JP4382282B2 - 硬質標的焼夷砲弾 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、一般に空中落下兵器の分野に関し、特に、生物剤若しくは化学薬剤を含む硬質若しくは軟質の標的又は可燃性の硬質若しくは軟質標的を破壊する焼夷砲弾に関する。
【０００２】
【背景技術】
標的を貫くために焼夷性及び／又は高い爆発性を有する材料を標的に向けて射出する種々の装置及び方法が当該分野において公知である。例えば、キングに付与された米国特許第４，３１８，３４３号は、建物の屋根を貫き、建物内で着火させるように設計されたデュアルモード焼夷小型爆弾について説明している。小型爆弾は、鋼性又はアルミ製の射抜き先端１２、筒体１１、後方クロージャ１３、筒体１１内に位置するデュアルモード焼夷包１４を含む。焼夷包１４は、噴出する焼夷剤１９と、緩燃性焼夷剤２０を含む。緩燃性焼夷剤２０は、例えば、ナパームのような濃縮された炭化水素から作られていて、噴出する焼夷剤より低温ではあるがより長く燃焼する。これらの焼夷剤は燃焼するために空気のような外部酸素源を必要とする。
【０００３】
小型爆弾は、使用されるときは、航空機から投下される。小型爆弾が屋根に当たると、小型爆弾内の接触ヒューズが作動して次に遅延列を作動させる。小型爆弾は、屋根を通過すると、建物内の水平面上に横たわる。遅延列での遅延が完成すると、遅延列は、焼夷包１４の前方で小型爆弾内に配置された射出カートリッジ１５を爆発させる。射出カートリッジ１５が爆発すると、カートリッジ１５によって発生させられたガス産物は、そのガス圧が後方ガスクロージャ１３を吹き飛ばすようになるまで、小型爆弾内のガス圧を高め、焼夷包１４をハウジングから射出する。射出カートリッジ１５から出る炎は、焼夷包１４がハウジングから射出されると同時に、焼夷包１４を囲む可燃ケースを着火させる。焼夷包の射出の間に、焼夷包１４を囲む燃焼するケースは点火器２３，２４を着火させ、これらの点火器が焼夷包１４の構成要素である射出焼夷剤２９を着火させる。炎と高温ガスのジェットを集束させるために射出焼夷剤１９内に通路２１，２２が設けられている。燃焼する射出焼夷剤１９は緩燃性焼夷剤２０を着火させる。射出焼夷剤１９から出るジェット状の炎は、鋼性のデスク又はブックケースのような通常不燃表皮を有する物体を貫き、緩燃性焼夷剤２０は、貫かれた物体の中身、即ち、紙の書類のようなものが確実に着火されるように作用する。
【０００４】
カンマラタ他に付与された米国特許第３，７９７，３９１号は、硬い構造物に孔をあけ、該孔を介して焼夷性粒子を推進させるために異なる方向に配向されたいくつかの成形爆薬を含む焼夷性小型爆弾を開示する。
【０００５】
リンドスタンドに付与された米国特許第５，５６１，２６１号、第５，５６５，６４８号及び第５，５９４，１９７号は、前部において成形爆薬を持ち、後部において前記成形爆薬の爆発から生き残ることができる第２の爆発性の砲弾を持つタンデム弾頭とを開示する。成形爆弾が爆発により標的に溝を創成し、第２の爆発性の砲弾が爆発する前にその溝内を走行して下る。
【０００６】
ロンに付与された米国特許第５，１５７，２２１号は、前方を向いた成形爆薬と、砲弾の鼻に適応した起爆装置を有する砲弾を開示する。砲弾が使用されるとき、この適応した信管は砲弾が硬い又は軟らかい標的（目標）をヒットしたかを決定する。砲弾が硬い標的ではなく、軟らかい標的にヒットすると、起爆装置は少し遅れて爆薬を爆発させる。砲弾が硬い標的にヒットすると、起爆装置は直ちに爆薬を爆発させる。
【０００７】
リップスに付与された米国特許第５，２５９，３１７号は、焼夷性材料からなる導波要素２．１，２．２を有する成形爆薬を開示する。導波要素２．１，２．２を焼夷性材料から作ることで、標的に向けた爆薬の空中自然発火効果を高めることができる。焼夷性材料３．１，３．２をまた成形爆薬の内面に設けることができる。
【０００８】
ラドリエルに付与された米国特許第４，９３２，３２６号は、硬い円筒体６，補助砲弾３及び推進薬４を含む射抜き砲弾を開示する。補助砲弾３は円筒体６内に、かつ、推進薬の正面に配置される。砲弾が標的にヒットすると、砲弾の鼻に設けた起爆装置１７は推進薬４を着火させ、これにより補助砲弾３が円筒体６の中空心を介して標的へ向けて駆動される。またキャビティ１３を円筒体６の内面に設けてそこに焼夷性材料を充填し、補助砲弾３と高温ガスの推進薬４から円筒体６内迄の通路が焼夷性材料を着火させるようにすることができる。
【０００９】
マクデルモットに付与された米国特許第４，６４８，３２４号は、シェル体と、該シェル体内に設けた射抜きロッド２４を含む射抜き砲弾を開示する。射抜きロッド２４の正面において、焼夷性材料がシェル体の鼻の中に配置される。環状リング２６はシェル体内の射抜きロッド２４のヘッドを支持し、減口径弾用装弾筒として作用する。減口径弾用装弾の素部背後においてシェル体内にガス生成爆薬が配置され、ガス生成爆薬の背後に大きな爆発力を有する爆薬５０が配置される。シェル体の後部において、ガス生成爆薬の背後に長時間燃焼焼夷性材料が配置される。砲弾が標的にヒットすると、砲弾の鼻の中の焼夷性材料４８と、環状リングの背後のガス生成爆薬は着火する。環状リングの背後の爆薬によって生じるガスは環状リングと射抜きロッド２４を標的に向けて推進させる。
