JP2018054225A

JP2018054225A - 射距離抑制弾

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Publication number: JP2018054225A
Application number: JP2016191403A
Authority: JP
Inventors: 芳仁早川; Yoshihito Hayakawa; 紀之利; Noriyuki Li
Original assignee: Nippon Koki Co Ltd
Current assignee: Nippon Koki Co Ltd
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2018-04-05
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: JP6804918B2

Abstract

【課題】最大飛翔距離が実弾に比べて短縮された弾丸において、射出したときの弾道が、飛翔軌跡として悪いとされる弾道（例えば螺旋状の弾道等）を描くことなく飛翔することができ、予め設定した射距離までの飛翔性能や該射距離にある標的に対する命中精度を、実弾と同等の性能で維持する。
【解決手段】本発明の射距離抑制弾１０は、弾軸方向Ｃに直交する断面が先端に向けて縮径され、前記断面の外径の最大径が銃器の口径よりも大きく設定された弾丸において、前記弾軸方向に延びる溝１３を外周面の弾軸周りに複数備え、前記溝は、前記断面の外周長さが前記溝の数と前記溝の幅との積により示される長さを超過する位置を一端部として、前記先端とは反対側となる後端に向けて延びることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、最大飛翔距離が実弾に比べて抑制された射距離抑制弾に関する。

銃器に用いられる弾薬として、弾軸を中心として旋動しながら飛翔する弾丸（旋動弾）を備えた弾薬が挙げられる。旋動弾は、弾軸を中心とした弾丸の旋動時に発生するジャイロ効果により弾丸の飛翔安定性を向上させ、長い有効射程距離（弾丸が所定の効果を発揮できる距離）を確保している。但し、有効射程距離の長い弾丸は同時に最大飛翔距離も長くなる傾向にある。そのため、従来、射撃訓練で多く用いられている普通弾丸（以下、実弾と称する）の最大飛翔距離を考慮すると射撃訓練を行う場所の確保が難しく、射撃訓練の機会が制約される。そこで、実弾に比べて最大飛翔距離を抑制した訓練用の弾丸（射距離抑制弾）が提案されている。

射距離抑制弾としては、例えば先端部（頭部）に３個以上のフィンを一定角度間隔で設けた弾丸が挙げられる（特許文献１参照）。特許文献１に記載された射距離抑制弾は、弾丸に設けたフィンが抵抗となって旋動減衰モーメント（スピン減衰モーメント）を発生させることで、飛翔する弾丸の回転（スピン）数（以下、旋動回数と称する）を減少させ、上述したジャイロ効果による飛翔安定性を低下させる。その結果、弾丸の飛翔姿勢が不安定になって弾丸の弾道（直進安定性）がぶれ、同時に弾丸自体に加わる抵抗力が増大して、最大飛翔距離が実弾の最大飛翔距離よりも短縮される。

また、射距離抑制弾としては、弾軸方向に延びる凹部（溝）を弾丸の弾軸方向における中央部分に、一定角度間隔で複数設けた弾丸が挙げられる（特許文献２参照）。特許文献２に記載された射距離抑制弾も、弾軸方向に延びる凹部（溝）を設けることで、特許文献１と同様の効果を得ることができる。

国際公開ＷＯ／１９８６／００６８２７号公報特許第４１１２８０４号公報

特許文献１に開示される射距離抑制弾は、弾丸の先端から形成された各フィンが抵抗となることから、射出される弾丸の旋動回転を実弾に比べて低下させると、飛翔する弾丸の進行方向に対する姿勢が大きく変化する。したがって、特許文献１に開示される射距離抑制弾の弾道は、飛翔する弾丸の飛翔軌跡（以下、弾道と称する）が螺旋状の軌跡となりやすく、同時に、飛翔時の姿勢による抗力が増大しまた射出時における風の影響を受けて、実弾を飛翔させたときの弾道から大きく逸れたものとなる。また、特許文献１に開示される射距離抑制弾は、弾丸の先端から形成された各フィンの近傍で衝撃波が発生しやすく、弾丸により大きな抗力を与え、飛翔時の姿勢を不安定にさせやすい。その結果、特許文献１に開示される射距離抑制弾では、最大飛翔距離を実弾の最大飛翔距離よりも短縮することはできるが、予め設定された標的までの距離（以下、射距離）を飛翔させたときの飛翔性能や、射距離における命中精度が実弾に比べて著しく低下する。

