JP3430464B2 - 飛翔体の安全装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、特に、放物線を描い
て飛翔する飛翔体に係り、飛翔体内に設置された爆薬の
発火装置の動作タイミングを制御する飛翔体の安全装置
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、飛翔体の安全装置としては、
固定タイマや、発射前に設定するプリセットタイマなど
が用いられている。上記固定タイマは製造工程において
一定のタイマ値が設定されるタイマであり、一方、プリ
セットタイマは作業者が発射直前にタイマ値を随意に選
択するタイマである。そして、これらタイマに設定され
た時間が経過すると、信管の電気系の安全機構が解除さ
れる。 【０００３】しかしながら、上述したタイマを用いた従
来の飛翔体の安全装置では、タイマは、弾丸が砲から発
射されたか否かにかかわらず、電源が作動を開始すると
同時に作動するため、発射直前に設定しなければなら
ず、作業が繁雑になるとともに、気象条件や、目標位
置、弾道等に応じた設定値とする必要があるという欠点
を有していた。 【０００４】そこで、砲弾が発射されてから着弾するま
での速度変化に着目し、該速度を弾頭に設けた風車発電
機により測定することによって、砲弾がその弾道の頂点
付近に達したことを検出して上記安全装置を解除する方
式が考えられている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した風
車発電機を用いた従来の安全装置では、弾道の頂点付近
では、砲弾の速度は最も低下しているときであり、風車
発電機のような回転駆動部を有する検出器では動作が不
安定になる可能性があり、信頼性低下につながるという
問題がある。また、風車発電機では、回転駆動部を有す
るため、小型化が難しく、信管における占有体積が大と
なり、その結果として、信管が大型化するという問題が
生じる。 【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされて
ものであり、小型化でき、かつ、信頼性を向上できる飛
翔体の安全装置を提供することを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明では、飛翔体内に設置された爆薬の発火装
置の動作タイミングを制御する飛翔体の安全装置におい
て、前記飛翔体の弾頭に取り付けられ、該飛翔体に対す
る風圧を検出する圧力センサと、前記圧力センサの最大
出力電圧を保持するとともに、該最大出力電圧を所定の
分圧比で分圧し、前記圧力センサの出力電圧が取り得る
最小値より大である分圧値とする保持手段と、前記圧力
センサの出力電圧と前記分圧値とを比較し、出力電圧が
分圧値よりも小となると、前記発火装置を動作させる比
較手段とを具備することを特徴とする。 【０００８】 【作用】飛翔体が発射されると、圧力センサによって飛
翔体に対する風圧が検出される。圧力センサの最大出力
電圧は、保持手段によって保持されるとともに、該最大
出力電圧が所定の分圧比で、前記圧力センサの出力電圧
が取り得る最小値より大である分圧値として分圧され
る。そして、圧力センサの出力電圧と分圧値とが比較手
段により比較され、出力電圧が分圧値よりも小となる
と、発火装置が動作する。 【０００９】 【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
ついて説明する。図１は電気的安全機構を設けた飛翔体
の安全装置の安全解除機構の構成を示すブロック図であ
る。同図において、１は発射衝撃検出機構であり、これ
は複数後退ピン方式と呼ばれる仕組みで作動する。すな
わち、発射衝撃によって１本目の後退ピンが移動し、こ
の移動によりストッパがはずれ、さらに、２本目の後退