【００１０】
レントシュ他に付与された米国特許第５，３０９，８４３号は、タンデム爆薬を備える弾頭を開示する。特に、前向きの成形爆薬が弾頭の正面に配置され、第２の破砕砲弾が成形爆薬の背後に配置されている。標的に衝突すると、成形爆薬が爆発して標的に孔を作る。運動量により第２の砲弾が前記孔を通って標的内に運ばれるが、このとき、遅延起爆装置は最大の効果を得るように第２砲弾を爆発させる。
【００１１】
しかしながら、いずれの従来技術及び設計も比較的安価で、強壮な、かつ、地下構造若しくは表面構造又は／及びコンクリート製の掩蓋陣地（掩蔽壕）のような硬い若しくは軟らかい標的を貫通する（射抜く）ことができ、そして、化学及び／又は生物兵器剤のような標的内の内容物の非許容量の非破壊内容物を構造体の外部に拡散させることなく、該内容物を焼き尽くすことができる改良された硬質標的焼夷性（ＩＨＴＩ）砲弾を与えていない。
【００１２】
【発明の開示】
本発明の例示的な実施の形態は、砲弾に機能的な損傷を与えることなく硬質標的を貫通し、標的内で砲弾を開くことができるエネルギッシュな圧力パルスを発生させ、かつ、標的の内容物を破壊することができる熱エネルギパルスを標的内で放出するＩＨＴＩ砲弾を提供することにより、上述の難題を克服することができる。エネルギッシュな圧力パルスは、生物又は化学装置及び貯蔵コンテナのような標的の内容物を粉砕することができ、従って、熱エネルギパルスの消毒及び洗浄効果を高めることができる。
【００１３】
発明の１実施形態によれば、ＩＨＴＩ砲弾は、焼夷性材料のような非爆発性の、周囲圧の炎及び熱生成材料を使用し、焼夷剤のイグナイターとして従来の爆発ブースタを備える標準的な硬質標的起爆装置を用いる。特に、焼夷性材料は、燃焼し又は、空気に曝されたとき、即ち、空気の供給がないときに化学的に反応して、熱と、固体及びガス状化学産物の高温混合体を生成する材料である。焼夷性材料がＩＨＴＩ砲弾内で反応した際に産出された高温ガスはまた、ＩＨＴＩ砲弾の後端を開く圧力を生成し、焼夷性材料の少なくとも一部を該後方開口を介して砲弾から排出する。
【００１４】
発明の１実施形態によれば、既存の軍用機インタフェースと互換性がありかつ既存の兵器と同じ寸法、重量及び弾道性能を有する硬質標的焼夷砲弾は、従来の硬質標的砲弾ケーシングと起爆システムを用いることによって容易に製造される。このように製造するために容易に入手できる構成要素及びシステムを用い、ＩＨＴＩ砲弾を操作し使用することでＩＨＴＩ砲弾を使用するための研究、開発、製造及び運転コストを劇的に削減することができ、ＩＨＴＩ砲弾の利用度を高めることができる。
【００１５】
発明の１実施形態によれば、ＩＨＴＩ砲弾内に用いられる焼夷剤は、市場で入手可能な非爆発性のロケット推進薬のみならず、空気に触れずに燃焼又は反応するその他の材料であって、ロケット推進、発火信号及び焼夷剤の分野で良く知られた材料を含む。発明の別の実施形態によれば、ＩＨＴＩ砲弾は、圧力パルスが砲弾を開いたときに、着火されたが燃焼していない焼夷性材料の特定の部分を砲弾ケーシングから放出することができるように、あるいは、砲弾内の焼夷剤燃焼物と、燃焼している焼夷剤から出る高温反応生成物が砲弾から標的内に排出されるように設計される。
【００１６】
本発明のその他の目的及び利点は、好ましい実施の形態の以下の説明を添付図面（同様な要素には同様な参照番号が用いられている）と関連して読むことにより、当業者にとって明白になるであろう。
【００１７】
【発明の実施形態】
所定時間内において、あるいは、戦争又は武力闘争において、例えば、生物若しくは化学兵器剤又は可燃材料を含む標的を効果的に破壊する弾道爆薬を使用する必要があるかもしれない。そういった仕事のための使命必要条件は、爆薬が標的との高い衝撃角度後も生き残り、機能を残す必要があり、また、爆薬がａ）十分な熱及び／又は化学残留物を発生放出して標的内の生物又は化学剤の無害化されていない部分の意義ある量を標的の外部に拡散することなく前記生物又は化学剤を無害化する必要があり、かつ、ｂ）標的内の可燃材料を着火させる必要がある。例えば、ＩＨＴＩ砲弾によって一旦着火されると、空気の供給がなくても燃焼するロケットその他の装置を標的内に存在させることができる。標的内の可燃材料がＩＨＴＩ砲弾内によって一旦着火されると、その可燃材料の燃焼させる空気の供給が標的内にあるかもしれない。米国陸軍において既に使用されているＢＬＵ―１０９／Ｂのような標準硬質標的高爆発砲弾の構成要素を用いてＩＨＴＩ砲弾が造られるならば、これらの使命必要条件を満足することができるＩＨＴＩ砲弾の使用価値が高められる。これらの共通した構成要素は、例えば、貫通（射抜き）ケーシングと、爆破ブースタを有する標準起爆装置を含む。ＩＨＴＩ砲弾がＢＬＵ―１０９／Ｂのような既に使用されている他の爆薬物と同じ重量、バランス及び電気的かつ機械的インタフェースを有しているならば、その使用価値は更に高められ、従って、前記他の爆薬に用いられているのと同じシステムと手順を用いてＩＨＴＩ砲弾を格納し、取扱、そして標的に向けて射出することができる。
【００１８】