特許文献２に開示される射距離抑制弾は、射距離抑制弾の先端部の形状は実弾と同一の形状となるので、射距離抑制弾の先端部分における衝撃波の発生は抑えられる。その結果、特許文献２に開示される射距離抑制弾は、射距離を飛翔させたときの飛翔性能は実弾における飛翔性能と同等の性能が得られる。周知のように、例えば旋動弾の場合、弾丸の最大径は銃身の口径よりも大きい。特許文献２に開示される射距離抑制弾は、溝の位置が弾丸の最大径となる位置に設定されることから、銃身の内部で旋動する射距離抑制弾の溝が銃身の内周面に設けた腔線に干渉する。射距離抑制弾の溝と銃身の内周面に設けた腔線との干渉は、砲身からの射出時における射距離抑制弾の姿勢を不安定とし、その結果、命中精度の低下を引き起こす。したがって、弾帯のない射距離抑制弾の場合には、上述した溝を弾軸方向における中央部分に設けることはできない。

本発明は、最大飛翔距離が実弾に比べて短縮される射距離抑制弾において、射出したときの弾道が、飛翔軌跡として悪いとされる弾道（例えば螺旋状の弾道等）を描くことなく飛翔することができ、予め設定した射距離までの飛翔性能や該射距離にある標的に対する命中精度を、実弾と同等の性能で維持することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の射距離抑制弾は、弾軸方向に直交する断面が先端に向けて縮径され、前記断面の外径の最大径が銃器の口径よりも大きく設定された弾丸において、前記弾軸方向に延びる溝を外周面の弾軸周りに複数備え、前記溝は、前記断面の外周長さが前記溝の数と前記溝の幅との積により示される長さを超過する位置を一端部として、前記先端とは反対側となる後端に向けて延びることを特徴とする。

この場合、前記溝は、前記弾軸方向において、前記断面の外径が最大径となる位置よりも前記先端側で且つ前記銃器の口径未満となる位置に、前記一端部とは反対側となる他端部を有する。

また、前記溝は、前記一端部及び前記他端部が前記外周面と同一面となり且つ前記一端部及び前記他端部の間が前記弾軸に向けて湾曲した曲面形状の底面を有する。この場合、前記溝の底面は、前記溝の底面に接する接線と前記弾軸とのなす角度が０°から６０°までの間で変化する曲面であることが好ましい。

また、前記溝は、前記溝は、前記外周面の弾軸周りに一定角度間隔で設けられ、前記溝の数は、偶数で且つ４以上２０以下の範囲であることが好ましい。

また、前記溝は、前記銃器の口径の１／２０以上１／４以下の幅を有することが好ましい。

また、前記溝を前記外周面の弾軸周りに複数備えた頭部と、前記弾軸方向の一端が開口された中空領域を有する有底筒形状で、前記頭部が前記中空領域を遮蔽するように締結される胴部と、前記胴部の前記中空領域内に固着される補強材と、を有するものである。

この場合、前記頭部の材質は、前記胴部の材質よりも比重が小さい材質であることが好ましい。なお、前記頭部は、合成樹脂材又はアルミ合金で構成され、前記胴部は、黄銅で構成されることが好ましい。また、前記補強材は、鋼材で構成されることが好ましい。

また、前記頭部の後端側に設けられた雄ねじ部と、前記中空領域に面する内周面で且つ前記胴部の開口された一端側に設けられ、前記頭部の後端側に設けられた雄ねじ部が螺合されて前記頭部と前記胴部とが締結される雌ねじ部と、を有するものである。

本発明によれば、射出したときの弾道が、飛翔軌跡として悪いとされる弾道（例えば螺旋状の弾道等）を描くことなく飛翔することができ、また、予め設定した射距離までの飛翔性能や該射距離にある標的に対する命中精度を、実弾と同等の性能で維持することができる。

本発明の射距離抑制弾の一実施形態を示す斜視図である。図１に示す射距離抑制弾を分解して示す斜視図である。（ａ）は、射距離抑制弾の側面側から見た平面図、（ｂ）は射距離抑制弾の断面図、（ｃ）は射距離抑制弾の先端側から見た平面図である。頭部に設けた溝の構造を示す一部断面図である。溝の幅及び最大傾斜角が異なる弾丸における旋動減衰モーメントＭ及び平均弾着半径比をまとめた図である。実弾及び軽量化された弾丸を用いた射撃試験において得られた最大飛翔距離の結果を示すグラフである。実弾、軽量化のみを行った弾丸及び射距離抑制弾を用いた射撃試験において得られた最大飛翔距離の結果を示すグラフである。

以下、本発明の射距離抑制弾における一実施形態を説明する。本発明の射距離抑制弾は、弾軸を中心とした旋動によりジャイロ効果を発生させ、飛翔時の飛翔安定性を得る弾丸において、最大飛翔距離を実弾に比べて短縮させたものである。本発明は、射出したときの弾道が飛翔軌跡として悪いとされる弾道（例えば螺旋状の弾道等）を描くことなく飛翔することができ、同時に、予め設定した射距離に到達するまでの飛翔性能や予め設定した射距離にある標的に対する命中精度において、実弾と同等の性能を得ることができる射距離抑制弾を提供することを目的としている。この目的を達成するために、本発明の射距離抑制弾では、重量を実弾よりも軽量化し、また、射距離抑制弾の頭部の外周面に弾軸方向に延びる溝を複数設けていることで、実弾に比べて最大飛翔距離を短縮した射距離抑制弾を提供する。

