JP5207443B2 - オブチュレータ - Google Patents

Description

本発明は、砲身の内壁に形成された腔線と噛み合い燃焼ガスの緊塞を行うオブチュレータに関する。

迫撃砲、りゅう弾砲、カノン砲等の火器は「火砲」と呼ばれる。そのうち、図９に示すように、砲身２の内側に形成したらせん状の溝（腔線５）により弾丸６に旋転（弾丸の軸心回りの回転）を与えることによって弾道の安定化を図る方式のものをライフル砲という。なお、火砲１によって発射される弾丸は「砲弾」と呼ばれる。

図９に示す弾丸６は、迫撃砲用の弾丸であり、本体を構成し内部に炸薬が充填された弾体７と、弾体７に連結された発射装薬９とから構成されている。発射装薬９は、装薬保持筒１０によって保持される。装薬保持筒１０はクリップによって弾体７の後端部に連結されている。
弾体７の外周部には火砲１の腔線５と噛み合う複数の突起２１が形成されている。なお、腔線５の形状に合わせた突起２１ではなく、砲身２の口径より僅かに大きい径を有し弾体７の外周部に周方向に帯状に延びる「弾帯」が形成される場合もある。
弾体７の後部は後方に向かうに従い外径が縮小するテーパ部８を有し、このテーパ部８にガス緊塞を行うためのリング状のオブチュレータ２０が弾体７と同心で装着されている。

このように構成された弾丸６は、通常、図９（Ａ）に示すように砲口３から装填されるが、砲尾４から装填される場合もある。弾丸６を装填するに際し、突起２１が腔線５に噛み合うように弾丸６の位置を調整し、弾丸６を砲身２内に挿入する。そして、弾丸６が砲身２に装填され、図９（Ｂ）に示すように発射装薬９が点火されると、発射装薬９が燃焼し、図９（Ｃ）に示すように燃焼ガス１８が発生する。この燃焼ガス１８による腔圧の立ち上がりとともに、オブチュレータ２０は突起２１（又は弾帯）によって規制される位置まで移動する。これにより、腔線５と突起２１（又は弾帯）の隙間が閉塞され、ガス緊塞が行われる。さらに、腔圧の上昇に伴い、図９（Ｄ）に示すように、弾丸６は、腔線５の転度に従って旋転しながら砲口３に向かって移動する。

なお、上述した火砲１、弾丸６、オブチュレータ２０等についての従来技術は、例えば下記非特許文献１に開示されている。

「火器弾薬ハンドブック 改訂版」、財団法人防衛技術協会

上述した従来のオブチュレータ２０には、以下のような問題がある。
（１）弾丸６の旋転は、突起２１（又は弾帯）により付与されており、オブチュレータ２０単体では弾丸に旋転力を付与することができない。
（２）弾丸６の起動圧・阻害抗力を決めるのは、突起２１（又は弾帯）であり、オブチュレータ２０単体では起動圧・阻害抗力は発生せず、発射装薬９の燃焼時に腔圧のばらつきが生じる恐れがある。なお、「起動圧」とは、弾丸６を起動させるための圧力をいう。「阻害抗力」とは、弾丸６の移動を阻む力をいい、腔線５による抵抗、弾丸６に働く空気抵抗、重力による弾軸方向の分力などが含まれる。
（３）突起２１（又は弾帯）とオブチュレータ２０とを併用することによってガス緊塞性が発揮されるため、オブチュレータ２０単体でガス緊塞を行うことができない。
（４）従来のオブチュレータ２０は、突起２１（又は弾帯）と併用することが前提となっているため、部品点数が多く、構造も複雑となっている。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、単体で、弾丸への旋転力の付与、起動圧・阻害抗力の発生、及びガス緊塞性の各機能を発揮することができるオブチュレータを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下の技術的手段を採用する。
（１）本発明は、腔線が砲身の内壁に形成された火砲により発射される弾丸の外周部に弾丸と同心に装着されるリング体により構成され、発生した燃焼ガスの緊塞を行うためのオブチュレータであって、前記弾丸は、後方に向かうに従い外径が縮小するテーパ部を有し、前記リング体は、前記腔線と噛み合う外周部と、前記テーパ部に嵌合する内周部とを備え、弾丸発射時に、後方からの燃焼ガスの圧力を受けて前記テーパ部の前側に移動し、前記リング体の後側内周面は、後方に向かうに従い内径が拡大する形状に形成されている、ことを特徴とする。