図１Ａは、貫通ケーシング１１２の背後においてキャップ又は後方クロージャ１０２によって貫通ケーシング１１２内にシールされた爆薬１１４を備える本発明に従うＩＨＴＩ砲弾１０１の基本的な実施形態を示す。図１Ｂに示すように、爆薬が点火されると、ケーシング内のガス圧は高まり、後方クロージャ１０２をケーシングの背後から放出し、点火された爆薬を開放する。ＩＨＴＩ砲弾１０１を堅固な掩蓋陣地（ 掩蔽壕）に対して使用するとき、いくつかのシナリオが生じる。
【００１９】
図２Ａは最初のシナリオ、即ち、ＩＨＴＩ砲弾２０１がコンクリート製の地下掩蔽壕２００を貫通し、地下掩蔽壕２００内で燃焼する爆薬を放出しているところを示す。図２Ｂおいて、ＩＨＴＩ砲弾２０１が地下掩蔽壕２００を通り抜けて地中まで到達し、ＩＨＴＩ砲弾２０１は燃焼する爆薬及び／又はＩＨＴＩ砲弾２０１内で燃焼する爆薬から出る高温ガスを、ＩＨＴＩ砲弾２０１が掩蔽壕２００に衝突した際に創成された地中トンネル内上方に放出する。図２Ｃにおいて、ＩＨＴＩ砲弾２０１が地下掩蔽壕２００を通り抜けて地中まで到達して「Ｊ型にフック」し、従って、ＩＨＴＩ砲弾２０１の後部はもはやＩＨＴＩ砲弾２０１によって形成されたトンネルと一直線上ではない。この状況において、ＩＨＴＩ砲弾２０１の圧力パルスは好ましくは掩蔽壕２００の床をゆがめ、かつ／又はＩＨＴＩ砲弾２０１がもはやトンネルと一直線上にないけれども、燃焼する焼夷性材料を掩蔽壕２００内に戻し入れる。
【００２０】
後方での燃焼生成物及び／又は燃焼している爆薬の排出は多数の追加の利点を与える。例えば、後方排出は砲弾の設計を簡素化させる。更に、軽く保護された構造物が攻撃され、かつ、その構造物を砲弾が完全に通り抜ける前に砲弾の起爆装置が爆発物に点火するとき、焼夷剤は構造物の下に埋もれることなく、構造物内で拡散される。
【００２１】
図３はＩＨＴＩ砲弾を詳細に示す。タールライナー３１８を有する貫通ケーシング３１２は焼夷剤３１４で満たされている。焼夷剤３１４は硬い（こわばった）もの、あるいは弾力性のあるもののいずれかとすることができる。焼夷剤３１４は好ましくは、空気の存在の有無に関わらず、周囲圧で良く点火及び燃焼する固体の非爆発性焼夷剤である。こういった性質を有するロケット推進剤及び燃焼合成物は良く知られている。例えば、ＮＡＳＡがスペースシャトルを軌道に乗せるために使用する固体燃料ロケットブースタ内の固体ロケット推進薬として通常使用される物質からなる。この推進薬はゴム重合体化合物、アルミニウム粉末及び過塩素酸アンモニウム粉で構成されている。この混合物はケーシング３１２内に入れられて数日間焼かれることにより養生される。ケーシング３１２の後端は後部クロージャ３０２によってシールされる。オプションとしてボイドスペース３１６が後方クロージャ３０２の内面と焼夷剤３１４との間に設けられ、焼夷剤３１４を点火させるための起爆装置（信管）３０４がボイドスペース３１６内に設けられている。焼夷剤３１４は好ましくは非爆発性又は無反応（爆発が困難）のいずれかであり、従って、爆発ブースタを含む起爆装置は、焼夷剤３１４を爆発させることなくそれに点火するために使用できる。爆発性の爆薬を爆発させずに点火させるならば、爆発性の爆薬をまた焼夷剤として使用することもできる。そのような場合、爆発ブースタに代えて、燃焼ブースタを用いることが好ましい。
【００２２】
例えば、ＡＦＸ−７５７のように、爆発又は点火させることができる高爆発フィルタを備える硬質標的ケーシングは、爆発ブースタ又は燃焼ブースタのいずれか一方を含む起爆装置において交換により硬質標的高爆発砲弾又は硬質標的焼夷砲弾のいずれか一方として容易に構成することができる２重目的砲弾として使用されうる。そういった２重目的砲弾は焼夷性モード又は爆発性モードのいずれか一方として機能するために後方クロージャの設計変更を行うことなく作動することができる。
【００２３】
ケーシング３１２は、例えば、米国陸軍攻撃機によって通常使用されているＢＬＵ−１０９／Ｂ硬質標的高爆発爆弾に用いられているケーシングと同じである。ＢＬＵ−１０９／Ｂ爆弾は約２０００ポンドの重量である。種々の金属アタッチメント及びＢＬＵ−１０９／Ｂの後方クロージャを含む貫通ケーシングアセンブリは約１５００ポンドの重量、約９５インチの長さであり、外径が１４．５インチで、後方の裾広がり部の外径は１６インチで、後端から先端近くまでは内径が１２．５インチであり、先端部はテーパーを有し直径が段々と小さくなっている。従って、ＢＬＵ−１０９／Ｂのペイロードは５００乃至６００ポンドの重量であり、高爆発、焼夷性又はその他の材料とすることができる。ケーシング３１２は砲弾を航空機に取り付けるための取付フィッティングを備え、かつ、「ＦＺＵ」として知られる標準発電機３０８を受けるＦＺＵウェル又はチャージングウェル３０９を有する。ＦＺＵ３０８は、砲弾が標的に投下されたときに起爆装置３０４に電力を与えるものであり、標準起爆装置配管コンジット構造３０６を介してワイヤリングによって起爆装置３０４に接続されている。ＢＬＵ−１０９／Ｂのケーシングのような標準ケーシングが用いられ、そして、ＩＨＴＩ砲弾３０１がＢＬＵ−１０９／Ｂと同じ重量及び寸法を有するようにケーシングが焼夷剤で充填されるとき、ＢＬＵ−１０９／Ｂに用いられるものと同じ設備及び手順を用いてＩＨＴＩ砲弾３０１を取り扱い、搬送し、格納し、戦闘機へ搭載することができる。同じＦＺＵ、起爆装置配管及び起爆装置が用いられるので、航空機の武器制御システムを変更する必要はない。さらに、ＩＨＴＩ砲弾の寸法と質量が同じであるため、ＩＨＴＩ砲弾の弾道性能もまた同じである。ＩＨＴＩ砲弾が軍務上その他の砲弾と同じ寸法、質量等を有するとき、この原則は適用される。他の標準弾頭を用いることができ、ＢＬＵ−１０９／Ｂ、ＢＬＵ−１１６／Ｂ、ＢＬＵ−１１３／Ｂ又はＭＫ８４のような標準武器の形状、重量及びバランスをエミュレートするために適当にシュラウド及び重りを付けることができる。このように、ＩＨＴＩ砲弾は、新たな又は追加の装備及び技術を必要とすることなく、効果的に使用される。