以下、射距離抑制弾１０として、例えば１２．７ｍｍ口径の銃器に用いられる弾丸を一例として説明する。なお、射距離抑制弾１０として、１２．７ｍｍ口径の銃器に用いられる弾丸を一例として取り上げているが、銃器の口径は一例を示すものに過ぎず、飛翔時に弾軸を中心として旋動する弾丸であれば、本発明の射距離抑制弾を適用することができる。

図１から図３に示すように、射距離抑制弾１０は、頭部１１と、頭部１１が固着される胴部１２とを有する。頭部１１は、先端に向けて先細りする流線形状の頭部本体１１ａを有する。流線形状としては、一例として、弾軸Ｃに直交する断面が円形で、弾軸Ｃに直交する断面が頭部１１の先端に向けて縮径されることで、頭部１１の外周面が先端に向けて湾曲する形状が挙げられる。なお、頭部本体１１ａの形状を先端に向けて先細りする流線形状としているが、先端に向けて先細りする円錐形状としてもよい。

また、弾軸方向（図１中Ｃ方向）において、頭部本体１１ａの先端とは反対側となる後端の外径は、胴部１２の外径と同一である。射距離抑制弾１０が旋動弾であることから、射距離抑制弾１０の最大径は、例えば銃身の口径よりも若干大きく設定される。図１に示す射距離抑制弾１０では、頭部本体１１ａの後端の外径は胴部１２の外径と同一に設定され、また、頭部本体１１ａの後端の外径は射距離抑制弾１０の最大径に設定される。つまり、銃身の口径が１２．７ｍｍであれば、頭部本体１１ａの後端の外径は、例えば１３ｍｍに設定される。

頭部本体１１ａは、弾軸方向に延びる溝１３を外周面に複数有する。複数の溝１３は、弾軸周りに一定角度間隔で且つ隣り合う溝１３が互いに干渉しないように、頭部本体１１ａの外周面に設けられる。複数の溝１３は、飛翔時に旋動する射距離抑制弾１０に旋動減衰モーメントを発生させるために設けられる。なお、複数の溝１３は、射距離抑制弾１０の先端側の一端部と、該一端部とは反対側となる他端部とが頭部１１の外周面と同一面となり、一端部及び他端部との間が弾軸Ｃに向けて湾曲した曲面形状の底面を有する。図１から図３では、頭部１１に８本の溝１３が設けられる弾丸の一例を示している。

頭部１１は、弾軸方向における頭部本体１１ａの先端とは反対側となる他端に、雄ねじ部１１ｂを有する。雄ねじ部１１ｂは、頭部１１と胴部１２とを固着する際に、胴部１２に設けた雌ねじ部１５に螺合する。

胴部１２は、略有底筒形状の部材である。胴部１２は、弾軸方向の一端側から他端側に向けて延びる空洞部（中空領域）１４を有する。空洞部１４は、弾軸方向の一端側から他端側に向けて延びる円筒状の第１の空間部１４ａと、第１の空間部１４ａから更に胴部１２の他端側に向けて延びる円筒状の第２の空間部１４ｂと、を有する。なお、第１の空間部１４ａ及び第２の空間部１４ｂは同軸となるように設けられる。第２の空間部１４ｂの直径は、第１の空間部１４ａの直径よりも小さく設定される。したがって、第１の空間部１４ａ及び第２の空間部１４ｂとの境界部分となる胴部１２の内周面には、各空間部１４ａ，１４ｂの直径差によって生じる段差部１４ｃが設けられる。段差部１４ｃには、弾軸方向の一端側から空洞部１４に挿入されて、胴部１２の空洞部１４の内部に固着される補強材２０の端面２１が当接される。

上述した第１の空間部１４ａが位置する胴部１２の内周面で、且つ弾軸方向の開口近傍には、雌ねじ部１５が設けられる。雌ねじ部１５は、頭部１１と胴部１２とを締結する際に、頭部１１の雄ねじ部１１ｂが螺合される。

補強材２０は、射距離抑制弾１０が飛翔したときの胴部１２の変形を防止する他、射距離抑制弾１０の軽量化に起因した射距離抑制弾１０の飛翔安定性の低下を防止する。補強材２０としては、例えば一端が開口された有底筒形状の部材（図２中符号２０ａ）、両端部が開口された筒形状の部材（図２中符号２０ｂ）の他、１個又は複数個の円板（図２中符号２０ｃ）を用いることも可能である。なお、補強材２０の外径、及び胴部１２の空洞部１４を構成する第１の空間部１４ａの直径は、補強材２０と第１の空間部１４ａとの嵌め合いの関係が中間ばめ又はしまりばめの関係となるように設定される。以下では、補強材２０としては、例えば一端が開口された有底筒形状の部材２０ａを用いた場合を一例として説明する。