ピンが同様に発射衝撃により移動し、最終的に２本目の
後退ピンにより圧電素子を打撃し、起電力を発生させ
る。また、電源（熱電池）２は、常温で固体である電解
質を有しており、上記起電力に応じた熱が加えられる
と、該電解質が溶解し、所定の電圧を出力する。 【００１０】次に、３は、圧力センサであり、図６に示
すように飛翔体の側頭部の側面内壁部に取り付けられて
いる。この圧力センサ３は、該圧力センサ３が取り付け
られている側面の圧力検出孔３ａの外側を流れる空気流
に基づいて発生する負圧を検出する。 【００１１】ここで、圧力センサ３の出力特性を次の表
１に示す。 【表１】 この表１に示すように、空気源圧力に対する圧力センサ
３（図６）の出力電圧は空気源圧力が増加するに従って
減少している。表１に示す各空気源圧力に対応する各相
対値は各空気源圧力に対応する各出力電圧から空気源圧
力が「０」である場合の出力電圧を減算した値である。
そして、図８は各空気源圧力を横軸に、各相対値を縦軸
にして各空気源圧力と各相対値の関係を表したグラフで
ある。点線部が図６に示す飛翔体の側頭部の側面内壁に
取り付けられている圧力センサ３の出力特性であり、空
気源圧力と相対値は反比例関係になっている。また、実
線部が図７に示す飛翔体の弾頭部の上部に取り付けられ
ている圧力センサ３の出力特性であり、空気源圧力と相
対値は比例関係になっている。 【００１２】上記圧力センサ３は、上述した負圧に反比
例した圧力信号Ｖ１を飛翔検出部４および頂点検出部７
へ供給する。ここで、図１に示す飛翔検出部４の構成に
ついて図２を参照して説明する。図２は、飛翔検出部４
の構成を示すブロック図である。図において、増幅回路
４ａは圧力センサ３から供給される圧力信号Ｖ１を増幅
してコンパレータ４ｂに出力する。コンパレータ４ｂは
前記圧力信号の値が所定の値より小さいか否かを判断
し、所定の値より小さい場合には「１」を、大きい場合
には「０」をＡＮＤ回路４ｃに出力する。 【００１３】４ｄはクロック信号発生回路であり、所定
周期のクロック信号をＡＮＤ回路４ｃへ出力する。ＡＮ
Ｄ回路４ｃはコンパレータ４ｂから供給される信号値が
「１」となった時、開状態となり、クロック信号発生回
路４ｄから供給されるクロック信号をカウンタ４ｅに出
力する。 【００１４】カウンタ４ｅはＡＮＤ回路４ｃから供給さ
れるクロック信号をカウントする。この結果、圧力セン
サ３が検出する圧力値が所定の値より小さくなってどれ
だけ時間が経過したかがわかる。カウンタ４ｅは、カウ
ント値が最大カウント数（ビット数によって決まる最大
値）以上になると、キャリービットをドライバ４ｆに出
力する。ドライバ４ｆは、上記キャリービットを受ける
と、図１に示すソレノイド部５へ駆動電流を出力する。 【００１５】ソレノイド部５は、上記駆動電流により励
磁されると、図示しない駆動ピンを駆動するようになっ
ている。ここで、上記駆動ピンの作用について説明する
ために、ロータ部６の機構について図６を参照して説明
する。図６において、１２〜１４は、いずれも火薬を表
し、符号１５は主火薬を表している。火薬１３は、水平
方向に回転可能に取り付けられたシャッター内に装着さ
れており、該シャッターは、上記火薬１３が上下に設け
られた他の火薬１２および主火薬１５と一直線上に並ば
ない位置において、上記駆動ピンにより固定されてお
り、発射前、駆動ピンが作動していない状態では、図示
のように、火薬１３は火薬１２，１４に対して位置がず
れるように配設される。したがって、万一、火薬１２が
発火しても主火薬１５は発火しないようになっている。 【００１６】また、上記シャッターは、駆動ピンによっ
て固定されている反対側からバネによって、常時、引張
られており、ソレノイド部５が作動することにより、駆
動ピンが外れると、火薬１３を火薬１２，１４と一直線
上に並ぶ位置まで、上記バネの引張り力によって回転す
るようになっている。この結果、火薬系列が炸裂準備状