【００２４】
焼夷剤３１４の燃焼時間は設計によって規定することができ、典型的には３０秒から１０分である。燃焼時間が短いことは、一般的に焼夷剤がより速く燃焼し、従って、より高い温度及び／又は圧力を生成することができる。
【００２５】
標的内でＩＨＴＩ砲弾３０１から焼夷剤または他のペイロードを排出することは重要である。なぜなら、砲弾は、標的の内容物を十分に破壊するために内容物が加熱され又は化学的に処理されるように標的内で反応性のペイロードを拡散するように十分勢力を有していなければならないからである。しかしながら、圧力ブローは、標的の内容物を無害化することなしに、標的を爆発しかつ標的の内容物を拡散させるほど勢力があってはならない。還元すれば、２次的な損傷を最小にする必要があり、標的の内容物が標的の周りの人間が居住している環境内に拡散されると致死に至らしめるような炭疽菌又は神経ガスのような生物又は化学剤である場合には特にそうである。
【００２６】
ＩＨＴＩ砲弾の設計は、ＩＨＴＩ砲弾の性能を標的の目的タイプに合わせるために調整することができる。例えば、ＩＨＴＩ砲弾３０１の圧力ブローのエネルギは種々の設計パラメータを変えることで選択されうる。後方クロージャ３０２は、砲弾３０１内の圧力が特定のレベルに達すると開放されるように設計され、このように圧力ブローの力は制御される。圧力ブローのエネルギは、ケーシング３１２と後方クロージャ３０２の強度を増減することによって増減される。ボイドスペース３１６を大きくすれば、同時にいくつかの箇所において焼夷剤３１４を着火させることができるので、これまた、圧力ブローの強さを高めることができる。同時にいくつかの箇所において焼夷剤３１４を着火させることは焼夷剤３１４の有効燃焼領域を増大させて圧力エネルギをより大きくすることになる。焼夷剤３１４の有効燃焼速度、ひいては、初期圧力上昇速度はもちろん最大圧力速度を増大するために焼夷剤の燃焼領域、すなわち焼夷剤３１４の燃焼に有効な表面積をまた増大させることもできる。このことは、例えば、製造工程において焼夷剤３１４に孔又はポートを形成することによってなされ、よって、孔は初期着火点から四方に広がり又は延伸する。
【００２７】
これに反して、後方クロージャ３０２を弱めること、あるいは、後方クロージャ３０２をケーシング３１２に締め付ける連結を弱めることは圧力ブローの勢力を緩和する。
【００２８】
弾力性を有する焼夷剤３１４をケーシング３１２に接着することで標的に衝突した際の焼夷剤３１４の崩壊を減少させることができ、より多量の焼夷剤３１４をケーシング３１２内で燃焼させ、そして、圧力ブローのエネルギを減少させる。破片の数と大きさは燃焼表面積と燃焼圧、従って全体燃焼速度と燃焼時間を決定する。焼夷剤の復元性は、ケーシング３１２から放出された焼夷剤の破片が標的内の目的物に衝突した際に小さな破片になることを防止するので特定の燃焼時間を維持することを助けるように利用される。
【００２９】
一般に、焼夷剤は着火してその後燃焼する破片状体でケーシングから放出されるように構成されるか、あるいは、高温の燃焼ガスだけがケーシングから排出されるように燃焼しながらケーシング内に残るように構成される。焼夷剤はまた、一部がケーシング内で燃焼し、一部は燃焼しないように、所望の割合でそのように燃焼するように構成される。焼夷剤はまた、ケーシングに接着でき、ケーシングに部分的に接着でき、あるいはケーシングに接着しないように構成される。
【００３０】
後方クロージャ３０２は、ケーシング３１２内の圧力が特定の限度を超えるときに破壊するように既知の特定の強度でもって異なる方法でケーシング３１２に締め付けられる。
【００３１】
焼夷剤３１４は中実粒又はポートを備える（中空）粒である（粒は焼夷剤の個々の部分である）。焼夷剤３１４の本体は、粒構造、アモルファス構造又はその他の適当な構造を有するものとすることができる。焼夷剤の本体はまた、例えば、図５Ｂ、６Ｂ及び１３Ａ−１３Ｄに示すように、ポート、溝、空所、クラック、亀裂又はその他の幾何学的特徴を有する形状とされる。焼夷剤３１４は、化学又は生物剤のような標的内の物質に持ちこたえることができかつその物質を破壊し、無毒化し又は消毒する化学残留物を標的内に残すように設計され又はそのことが条件とされる。例えば、化学残留物は、生物化学剤と同様に機構部分を破壊又は損傷させることができる酸又は塩基とすることができる。
【００３２】
焼夷剤点火器は、好ましくは、素早く作用する点火器であり、そのため、焼夷剤の点火及び／又は小出し、その他の含まれるサブペイロードは、砲弾が標的内を高速で運行しているにもかかわらず、標的内の知ることのできる位置で達成される。焼夷剤点火器は、ＰＢＸＮ７、ＰＢＸＮ５又はテトリルから製造された爆発ブースタを有するＢＬＵ−１０９／Ｂのような硬質標的高爆発砲弾と共に通常使用される標準起爆装置とすることができる。例えば、ＦＭＵ−１４３Ｅ／Ｂ及びＦＭＵ−１４３Ａ／Ｂ起爆装置を用いることができ、その他モトローラによって最初に開発されたジョイントプラグラマブル起爆装置（ＪＰＦ）とハードターゲットスマート起爆装置（ＨＴＳＦ）を使うことができる。焼夷剤は砲弾の後部、前部又はその他の位置で点火され、点火器は、点火器をスタートさせる起爆装置とは異なり、焼夷剤上又は焼夷剤内に位置される。