上述したように、射距離抑制弾１０は、重量を実弾の重量よりも軽量化している。射距離抑制弾１０の重量を軽量化した場合、射出された射距離抑制弾１０に働く慣性モーメントは大幅に変化し、飛翔安定性に影響をきたす。したがって、射出された射距離抑制弾１０に働く慣性モーメントの大幅な変化を抑制して、飛翔する射距離抑制弾１０の飛翔安定性を確保するために、頭部１１、胴部１２及び補強材２０の材質を以下の材質とした。まず、頭部１１は、胴部１２の材質に比べて比重が低いアルミ合金や合成樹脂材を採用した。また、胴部１２は、頭部１１の材質に比べて比重が高い黄銅を採用した。また、補強材２０は、射距離抑制弾１０の軽量化による強度低下を防止するため、例えばヤング率が高い鋼材を採用した。したがって、例えば１２．７ｍｍ口径の銃器に用いられる実弾の重量が４５ｇであるのに対して、射距離抑制弾１０の重量は一例として２５ｇに軽量化される。

次に、頭部１１に設けられる溝１３の詳細について説明する。まず、溝１３の位置について、図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）を用いて説明する。弾軸方向（図３中Ｃ方向）において、頭部１１の先端側における溝１３の一端部の位置をＰ_１、頭部１１の後端側における溝１３の他端部の位置をＰ_２、弾軸Ｃに直交する断面における直径が射距離抑制弾１０の最大径となる位置をＰ_３とする。また、弾軸Ｃに直交する断面における位置Ｐ_１での頭部１１の直径をＤ_１、弾軸Ｃに直交する断面における位置Ｐ_２での頭部１１の直径をＤ_２、弾軸Ｃに直交する断面における位置Ｐ_３での頭部１１の直径をＤ_３とする。

上述したように、頭部１１に設けられる複数の溝１３は、隣り合う溝と干渉しないように各々設けられる。したがって、頭部１１の先端側における溝１３の一端部の位置Ｐ_１は、弾軸Ｃに直交する断面における頭部１１の円周長さが、溝１３の数と溝１３の幅Ｗとの積となる長さを超過する位置に設定される。頭部１１の先端から溝１３の一端部の位置Ｐ_１までの距離Ｌ_１は、溝１３の幅Ｗや数に応じて設定される。距離Ｌ_１は、一例として、５ｍｍに設定される。

また、頭部１１の後端側における溝１３の他端部の位置Ｐ_２は、弾軸Ｃに直交する断面における頭部１１の直径Ｄ_２が、頭部１１の弾軸方向に直交する断面の外径の最大値となる位置から先端側で且つ銃身の口径未満となる位置に設定される。上述したように、旋動弾は、最大径が銃器の銃身の口径よりも大きい。したがって、溝１３が設けられる位置によっては、溝１３の側面と、銃身の内周面に設けた腔線とが干渉し、射距離抑制弾１０の飛翔性能が低下する。したがって、弾軸Ｃに直交する断面において、頭部１１の弾軸方向に直交する断面の外径の最大値となる位置から先端側で且つ銃身の口径未満となる位置を溝１３の他端部の位置Ｐ_２とすることで、射距離抑制弾１０に設けた溝１３の側面と、銃身の内周面に設けた腔線との干渉を防止する。例えば１２．７ｍｍ口径の銃器であれば、頭部１１の後端側における溝１３の端部の位置Ｐ_２は、弾軸Ｃに直交する断面における頭部１１の外径の最大値となる位置よりも頭部１１の先端側で且つ弾軸Ｃに直交する断面における頭部１１の直径が１２．７ｍｍ未満となる位置に設定される。

次に、射距離抑制弾１０が有する溝１３の数や溝１３の幅について説明する。

上述した旋動減衰モーメントＭは、以下の（１）式で求められる。

ここで、記号ρは空気密度、記号Ｓは溝側面の面積である。また、記号Ｐは単位時間当たりの旋動回数、記号ｂは射距離抑制弾１０の最大径、記号Ａ_Ｃは減衰係数である。

上述した（１）式において、空気密度ρ、単位時間当たりの旋動回数Ｐ、射距離抑制弾１０の最大径ｂ及び減衰係数Ａ_Ｃが同一であると仮定すると、旋動減衰モーメントＭは、溝１３の側面の面積Ｓによって変化する。

