JP4888941B2 - 対空超高速飛翔弾とこれを用いた対空攻撃方法 - Google Patents

Description

本発明は、潜水艦に装備し、航空機やヘリコプターを攻撃するための対空超高速飛翔弾とこれを用いた対空攻撃方法に関する。

自己鍛造弾は、炸薬の発火により弾頭の一部が超高速の弾丸を形成し、戦車等の装甲を貫通するものである。
自己鍛造弾は、ミサイル等と異なり、飛翔体は成形された金属片のみであり比較的小型軽量であるが、その速度は極めて大きく、速度の２乗に比例する運動エネルギーが膨大であり、非常に大きな破壊力を有する。
なお運動エネルギーにより装甲を貫通する弾頭は、例えば、特許文献１、２に既に開示されている。

一方、潜水艦に装備し、敵の航空機やヘリコプターを攻撃する手段として、例えば特許文献３が開示されている。

特許文献１の「徹甲弾」は、図４に示すように、砲身５１の後端部に設けた薬莢部５３の発射装薬５３ａが火管５３ｂにて点火され、その発射ガスによって加速されて砲身５１内から発射される弾丸部５２が、装甲を撃破するための弾芯５２ａを備える徹甲弾であって、発射後に作動する点火信管５４ｅ、この点火信管によって点火される推進薬５４ｂ及びその燃焼ガスを噴射して推進力を得る噴射ノズル５４ｃとを有する推進部本体５４ａが、弾芯５２ａに固定して備えられたものである。

特許文献２の「超高速飛翔弾体用弾頭」は、図５に示すように、飛翔体６２の弾頭部に設けられる弾頭であって、爆薬駆動による爆縮法により高圧のプラズマを発生するプラズマ発生器６５と、その前方にその発生したプラズマを導く駆動チューブ６３と、駆動チューブの中に収納された弾体６１よりなるものである。

特許文献３の「潜対空ミサイル」は、ミサイル本体が潜水艦に搭載されて水中より発射され、目標飛翔体を追随してなる潜対空ミサイルにおいて、図６に示すように、ミサイル本体７０の先端部に設けられ、目標飛翔体を検出する目標検出部７２と、ミサイル本体の基端部に設けられ、先端部が水面から突出した状態で作動されてミサイル本体の重心回りに略正弦波状のトルクを付与して才差運動させ、ミサイル本体を重心軸回りに走査させるスラスタ７４と、目標検出部の目標飛翔体の検出に応答して、ミサイル本体を目標飛翔体方向に誘導するミサイル誘導手段とを備えたものである。

特開平６−６６４９９号公報、「徹甲弾」 特開平９−２３６３９９号公報、「超高速飛翔弾体用弾頭」 特開平６−１１７８００号公報、「潜対空ミサイル」

潜水艦にとって、敵の航空機やヘリコプター等は非常に大きな脅威であるが、潜水艦から航空機やヘリコプターを攻撃する手段は従来、非常に限定されていた。
例えば、特許文献３に開示されている「潜対空ミサイル」は、潜水艦から航空機やヘリコプターを攻撃できるが、以下の問題点があった。
（１）潜水艦は自らの存在を秘匿することを最優先する。しかし上述した潜対空ミサイルは、潜水艦から射出後、直ちに浮上を開始するため、浮上したミサイルを敵が発見することにより、その付近に潜水艦が存在することが明らかになってしまう。
（２）ミサイルは、その構造上、推進装置（ロケットモータ、ジェットエンジン等）及び誘導装置（アクチュエータ、操舵翼等）が不可欠であり、寸法及び重量が大きくなる。そのため、潜水艦からミサイルを発射するためには、魚雷発射管又はこれと同等の大型設備が必要であり、潜水艦に搭載するミサイルは、魚雷と同程度の少数に制限される。
また、ミサイルは、複雑な推進装置及び誘導装置が不可欠であるため、製造コストも非常に高い。

本発明は、上述した従来の問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、潜水艦に装備して水中から射出し飛行中の航空機やヘリコプターを攻撃することができ、射出したのち潜水艦の存在を秘匿したまま射出点から安全に離隔することができ、魚雷発射管より小型のシューター等から射出できるほどに小型軽量化が可能であり、複雑な装置が少なく比較的低コスト化ができる対空超高速飛翔弾とこれを用いた対空攻撃方法を提供することにある。