【００３３】
硬質標的ではなく、軟質の標的を攻撃するとき、標的構造物内の焼夷剤を放出することに利点がある。なぜなら、貫通砲弾は構造物を通り抜けて進むかもしれないからである。代替的に、効果的な砲弾は、上述の砲弾のＢＬＵ−１０９／Ｂのケーシングに代えてＭＫ−８４のケーシングのような軟質標的一般目的爆弾のケーシングを用いることによって造られる。さもなければ、先の原則は硬質標的貫通ＩＨＴＩ砲弾はもちろん軟質標的焼夷砲弾に適用される。
【００３４】
化学薬品、放射性材料又は装置、高電力パルス発振器のような電気電子装置及び子爆発体（例えば、破砕装入材料）といった付加的積載物が、砲弾内の焼夷剤に加えられる。付加的積載物は、焼夷剤と共に、あるいは焼夷剤の前又は後に砲弾から排出され、そして標的内で活動化され又は拡散される。破砕装入材料は、貯蔵船又は化学反応器のような標的内のアイテムに損傷を与え、孔をあけ及び粉砕し、かつ、標的内の内容物に対する焼夷剤及び付加的積載物の総合効果を最大にするため、例えば、焼夷剤の前に、焼夷剤と共に、あるいは焼夷剤の後に放出される。破砕装入材料は、砲弾内の焼夷剤の点火、破砕装入材料の砲弾からの排出又はその他の適当な開始時間で始まる所定の時間の経過後に爆発するように遅延機構を用いて構成される。更に、砲弾によって運ばれる破砕装入材料は異なる遅延時間を持つことができるので、異なる時間に爆発する。図２０は、起爆装置３０４の近くに位置してボイドスペース、即ちアレージ２０１６を有する積載物又は追加のペイロードベイ２０８０と共にＩＨＴＩ砲弾の後端を示す。
【００３５】
図４は、図３に示すＩＨＴＩ砲弾に似てはいるが、標準起爆配管が壊れやすい（もろい）泡の棒４１９と、大きくしたボイドスペース４１６を含む点で異なるＩＨＴＩ砲弾を示す。壊れやすい棒４１９は点火の際に崩壊して有効ポート体積を増大させるので圧力ブローを高める。この砲弾内の焼夷剤は約０．２乃至２分間燃焼し、焼夷性材料の一部又は大部分はケーシング３１２から放出される。この砲弾は、より緩やかな点火をし、点火の際に圧力がより緩やかに増大し、焼夷剤３１４の中間点で極度なＫｎをなくすことができる点で図３に示すＩＨＴＩ砲弾とは異なるように作動する。Ｋｎは火道面積に対する燃焼表面積の割合として定義される。例えば、燃焼ガスのような高温反応生成物が排出されるノズルののど面積に対する推進薬の燃焼面積の比である。
【００３６】
図５Ａ及び５Ｃは、図４に示すＩＨＴＩ砲弾の前部及び後部を示す。図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線に沿ったＩＨＴＩ砲弾の断面図であり、泡の棒で充填された標準起爆装置配管３０６に沿った焼夷剤３１４内の垂直スロット５１９を示す。このＩＨＴＩ砲弾は、燃焼時間がより一貫している点で図４に示すＩＨＴＩ砲弾とは異なるように機能する。燃焼時間は０．５乃至１分のオーダーであり、焼夷剤３１４の一部又は大部分はケーシング３１２から放出される。図５Ａ−５Ｃに示すＩＨＴＩ砲弾は、爆破ブースタに加え、ＩＴＬＸ又はＢＫＮＯ３のような点火ブースタを必要とするかもしれない。
【００３７】
図６Ａ−６Ｃに示すＩＨＴＩ砲弾は、タールライナーに代えて接着性ライナー６１８が使用されかつ焼夷剤３１４の外面をケーシング３１２の内面に取り付けるという点において図５Ａ−５Ｃに示すＩＨＴＩ砲弾と異なる。さらに、後方クロージャ６０２は通気口６０３を有する。通気口６０３は圧力ブローが高まることを防止するので、焼夷剤３１４が燃焼するとき後方クロージャ６０２がケーシング３１２に取り付けられたまま残り、高温燃焼ガスは主として通気口６０３を介してケーシング３１２から排出される。高温ガスが起爆装置体を破壊してそれを排出するので通気口領域が起爆装置内に新たに開かれる。ＩＨＴＩ砲弾の燃焼時間は約３０秒乃至約１分間持続するように設計によって制御される。図６Ｂは図６Ａの６Ｂ−６Ｂ線に沿った断面図である。
【００３８】
図７は図６Ａ−６Ｃに示すＩＨＴＩ砲弾と同様な別の実施形態のＩＨＴＩ砲弾ではあるが、タールライナー３１８を有し、標準起爆装置配管３０６が絶縁体およびショックアブソーバ６１９を含む点で異なる。この砲弾の燃焼時間は１０−１２分のオーダーであり、通気口６０３から非常に少量の焼夷剤が排出される。添加ブースタは信頼のおける作動のために必要かもしれない。
【００３９】
図８は、図７に示すＩＨＴＩ砲弾に似たものであるが、ボイドスペース８１６を有し、ＦＺＵ又は標準起爆装置配管を持たない別の実施形態のＩＨＴＩ砲弾を示す。燃焼時間は１０−１２分のオーダーであり、添加ブースタは信頼のおける作動のために必要かもしれない。
【００４０】