態となる。 【００１７】次に、頂点検出部７の構成について図３を
参照して説明する。図３は、頂点検出部７の構成を示す
ブロック図である。図において、増幅回路７ａは上記圧
力信号Ｖ１を所定のレベルに増幅した後、出力電圧Ｖ２
としてピーク・ホールド回路７ｂおよびコンパレータ７
ｃへ出力する。ピーク・ホールド回路７ｂは、上記出力
電圧Ｖ２の最大値を保持するとともに、該最大値を分圧
回路によって所定の分圧比で分圧し、これをコンパレー
タ７ｃの基準電圧Ｖrefとして出力する。このとき、基
準電圧Ｖrefは、図５の上段に示すＱ点における出力電
圧Ｖ１よりやや大となるよう分圧回路によって設定され
る。 【００１８】コンパレータ７ｃは、上記出力電圧Ｖ２と
基準電圧Ｖrefとを比較し、出力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖr
efより小となると、その出力を反転する。すなわち、圧
力センサ３の最大出力電圧の分圧値より小となると、該
コンパレータ７ｃの出力は、充電開始信号Ｓ１として、
図示しないドライバ（トンジスタ等）に供給され、図１
に示す近接センサ部８および充電部９へ電源電圧を供給
するようになっている。 【００１９】ここで、上述した圧力センサ３の圧力信号
Ｖ１と飛翔体（砲弾）の高度（速度）との関係について
図５を参照して説明する。図５は、上述した飛翔体の発
射から着弾までの高度推移（下段）と、その間の圧力セ
ンサ３の圧力信号Ｖ１の絶対値変化（もしくは飛翔体の
速度変化、上段）とを示すグラフである。図において、
所定の角度で発射された飛翔体は、漸次高度を上げ、最
大弾道高（Ｑ点）を通過した後、漸次高度を下げ、弾着
点に達するという放物線を描いて飛翔する。また、この
弾道における飛翔体の速度は、発射直後のＰ点において
最大となり、最大弾道高であるＱ点において最小とな
り、再び、落下することで速度を増加させ、弾着点に到
達するという変化をとる。 【００２０】したがって、弾頭には、上記飛翔体の速度
に応じた風圧（正圧、もしくは負圧）が加えられること
になる。上記圧力センサ１は該風圧を検出するため、そ
の圧力信号Ｖ１は、図５の上段に示すように、飛翔体の
速度変化に対応したものとなる。すなわち、圧力センサ
１の圧力信号Ｖ１は、飛翔体の発射直後のＰ点において
最大出力電圧ＶMAXとなり、飛翔体の高度が大となるの
に従って小さくなり、最大弾道高であるＱ点において、
発射直後からみて最小値となって、その後、漸次大とな
るという変化をとる。 【００２１】次に、図１に示す近接センサ部８は、アン
テナＡＮから放射した電波の反射波を検出することによ
り、飛翔体が目標物に近接したか否かを検出するレーダ
であり、頂点検出部７により電源２が供給されると作動
するようになっている。この近接センサ部８は、電波の
反射波により、目標物に十分近接したと判断すると、ト
リガー信号ＴＧを充電部９へ供給する。 【００２２】次に、充電部９は、頂点検出部７によって
電源２が供給されると、充電を開始し、トリガー信号Ｔ
Ｇが供給された時点で、充電した電荷を放電し、該放電
電流を電気雷管１０へ出力する。ここで、上記充電部９
の回路構成について図４を参照して説明する。図４にお
いて、充電部９は、サイリスタＱ、コンデンサＣおよび
ダイオードＤからなる。上記コンデンサＣとダイオード
Ｄは直列接続されるとともに、上記サイリスタＱに並列
接続されている。また、上記ダイオードＤには、電気雷
管１０が並列接続されている。 【００２３】上記サイリスタＱのゲートＧには、上述し
たトリガー信号ＴＧが供給されており、該トリガー信号
ＴＧがローレベルの場合には、アノードＡ−カソードＫ
間は非導通である。したがって、この状態では、電源２
から供給される電圧は、コンデンサＤへ充電される。一
方、トリガー信号ＴＧがハイレベルになると、サイリス
