JP3977846B2 - 空包用弾薬 - Google Patents
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Description
しかし、実弾では発射する弾丸の飛距離が大きいため、射撃訓練は場所の確保が難しく、機会が限られていた。
したがって、射撃訓練では砲口からの飛散物がないか、またあるとしてもその飛散物は砲口から近い距離に落下する弾薬が望まれる。
そして、そのいくつかは、射撃訓練用弾薬として公知である。
その一例として、弾丸の弾殻にプラスチックを用い、その弾殻の外周に軸長状の溝を形成し、この弾丸内部の空洞部に鉄粉などをプレス成形したペレット状(タブレット状)の質量調整材を充填して成る射撃訓練用弾丸が、非特許文献1に開示されている。
そして、スピンしながら砲口外へ出た弾丸は、弾丸の弾殻が外へ向かう遠心力で形状を維持できなくなり破壊されるが、この弾殻は細分割されず、開花状の大塊となって残る。
また、弾殻自体を形成する材料にプラスチックを用いている。
通常は、強度面からナイロンやポリエチレンが使用される。
また、他の例として、弾丸素材自体が着火し、爆燃してガス化してしまう爆発性物質を素材とする弾丸が、特許文献1に開示されている。
また、この弾殻の材料は、グルテン生分解性プラスチックにより形成され、弾殻の中に火薬とともに重量調整用の粉体あるいは着弾表示用の粉体が充填されている。
また、他の例として、紙束と呼ばれる小銃用(5.56mm〜12.7mm)の空包用弾丸がある。
また、他の例として、生分解性プラスチックから成るピストル用弾丸が、特許文献3に開示されている。
また、他の例として、薬室と砲腔との境で装填するよう構成した分割破砕型の無薬きょう空包用ふた栓が、特許文献4に開示されている。
このふた栓は、薬室内の発射薬の作動で、発射時におけるガス圧力をシールするとともに、このガス圧力により分割破砕する際、大塊片の発生がない。
しかしながら、弾丸強度を確保するには、その強度面(取扱い上、機関砲における送給弾システム上)で溝数に限界があるため、破片を小さくするには自ずと限界があり、開花状の大塊となって残ってしまう。
そして、弾殻材料がプラスチックであり、通常は強度面からナイロンやポリエチレンが使用されるので、これらは自然環境下において腐食消滅することなく、いつまでも残り環境上の問題を生じる虞がある。
次に、グルテン生分解性プラスチック製の弾殻と、その中に火薬を充填している弾丸では、砲から発射された後、目標の標的まで飛行し、標的に当たり弾殻内の火薬により破砕するので、飛距離の問題や訓練条件などの問題が生じ、訓練場所などが特定されてしまう。
次に、小銃用の空包の紙束では、紙や段ボール紙が使用されており、重量が軽いため、これをそのまま小中口径用空包に使用しても実弾と同様の反動力が得られず、連射が不可能であった。また、実弾と形状を異にするもので、実弾使用時のような取扱い、装填訓練が採用できなかった。
次に、無薬きょう空包用ふた栓では、155mmのような大口径で分離装填弾に用いるもので、このふた栓を装填した後に発射薬を装填することとなる。
これは、弾丸と発射装置が完全に分離しており、また、ガス反動を利用して連続射撃する機関砲のタイプ(25mm弾使用、35mm弾使用など)のように実弾相当の質量を得て速射的に連続射撃する構成としていないので、所定の腔圧を得て速射的に連続射撃を安定的に行うことはできない。
第1の発明においては、弾殻部の内部に空洞部を形成しておりその中に充填物が設けられ、実弾相当の質量を得ると同時に、弾殻部の分割破砕に寄与している。
