（23）とにより構成されている
   ことを特徴とするライナー。
9. 請求項８において、
   上記中間層部（23）は、上記発火性物質の他に、酸化物、窒化物または弗化物を含んでいる
   ことを特徴とするライナー。
10. 請求項８または９において、
    上記発火性物質の音速は、外層部（21）の音速以上である
    ことを特徴とするライナー。
11. 請求項８または９において、
    上記内層部（22）は、上記中間層部（23）側に位置する主層部（22a）と、該主層部（22a）の表面に積層され、融点が上記主層部（22a）より低い表層部（22b）とにより構成されている
    ことを特徴とするライナー。
12. 請求項９において、
    上記外層部（21）は、銅で形成され、
    上記発火性物質は、アルミニウムである
    ことを特徴とするライナー。
13. 請求項１２において、
    上記発火性物質は、アルミニウムの粉体である
    ことを特徴とするライナー。

Images