まず、頭部１１に設ける溝１３の数を多く設定する場合を考える。弾軸方向における溝１３の長さが一定であれば、同一の旋動減衰モーメントＭを発生させるためには、溝１３の深さは浅く設定される。しかしながら、溝１３の数を多く設定する場合には、溝１３の幅Ｗの関係で隣り合う溝１３が干渉してしまうことがある。

したがって、隣り合う溝１３との干渉を防止するために、溝１３の幅Ｗを狭く設定することを考慮する。溝１３の幅Ｗを狭く設定すると、射距離抑制弾１０の飛翔時に、各溝１３の内部が空気の粘性の影響を受ける境界層に含まれ、射距離抑制弾１０に発生する旋動減衰モーメントＭが非常に小さくなる。したがって、幅の狭い溝１３を数多く設定しても、最大飛翔距離を短縮させる効果は小さい。

次に、溝１３の数を少なく設定する場合を考慮する。弾軸方向における溝１３の長さが一定であれば、同一の旋動減衰モーメントＭを発生させるためには、溝１３の深さを深く設定する必要がある。例えば溝１３の数を少なく設定すると、溝１３の幅Ｗを広くできるが、頭部１１の先端部分の外周形状において流線形状となる外周部分が低減される。その結果、頭部１１の先端側における溝１３の端部や溝１３の内部において衝撃波が発生しやすい。衝撃波の発生は飛翔する射距離抑制弾１０の飛翔姿勢を不安定にし、飛翔安定性を低下させるので、最大飛翔距離を短縮する効果はあるが、射距離における命中精度が低下する原因となる。

例えば、射距離抑制弾１０の溝１３は、旋盤などの工作機械を用いた溝加工により、射距離抑制弾１０の外周面に設けられる。旋盤などの工作機械では、ペアとなるカッターを用い射距離抑制弾１０の外周面を切削することから、溝１３の数は２の倍数となることが好ましい。ここで、弾軸周りのバランスや弾軸周りの弾丸質量の分布対称性を保つこと考えると、溝１３の最小数は、弾軸周りに１８０°間隔で設けた２本ではなく、弾軸周りに９０°間隔で設けた４本であることが好ましい。

なお、溝１３の数を奇数とした場合、外周周りに一定角度間隔で配置することで、弾軸周りのバランスや弾軸周りの弾丸質量の分布対称性を保つことが可能となる。しかしながら、弾丸を保持しながら弾軸周りをかなり高度な角度制御を行いながら溝加工時に行う必要があり、溝加工が困難になり、また、高度な角度制御を行うことができない場合には、軸周りの弾丸質量のバランスが崩れ、弾丸の飛翔安定性が損なわれる。したがって、溝１３の数は奇数ではなく、偶数であることが好ましい。

これらを考慮すると、頭部１１に設けられる溝１３の幅Ｗは、銃身の口径の１／２０から１／４の範囲内に設定されることが好ましい。また、溝１３の数は、偶数本で、４本以上２０本以下の範囲に設定されることが好ましい。

最後に、溝１３の底面１３ａの形状について説明する。上述したように、複数の溝１３は、射距離抑制弾１０の先端側の一端部と、該一端部とは反対側となる他端部とが頭部１１の外周面と同一面となり、一端部及び他端部との間が弾軸Ｃに向けて湾曲した曲面形状の底面を有する。図４に示すように、湾曲した底面１３ａの形状としては、詳細には、底面１３ａの接線と弾軸Ｃとのなす角度θが０°から６０°の範囲で徐々に変化する曲面形状である。具体的には、弾軸Ｃを含む断面における溝１３の底面１３ａの形状は、円弧形状、楕円弧形状、これら形状の組み合わせの他、二次曲線で示される形状が挙げられる。溝１３の底面１３ａの形状を曲面形状とすることで、溝１３において衝撃波の発生を抑制することが可能となる。図４においては、弾軸Ｃを含む断面における溝１３の底面１３ａの形状が半径Ｒ＝５０ｍｍの円弧形状である場合を一例として示している。

次に、上述した射距離抑制弾１０の組み立て方法について説明する。まず、切削加工により製造した胴部１２の空洞部１４に補強材２０を固着する。補強材２０と第１の空間部１４ａとの嵌め合いの関係がしまりばめの関係である場合、補強材２０は、第１の空間部１４ａに対して圧入により固着する。一方、補強材２０と第１の空間部１４ａとの嵌め合いの関係が中間ばめの関係である場合、嫌気性接着剤を胴部１２の第１の空間部１４ａの内周面、又は補強材２０の外周面に塗布した上で、補強材２０を第１の空間部１４ａに対して滑合、押込、打込又は軽圧入により固着する。補強材２０が第１の空間部１４ａに固着された状態では、補強材２０の挿入側の端面２１は空洞部１４の段差部１４ｃに当接した状態で保持される。

