JP4740655B2 - 空包 - Google Patents

Description

本発明は、訓練用の空包に関するものであり、特に火砲、銃砲を用いた訓練に用いる空包に関するものである。

一般に空包の目的は、火砲、銃砲などを用いた射撃訓練で、実際の飛翔体を用いず遠くへ飛散する飛散物を極力少なくし、臨場感のある発射音を発生させることにある。
限られた広さの場所で訓練を行う場合を考慮し、空包としては火砲、銃砲から出る飛散物をできるだけ少なく、また遠くに飛ばないようにすることが望ましい。
これまで、火砲、銃砲などを用いた訓練には、例えば壊れやすい栓を用いてガス発生剤などの火薬の燃焼ガスで砲内、あるいは砲外で栓が壊れるようにし、遠くに飛翔させないようにしたシステムが知られている。また、別のタイプとしてはガス発生剤などの火薬の入った容器先端にノズル、あるいはガス排出孔をもうけ、瞬間的に高圧ガスをノズル、ガス排出孔から噴出させるシステムが知られている。

特許文献１には、砲口側に開口部を持つ穴を有するふた栓と空包装薬とを別々に火砲に装填し、訓練を行う方法が記載されている。
特許文献２には、軸方向に複数の穴を形成したふた栓と火薬とを別々に火砲に装填し、訓練を行う方法が記載されている。
これらの方法はふた栓を壊れやすくし、火砲の外に飛散する飛散物を細かくできるという利点があるが、ふた栓の材質によっては飛散物を限りなく少なくすることは困難である。また、弾と火薬を別々に行う火砲システムの訓練に適しているが、弾と火薬が固定され、同時に装填される火砲システムの訓練に使用するのは難しい。

特許文献３には、実包弾薬と同じ形状の薬きょうと薬きょうの上部開口に突出するようにガイドホルダーを固定した空包弾薬が記載されている。
特許文献４には、生分解樹脂と充填物からなる弾頭部と薬きょう部からなる空包用弾薬が記載されている。
これらの空包弾薬は弾と火薬が固定され、同時に装填される火砲システムの訓練に適しているが、ガイドホルダー、弾頭部の材質によっては、飛散物を限りなく少なくすることは困難である。

特許文献５には、薬きょうの開口部にノズルを設けて火薬の燃焼ガスを緊塞する空包弾が記載されている。
この方法では、栓の飛散物は発生しないが、火薬を完全に燃焼させること、火薬をノズルより外に飛散させないことが必要であり、そのようなノズル、火薬を設計、加工することは困難である。
特許文献６には、ガス発生剤の燃焼ガスを排出し、発射音を出すように設計されたガス排出孔を複数有する発射音発生装置が記載されている。
この方法では、栓の飛散物は発生しないが、火薬を完全に燃焼させるようにガス発生剤、ガス排出孔を設計することが難しく、またそのようなガス排出孔を複数加工する必要があるため、コストが高くなる恐れがある。
特許第２９６２６６１号公報 特許第３００２７２９号公報 特開平１０−２０６０９６号公報 特開２００１−２４１８９９号公報 特開平７−１９０６９８号公報 特開２００３−２７９２９７号公報