図９は図３に示すＩＨＴＩ砲弾に似たＩＨＴＩ砲弾を示す。図１０に示すように、起爆装置３０４が着火されたとき、起爆装置は高温ガスを標準起爆装置配管３０６内のチャージ管内を通して砲弾の前部へ送る。チャージ管は崩壊し、焼夷剤を標準起爆装置配管３０６に渡って高温ガスにさらし、溝１０３２に渡って焼夷剤を添加させる。起爆装置３０４に着火することによりまた後方クロージャ９０２内に孔２０３０を作る。図１１に示すように、火炎面１１３４が焼夷剤に伝播し、燃焼生成物は孔１０３０を介してケーシング３１２から排出される。
【００４１】
図１２は、図９に示すＩＨＴＩ砲弾に似たものであるが、焼夷剤１２１４が燃焼し高温材料が孔を介してケーシングから排出されるときに後方クロージャ９０２の腐食と後方クロージャ９０２内の孔が大きくなることを減少させるために、後方クロージャ９０２の内表面上に断熱材１２３６を備える。焼夷剤１２１４の添加を制御するために調整されたブースタを有する起爆装置１２０４がまた備えられている。砲弾はまたタールライナー１２１８を含む。焼夷剤１２１４はとりわけチオコールによって製造形成された周囲環境燃焼焼夷剤であり、ケーシング３１２の内部に面する焼夷剤１２１４の外部は部分的に接着されていない。
【００４２】
図１３Ａ−１３Ｄは、焼夷剤３１４がケーシング３１２内で養生された後に冷却されたときにクラック又は割れ目がどのようにして焼夷剤３１４内で広がるかを示す。割れ目の形成は許容される冷却量に依存する。図１３Ａ−Ｃは図１３Ｄの１３Ａ−１３Ａ線断面図である。焼夷剤３１４は境域１３７０において標準起爆装置配管３０６には接着されておらず、１つ又は２つの放射状のクラックが焼夷性材料の中間部に近いところで最初に発生し、その後、図１３Ａ−Ｄに示すように多くのクラック又は割れ目１３２０を形成する。ＦＺＵ３０８に直接連結された起爆装置の垂直部分はクラックを局地的にしかつ方向付ける役目をなす。非接着はまた起爆装置３０４の近くで生じ、アレッジ又はボイドスペース１３１６を放射状の割れ目１３２０の位置と、焼夷剤３１４とケーシング３１２の間のスペース１３４２に繋げる溝１３４０を創生する。焼夷剤３１４に生じたこれらのクラックと分離は燃焼領域を増やすので、起爆装置３０４が作動するときの爆弾内の圧力をより早く上昇させる。
【００４３】
図１４は、図１３Ａ−Ｄに示すＩＨＴＩ砲弾において起爆装置３０４が着火されたときに何が起こるかを示す。起爆装置３０４において爆破ブースタ１４４４が爆発して起爆装置３０４の端部カップリング１４５０を前方に駆動する。カップリング１４５０は標準起爆装置配管のチャージ管１４４８をもみくちゃにし、高温の起爆装置フライヤプレートと起爆装置ライナーの破片が焼夷剤内に放射される。高温爆破ガスがチャージ管のまわりにまたチャージ管に沿って前方へ運ばれ破壊した焼夷剤内に入る。
【００４４】
図１５に示すように、起爆装置から出た高圧ガスはチャージ管の前方へ噴射されてＩＨＴＩ砲弾の中間部において焼夷剤を着火させ、そして、ケーシング内のガス圧が急速に上昇するので、焼夷剤内にクラックがあれば、火炎面１５５２はクラック１３３８に沿って急速に走行する。
【００４５】
図１６に示すように、ケーシング内の動圧ピークまで上昇し、ＦＺＵウェル又はチャージングウェル３０９と後方クロージャ９０２はケーシング３１２から吹き飛ばされる。ピーク圧は、ＢＬＵ１０９／Ｂにおいては、例えば、最高で２５，０００ＰＳＩとすることができる。 ピーク圧は砲弾の特定の設計および破壊する標的の特性に依存して特定される。ケーシング３１２がＢＬＵ１０９／Ｂケーシングと同じであるならば、図１６に示す時間点において、ケーシング３１２は約１００フィート／秒の相対速度変化のために前方（左側）へ加速しており、後方クロージャ９０２は別の方向に約３００フィート／秒の相対速度変化のために後方へ加速している。
【００４６】
図１７に示すように、火炎面は焼夷剤内のクラック及び焼夷剤とケーシングとの間の分離面に沿って伝播し続ける。 焼夷剤の後部はまた崩壊し始めて破片になり、ケーシングの中央部のガス圧によってケーシングの後方から排出される。
【００４７】
図１８に示すように、ＦＺＵ３０８を含むチャージングウェル３０９はケーシングからの排出が完成され、焼夷剤の前部は燃焼し、高温燃焼ガス及び燃焼している焼夷剤の破片は起爆装置が着火された後数ミリ秒内に後方クロージャ９０２及び起爆装置アセンブリに沿って排出される。
【００４８】
図１９は、図９と同様なＩＨＴＩ砲弾を後方クロージャ１９０２と共に示す。標準起爆装置配管３０６内のチャージ管は、チャージ管内に又はチャージ管の周りに巻かれたＩＴＬＸ又はＨＩＶＩＬＩＴＥを有する。ＩＴＬＸ又はＨＩＶＩＬＩＴＥは、１秒間に数千フィート燃焼し多数の高温のスパークを放出する極めて早く、長く、細い、曲がりやすい火工装入材料である。
【００４９】
発明に従うＩＨＴＩ砲弾は、生物又は化学剤を含む掩蓋陣地のような硬質標的以外の標的に効果的に使用することができる。例えば、ＩＨＴＩ砲弾は、石油精製所、石油貯蔵システム、爆弾集積所、橋及び指令制御通信陣地を攻撃するために使用される。
【００５０】
本発明はその原理及び基本的性質から逸脱することなく他の特定の形態として実施されうることは当業者にとって明白であり、従って、本発明は、ここで説明された実施形態に限定されるものではない。従って、ここで開示された実施形態はすべての面に関して例示的なものであり、限定的なものではないと考えられる。本発明の範囲は上記説明よりも添付したクレームによって示され、クレームと同じ意味に含まれ、クレームの範囲内の、そして、クレームと同等であるすべての変更をクレーム内に含むことを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは発明の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾を示す。図１Ｂは、ＩＨＴＩ砲弾内で燃焼する焼夷剤から生成された高温ガスがＩＨＴＩ砲弾の後端を開いたすぐ後の、図２ＡのＩＨＴＩ砲弾の状態を示す。