胴部１２に補強材２０を固着した後、胴部１２に頭部１１を締結する。上述したように、頭部１１には雄ねじ部１１ｂが、胴部１２には雌ねじ部１５が各々設けられる。したがって、頭部１１の雄ねじ部１１ｂを、胴部１２の雌ねじ部１５に螺合させ、頭部１１を締め付ける。また、この他に、頭部１１の雄ねじ部又は胴部１２の雌ねじ部に嫌気性接着剤を塗布した後、頭部１１の雄ねじ部１１ｂを胴部１２の雌ねじ部１５に螺合させてもよい。頭部１１を胴部１２に締結することで、胴部１２の空洞部１４が頭部１１により遮蔽される。

本実施形態では、胴部１２の雌ねじ部１５に螺合させた後、頭部１１を締め付けることで、頭部１１と胴部１２を結合させているが、かしめ等の手法により、頭部１１と胴部１２とを締結することも可能である。

以下、本発明の射距離抑制弾１０を設計するに当たり、射距離２００ｍにおける射撃において、実弾と同等の飛翔性能や命中精度を有し、また、１ｋｍに到達する前に落下することを前提条件とした場合の、溝１３の幅Ｗや溝１３の底面１３ａの接線と弾軸Ｃとのなす角度θの最大値（以下、最大傾斜角θ_ＭＡＸと称する）について説明する。

まず、溝１３の幅Ｗと、最大傾斜角θ_ＭＡＸとが異なる射距離抑制弾１０を複数製造し、これら射距離抑制弾１０を用いて射距離２００ｍで射撃試験を行った場合の旋動減衰モーメントＭ、平均弾着半径比（実弾による射撃試験における平均弾着半径を基準としたときの値）について説明する。なお、事例１から事例４の各事例における射距離抑制弾１０は、１２．７ｍｍ口径の銃器に用いられる弾丸を対象とし、射距離抑制弾１０に設けられる溝１３の数は８本としている。

射撃試験は、以下の条件で実施される。予め設定した射距離に厚紙を標的として配置し、該厚紙に向けて射撃する。同時に、高速度ビデオカメラを用いて射撃試験の模様を撮影し、撮影により得られた映像から画像を解析することで、射距離抑制弾１０の速度、姿勢、旋動数などを求める。なお、射撃試験の模様の撮影は、少なくとも２箇所以上の地点で行う。各地点の高速度ビデオカメラの撮影開始のトリガーとしては、射出時の圧力や振動、銃口前に設置した光センサーなどを利用する。また、着弾点の測定としては、チップボードの任意の点を基準点とし、その基準点から銃痕までの縦軸及び横軸の距離を測定することが挙げられる。

旋動減衰モーメントＭの測定は、以下の通り実施される。
１）各撮影地点における高速度ビデオカメラの映像から各撮影地点での弾丸の旋動の角速度を計測する。
２）弾丸が各撮影地点を通過する時の、トリガーからの経過時間を求める。
各地点での角速度の差をトリガーからの時間差で割ることで弾丸の角加速度を計算する。
３）角加速度と弾丸の慣性モーメントとの積から旋動減衰モーメントＭを算出する。

平均弾着半径の測定は、以下の通り実施される。
１）射撃数分の弾着点の平均を平均弾着点として算出する。
２）平均弾着点から角弾着点までの直線距離の平均値を平均弾着半径として算出する。

図５に示すように、事例１に示す射距離抑制弾１０は、各溝の幅を０．６３ｍｍ（口径比１／２０）、最大傾斜角θ_ＭＡＸを２２°としている。事例２に示す射距離抑制弾１０は、各溝の幅を１．５ｍｍ（口径比１／８）、最大傾斜角θ_ＭＡＸを２２°としている。また、事例３に示す射距離抑制弾１０は、各溝の幅を３ｍｍ（口径比１／４）、最大傾斜角θ_ＭＡＸを２２°としている。事例４に示す射距離抑制弾１０は、各溝の幅を１．５ｍｍ（口径比１／８）、最大傾斜角θ_ＭＡＸを４３°としている。

旋動減衰モーメントＭは、実弾を用いた射撃試験で得られる旋動減衰モーメントＭを基準とした場合（言い換えれば０とした場合）の値を示している。また、平均弾着半径は、実弾を用いた射撃試験で得られる平均弾着半径を１とした場合の比率を示している。