本発明によれば、潜水艦から水中で射出し飛行中の目標を攻撃する対空超高速飛翔弾であって、
目標を捕捉し超高速の自己鍛造弾を目標に向けて発射する弾頭装置と、
該弾頭装置の下部に取り付けられガス圧で膨張展開して浮上し、その上に前記弾頭装置を安定姿勢で保持する浮袋装置と、
弾頭装置及び浮袋装置を内部に収容し、展開又は切り離して弾頭装置を露出可能な格納容器と、
該格納容器に取り付けられ所定の深度を維持する深度維持装置と、
前記浮袋装置、格納容器及び深度維持装置を制御する浮上制御装置と、を備え、
前記深度維持装置は、深度を検出する水圧センサと、下向き又は上向きの水流を形成して昇降力を発生するプロペラと、該プロペラを回転駆動するモータと、該モータを制御するモータ制御部とからなり、
該モータ制御部により、水圧センサで検出された深度に応じてモータの回転方向及び回転速度をフィードバック制御し、
水中に射出後、所定時間、前記深度維持装置により所定深度を維持し、その後、格納容器を展開又は切り離し、浮袋装置を膨張展開させる、ことを特徴とする対空超高速飛翔弾が提供される。

また本発明によれば、潜水艦から上記の対空超高速飛翔弾を用いて飛行中の目標を攻撃する対空攻撃方法であって、
対空超高速飛翔弾を潜水艦から水中に射出する射出ステップと、
射出された対空超高速飛翔弾が予め設定された時間、所定の深度を維持する深度維持装置により一定深度を維持する深度維持ステップと、
その後、弾頭装置及び浮袋装置を内部に収容した格納容器を展開又は切り離し、浮袋装置を膨張展開させる膨張展開ステップと、
浮袋装置の上に弾頭装置を安定姿勢で保持し、捕捉センサが目標を捕捉した後に、弾頭を作動させ自己鍛造弾を目標に向けて発射する攻撃ステップと、を有することを特徴とする対空攻撃方法が提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記弾頭装置は、超高速の自己鍛造弾を発射する弾頭と、該弾頭に取り付けられ自己鍛造弾の飛行軌跡上に位置する目標を捕捉する捕捉センサと、弾頭を所定の角度範囲で旋回させる走査装置と、捕捉センサにより目標を捕捉した後に弾頭により自己鍛造弾を発射させる発射制御装置とを有する。

また、前記格納容器は、格納容器の一部又は全部を展開又は切り離して弾頭装置を露出させる切離し装置を有する。

上記本発明の構成によれば、対空超高速飛翔弾を潜水艦から水中に射出し、浮上して弾頭装置により目標を捕捉し自己鍛造弾を目標に向けて発射するので、潜水艦に装備して水中から飛行中の航空機やヘリコプターを攻撃することができる。
また、深度維持装置を備え、水中に射出後、所定時間、所定深度を維持するので、その間に潜水艦の存在を秘匿したまま射出点から安全に離隔することができる。

さらに、弾頭装置を、弾頭、捕捉センサ、走査装置及び発射制御装置で構成し、捕捉センサにより目標を捕捉した後に弾頭により自己鍛造弾を発射させることにより、複雑な推進装置及び誘導装置が不要であり、魚雷発射管より小型のシューター等から射出できるほどに小型軽量化が可能であり、複雑な装置が少なく比較的低コスト化ができる。

すなわち本発明の弾頭装置において、目標を撃破する威力体（自己鍛造弾）は、炸薬の発火によって発射され発射時の慣性力で飛行するため推進装置が不要であり、また、威力体は捕捉センサが目標を捕捉した瞬間に発射され無誘導で目標に命中するため誘導装置が不要である。
従って小型軽量化が可能であり、簡易かつ小型のシューターから射出することができる。
また深度維持装置により、任意の時間、海面への浮上を遅らせることができ、その間に、潜水艦は射出点から十分に離隔することができる。

なお、複数（多数）の対空超高速飛翔弾を魚雷相当の形状を持つ射出容器に格納し、海面上に同時に展開することによって、一挙に広範囲な攻撃エリアを構築することもできる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。

図１は、本発明の対空超高速飛翔弾の全体構成図である。この図において、（Ａ）は潜水艦に収容時の形態、（Ｂ）は水面上に展開時の形態を示している。
本発明の対空超高速飛翔弾１０は、図示しない潜水艦から水中で射出し飛行中の目標を攻撃する装置であり、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、弾頭装置１２、浮袋装置２０、格納容器２６、深度維持装置３０及び浮上制御装置４０を備える。

弾頭装置１２は、目標（敵の航空機やヘリコプター）を捕捉し、自己鍛造弾１１を目標に向けて発射する機能を有する。弾頭装置１２は、この例において、弾頭１３、捕捉センサ１４、走査装置１５及び発射制御装置１６を有する。

