JP4234717B2 - 発射体を等方的に発射する運動エネルギーロッド弾頭 - Google Patents

Description

本発明は運動エネルギーロッド弾頭における改良に関する。

本願は２００２年８月２９日提出の仮出願シリアルNo.60/406,828の優先権を主張する。

破壊(Destroying)ミサイル、航空機、再突入体(re-entry vehicles)および他の標的は、三つの基本的類に収まる。すなわち「ヒット・トゥ・キル(hit-to-kill)」飛体(vehicles)、爆裂片形成弾頭(blast fragmentation warheads)、および運動エネルギーロッド弾頭である。

「ヒット・トゥ・キル」飛体は通常、たとえばPatriot、THAADまたはPAC3ミサイルのようなミサイルによって再突入体または他の標的に接近した位置へと発射される。キル飛体(kill vehicle)は操縦可能であり、しかも再突入体を作動不能にするようそれに一撃を加えるよう設計される。だが、「ヒット・トゥ・キル」飛体を回避するため対抗手段が使用されることもある。その上、生物戦小型爆弾(biological warfare bomblets)および化学戦兵器弾頭(chemical warfare submunition payloads)が敵によって運ばれ、しかも一つ以上のこれら小型爆弾または化学兵器弾頭が生き残ることがあり、「ヒット・トゥ・キル」飛体が正確にこの標的を撃破した場合でさえ甚大な損害を引き起こす。

爆裂片形成型弾頭は現存するミサイルによって運ばれるよう設計される。

爆裂片形成型弾頭は、「ヒット・トゥ・キル」飛体とは異なり操縦できない。代わりに、ミサイルキャリアが敵ミサイルまたは他の標的に接近した位置に達したとき、弾頭の予め切込みを入れた(pre-scored)金属帯が爆裂させられ、そして金属片が高速まで加速されて標的に衝突する。だが破片は標的を破壊するのに常に有効とは限らず、やはり生物小型爆弾および／または化学兵器弾頭が生き残り、甚大な損害を生じることがある。

本発明者R. Lloydによる教本（「Conventional Warhead Systems Physics and Engineering Design」、Progress in Astronautics and Aeronautics(AIAA) Book Series、Vol.179、ISBN 1-56347-255-4、1998年）は、「ヒット・トゥ・キル」飛体および爆裂片形成型弾頭に関するさらなる細部を開示している。この教本の第５章では運動エネルギーロッド弾頭を提案している。

運動エネルギーロッド弾頭の二つの主要な利点は次のようなものである。１）それは「ヒット・トゥ・キル」飛体を用いた場合のように正確なナビゲーションに依存しない。２）それは爆裂片形成型弾頭よりも侵徹力に優れる。

運動エネルギーロッド弾頭に関連する主要構成要素は、ハル(hull)、すなわちハウジング、多数の個々の長尺円柱形発射体を含む、このハル内の単一発射体コアまたはベイ(bay)、および発射体中心の炸薬である。炸薬が起爆された際、発射体は再突入体、ミサイルまたは他の標的に衝突するよう散開され、願わくは、それと、それが運ぶたとえば生物戦小型爆弾または化学戦兵器弾頭のような全ての兵器を破壊する。

だが、中心コア炸薬は構造を複雑にし、極度に大きな空間を占有し、そして弾頭に質量を付加する。
R. Lloydによる教本（「Conventional Warhead Systems Physics and Engineering Design」、Progress in Astronautics and Aeronautics(AIAA) Book Series、Vol.179、ISBN 1-56347-255-4、1998年）

本発明では、運動エネルギーロッド弾頭は分割されてハウジングすなわちセクションとなっており、そのそれぞれは内部に多数の発射体および、この発射体を部分的に取り囲みかつ発射方向を規定する炸薬を含む。各運動エネルギーロッド弾頭セクションの発射方向は異なるよう設計され、この結果、発射体は等方的に散開可能である。この方法により、中心コアを必要とせずに発射体をさらに等方的に散開させることができ、しかも大型中心コア炸薬の複雑化あるいは質量増加を伴わない。

ゆえに本発明の目的は、等方的に散開可能な発射体を備えるが通常は中心コア炸薬を備えない運動エネルギーロッド弾頭を提供することである。

本発明は、それぞれが、多数の発射体、および各運動エネルギーロッド弾頭セクションに関する特有の発射体発射方向を規定するため発射体を部分的に取り囲む炸薬を含む、多数の運動エネルギーロッド弾頭セクションすなわちハウジングによって、等方的に散開可能な発射体を備えた運動エネルギーロッド弾頭がもたらされたことの実現に起因する。通常、発射方向および運動エネルギーロッド弾頭セクションの数は、発射体の等方的散開をもたらすよう選ばれる。