本発明は、簡便な構造であり、射撃訓練時に火砲、銃砲からほとんど飛散物、ガス発生剤の燃焼残さを発生させない空包を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、空包の構成品について鋭意研究した結果、破裂板の中央部を破裂板周辺部よりガス発生剤の燃焼で壊れやすい構造にすることにより、前記目的が達成されることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、以下の通りである。
（１）空包容器、ガス発生剤、着火部、点火部、空包容器に固定された破裂板を有する空包であって、破裂板の中央部を破裂板周辺部よりガス発生剤の燃焼で壊れやすい構造にしたことを特徴とする空包。
（２） 破裂板の中央部に切り溝を入れた構造であることを特徴とする（１）記載の空包。
（３）破裂板として、金属、木材パルプ、パルプ、樹脂から選ばれる少なくとも１種の素材を用いたことを特徴とする（１）、または（２）記載の空包。
（４）樹脂製の破裂板として、生分解樹脂を用いたことを特徴とする（３）記載の空包。
（５）ガス発生剤を燃焼させた際、空包容器内の最大圧力が５ＭＰａ以上になるように構成された（１）〜（４）のいずれかに記載の空包。
（６）ガス発生剤を燃焼させた際、空包容器内の最大圧力が１０ＭＰａ以上になるように構成された（１）〜（４）のいずれかに記載の空包。
（７）破裂板の径が、空包容器底部の径より小さいことを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の空包。
（８）空包容器底部、および破裂板の径に合わせて２つの空包容器側面壁を有することを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の空包。
（９）側面壁の少なくとも１つが、金属製であることを特徴とする（８）記載の空包。
（１０）ガス発生剤として、５ＭＰａの圧力下でガス発生速度１．０ＭＰａ／ｍｓ以上のガス発生剤を用いることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の空包。
（１１）ガス発生剤として、５ＭＰａの圧力下でガス発生速度１．４ＭＰａ／ｍｓ以上のガス発生剤を用いることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の空包。

本発明の空包は、射撃訓練時、破裂板中央部を選択的に壊れやすくすることにより、破裂板全面で燃焼ガスの圧力を受けて全面が壊れる場合より、破裂板破片量の低減、飛散距離の低減が図れ、安全性が高まる。切り溝を入れた破裂板を用いた場合、破裂圧力の設定が容易であり、飛散物発生量、飛散距離のコントロールが容易になる。破裂板として金属を用いる事により、破裂板周辺部が飛散しにくく、飛散物量低減化が図れる。また破裂板として木材パルプ、パルプ、樹脂を用いる事により空包全体重量を抑制できる。特に破裂板として生分解性樹脂を用いると、飛散した破裂板破片がゴミとして残りにくくなる。ガス発生剤を燃焼させた際の空包容器内の圧力を５ＭＰａ以上にする事、及び／または５ＭＰａの圧力下でガス発生速度が１．０ＭＰａ以上になるガス発生剤を用いる事により、ガス発生剤の燃焼残さを少なくでき、射撃訓練時の安全性を高めることができる。

空包容器底部の径より破裂板を小さくする事により、破壊した破裂板破片が火砲や銃砲の薬室を傷つけにくくできる。２つの容器側面を持つ構造にすることにより、破裂板の破壊により、容器外側に変形、及び／または破損しにくい容器側面をもつことができるようになり、外側側面を再度使用できるようにすることができる。
また、ガス発生剤と空包容器を一体とすることにより、弾と火薬が固定され、手動、または自動のいずれで装填される火砲システムの訓練にも使用することができる。

以下、本発明について、特にその好ましい態様を中心に、詳細に説明する。
図１は本発明の空包の一実施様態を示す。この空包は、側壁６、底壁７からなる空包容器１、破裂板２、ガス発生剤３、着火部４、点火部５で構成されている。
まず、点火部５の点火により着火部４が速やかに点火され、着火部４の火炎でガス発生剤３が燃焼し、空包容器１内の圧力を上昇させ、破裂板２の破裂により、発射音を発生させる。破裂板２として用いる材料としては、好ましくは金属、木材パルプ、パルプ、樹脂から選ばれる少なくとも１種の材料より選定される。

破裂板の中央部を周辺部より壊れやすくする方法としては、中央部に切り溝を入れる方法、周辺部より厚みを薄くする方法、中央部に多数の孔を空ける方法などがあげられる。このうち、切り溝を入れる方法がほとんど飛散物を発生させないのに最も有効であり、特に好ましい方法である。切り溝は破裂板の破裂を確実にするため、少なくとも十字型に２つ以上設けることが好ましい。破裂板断面中央で交わるよう３つ以上切り溝を設けても良い。