弾頭１３は、炸薬の発火によって自己鍛造弾１１を発射し、これを目標に向けて超高速で慣性飛行させ、目標を撃破する。
自己鍛造弾１１は、ミサイル等と異なり、飛翔体は成形された金属片のみであり比較的小型軽量であるが、その速度は高速であり、速度の２乗に比例する運動エネルギーが膨大であり、非常に大きな破壊力を有する。

捕捉センサ１４は、弾頭１３に取り付けられており、自己鍛造弾１１の飛行軌跡上に位置する目標を捕捉する。
捕捉センサ１４は、好ましくは赤外線センサ及びレーザレンジファインダ、そのうち一方のみでもよい。
赤外線センサは、自己鍛造弾１１が飛行する方向に向けられており、その飛行軌跡上に目標が侵入し、目標の発する熱を検出する。
また、レーザレンジファインダは、自己鍛造弾１１が飛行する方向に向けられており、その飛行軌跡上に目標が侵入したとき、反射波により目標の存在を検知すると同時に目標までの距離を検出する。

走査装置１５は、弾頭１３を捕捉センサ１４と共に、所定の傾斜角度を持って旋回させる。所定の傾斜角度は、例えば、上向きの鉛直軸を中心に、３０度傾斜させ、旋回させることで円状の捜索を行う。

発射制御装置１６は、例えばマイクロコンピュータであり、捕捉センサ１４の検知信号から目標を認識し、弾頭１３により自己鍛造弾１１を発射させるようになっている。

弾頭装置１２は、さらに起動用音響センサ１７を備え、起動用音響センサ１７により目標（敵の航空機やヘリコプター）の発生音を検出した後に、弾頭装置１２全体を作動させるようになっているのがよい。

上述した弾頭装置１２の構成により、炸薬の発火によって自己鍛造弾１１が発射され、発射時の慣性力で飛行するため推進装置が不要である。また、捕捉センサ１４が目標を捕捉した瞬間に自己鍛造弾１１が発射され、無誘導で目標に命中するため誘導装置が不要である。従って、弾頭装置１２を小型軽量化することができる。

浮袋装置２０は、膨張式浮力体であり、柔軟性があり折り畳まれた気密性及び耐圧性のあるバッグであり、弾頭装置１２の下部に取り付けられ、ガス圧で膨張展開するようになっている。
また、膨張展開による浮力の増加により、弾頭装置１２を水面まで浮上させ、その上に弾頭装置１２を安定姿勢で保持するようになっている。なお、浮袋装置２０は水面に浮上した後に膨張展開させてもよい。
ここで「安定姿勢」とは、水面の波やうねりで揺動はするが、膨張式浮力体が水面上に浮かび、走査装置１５の旋回軸をほぼ鉛直に維持する姿勢を言う。

格納容器２６は、弾頭装置１２及び浮袋装置２０を内部に収容し、潜水艦内に収容し、シューターや魚雷管から水中に射出できるようになっている。格納容器２６の形状は、この例において、上下端が半円形の細長い筒型であるが、水中に射出できる限りで、自由な形状にできる。
また、格納容器２６は、図示しない切離し装置を備え、この切離し装置の作動により、格納容器の一部又は全部を展開又は切り離し、弾頭装置を露出させるようになっている。切離し装置は、炸薬の発火、ソレノイド、電動機等により作動するアクチュエータであるのがよい。

深度維持装置３０は、格納容器２６に取り付けられ、所定の深度を維持する機能を有する。
深度維持装置３０は、この例において、水圧センサ３２、プロペラ３４、モータ３６及びモータ制御部３８からなる。
水圧センサ３２は、水圧計であり、深度を検出する。プロペラ３４は、格納容器２６の軸心（すなわち鉛直軸）を中心の回転する回転翼であり、回転方向により下向き又は上向きの水流を形成して昇降力を発生する。モータ３６は、電動機又は流体圧モータであり、プロペラ３４を回転駆動する。モータ制御部３８は、モータ３６に動力源（電源又は圧力源）を供給するとともに、モータ３６を制御する。
この構成によりモータ制御部３８により、水圧センサ３２で検出された深度に応じてモータ３６の回転方向及び回転速度をフィードバック制御し、予め設定された所定の深度を維持することができる。

なお。深度維持装置３０は、上述した構成に限定されず、格納容器２６内にガス（空気や窒素等）を供給し、或いは内部からガス又は水を排出して、対空超高速飛翔弾１０の浮力を制御し深度を維持する構成であってもよい。