本発明は、それぞれが、複数の発射体および主要な発射体発射方向を規定するよう発射体を部分的に取り囲む炸薬を含む、複数のセクションを具備する運動エネルギーロッド弾頭を特徴とする。各セクションの主要発射方向は、発射体の等方的な散開のために異なっている。たとえばｎ個のセクションがある場合、それらは３６０／ｎ°ずれた発射方向を規定する。

ある例では、各セクションはさらに発射体によって取り囲まれたコア炸薬を具備する。これは全ての発射体を多数の発射方向に選択的に散開させるためである。

通常、上記セクションは一方が他方の上面上に載るよう積み重ねられる。また、発射体はボディのオリフィス内に配置可能である。ある例では、このセクションがミサイルの外皮を形成する。緩衝材が発射体と炸薬との間に介在させられてもよい。

発射体は好ましくは、たとえばタングステン製の長尺な金属材である。ある例では、炸薬はセクションに分割され、そして各炸薬セクションはクサビ形とされる。

他の実施形態では、強度、重量、装填効率、侵徹力、および／または破壊力を向上させるため発射体は非円柱形断面を有し、かつ／または発射体の両端はその少なくとも一方が尖鋭化される。

当業者は、他の目的、特徴および利点について、好ましい実施形態に関する以下の説明および添付図面から見出すであろう。

図１Ａの運動エネルギーロッド弾頭１０はｎ個のセクション１２Ａ〜１２Ｄを含み、これらは通常、仮想線で示すミサイル１４を通る空間内に置かれ配置されている。三つの典型的な運動エネルギーロッド弾頭セクション１２ａ〜１２ｃが図１Ｂに示されており、そのそれぞれは、複数の長尺なチタニウム、タンタル、またはタングステン製の発射体２０と、異なる主要発射方向２４を規定する炸薬２２とを含む。この例において、三つの運動エネルギーロッド弾頭セクションが存在する場合、それらは１２０°ずれた発射方向を画定する。起爆装置２６は炸薬を通常全て同時に起爆させる。ある運動エネルギーロッド弾頭１０はミサイル、航空機、再突入体、あるいは他の標的を破壊するため適所にあって、セクション１２ａ〜１２ｃは図１Ｂに示すように散開され、そして起爆装置２６ａ〜２６ｃが作動する。続いて、運動エネルギーロッド弾頭セクション１２ａの発射体２０ａは炸薬２２ａによって発射方向２４ａに押しやられ、運動エネルギーロッド弾頭セクション１２ｂの発射体２０ｂは炸薬２２ｂによって発射方向２４ｂに押しやられ、そして運動エネルギーロッド弾頭セクション１２ｃの発射体２０ｃは発射方向２４ｃに押しやられ、この結果、運動エネルギーロッド弾頭１０の全ての発射体の等方的散開を生じる。

従来技術でも等方的散開は可能であったが、これは発射体の単一集合体の中心に配置された炸薬を備えた場合だけであった。この設計は、たいていある程度複雑で、炸薬が運動エネルギーロッド弾頭に質量を付加する極度に大きな空間を占有することになり、しかもさらに発射体の数を減少させ、したがって図１Ａおよび図１Ｂの設計よりも破壊力を低下させる。

図２の例において、運動エネルギーロッド弾頭１０’のハウジング３０（これは運搬ミサイルの外皮であってもよい）は分割され、積み重ねられたハウジングセクションすなわちベイ１２ａ〜１２ｎをなしている。各ベイ１２ａ〜１２ｎはそのそれぞれのコアの多数の発射体２０ａ〜２０ｃを部分的に取り囲む炸薬１２ａ，１２ｂ，１２ｃを含む。図３のベイ１２ａの発射方向は３５°〜７０°の弧の範囲に及び、そして各ベイに関する発射方向は上述したように全ての発射体の等方的散開のために異なっている。この例では、炸薬は順に点火されてもよく、かつ／またはベイが順に散開させられても、すなわちベイ１２ａがまず散開させられるとともに炸薬２２ａが起爆され、次にベイ１２ｂが散開させられるとともに同時に炸薬２２ｂが起爆され、そして最後にベイ１２ｃが散開させられるとともに炸薬２２ｃが起爆されてもよい。