図２に、十字型に２つ切り溝を設けた破裂板断面図を示す。図３、図４に、図２の破裂板が破裂した状況を示す。破裂板の厚み、切り溝の深さ、長さは、所望の圧力になるよう任意に選定できる。通常、切り溝を入れる破裂板中央部の直径の長さは、破裂板全体の直径の長さに対し、７０％から９０％が好ましい。破裂板の固定方法としてはどのような固定方法を用いても良い。袋ナットで容器に締め付ける方法が容易で確実であるが、容器に直接接着又は一体化してもよい。
点火部５としては、空包外部からの電気信号、または打撃により点火し、着火部４を点火できるものであればどのようなものでも用いることができる。好ましくは、雷管が用いられる。

着火部４としては、点火部５の点火で点火でき、ガス発生剤３を燃焼させることができるものであればどのようなものでも用いることができる。好ましくは、無煙火薬、黒色火薬、ボロンペレット、ボロン硝石などの火薬から１種、あるいは２種以上組み合わせて用いることができる。これらの火薬を燃焼残さが残りにくい袋に入れて用いて着火部としても良いし、金属製の容器に入れて着火部としても良い。着火部をガス発生剤３の機能を持たせるようにし、点火部、着火部だけで破裂板を破裂させるようにしても良い。
ガス発生剤３としては、破裂板を破裂させ、所望の発射音を出すガス発生剤であればどのようなものを用いても良い。好ましくは、ニトロセルロースを主成分とするシングルベース系ガス発生剤、ニトロセルロースとニトログリセリンなどの硝酸エステル系可塑剤を主成分とするダブルベース系ガス発生剤、ニトロセルロース、硝酸エステル系可塑剤、ニトログアニジンを主成分とするトリプルベース系ガス発生剤などの無煙火薬が用いられる。

ガス発生剤の形状としては、一般のガス発生剤、発射薬に用いられる形状であればどのような形状であっても良い。好ましくは、単孔管状、溝付単孔管状、棒状、球状、板状、多孔管状、多孔多角形状などが用いられる。
ガス発生剤は燃焼残さをできるだけ発生ないようにするため、着火部の火炎でできるだけ速くガス発生剤全体が着火し、できるだけ速く燃焼完了する急燃性のガス発生剤を用いることが好ましい。例えば、単孔管状、あるいは多孔管状ガス発生剤を用いる場合、ガス発生剤の主軸に垂直な断面においての孔面積が、前記断面での総断面積に対して４０％以上であるガス発生剤を用いることは好ましい方法である。また、多孔質の側壁、および端面を持つガス発生剤を用いることは好ましい方法である。

射撃訓練時、ガス発生剤の燃焼残さをできるだけ発生させないようにするため、ガス発生剤を燃焼させた際の空包容器内の最大圧力が５ＭＰａ以上になるように、ガス発生剤の組成、形状、装填薬量、破裂板を選定することが好ましい。
最大圧力が１０ＭＰａ以上になるようにガス発生剤の組成、形状、装填薬量、破裂板を選定することが更に好ましい。
射撃訓練時、ガス発生剤の燃焼残さをできるだけ発生させないようにするため、ガス発生剤の５ＭＰａの圧力下でのガス発生速度を１．０ＭＰａ／ｍｓ以上にすることが好ましい。更にはガス発生剤の５ＭＰａの圧力下でのガス発生速度を１．４ＭＰａ／ｍｓ以上にすることが好ましい。