タＱのアノードＡ−カソードＫ間が導通し、コンデンサ
Ｃに充電されていた電荷がサイリスタＱおよび電気雷管
１０を通して放電される。この結果、電気雷管１０に放
電電流が流れる。電気雷管１０は、図６に示す火薬１２
内に挿入されており、上記放電電流が流れると発熱し
て、火薬１２を発火させるようになっている。 【００２４】したがって、上述したロータ部６が炸裂準
備状態となり、かつ、上記電気雷管１０に放電電流が流
れた場合にのみ主火薬１５に点火するようになってい
る。図１では、この条件（機能）を一点破線のＡＮＤ１
１によって示している。 【００２５】次に、上述した構成による動作について説
明する。飛翔体が所定の角度で発射されると、発射衝撃
検出部１において、順次後退ピンが移動し、電源２を作
動させ、各部へ電源を供給する。電源が供給されると、
圧力センサ３により、圧力検出孔３ａの外側を流れる空
気流によって生ずる負圧が検出される。そして、該負圧
に反比例した圧力信号が飛翔検出部４へ供給される。飛
翔検出部４では、上記圧力信号が増幅器４ａによって増
幅された後、コンパレータ４ｂへ供給される。コンパレ
ータ４ｂは、圧力信号の値が所定の値より小さくなる
と、ＡＮＤ回路４ｃへ「１」なる信号を供給し、ＡＮＤ
回路４ｃを開状態とする。 【００２６】このＡＮＤ回路４ｃには、クロック信号発
生回路４ｄからクロック信号が供給されているため、該
クロック信号はカウンタ４ｅへ供給される。そして、ク
ロック信号は、カウンタ４ｅによりカウントされ、圧力
センサ３が検出する圧力値が所定の値より小となってか
らの経過時間が計測される。そして、上記カウント値が
所定の値より大となると、ドライバ４ｆにより、駆動ピ
ンが外されてローター機構が駆動し、火薬１２〜主火薬
１５が一直線に配列される。 【００２７】一方、頂点検出部７において、ピーク・ホ
ールド回路３には、発射直後に圧力センサ１が出力する
最大出力電圧ＶMAXが保持される。この出力電圧ＶMAXは
分圧回路により分圧され、基準電圧Ｖrefとしてコンパ
レータ４に供給される。このとき、該基準電圧Ｖref
は、図２の上段に示すＱ点における最小出力電圧よりや
や大となる値をとる。以後、コンパレータ４は、圧力セ
ンサ１が出力する出力電圧Ｖ１に比例した増幅器２の出
力電圧Ｖ２と、上記基準電圧Ｖrefとを逐次比較する。 【００２８】そして、飛翔体がＱ点に達する直前におい
て、出力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖrefより小となると、コ
ンパレータ４の出力が反転する。すなわち、コンパレー
タ４の出力は、安全解除信号Ｓ１として、図示しないド
ライバ（トンジスタ等）に供給され、図１に示す近接セ
ンサ部８および充電部９へ電源電圧を供給する。そし
て、電源が供給された近接センサ部７では、アンテナＡ
Ｎから放射した電波の反射波が検出され、飛翔体が目標
物に近接したか否かが検出される。さらに、これと並行
して、充電部８は、電源２が供給されると、充電を開始
する。この状態において、目標物に十分近接していない
場合には、トリガー信号ＴＧが出力されないため、電気
雷管１０に電流は流れず、火薬１２にも点火されない。 【００２９】そして、近接センサ部７において、目標物
に十分近接したと判断されると、トリガー信号ＴＧが充
電部９へ供給される。上記トリガー信号ＴＧが供給され
ると、充電部９はコンデンサＣに蓄えられた電荷を放電
し、電気雷管１０へ放電電流を供給する。この結果、火
薬１２が点火され、さらに、一直線に配列された火薬１
３、主火薬１５に引火し、飛翔体が炸裂する。 【００３０】なお、上述の図１に示す圧力センサ３は、
図６のように、飛翔体の側頭部に設置されることに限定
されることなく、例えば、図７に示すように、弾頭の先
頭部の側面内壁部に取り付けるようにしてもよい。この
場合、この圧力センサ３は、該圧力センサ３が取り付け