図４において、小さなコア炸薬４０が各運動エネルギーロッド弾頭セクション１２ａ’〜１２ｃ’に加えられているが、このコア炸薬４０は、炸薬２０ａ〜２２ｃによってさらに部分的に取り囲まれた発射体２０ａ〜２０ｃによって取り囲まれている。ゆえに、この例では、まずセクション１２ａ’を散開させ、そして発射体２０ａが等方的に散開するようコア炸薬４０ａを起爆させることが可能である。だが、もし標的が破壊されなかった場合、セクション１２ｂ’および１２ｃ’を散開させ、かつ炸薬２２ｂおよび２２ｃを起爆させることが可能である。あるいは、散開ミサイルの誘導システムは、各運動エネルギーロッド弾頭ベイを等方的様態で散開させるとともに各ベイのコア炸薬４０ａ〜４０ｃのみを起爆させることがより好ましいという指令を出すことも可能である。

図５は、その内部にオリフィスを備えたフォームボディの付加およびどのようにして発射体２０ａがフォームボディ６０のオリフィス内に配置されるかを示す。フォームボディ６０は続いて運動エネルギーロッド弾頭のハウジングセクション１２ａ内に配置される。

図６〜図９は、本発明による特定の運動エネルギーロッド弾頭セクションの散開順序を示す。この例では発射体２８はタングステン製であり、しかも炸薬２２ａは分割されてセクション２２ａ_１，２２ａ_２などになっており、そして各炸薬セクション間にはたとえば複合材からなる感応(sympathetic)シールド５０が存在する。加えて、各炸薬セクションは図示のとおりクサビ形となっている。運動エネルギーロッド弾頭セクション１２ａのハウジングもまた分割されセクション６０，６２などになっており、しかもそれは６４で示す起爆コードによって分離されている。図７に示すようにハウジングセクション６０および６２を散開させるデット(det)コードが起動されて、これが発射体２０ａのベイを出現させる。この設計では、発射体２０ａのベイは細分割されて図８のサブベイ２０ａ_１，２０ａ_２，２０ａ_３となってもよい。図８はさらに、発射体と炸薬セクション２２ａ_１，２２ａ_２などとの間に配置され、かつ運動ロッド弾頭セクション１２ａの意図した発射方向に選ばれたハウジングセクション６０，６２を射出するのに使用される射出(jettison)炸薬パック７０を示している。

図９は、起爆後、主要発射方向２４ａに発射体２０ａを散開させる炸薬セクション２２ａを示す。この炸薬セクションは通常、各炸薬セクションに固有の起爆装置を用いて起爆させられる。

ここまで発射体として長尺な円柱材を示してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。非円柱形断面の発射体は、強度、重量、装填効率、侵徹力、および／または破壊力を向上させることが可能である。あるいは、たとえば、図１０のペネトレータ(penetrator)２０'（これは図１１の短い円柱形断面ペネトレータ２０''に比べ長尺な尖鋭化部分８０を含む）を使用することができる。図１２の発射体２０'''は図１３の円柱形断面発射体２０^ｖに比べてより長い尖鋭化部分８４を含み、そして図１４は、図１５の長尺な円柱形断面発射体２０^vIIに比べて一層長い尖鋭化部分８６を備えた発射体２０^vIを示す。

これに対して、図１６は図示のように星形断面を備えかつ尖鋭化された端部を有する発射体２０^vIIIを示し、一方、発射体２０^vIIIは花弁９０を有し、この花弁９０は、仮想線で示す、より少ない円柱形断面発射体９２によって占有される同じ空間内にさらに多くの発射体を装填できるよう設計されている。

これによって、等方的に散開可能なまたは選択的に等方的散開可能な発射体を備えるが、大きな中心炸薬コアを欠いた運動エネルギーロッド弾頭が得られ、しかもこの運動エネルギーロッド弾頭設計は上記のとおり極めて用途が広い。運動エネルギーロッド弾頭に関するさらなる細部は、対応米国特許出願シリアルNo.09/938,022、10/301,302および10/162,498に開示されている。

各図に本発明の具体的特徴を示したが、これは便宜的なものであり、各特徴は本発明による他の特徴のいずれかまたは全てと組み合わせることができる。ここで使用した「含む」、「具備する」、「有する」および「備える」という語は、広くかつ包括的に解釈されるべきであり、物理的相互接続を限定するものではない。さらに本願に開示した実施形態は唯一可能な実施形態として理解されるべきではない。