ガス発生剤の５ＭＰａの圧力下でのガス発生速度は、本願破裂板方式空包と同じ空間容積とガス発生剤装填薬量の際の５ＭＰａの圧力下での圧力上昇速度のことである。本願破裂板方式空包と同じ空間容積、ガス発生剤装填密度のガス発生速度を求められる方法であれば、任意の方法で求めれば良い。例えば、シミュレーションで求めても良いし、本願破裂板方式空包の空間容積、ガス発生剤装填薬量を模擬した密閉爆発試験装置でガス発生速度を評価して求めても良いし、ガス発生剤装填薬量、及び／または空間容積を複数変えて密閉爆発試験装置でガス発生速度を求め、本願破裂板方式空包の場合のガス発生速度を求めても良い。

空包容器の側壁６、底壁７は、破裂板２中央部の壊れやすい部分より強い材質、厚みであればどのようなものを用いても良い。好ましくは、金属、焼尽材料、樹脂、生分解樹脂などが用いられる。
空包容器底壁、または底壁の一部に、実包弾薬底部の形状に近いものを用いるか、実包弾薬の底部を用いることは、射撃訓練時、火砲、銃砲への装填を容易にするため好ましい方法である。
図５には薬きょう１０に図１の空包を内蔵した例を示す。図６には図５の点火部、着火部のかわりに火管９を使用した例を示す。
図７には、薬きょう１０を空包容器側壁、底壁として用いた例を示す。

以下に、本発明を実施例により具体的に説明する。
〔実施例１〕
図１に示す本発明の空包は、底壁７に点火部５及び着火部４の点火装置が配置され、容器内部にはガス発生剤３が充填されている。容器先端には所望の圧力で開放される破裂板２が固定されている。ガス発生剤３は、点火装置５により着火され燃焼ガスを発生し、一定容積内で燃焼ガスが膨張することにより、破裂板２が開放するとともに、光と音を発生させる。

容器としては、内径８４ｍｍ、容積１４００ｃｃの筒状の金属製容器を用いた。又、点火部５には点火玉を使用し、着火性を良くするために、点火玉の先端に着火部として黒色火薬を１ｇ用いた。ガス発生剤３としては、以下のダブルベース組成の管状薬を用いた。組成はニトロセルロース６８重量％、ニトログリセリン３０重量％、安定剤及び添加剤２重量％である。特許第２８７７７９６号に記載されている多孔質化させたガス発生剤製造方法を用いて成型した。形状は、直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ、内孔径８ｍｍ、薬厚１ｍｍのものを用いた。このガス発生剤３は、密閉容器内で燃焼（装填密度０．０１５ｇ／ｃｃ）させた際、５ＭＰａの圧力下においてガス発生速度、すなわち単位時間あたりの圧力上昇が１．５８ＭＰａ／ｍｓであった。そのガス発生剤を１９ｇ使用した。破裂板２は圧力約４ＭＰａにて開放するように破裂板２の中央部に十字の切り溝８（構造を図２に示す。）を施した金属製（材質：Ａ１０５０Ｐ−Ｈ２４）の破裂板２を用いた。本発明品の評価として、ガス発生剤３を燃焼させた時の破裂圧力を、容器側壁６に取り付けた圧力センサーにて計測した。又、破裂音量を測定するため、試験装置の側方３０ｍの位置に精密騒音計を設置した。更に、ガス発生剤３の燃焼状況を確認するため燃焼後の未燃焼薬量を計量した。
その結果、破裂板２の破裂圧力は３．６ＭＰａで開放し（開放状態を図３，図４に示す。）、発射音量は１２８ｄＢを示した。又、１０ｇの未燃焼発射薬が発生した。

〔実施例２〕
実施例１の空包容器、ガス発生剤３（１９ｇ）を用い、破裂圧力７ＭＰａに設定した金属製の破裂板２にて、実施例１と同様の評価を実施した。
その結果、破裂板２の破裂圧力は６．７ＭＰａで、発射音量は１３０ｄＢを示した。又、４ｇの未燃焼発射薬が発生した。