られている先端の圧力検出孔３ａに対する風圧に基づい
て発生する正圧を検出して、該正圧に反比例した出力電
圧を増幅回路７ａに供給する。 【００３１】 【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、飛翔体内に設置された爆薬の発火装置の動作タイミ
ングを制御する飛翔体の安全装置において、前記飛翔体
の弾頭に取り付けられ、該飛翔体に対する風圧を検出す
る圧力センサと、前記圧力センサの最大出力電圧を保持
するとともに、該最大出力電圧を所定の分圧比で分圧
し、前記圧力センサの出力電圧が取り得る最小値より大
である分圧値とする保持手段と、前記圧力センサの出力
電圧と前記分圧値とを比較し、出力電圧が分圧値よりも
小となると、前記発火装置を動作させる比較手段とを具
備するようにしたため、飛翔体が最大弾道高に達したこ
とを検出した後、発火装置を作動させるため、信管の安
全性をより確実なものにできる。また、小型化が難しい
風車発電機を装備する必要がないため、信管を小型化で
きるという利点が得られる。また、圧力センサの出力特
性にばらつきがあっても、一定の割合で分圧した値を基
準値としているので、回路定数等の調整を必要としない
という利点が得られる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例における安全装置の構成を示
すブロック図である。 【図２】本発明の一実施例における飛翔検出部の構成を
示すブロック図である。 【図３】本発明の一実施例における頂点検出部の構成を
示すブロック図である。 【図４】本発明の一実施例における充電部の回路構成を
示す回路図である。 【図５】本発明の一実施例における砲弾の発射から着弾
までの高度推移（下段）と、その間の圧力センサ１の出
力電圧Ｖ１の変化（もしくは砲弾の速度変化、上段）と
を示すグラフである。 【図６】本発明の一実施例における信管の外観図であ
る。 【図７】本発明の一実施例における信管の外観図であ
る。 【図８】本発明の一実施例における信管の圧力センサ１
の出力特性を示す図である。 【符号の説明】 １ 発射衝撃検出部 ２ 電源 ３ 圧力センサ（圧力センサ） ４ 飛翔検出部 ５ ソレノイド部 ６ ロータ部 ７ 頂点検出部 ７ａ 増幅回路 ７ｂ ピーク・ホールド回路（保持手段） ７ｃ コンパレータ（比較手段） ８ 近接センサ部 ９ 充電部 １０ 電気雷管（発火装置）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須山 義紀 神奈川県秦野市曾屋500番地 横河電子 機器株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−137200（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F42C 15/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 所定の角度で発射され、漸次高度を上げ
   て最大弾道高を通過した後に漸次高度を下げて着弾点に
   到達するという放物線を描いて飛翔する飛翔体内に設置
   された爆薬の発火装置の動作タイミングを制御する飛翔
   体の安全装置において、 前記飛翔体の弾頭に取り付けられ、該飛翔体に対する風
   圧を検出する圧力センサと、 前記圧力センサの最大出力電圧を保持するとともに、該
   最大出力電圧を予め規定された所定の分圧比で分圧する
   ことにより前記圧力センサの出力電圧が前記最大出力電
   圧以降において取り得る既知の最小値よりもやや大であ
   る分圧値を出力する保持手段と、 前記圧力センサの出力電圧と前記分圧値とを比較し、出
   力電圧が分圧値よりも小となると、前記発火装置を動作
   させる比較手段とを具備することを特徴とする飛翔体の
   安全装置。