上記の本発明によれば、弾丸装填時に外周部が腔線と噛み合うので弾丸と腔線との間の初期の間隙が埋められる。これにより、ガス緊塞性が発揮され、同時に面の摩擦により起動圧・阻害抗力が発生する。
また、リング体は、弾丸発射時に、腔圧の立ち上がりとともに、テーパ部の前側に移動し拡大変形する。これにより、腔線と弾丸の間隙が閉塞され、ガス緊塞が行われる。
また、リング体の外周部が腔線と噛み合うので、腔線による旋転力をリング体で受け、リング体により弾体に旋転力が伝達される。
したがって、本発明のオブチュレータによれば、単体で、弾丸への旋転力の付与、起動圧・阻害抗力の発生、及びガス緊塞性の各機能を発揮することができる。また、これにより、部品点数を削減でき、構造を簡略化することができる。
さらに、上記構成によれば、リング体の後側内面がテーパ状に広がっているので、リング体は半径方向外側に圧力を受ける。これにより、リング体が半径方向に拡大変形しやすいので、ガス緊塞性が高まる。

（２）また、上記（１）のオブチュレータにおいて、前記リング体の外周部には、前記腔線と噛み合う突起が周方向に間隔を置いて複数形成されている。

上記のように、予め、リング体の外周部を腔線と噛み合う形状に加工しておくことにより、砲身への弾丸の装填を容易に行うことができる。

（３）また、上記（１）のオブチュレータにおいて、前記リング体の外周部には、前記砲身への弾丸の装填によって前記腔線と噛み合う形状に加工又は変形される軟質材料からなる環状軟質部が設けられている。

上記のように、弾丸装填時に環状軟質部が腔線に噛み合う形状に加工又は変形されるので、予めリング体の外周部を腔線と噛み合う形状に加工する必要がない。

（４）また、上記（３）のオブチュレータにおいて、前記環状軟質部は前記リング体の後端より前方寄りの位置に設けられている。

上記の構成によれば、腔圧の上昇とともに、リング体が大変形して後端が腔線の溝を埋めるので、ガス緊塞性がより高まる。

（５）また、上記（１）〜（４）のオブチュレータにおいて、前記リング体は、前記テーパ部との間の摩擦抵抗のみによって前記弾体に旋転力を伝達する。

上記構成によれば、リング体とテーパ部との接触面の傾斜角によって、リング体から弾丸に伝達される旋転力を調整し、旋転をコントロールすることができる。

（６）また、上記（１）〜（４）のオブチュレータにおいて、前記内周部には、内方に突出し前記テーパ部に形成された係止穴に挿入される係止片が形成され、弾丸発射時に、前記リング体が前記弾体に伝える旋転力により前記係止片に作用するせん断力が所定以上となったときに該係止片が破断するようになっている。

上記構成によれば、係止片の枚数と破断強度をパラメータとし、そのせん断破壊をトリガーにして、リング体と弾丸の一体旋転と空転をコントロールすることで、旋転をコントロールすることができる。

（７）また、上記（１）〜（４）のオブチュレータにおいて、前記リング体は、前記弾体に対して回転しないように装着される。

上記構成によれば、リング体と弾丸が常に一体旋転するので、弾丸は腔線の転度に従って旋転する。したがって、腔線の転度によって弾丸の旋転をコントロールすることができる。

本発明のオブチュレータによれば、単体で、弾丸への旋転力の付与、起動圧・阻害抗力の発生、及びガス緊塞性の各機能を発揮することができる。また、これにより、部品点数を削減でき、構造を簡略化することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。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、本発明の第１実施形態にかかるオブチュレータ１１が装着された弾丸６の構成図である。図１において、（Ｂ）は（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の１Ｃ−１Ｃ線断面図である。図２は弾丸６が火砲１の砲身２に装填された状態を示す図である。

図１に示す弾丸６は、迫撃砲用の弾丸であり、本体を構成し内部に炸薬が充填された弾体７と、弾体７に連結された発射装薬９とから構成されている。発射装薬９は、装薬保持筒１０によって保持される。装薬保持筒１０はクリップによって弾体７の後端部に連結されている。弾体７の後部は後方に向かうに従い外径が縮小するテーパ部８を有している。
なお、本発明のオブチュレータ１１が装着される弾丸６は、迫撃砲用に限られず、無反動砲、カノン砲、りゅう弾砲などの他の火砲用であってもよい。