【図２】 図２Ａ―２Ｃは、標的にヒットした本発明に従うＩＨＴＩ砲弾の異なるシナリオを示す。
【図３】 本発明の別の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾を示す。
【図４】 本発明の別の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾を示す。
【図５】 図５Ａ−５Ｃは、本発明の別の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾を示す。
【図６】 図６Ａ−６Ｃは、本発明の別の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾を示す。
【図７】 本発明の別の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾を示す。
【図８】 本発明の別の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾を示す。
【図９】 本発明の別の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾を示す。
【図１０】 図９に示すＩＨＴＩ砲弾の点火を示す。
【図１１】 着火後の図９に示すＩＨＴＩ砲弾内の火炎面を示す。
【図１２】 発明の他の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾を示す。
【図１３】 図１３Ａ−１３Ｄは、発明の他の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾内の推進構造を示す。
【図１４】 起爆装置内の爆破ブースタが最初に爆発したときの図９のＩＨＴＩ砲弾の状態を示す。
【図１５】 起爆装置内の爆破ブースタが爆発した直後の図９のＩＨＴＩ砲弾の状態を示す。
【図１６】 図１５に示す状態の直後の図９のＩＨＴＩ砲弾の状態を示す。
【図１７】 図１６に示す状態の直後の図９のＩＨＴＩ砲弾の状態を示す。
【図１８】 図１７に示す状態の直後の図９のＩＨＴＩ砲弾の状態を示す
【図１９】 発明の他の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾を示す。
【図２０】 発明の他の実施形態に従うＩＨＴＩ砲弾内の焼夷剤内にロードされる追加のペイロードを示す。

Claims (39)

1. 後方開口を有するケーシングと、
   前記ケーシング内の焼夷剤と、
   前記後方開口を塞ぐクロージャとを含んでなる硬質標的焼夷砲弾であって、
   前記焼夷剤は発火して前記ケーシング内の圧力を増加させ、前記開口は前記ケーシング内の圧力が所定レベル以上に上昇した後に開くように設けた焼夷砲弾。
2. 前記圧力が前記所定レベル以上に上昇した後に前記クロージャが前記後方開口から放出されるように設けた請求項１に記載の焼夷砲弾。
3. 前記焼夷剤は少なくとも１つの金属、酸化体及びポリマーバインダからなる復元性の固体の混合物である請求項１に記載の焼夷砲弾。
4. 前記焼夷剤は固体であり粒構造を有する請求項１に記載の焼夷砲弾。
5. 前記焼夷剤の本体は、前記焼夷剤の本体後方端部から前方へ延伸する軸方に向いた開口を含み、スロット状の断面を有する請求項１に記載の焼夷砲弾。
6. 前記焼夷剤を点火させるための高爆発ブースタを有する少なくとも１つの起爆装置をさらに含んでなる請求項１に記載の焼夷砲弾。
7. 前記焼夷剤を点火させるための燃焼ブースタを有する少なくとも１つの起爆装置をさらに含んでなる請求項１に記載の焼夷砲弾。
8. 前記焼夷剤の外表面の近くに位置された少なくとも１つの起爆装置をさらに含んでなる請求項１に記載の焼夷砲弾。
9. 前記焼夷剤の先端、前記焼夷剤の後端及び前記焼夷剤の中心のうちの少なくとも１つに位置された少なくとも１つの起爆装置をさらに含んでなる請求項１に記載の焼夷砲弾。
10. 前記クロージャが排出された後であって、前記焼夷剤の放出されない部分が前記ケーシング内で燃焼しているとき、前記焼夷剤の一部が発火されるが一部のみが反応して前記後方開口から放出される請求項１に記載の焼夷砲弾。
11. 前記焼夷剤は、空気又はガス状の酸素がない場合に、前記ケーシング内で反応する請求項１に記載の焼夷砲弾。
12. 前記焼夷剤の外表面は少なくとも部分的に前記ケーシングの内表面に接着されている請求項１に記載の焼夷砲弾。
13. 前記焼夷剤は硬質である請求項１に記載の焼夷砲弾。
14. 前記焼夷剤は復元性を有する請求項１に記載の焼夷砲弾。
15. 前記後方開口が開いたときに圧力ブローの強さを十分に増大させるボイドスペースを前記クロージャと前記焼夷剤の表面との間に更に含んでなる請求項１に記載の焼夷砲弾。
16. 前記ケーシング内に補助ペイロードスペースを更に含んでなる請求項１５に記載の焼夷弾。