事例１に示す射距離抑制弾１０を用いた射撃試験において、旋動減衰モーメントＭは−０．００１６（Ｎ・ｍ）、平均弾着半径比は１．３であった。また、事例２に示す射距離抑制弾１０を用いた射撃試験において、旋動減衰モーメントＭは−０．００５１（Ｎ・ｍ）、平均弾着半径比は１．６であった。事例３に示す射距離抑制弾１０を用いた射撃試験において、旋動減衰モーメントＭは−０．００５５（Ｎ・ｍ）、平均弾着半径比は３．１であった。事例４に示す射距離抑制弾１０を用いた射撃試験において、旋動減衰モーメントＭは−０．００４４（Ｎ・ｍ）、平均弾着半径比は２．７であった。

事例１から事例４に示す射距離抑制弾１０を用いた射撃試験の結果から、溝１３の幅Ｗが狭くなるにしたがって射距離における平均弾着半径が小さく、旋動減衰モーメントＭが小さいことがわかった。つまり、溝１３の幅Ｗが狭いと、射距離抑制弾１０が飛翔した際に弾丸周りに発生する境界層に溝が埋もれてしまい、溝１３の効果が十分に得られない。その一方で、飛翔時に旋回する弾丸の飛翔安定性が確保され、命中精度が高い。

一方、溝１３の幅Ｗが広いと、溝１３により発生する旋動減衰モーメントＭが大きく、溝１３を設けた効果が十分に得られる。その一方で、飛翔時に旋回する弾丸の飛翔安定性が低下し、射距離における命中精度が低くなる。

さらに、溝１３の幅Ｗを大きくしすぎると、弾丸の先端における流線形状が減少する。その結果、弾丸の先端側における溝１３の端部や溝１３の内部で、衝撃波が発生する。したがって、この場合も、旋動減衰モーメントＭが大きくなり、弾丸の飛翔安定性が低下する。その結果、射距離における命中精度が低下する。

さらに、事例２及び事例４に示す射距離抑制弾１０の射撃試験の結果から、最大傾斜角θ_ＭＡＸを変化させたとしても、旋動減衰モーメントＭの大きさはほぼ同等の値となる。しかしながら、最大傾斜角θ_ＭＡＸを大きくした事例４に示す射距離抑制弾１０における平均弾着半径比の結果は、事例２に示す射距離抑制弾１０における平均弾着半径比よりも大きくなる。つまり、溝１３の底面１３ａの角度を大きくすると、溝１３の内部で衝撃波が発生し、衝撃波の発生に起因した外力が弾丸に影響する。

上述した事例１から事例４に示す射距離抑制弾１０を用いた射撃試験の結果を考慮すると、射距離２００ｍまでの飛翔性能に関して、溝１３の幅Ｗが１．５ｍｍ、最大傾斜角θ_ＭＡＸが２２°に設定された射距離抑制弾１０の飛翔性能が、実弾と同等の飛翔性能を有することがわかった。

次に、実弾及び軽量化された弾丸を用いた射撃試験において得られた最大飛翔距離の結果を図６に示す。なお、軽量化された弾丸は、実弾と同一の外形形状である。射撃試験において用いた弾丸は、実弾（４５ｇ）の他に、５ｇ，１０ｇ，２０ｇ，２５ｇ，３０ｇに軽量化した弾丸が挙げられる。

図６に示すように、弾丸は重いほど最大飛翔距離は長く、軽いほど最大飛翔距離は短くなる。なお、弾丸が軽量化され過ぎると、弾丸は転倒しやすくなる。例えば弾丸の重量が２０ｇ以下となる場合、銃口から１０ｍ以内で転倒することが多い。したがって、弾丸の重量を軽量化する場合、２０ｇ以上３０ｇ以下とすることが好ましいことがわかった。

最後に、実弾、軽量化のみを行った弾丸、射距離抑制弾１０を用いた射撃試験において得られた最大飛翔距離の結果を図７に示す。なお、本発明の射距離抑制弾１０は、幅Ｗ＝１．５ｍｍ、最大傾斜角θ_ＭＡＸ＝２２°の溝１３を８本設けた。

図７に示すように、実弾の最大飛翔距離（６０００ｍ）に比べて、軽量化のみを行った弾丸の最大飛翔距離は５０００ｍ未満となり、軽量化することで弾丸の最大飛翔距離が短縮されたことがわかる。また、射距離抑制弾１０は、最大飛翔距離が９００ｍとなることがわかる。

つまり、上記射撃試験では、射距離抑制弾１０は、例えば銃口から発射された瞬間から、射距離２００ｍに到達するまでの初期の弾道、言い換えれば弾丸が飛翔する軌道及び飛翔する弾丸の存速（弾道の途中の任意の点を弾丸が通過するときの速度）の存速逓減率（銃口から発射された瞬間の弾丸の速度を初速とした場合、初速と存速との比率）が、実弾とほぼ変わらない。

そして、射距離抑制弾１０は、外周面に、弾軸周りに弾軸方向に延びる溝１６が空気抵抗を受けることにより、ある地点から急速に抗力が大きくなり、弾丸の存速逓減率も増大する。