弾頭部は、弾底部と弾殻部とで構成されており、この弾底部の内部断面形状を、例えば、半円状、半楕円状、台形、などにして、充填物を配置することができる。
ガス圧力により弾頭部が砲腔内を加速しながら砲口外へ出て小片化するときに、充填物は、ともに粉塵状になって飛散落下する。
しかも、生分解性樹脂により形成されているので、使用後に、自然環境下(例えば地上など)で自然分解し形状などが消滅する。
第2の発明においては、弾殻部の空洞部に充填物と緩衝材を設けるものであるが、緩衝材は、充填物の隙間を埋めることができ、また、送給弾の際に、充填物が弾殻内を移動し弾殻に衝突する衝撃を緩和する。
弾頭部は、弾殻部と弾底部とで構成されており、この弾底部の内部断面形状を、例えば、半円状、半楕円状、台形、などにして、充填物を配置することができる。
第3の発明は、請求項1または請求項2記載の空包用弾薬において、前記弾頭部の、弾底部外側底面、弾殻部外側外周または弾殻部内側内周のいずれか1ヶ所以上にスリットを設けて成ることを特徴とする空包用弾薬である。
第3の発明においては、設けたスリットが、割れの起点となり、弾頭部を分割破砕する。
また、機関砲の砲腔内からガス圧で外へ出る際、弾帯により砲腔内の腔線にそってスピン(回転)しながら空包用弾薬の弾殻部外側外周または弾殻部内側内周に設けたスリットが、割れの起点となり、弾殻部を分割破砕する。
第4の発明においては、充填物の発射後退力により、弾殻部尾部側面に破壊を生じさせるために、弾底部の内部に凹部を形成する。
また、充填物が弾底部の底面と側面とに圧力を加え、弾底部の底面から側面にわたって割れを与えることができる。
第5の発明は、請求項4記載の空包用弾薬において、前記弾底部内面は、凹部断面形状が半円状に形成されていることを特徴とする空包用弾薬である。
第5の発明においては、弾頭部は通常実弾と同様な円錐形状であるが、その弾底部は円柱状であり、この弾底部の内面(内部)の凹部形状は半球状となる。
(2)実弾相当の形状と質量を有し、機関砲での連続射撃が可能となる。
(3)連射が可能であるので、実弾時と同じ取扱、装填、射撃訓練が可能である。
(4)弾頭部が、砲口の近い距離で分割破砕および小片化し落下するので、射撃訓練上(演習上)の安全が確保されるとともに、訓練場所の選定範囲が広がる。
(5)弾頭部が、添加物を混合する生分解性樹脂により形成されるので、使用後に、自然環境下(例えば地上など)で自然分解し形状などが消滅する。
図1は、本発明の第一実施形態に係る空包用弾薬の弾頭部10を示す。
弾頭部10は、生分解性樹脂から成る弾殻部11と、その中に充填された充填物12とから成る。
生分解性樹脂は、酸素や水分、微生物などが存在する通常の環境条件下では自然分解する生分解性樹脂の全てが使用可能であるが、生分解性樹脂の生分解性が良いものほど好ましい。さらに、それらの中では融点が90℃以上のものがより好ましい。ここで、融点が90℃以上とは、機関砲のように連続射撃するものは砲内が過熱するので、当然大気環境下よりも高温になることが予想されることから、弾頭部10が変形や破損しないための条件である。
ここで、生分解性が良いとは、ASTM−D533892の規格によるコンポスト化条件で、40日で90%以上の分解率を示すことを意味している。
具体的に例示すると、例えば、ポリ乳酸菌系のラクティ(島津製作所(株)製)、脂肪族ポリエステル系のビオノーレ(昭和高分子(株)製)、ポリ乳酸菌系のレイシア(三井化学(株)製)、セルグリーン(ダイセル化学工業(株)製)、ビオグリーン(三菱ガス化学(株)製)、エコプラ(カーギルジャパン(株)製)、ルナーレ(日本触媒(株)製)、ポバール(クラレ(株))、エバーコーン(日本コーンスターチ(株)製)、澱粉系のコーンポール(日本コーンスターチ(株)製)、ドロンCC(アイセロ化学(株)製)、ノボン(チッソ(株)製)、マタービー(日本合成化学工業(株)製)、澱粉系のプラコーン(日本食品加工(株)製)などが挙げられる。