浮上制御装置４０は、例えばマイクロコンピュータであり、浮袋装置２０、格納容器２６及び深度維持装置３０を制御し、水中に射出後、深度維持装置３０により所定時間、所定深度を維持し、その後、切離し装置により格納容器を展開又は切り離し、浮袋装置２０を膨張展開させるようになっている。なお、切離し装置の作動時期は、水中でも水面でもよい。

浮上制御装置４０の取付位置は、この例では、浮袋装置２０の下部であるが、浮袋装置２０、格納容器２６及び深度維持装置３０を制御できる限りで、他の位置でもよい。
また、上述した発射制御装置１６、モータ制御部３８及び浮上制御装置４０を一体化し、１台のマイクロコンピュータ又はコンピュータで置き換えてもよい。

図２は、本発明の対空超高速飛翔弾の使用状態図であり、浮袋装置２０が膨張展開して浮上し、その上に弾頭装置１２を安定姿勢で保持する状態を示している。
弾頭装置１２は、水面に浮上しこの状態になった後、直ちに作動を開始する。なお、起動用音響センサ１７により目標（敵の航空機やヘリコプター）の運転音を検出した後に、作動を開始するようにしてもよい。

作動を開始すると、走査装置１５により、捕捉センサ１４と共に弾頭１３を、上向きの鉛直軸を中心に、３０度の傾斜角をもって旋回する。
この旋回と揺動により、その上方の空域を、円錐上に捕捉センサ１４で監視することができる。
捕捉センサ１４により目標１（敵の航空機やヘリコプター）を捕捉すると、その瞬間に、発射制御装置１６により弾頭１３が作動し、自己鍛造弾１１を発射させる。
前述のように、自己鍛造弾１１は、ミサイル等と異なり、飛翔体は成形された金属片のみであり比較的小型軽量であるが、その速度は高速であり、速度の２乗に比例する運動エネルギーが膨大であり、非常に大きな破壊力を有する。また発射後、瞬時に目標に達するので、目標の移動距離が小さく、誘導装置のない慣性飛行であっても高い命中率が得られる。

図３は、本発明の対空超高速飛翔弾を用いた対空攻撃方法の説明図である。
この図に示すように、本発明の対空攻撃方法は、射出ステップＳ１、深度維持ステップＳ２、膨張展開ステップＳ３、及び攻撃ステップＳ４の各ステップで順に作動する。

射出ステップＳ１では、対空超高速飛翔弾１０を潜水艦２から水中に射出する。この射出は、対空超高速飛翔弾１０を個別に小型のシューターから射出するのが好ましいが、複数（多数）の対空超高速飛翔弾を魚雷相当の射出容器に格納し、同時に水中に射出してもよい。
深度維持ステップＳ２では、予め設定された時間、一定深度を維持する。この時間及び深度は任意であるが、射出後、潜水艦２が射出点から十分に離隔することができる時間に設定するのがよい。また、深度は、対空超高速飛翔弾１０が敵の航空機やヘリコプターから発見できないように設定するのがよい。

膨張展開ステップＳ３では、所定時間、所定深度を維持した後、格納容器２６を展開又は切り離し、浮袋装置２０を膨張展開させる。格納容器２６の展開又は切り離しと浮袋装置２０の膨張展開は、海面に浮上した後であるのが好ましいが、水中で行なってもよい。次いで、浮袋装置２０により安定姿勢を得る。
攻撃ステップＳ４では、起動用音響センサ１７が目標１を検知した後に、弾頭装置１２全体を作動させ、捕捉センサ１４が目標１を捕捉した瞬間に、弾頭１３を作動させ自己鍛造弾１１を目標に向けて発射し、運動エネルギーにより目標１を貫通、破壊する。

上述した本発明の構成によれば、対空超高速飛翔弾１０を潜水艦２から水中に射出し、浮上して弾頭装置１２により目標１を捕捉し自己鍛造弾１１を目標に向けて発射するので、潜水艦に装備して水中から飛行中の航空機やヘリコプターを攻撃することができる。
また、深度維持装置３０を備え、水中に射出後、所定時間、所定深度を維持するので、その間に潜水艦２の存在を秘匿したまま射出点から安全に離隔することができる。

さらに、弾頭装置１２を、弾頭１３、捕捉センサ１４、走査装置１５及び発射制御装置１６で構成し、捕捉センサ１４により目標１を捕捉した瞬間に弾頭により自己鍛造弾１１を発射させることにより、複雑な推進装置及び誘導装置が不要であり、魚雷発射管より小型のシューター等から射出できるほどに小型軽量化が可能であり、複雑な装置が少なく比較的低コスト化ができる。