〔実施例３〕
実施例１の空包容器、ガス発生剤３（１９ｇ）を用い、破裂圧力１０ＭＰａに設定した金属製の破裂板２にて、実施例１と同様の評価を実施した。
その結果、破裂板２の破裂圧力は１０．７ＭＰａで、発射音量は１３１ｄＢを示した。又、この際ガス発生剤３は完全燃焼し未燃焼物は発生しなかった。

〔参考例４〕
実施例１の空包容器、ガス発生剤３（１９ｇ）を用い、破裂圧力２ＭＰａに設定したパルプ材質（密度０．６２ｇ／ｃｍ^３）の破裂板を固定し、実施例１と同様の評価を実施した。
その結果、破裂板２の破裂圧力は２．２ＭＰａで、発射音量は１２４ｄＢを示した。又、破裂板２は粉々に破砕され空包容器外に放出された。未燃焼のガス発生剤３は６ｇ発生した。

〔参考例５〕
実施例１の空包容器、ガス発生剤３（１９ｇ）を用い、破裂圧力１０ＭＰａに設定した塩化ビニル樹脂製（密度１．５ｇ／ｃｍ^３）の破裂板２を固定し、実施例１と同様の評価を実施した。
その結果、破裂板２の破裂圧力は９．３ＭＰａで、発射音量は１２２ｄＢを示した。又、破裂板２は粉々に破砕され空包容器外に放出された。未燃焼のガス発生剤は１ｇ以下であった。

〔実施例６〕
空包容器の内径４６ｍｍ、容積３３０ｃｃの筒状の金属製容器を用い、ガス発生剤３を５ｇ充填した。破裂圧力１０ＭＰａに設定した金属製の破裂板２にて、実施例１と同様の評価を実施した。
その結果、破裂板２の破裂圧力は１０．２ＭＰａで、発射音量は１２７ｄＢを示した。又、この時ガス発生剤３は完全燃焼し未燃焼物は発生しなかった。

本発明は、訓練用空砲として好適に利用できる。

本発明の一実施態様を示す断面説明図および側面図。 破裂板の例を示す断面図および側面図。 破裂板が破裂した状態を示す一部切り欠き説明図および側面図。 破裂板が破裂した状態を示す写真。 薬きょうに空砲を内臓した例を示す断面説明図。 図５の点火部、着火部のかわりに火管を使用した例を示す断面説明図。 薬きょうを空砲容器側壁、底壁として用いた例を示す断面説明図。

符号の説明

１ 容器
２ 破裂板
３ 発射薬
４ 着火部
５ 点火部
６ 側壁
７ 底壁
８ 破裂板の切り溝
９ 火管
１０ 薬きょう
１１ 空包容器の底部の径
１２ 破裂板の径

Claims (9)

1. 空包容器、ガス発生剤、着火部、点火部、空包容器に固定された破裂板を有する空包であって、金属製の破裂板の中央部を該破裂板の周辺部よりガス発生剤の燃焼で壊れやすい構造にしたことを特徴とする空包。
2. 前記破裂板の中央部に切り溝を入れた構造をもつ、請求項１に記載の空包。
3. 前記ガス発生剤を燃焼させた際、前記空包容器内の最大圧力が５ＭＰａ以上になる、請求項１又は２に記載の空包。
4. 前記最大圧力が１０ＭＰａ以上である、請求項３に記載の空包。
5. 前記破裂板の径が、前記空包容器の底部の径より小さい、請求項１〜４のいずれか１項に記載の空包。
6. 前記空包容器底部、及び前記破裂板に合わせて２つの空包容器側面壁を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の空包。
7. 前記側面壁の少なくとも１つが、金属製である、請求項６に記載の空包。
8. 前記ガス発生剤は、５ＭＰａの圧力下でガス発生速度１．０ＭＰａ／ｍｓ以上のガス発生剤である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の空包。
9. 前記ガス発生剤は、５ＭＰａの圧力下でガス発生速度１．４ＭＰａ／ｍｓ以上のガス発生剤である、請求項８に記載の空包。