17. 前記補助ペイロードスペースは、化学薬品、放射性物質、放射性装置、電気／電子装置及び分解子爆発体のうちの少なくとも１つを格納する請求項１６に記載の焼夷弾。
18. 前記子爆発体は、前記砲弾によって発生させられた熱が前記標的の内容物に最大破壊効果を与えるように前記クロージャが標的に衝突した後に吹き飛ばされてその後に爆発して前記標的内容物に損傷を与えるときに、前記ケーシングから放出される請求項１７に記載の焼夷弾。
19. 前記各子爆発体は所定の遅延時間の後に爆発する請求項１８に記載の焼夷弾。
20. 前記子爆発体のいくつかの爆発遅延時間は残りの爆発遅延時間と異なる請求項１９に記載の焼夷弾。
21. 前記焼夷剤は、発火した際に、火炎面の伝播を制御するためにクラック又はポートが形成されている請求項１に記載の焼夷砲弾。
22. 前記焼夷剤の本体は、前記ケーシング内の前記焼夷剤の燃焼時間を制御できるようにするためのポートが形成されている請求項１に記載の焼夷砲弾。
23. 前記ポートは所定の向きを有する請求項２２に記載の焼夷弾。
24. 前記焼夷剤は、非爆発フレームイグナイターによって誘導されたときに燃焼し、爆発ブースタによって誘導されたときに爆発する高爆発材料である請求項１に記載の焼夷砲弾。
25. 前記燃焼する焼夷剤によって形成される化学残留物は生物又は化学剤を破壊することができる請求項１に記載の焼夷砲弾。
26. 後方開口を有するケーシングと、
    前記ケーシング内の焼夷剤と、
    前記後方開口を塞ぐクロージャとを含む硬質標的焼夷砲弾であって、
    前記焼夷剤が発火して前記ケーシング内に燃焼生成物を形成するとき、前記クロージャ内の通気口が前記ケーシング内の圧力を開放する焼夷砲弾。
27. 後方開口を有するケーシングと、
    前記ケーシング内の焼夷剤と、
    前記後方開口を塞ぐクロージャとを含む硬質標的焼夷砲弾であって、
    前記焼夷剤が発火して前記ケーシング内の圧力を増大させる燃焼生成物を形成するとき、前記ケーシング内の前記圧力が所定レベル以上に上昇した後、前記クロージャ内に孔が射抜かれる焼夷砲弾。
28. 後方開口を有するケーシングと、前記ケーシング内の焼夷剤と、前記焼夷剤を発火させる起爆装置と、前記後方開口を塞ぐクロージャとを含む焼夷砲弾を用いて標的を攻撃する方法であって、
    前記砲弾を前記標的に衝突させかつ貫通させ、
    前記起爆装置を用いて前記焼夷剤を発火させ、
    前記砲弾内で反応する焼夷剤によって増大したガス圧を用いて前記クロージャを前記後方開口から放出し、
    前記ケーシング内で反応する前記焼夷剤から生じたガス圧を用いて前記後方開口を介して前記反応する焼夷剤の少なくとも一部をケーシングから動的に排出して、この排出した焼夷剤を前記標的内に分散させる、
    という連続工程を含んでなる方法。
29. 前記砲弾は付加的積載物を更に含んでなり、前記方法は前記付加的積載物を前記後方開口から前記標的内に排出する工程を更に含んでなる請求項２８に記載の方法。
30. 前記付加的積載物は子爆発体を含んでなり、前記方法は所定の遅延時間の後に前記各小爆発体を爆発させる工程を更に含んでなる請求項２９に記載の方法。
31. 前記所定の遅延時間の少なくともいくつかは残りの遅延時間と異なる請求項３０に記載の方法。
32. 前記付加的積載物は化学薬品を含んでなり、前記方法は前記化学薬品を前記標的内に分散させることを更に含んでなる請求項２９に記載の方法。
33. 前記付加的積載物は放射性材料を含んでなり、前記方法は前記放射性材料を前記標的内に分散させることを更に含んでなる請求項２９に記載の方法。
34. 前記付加的積載物は放射性装置及び電気／電子装置の少なくとも１つを含んでなり、前記方法は前記少なくとも１つの装置を前記標的内で活動させることを更に含んでなる請求項２９に記載の方法。
35. 前記付加的積載物は放射性材料、化学薬品、電気／電子装置、放射性装置及び子爆発体のうちの少なくとも１つを含んでなる請求項２９に記載の方法。
36. 前記焼夷剤を用いて前記標的内に生物及び化学剤の少なくとも一方を破壊することができる化学残留物を形成する工程を更に含んでなる請求項２８に記載の方法。
37. 少なくとも１つの後方通気口を有するケーシングと、前記ケーシング内の焼夷剤と、前記焼夷剤を発火させる起爆装置とを含む焼夷砲弾を用いて標的を攻撃する方法であって、
    前記砲弾を前記標的に衝突させかつ貫通させ、
    前記起爆装置を用いて前記焼夷剤を発火させ、
    前記ケーシング内で反応する焼夷剤によって増大したガス圧を用いて前記少なくとも１つの後方通気口を開放し、
    前記ケーシング内で反応する前記焼夷剤から生じた高温反応生成物だけを前記少なくとも１つの後方通気口を介して動的に排出して前記高温反応生成物を前記標的内に分散させる、
    工程を含んでなる方法。
38. 前記砲弾は防護され又はコンクリートで保護された構造物に衝突しても生き残るように設計されている請求項１に記載の焼夷砲弾。
39. 前記高爆発ブースタはＰＢＸＮ７、ＰＢＸＮ５及びテトリルのうちの少なくとも１つを含む請求項６に記載の焼夷砲弾。

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