具体的に例示すると、鉄、亜鉛、タングステンであり、製造の際の利便性および良好な分割破砕状況を得るためには、好ましくは粒径10μm〜100μmの鉄、亜鉛、タングステンなどが挙げられる。
弾殻部11の厚さは、通常砲の口径の2%〜20%であり、取扱時、輸送時ならびに装填衝撃に対する強度確保のために砲の口径の5%以上が好ましい。また、連射に有効な反動量を得るための重量を確保するためと、良好な分割破砕状況を得るため、砲の口径の20%以下が好ましい。
弾殻部11の弾底部13の厚みは、砲腔内圧力に耐えうる強度を持つ必要性から、特に限定はないが、通常砲の口径の15%〜25%とするが、良好な分割破砕状況を得るために、図2のような構造の弾底部13が好ましい。さらに好ましくは、図3のように弾底部13にスリット14を入れる。
さらに具体的にいえば、図1のような構造の弾殻部11を作製するためには、例えば、図4に示す3つのユニット(先端部16、胴体部17、弾底部13)を組み合わせる方法がある。
各ユニット(先端部16、胴体部17、弾底部13)を作製するために各ユニット用の金型を作製し、そこに加熱溶融した生分解性樹脂を射出成形する。先端部16、胴体部17を組み合わせた後に、内部の中空部分に充填物12を充填し、弾底部13を接着剤を介して結合する。
この場合には、充填物12aとして、例えば、タングステンと砂とを任意の割合で混ぜたものなどが使用される。
充填物12の質量が高いと、セットバック(後退力)Gの力が大きくかかるので、弾殻部11を所定の強度にする必要がある。ただし、弾殻部11の強度が大きいと、砲口から近距離の範囲に完全に分割破砕し小片化することが容易でないので、脆さ(伸び率の低いもの)の性質を併せ持つ生分解性樹脂が必要である(伸び率を低くするためには、フィラーの混合量を調整する)。
なお、伸び率とは、物体に引張力を加えた場合には、一般にその引張力に応じた伸びが物体に生じる。そして、物体の元の長さ(引張力を加える前)に対して引張力によって伸びた寸法の比率を%で示したものをいう。
本実施形態に係る空包用弾薬20は、薬きょう部21と弾頭部22とから成る。そして、弾頭部22が、図7に示すように、先端が円錐状を為す弾殻部本体23と、閉鎖部25を有する弾底部24とから成る。弾殻部本体23と弾底部24は、生分解性樹脂によって形成されている。
弾殻部本体23は、弾底部24に近い方に弾帯26を形成している。また、弾殻部本体23は、先端部27aが閉塞した空洞27が全長にわたって形成されている。空洞27内には、充填物28を配置されている。充填物28は、先端から緩衝紙(例えば、ティッシュペーパ)28a、鉄粉(例えば、平均粒子径80μm)28b、鉄粉ペレット(例えば、2枚の円柱状鉄粉ペレット)28c、鉄粉(例えば、平均粒子径80μm)28dを順に充填している。
その際、円柱状鉄粉ペレット28cの外周(空洞27の内壁と接触する側面)にエポキシ系の接着剤を塗布する。これは、主に、弾薬を機関砲に装填する際の衝撃で、円柱状鉄粉ペレット28cが弾丸内部で移動したり崩れたりして、弾丸に損傷を生じさせないためである。
緩衝紙28aは弾力性があるので、緩衝紙28aを入れることで輸送中や保管中の鉄粉密度の変化による隙間が発生した場合でも、この隙間を埋めることができる。