他の実施形態は当業者に明白であり、それも本願特許請求の範囲内のものである。

本発明による運動エネルギーロッド弾頭の概略図である。 本発明による三つの運動エネルギーロッド弾頭セクションの概略図である。 本発明による運動エネルギーロッド弾頭の一例を示す別な概略図である。 図２に示す運動エネルギーロッド弾頭の一つの運動エネルギーロッド弾頭セクションを示す概略図である。 本発明による他の可能な運動エネルギーロッド弾頭の概略図である。 図４Ａに示す弾頭の三つの運動エネルギーロッド弾頭セクションを示す概略図である。 本発明による単一の運動エネルギーロッド弾頭セクションの例を示す概略分解図である。 本発明による運動エネルギーロッド弾頭セクションの特定の例からの多数の発射体の散開を示す概略図である。 本発明による運動エネルギーロッド弾頭セクションの特定の例からの多数の発射体の散開を示す概略図である。 本発明による運動エネルギーロッド弾頭セクションの特定の例からの多数の発射体の散開を示す概略図である。 本発明による運動エネルギーロッド弾頭セクションの特定の例からの多数の発射体の散開を示す概略図である。 本発明の運動エネルギーロッド弾頭にとって有用な発射体の可能な設計を示す概略図である。 本発明の運動エネルギーロッド弾頭にとって有用な発射体の可能な設計を示す概略図である。 本発明の運動エネルギーロッド弾頭にとって有用な発射体の可能な設計を示す概略図である。 本発明の運動エネルギーロッド弾頭にとって有用な発射体の可能な設計を示す概略図である。 本発明の運動エネルギーロッド弾頭にとって有用な発射体の可能な設計を示す概略図である。 本発明の運動エネルギーロッド弾頭にとって有用な発射体の可能な設計を示す概略図である。 本発明の運動エネルギーロッド弾頭用の発射体の他の可能な形状を示す概略斜視図である。 本発明の運動エネルギーロッド弾頭の発射体用のさらに他の形状を用いて得たさらに良好な装填密度を示す概略端面図である。

符号の説明

１０，１０’ 運動エネルギーロッド弾頭
１２ａ〜１２ｃ 運動エネルギーロッド弾頭セクション
１２ａ’〜１２ｃ’ 運動エネルギーロッド弾頭セクション
１４ ミサイル
２０，２０ａ〜２０ｃ，２０'''，２０^vI，２０^vIII 発射体
２０'，２０'' ペネトレータ
２０^ｖ ，２０^vII 円柱形断面発射体
２２，２２ａ〜２２ｃ 炸薬
２４ａ〜２４ｃ 発射方向
２６ａ〜２６ｃ 起爆装置
２８ 発射体
３０ ハウジング
４０ａ〜４０ｃ コア炸薬
５０ 感応シールド
６０ フォームボディ
６４ 起爆コード
７０ 炸薬パック
８０，８４，８６ 尖鋭化部分
９０ 花弁
９２ 円柱形断面発射体

Claims (13)

1. 複数のセクションを具備し、
   各セクションは複数の発射体および炸薬を含み、前記炸薬は部分的に前記発射体を取り囲んで主要な発射体発射方向を規定し、
   前記各セクションの前記主要発射方向は、等方的に前記発射体を散開させるため異なることを特徴とする運動エネルギーロッド弾頭。
2. ３６０／ｎ°ずれた発射方向を規定する、ｎ個の前記セクションが存在することを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭。
3. 前記各セクションはさらに、多数の発射方向に全ての前記発射体を選択的に散開させるため、前記発射体によって取り囲まれたコア炸薬を備えることを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭。
4. 前記セクション同士は一方が他方の上面上に積み重ねられていることを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭。
5. その内部にオリフィスを備えたボディをさらに具備し、前記発射体は前記ボディの前記オリフィス内に配されていることを特徴とする請求項１記載の運動エネルギーロッド弾頭。
6. 前記セクションはミサイルの外皮を形成することを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭。
7. 前記発射体と前記炸薬との間に緩衝材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭。
8. 前記発射体は長尺な金属材であることを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭。
9. 前記発射体はタングステンからなることを特徴とする請求項８に記載の運動エネルギーロッド弾頭。
10. 前記炸薬は分割されてセクションをなしており、各炸薬セクションはクサビ形をなしていることを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭。
11. 前記発射体は、強度、重量、装填効率、侵徹力、および／または破壊力を高めるため非円柱形断面を有することを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭。
12. 前記発射体の両端は、少なくともその一方が尖鋭化されていることを特徴とする請求項１に記載の運動エネルギーロッド弾頭。
13. 複数のセクションを具備し、
    各セクションは複数の非円柱形断面の発射体および炸薬を含み、前記炸薬は部分的に前記発射体を取り囲んで３６０°／ｎずれた主要な発射体発射方向を規定し、
    前記各セクションの前記主要発射方向は、等方的に前記発射体を散開させるため異なることを特徴とする運動エネルギーロッド弾頭。

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