すなわち本発明の弾頭装置１２において、目標１を撃破する威力体（自己鍛造弾１１）は、炸薬の発火によって発射され発射時の慣性力で飛行するため推進装置が不要であり、また、威力体は捕捉センサ１４が目標を捕捉した瞬間に発射され無誘導で目標に命中するため誘導装置が不要である。
従って小型軽量化が可能であり、簡易かつ小型のシューターから射出することができる。
また深度維持装置３０により、任意の時間、海面への浮上を遅らせることができ、その間に、潜水艦は射出点から十分に離隔することができる。

なお、目標を攻撃することなくその使命を終えた弾頭装備１２をそのままにしておくと、攻撃目標以外の航空機等を攻撃してしまう危険が残るので、浮袋装置は、展開後一定時間経過後、自己破壊することで、対空超高速飛翔弾を自沈させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

本発明の対空超高速飛翔弾の全体構成図である。 本発明の対空超高速飛翔弾の使用状態図である。 本発明の対空超高速飛翔弾を用いた対空攻撃方法の説明図である。 特許文献１の「徹甲弾」の構成図である。 特許文献２の「超高速飛翔弾体用弾頭」の構成図である。 特許文献３の「潜対空ミサイル」の構成図である。

符号の説明

１ 目標（敵の航空機やヘリコプター）、２ 潜水艦、
１０ 対空超高速飛翔弾、１１ 自己鍛造弾（威力体）、
１２ 弾頭装置、１３ 弾頭、
１４ 捕捉センサ（赤外線センサ、レーザレンジファインダ）、
１５ 走査装置、１６ 発射制御装置、１７ 起動用音響センサ、
２０ 浮袋装置、２６ 格納容器、
３０ 深度維持装置、３２ 水圧センサ、３４ プロペラ、
３６ モータ（電動機又は流体圧モータ）、３８ モータ制御部、
４０ 浮上制御装置

Claims (5)

1. 潜水艦から水中で射出し飛行中の目標を攻撃する対空超高速飛翔弾であって、
   目標を捕捉し超高速の自己鍛造弾を目標に向けて発射する弾頭装置と、
   該弾頭装置の下部に取り付けられガス圧で膨張展開して浮上し、その上に前記弾頭装置を安定姿勢で保持する浮袋装置と、
   弾頭装置及び浮袋装置を内部に収容し、展開又は切り離して弾頭装置を露出可能な格納容器と、
   該格納容器に取り付けられ所定の深度を維持する深度維持装置と、
   前記浮袋装置、格納容器及び深度維持装置を制御する浮上制御装置と、を備え、
   前記深度維持装置は、深度を検出する水圧センサと、下向き又は上向きの水流を形成して昇降力を発生するプロペラと、該プロペラを回転駆動するモータと、該モータを制御するモータ制御部とからなり、
   該モータ制御部により、水圧センサで検出された深度に応じてモータの回転方向及び回転速度をフィードバック制御し、
   水中に射出後、所定時間、前記深度維持装置により所定深度を維持し、その後、格納容器を展開又は切り離し、浮袋装置を膨張展開させる、ことを特徴とする対空超高速飛翔弾。
2. 前記弾頭装置は、超高速の自己鍛造弾を発射する弾頭と、該弾頭に取り付けられ自己鍛造弾の飛行軌跡上に位置する目標を捕捉する捕捉センサと、弾頭を所定の角度範囲で旋回させる走査装置と、捕捉センサにより目標を捕捉した後に弾頭により自己鍛造弾を発射させる発射制御装置とを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の対空超高速飛翔弾。
3. 前記格納容器は、格納容器の一部又は全部を展開又は切り離して弾頭装置を露出させる切離し装置を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の対空超高速飛翔弾。
4. 前記浮袋装置は、展開後一定時間経過すると、自己破壊し自沈する装置を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の対空超高速飛翔弾。
5. 潜水艦から請求項１に記載の対空超高速飛翔弾を用いて飛行中の目標を攻撃する対空攻撃方法であって、
   対空超高速飛翔弾を潜水艦から水中に射出する射出ステップと、
   射出された対空超高速飛翔弾が予め設定された時間、所定の深度を維持する深度維持装置により一定深度を維持する深度維持ステップと、
   その後、弾頭装置及び浮袋装置を内部に収容した格納容器を展開又は切り離し、浮袋装置を膨張展開させる膨張展開ステップと、
   浮袋装置の上に弾頭装置を安定姿勢で保持し、捕捉センサが目標を捕捉した後に、弾頭を作動させ自己鍛造弾を目標に向けて発射する攻撃ステップと、を有することを特徴とする対空攻撃方法。

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