緩衝紙28aは、機関砲に空包用弾薬20を装填する際の動作で、鉄粉28bが、弾殻部22内部を動く際の衝撃を緩和する。
緩衝紙28aは、軽く弾力性があるので、鉄粉などの充填する質量の関係から隙間が生じる場合にも使用できることは言うまでもない。
緩衝材28aは、紙以外にも、コルク、発泡性樹脂(例えば、発砲スチロール、発泡ポリウレタン、発泡ポリエチレンなど)が使用可能である。
鉄粉ペレット28cとしては、ペレット以外に、鉄粉をタブレット形状にプレス成形したものでも良い。ここで、タブレット形状とは、錠剤状のものをいい、丸薬として飲み込める小さな円盤状のものをいう。
充填物28は、先端から緩衝紙28a、鉄粉28b、鉄粉ペレット28c、鉄粉28dを順に充填した場合について説明したが、先端から緩衝紙28a、鉄粉ペレット28c、鉄粉28b、鉄粉ペレット28c、鉄粉28dを順に充填しても、あるいは先端から緩衝紙28a、鉄粉ペレット28c、鉄粉28dを順に充填しても良い。
弾底部24は、鍔部29aが弾頭部22の胴体部より若干小さい径とし、挿入部29bが弾殻部本体23の胴体部にしっくり挿入できる程度の径としてある。
弾底部24は、弾殻部本体23の開口部23aにエポキシ系の接着剤を介して固着される。弾底部24の内面断面は略半円状の凹部24aを形成している。
また、機関砲がその送給弾システムを動かすための必要最小腔圧は機関砲のタイプにより異なり、弾頭部質量と発射薬量の組み合わせ設定を表1などのデータに基づいて行うことが可能となる。
なお、本実施形態では弾底部24の内部断面を半円状の凹部24aに形成(この場合、弾底部は円柱状なのでその内部の凹部は半球状となる)したものを用いているが、必ずしもこの半円状に限定されるものではなく、半楕円形状、円錐形状、台形状などが可能である。
空包用弾薬20を、機関砲(火砲)の薬室に装填し、薬きょう部21の弾底部に設けられる雷管21aを撃針で発火させ着火薬および発射薬に伝火させてこの燃焼ガス圧力で弾頭部22を発射させる。
薬きょう部21は、弾頭部発射後、送給弾システムにより砲内から自動的に排出される。
そして、弾薬発射時に薬室内に発生するガス圧力で次弾の送給弾を行うが、弾頭部22は、ガス圧力で砲腔内から外へ出る。その際、弾帯26により砲腔内の腔線に沿ってスピン(回転)しながら放出される。
この時、発射時のセットバックG(後退力)で弾頭部22が軸方向につぶされ、弾殻部本体23が割れる。
弾頭部22は、砲腔内にあるときには、次弾を送給弾するためのガス圧力を確保する必要から、一定の質量を有する一塊の物体として砲腔内を移動し、砲口から出て完全に分割破砕および小片化する。
そして、この小片化した弾頭部22は、最大でも略幅10mm×40mmの片状なので空気抵抗により急激に減速し、砲口の近い距離で落下する。
弾頭部22の、内部に入れてある充填物28は、ガス圧力により弾頭部22が砲腔内を加速しながら砲口から近距離の範囲で完全に小片化する弾頭部22とともに粉塵状になって飛散落下する。
このとき、内部の密度を高めるために鉄粉ペレット28cを挟んで両サイドに鉄粉28b、28dを入れてあるので、発射時に弾殻部本体23の耐圧が弱まり始めると、鉄粉ペレット28cが粉体を圧しながら後退するので、鉄粉ペレット28c自体に不均一なひずみがかかり、鉄粉ペレット28cが崩壊し、砲口外へ出たときには粉体となる。
このとき、弾底部24の内面底部の断面形状を略半円状にしているので、充填物28は底面25と側面24bに圧力を加え、弾底部24の底面25から側面24bにわたり完全に割れる。