これらにより、射距離抑制弾１０は、一定の距離までは実弾と同等の精度で飛翔することができ、存速逓減率を増大させる溝１３によって、実弾の持つ最大飛翔距離の約８５％まで射距離を減縮することができる。

このように、射距離２００ｍにおける射撃において、実弾と同等の飛翔性能を有し、また、飛翔距離が１ｋｍに到達する前に落下する飛翔性能となることを前提条件とした場合、溝の幅Ｗは１．５ｍｍ、最大傾斜角θ_ＭＡＸは２２°に設定することが最適であることがわかった。

なお、射距離２００ｍにおいて実弾と同等の飛翔性能を有し、また、飛翔距離が１ｋｍに到達する前に落下することを前提条件としたときの射距離抑制弾１０に設けられる溝１３の幅Ｗや最大傾斜角θ_ＭＡＸについて説明しているが、射距離や最大飛翔距離は一例を示したものに過ぎず、これら距離に合わせて、溝の幅Ｗ、溝の数及び最大傾斜角θ_ＭＡＸの他、弾丸自体の重量が設定されることは言うまでもない。

本実施形態では、弾軸方向における後端部の外周面に弾帯を有していない弾丸を例に取り上げているが、弾軸方向における後端部の外周面に弾帯を有する弾丸であっても、本発明に示す溝を設けることで、本発明と同様の効果を得ることができる。

本実施形態では、頭部、胴部及び補強材から構成される射距離抑制弾を一例に取り上げているが、頭部及び胴部が一体に設けられた射距離抑制弾であっても、本発明に示す溝を設けることで、本発明と同様の効果を得ることができる。この場合、弾丸の重量を軽量化するために、実弾の材質よりも比重の低い材質を用いてもよいし、実弾の材質と同一の材質を用いてもよい。

１０…射距離抑制弾、１１…頭部、１２…胴部、１３…溝、１４…空洞部、２０…補強材

Claims

弾軸方向に直交する断面が先端に向けて縮径され、前記断面の外径の最大径が銃器の口径よりも大きく設定された射距離抑制弾において、
前記弾軸方向に延びる溝を外周面の弾軸周りに複数備え、
前記溝は、前記断面の外周長さが前記溝の数と前記溝の幅との積により示される長さを超過する位置を一端部として、前記先端とは反対側となる後端に向けて延びることを特徴とする射距離抑制弾。
請求項１に記載の射距離抑制弾において、
前記溝は、前記弾軸方向において、前記断面の外径が最大径となる位置よりも前記先端側で且つ前記銃器の口径未満となる位置に、前記一端部とは反対側となる他端部を有することを特徴とする射距離抑制弾。
請求項２に記載の射距離抑制弾において、
前記溝は、前記一端部及び前記他端部が前記外周面と同一面となり且つ前記一端部及び前記他端部の間が弾軸に向けて湾曲した曲面形状の底面を有することを特徴とする射距離抑制弾。
請求項３に記載の射距離抑制弾において、
前記溝の底面は、前記溝の底面に接する接線と前記弾軸とのなす角度が０°から６０°までの間で変化する曲面であることを特徴とする射距離抑制弾。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の射距離抑制弾において、
前記溝は、前記外周面の弾軸周りに一定角度間隔で設けられ、
前記溝の数は、偶数で且つ４以上２０以下の範囲であることを特徴する射距離抑制弾。
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の射距離抑制弾において、
前記溝は、前記銃器の口径の１／２０以上１／４以下の幅を有することを特徴とする射距離抑制弾。
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の射距離抑制弾において、
前記溝を前記外周面の弾軸周りに複数備えた頭部と、
前記弾軸方向の一端が開口された中空領域を有する有底筒形状で、前記頭部が前記中空領域を遮蔽するように締結される胴部と、
前記胴部の前記中空領域内に固着される補強材と、
を有することを特徴とする射距離抑制弾。
請求項７に記載の射距離抑制弾において、
前記頭部の材質は、前記胴部の材質よりも比重が小さい材質であることを特徴とする射距離抑制弾。
請求項７又は請求項８に記載の射距離抑制弾において、
前記頭部は、合成樹脂材又はアルミ合金で構成され、
前記胴部は、黄銅で構成されることを特徴とする射距離抑制弾。
請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の射距離抑制弾において、
前記補強材は、鋼材で構成されることを特徴とする射距離抑制弾。
請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の射距離抑制弾において、
前記頭部の後端側に設けられた雄ねじ部と、
前記中空領域に面する内周面で且つ前記胴部の開口された一端側に設けられ、前記頭部の後端側に設けられた雄ねじ部が螺合されて前記頭部と前記胴部とが締結される雌ねじ部と、を有することを特徴とする射距離抑制弾。