そして、弾殻部が砲口から近距離の範囲へ落下すると、充填物28は例えば鉄粉であり、自然界の環境下で腐食消滅し、また、弾殻部22は生分解性樹脂なので自然界の微生物により分解され消滅する。
本実施形態に係る空包用弾薬30は、弾頭部31の表面に幅1mm、深さ2mmのスリット32、33を複数長手方向に設けたものである。弾頭部31は、胴体部外径35mm、長さ175mm、肉厚3mmの円錐形状(実弾相当の形状)に形成してある。
スリット32は、図8、図9に示すように、弾殻部本体31aの先端部31a1の表面に等間隔で8本設けてある。スリット32は、弾殻部本体31aの円錐形状を為す弾殻部胴31a2の始まる付近から先端部31a1までの約50mmとしている。
スリット33は、図8に示すように、弾殻部本体31aの弾殻部胴31a2に等間隔で8本設けてある。スリット33は、弾帯36から円錐形状に成る境付近までの約70mmとしてある。
本実施形態に係る空包用弾薬30の弾頭部31は、図1に示す空包用弾薬10、図6に示す空包用弾薬20のいずれの構造であっても良く、任意である。
本実施形態では、幅1mm、深さ2mmのスリット32、33を8本設けた場合について説明したが、スリット32、33の溝幅、溝深さ、長さ、本数、箇所などは、質量調整の充填物の種類(密度が重要)や胴体外径などから適宜選択することが好ましい。
また、本実施形態では、弾殻部表面にスリットを形成する場合について説明したが、弾殻部内面にスリットを形成しても良い。
空包用弾薬30を、機関砲(火砲)の薬室に装填し、薬きょう部35の弾底部に設けられる雷管37を撃針で発火させ着火薬および発射薬に伝火させてこの燃焼ガス圧力で弾殻部を発射させる。
薬きょう部35は、弾丸発射後、送給弾システムにより砲内から自動的に排出される。
そして、弾薬発射時に薬室内に発生するガス圧力で次弾の送給弾を行うが、弾頭部31は、ガス圧力で砲腔内から外へでる。その際、弾帯36により砲腔内の腔線に沿ってスピン(回転)しながら弾頭部31の外周側面部および底部面に設ける各スリット32、33から割れ始める。
この時、発射時のセットバックG(後退力)で弾頭部31が軸方向につぶされ、弾殻部本体31aが割れることとなるが、スリット32、33は割れの起点となる。
弾頭部31は、砲腔内にあるときには、次弾を送給弾するためのガス圧力を確保する必要から、一定の質量を有する一塊の物体として砲腔内を移動し、砲口から出て完全に分割破砕および小片化する。
そして、この小片化した弾頭部31は、最大でも略幅10mm×40mmの片状なので空気抵抗により急激に減速し、砲口の近い距離で落下する。
弾底部40は、鍔部41と挿入部44とが一体成形されており、鍔部41の外側底面部42には、等間隔に8本のスリット43が形成されている。
図11は、本発明の第一実施形態ないし第三実施形態に係る弾頭部10、空包用弾薬20、30のいずれかに使用される弾底部50を示す。
弾底部50は、鍔部51と挿入部52とを有し、挿入部52の内部断面が底面方向に略半円状を為す凹部53に成形してある。
ここで、矢印は、発射時のセットバック(後退力)Gで充填物(鉄粉など)が底面54および側面55方向に力がかかる様子を表している。
なお、本発明は、従来の小銃用空包弾薬から大口径砲用空包弾薬まで適用可能である。
(実施例1)
図4に示すような各パーツを作製し、それらと充填剤を組み合わせて弾頭部10Aを作製した。生分解性樹脂として、ビオノーレ(昭和高分子(株)製生分解製樹脂)を使用し、充填物12としてタングステン(仮比重5.9)と砂(仮比重)を任意の割合に混ぜたものを使用し、重量が75gおよび105gの2種類とした。
薬きょうに所定の発射薬を填薬して、弾頭部10Aを設置して、空包用弾薬を作製し、25mm機関砲により射撃試験を行った。
弾頭部10Aの破砕状況を、砲口前5mの所に縦×横が1.8m×1.8mで厚さ1mmのチップボードを設置し、チップボードにあいた孔径ならびに孔数状況により確認した。
その結果、5m地点に置いたチップボードの状況から判断すると、最大破片の大きさは3.0cm×1.5cmの大きさであり、約300個の小片に分割されていることが分かった。
次に、50m地点にチップボードを置いた射撃試験を実施した結果、チップボードの状況から判断すると、いずれの場合も、チップボードは無傷であることから、50m先のチップボードを貫通する威力は残っていないことを確認した。
なお、この弾薬は連射が可能であり、かつ、弾頭部10Aの胴体部分17が12ケ月で大部分生分解することを確認した。
本発明を35mm機関砲の空包用弾薬に応用した例を示す。
図5に示すような各バーツを作製し、それらと充填物12aを組み合わせることで、弾頭部10Bを作製した。生分解性樹脂としてはビオノーレ(昭和高分子(株)製生分解製樹脂)を使用し、充填物12aとしてタングステン(仮比重5.9)と砂(仮比重)を任意の割合に混ぜたものを使用し、重量を380gとした。
薬きょうに所定の発射薬を填薬して、弾頭部10Bを設置して、空包用弾薬を作製し、射撃試験を行った。
その結果、100m地点に置いたチップボードの状況から判断すると、最大破片の大きさは3.0cm×1.0cmであり、平均1個の破片の打痕が確認されたが、110m以上飛翔したものはなかった。
なお、この弾薬は連射が可能であり、かつ、弾頭部10Bの胴体部分17aが12ヶ月で大部分生分解することを確認した。
11 弾殻部
12、12a、28 充填物
13、13a、24、40、50 弾底部
14 スリット
15、21、35 薬きょう部
16、16a、31a1 先端部
17、17a、31a2 胴体部
20、30 空包用弾薬
23、31a 弾殻部本体
24a、53 凹部
25 閉鎖部
26、36 弾帯
27 空洞
27a 先端部
28a 緩衝紙
28b、28d 鉄粉
28c 鉄粉ペレット
29a、41、51 鍔部
29b、44、52 挿入部
32、33、43 スリット
Claims (5)
- 雷管、着火薬および発射薬を内部に備えた薬きょう部と弾頭部とから成る空包用弾薬において、前記弾頭部は、該弾頭部の外形を形成する有底の筒状体から成る生分解性樹脂で成形された弾殻部と、この弾殻部内に充填または圧填される比重1〜10、最大粒径3mm以下の充填物と、前記弾殻部の底部を塞ぐ弾底部とで構成され、前記充填物は前記弾殻部内に充填または圧填され、前記充填物を充填または圧填した前記弾殻部の底部は前記弾底部で塞がれていることを特徴とする空包用弾薬。
- 請求項1記載の空包用弾薬において、充填物の一部が緩衝材であることを特徴とする空包用弾薬。
- 請求項1または請求項2記載の空包用弾薬において、前記弾頭部の、弾底部外側底面、弾殻部外側外周または弾殻部内側内周のいずれか1ヶ所以上にスリットを設けて成ることを特徴とする空包用弾薬。
- 請求項1ないし請求項3の何れか1項記載の空包用弾薬において、前記弾殻部は、前記充填物の発射後退力により弾底部が破壊・分離する前に、弾殻部尾部側面に破壊を生じさせる破壊領域が弾底部内面に形成されていることを特徴とする空包用弾薬。
- 請求項4記載の空包用弾薬において、前記弾底部内面は、凹部断面形状が半円状に形成されていることを特徴とする空包用弾薬。
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