弾体７のテーパ部８には、砲身２の内壁に形成された腔線５と噛み合いガス緊塞を行うオブチュレータ１１が装着されている。オブチュレータ１１は、リング体１２により構成され、弾丸６と同心に装着されている。リング体１２は、例えば合成樹脂からなる。
リング体１２は、腔線５と噛み合う外周部と、テーパ部８に嵌合する内周部とを備える。図１及び図２に示すように、本実施形態におけるリング体１２の外周部には、腔線５と噛み合う突起１３が周方向に間隔を置いて複数形成されている。

図１（Ｃ）に示すように、テーパ部８に接触するリング体１２の内周部は、テーパ部８と同一の傾斜角の内面を有し、テーパ部８との間の摩擦抵抗のみによって弾体７に旋転力を伝達するようになっている。
また、リング体１２の内周部は、弾体７に形成された係止部１４により係止され、後方への脱落が防止されている。
さらに、リング体１２の後側内周面１２ａは、後方に向かうに従い内径が拡大する形状に形成されている。
なお、図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すリング体１２の構成を、リング体１２の内周部の第１構成例とする。

次に、図３を参照し、第１実施形態にかかるオブチュレータ１１の作用について説明する。
上記のように構成されたオブチュレータ１１が装着された弾丸６は、図３（Ａ）に示すように砲身２の砲口３から装填されるか、あるいは砲尾４から装填される。
弾丸６を装填するに際し、突起１３が腔線５に噛み合うように弾丸６の位置を調整し、弾丸６を砲身２内に挿入する。弾丸６が砲身２に装填されると、オブチュレータ１１の外周部が腔線５と噛み合うので弾丸６と腔線５との間の初期の間隙が埋められる。これにより、ガス緊塞性が発揮され、同時に面の摩擦により起動圧・阻害抗力が発生する。

図３（Ｂ）に示すように発射装薬９が点火されると、発射装薬９が燃焼し、図３（Ｃ）に示すように燃焼ガス１８が発生する。この燃焼ガス１８による腔圧の立ち上がりとともに、オブチュレータ１１は、テーパ部８の前側に移動し拡大変形する。これにより、腔線５と弾丸６の間隙が閉塞され、ガス緊塞が行われる。
また、リング体１２の外周部（突起１３）が腔線５と噛み合うので、腔線５による旋転力をリング体１２で受け、リング体１２により弾体７に旋転力が伝達される。これにより、腔圧の上昇に伴い、図３（Ｄ）に示すように、弾丸６は、腔線５の転度に従って旋転しながら砲口３に向かって移動する。

上述した本実施形態のオブチュレータ１１によれば、単体で、弾丸６への旋転力の付与、起動圧・阻害抗力の発生、及びガス緊塞性の各機能を発揮することができる。また、これにより、部品点数を削減でき、構造を簡略化することができる。
また、予め、リング体１２の外周部を腔線５と噛み合う形状に加工しておくことにより、砲身２への弾丸６の装填を容易に行うことができる。
また、リング体１２の後側内面がテーパ状に広がっているので、リング体１２は半径方向外側に圧力を受ける。これにより、リング体１２が半径方向に拡大変形しやすいので、ガス緊塞性が高まる。

また、図１（Ｃ）に示したリング体１２の内周面の第１構成例によれば、リング体１２は、テーパ部８との間の摩擦抵抗のみによって弾体７に旋転力を伝達する。このため、図１（Ｃ）の破線で示すように、リング体１２とテーパ部８との接触面の傾斜角（弾丸６の軸心ａ１に対する傾斜角）を大きくすると、腔圧によってリング体１２が前方への移動力を受けたときの接触面における接触圧が大きくなり、これによりリング体１２とテーパ部８との摩擦抵抗が大きくなる。逆に、上記傾斜角を小さくすると、摩擦抵抗が小さくなる。
したがって、リング体１２とテーパ部８との接触面の傾斜角によって、リング体１２から弾丸６に伝達される旋転力を調整し、旋転をコントロールすることができる。

図４は、リング体１２の内周部の第２構成例を示す図である。図４において、（Ａ）は図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線断面に相当する断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線断面図である。
図４に示すように、第２構成例では、リング体１２の内周部に、内方に突出しテーパ部８に形成された係止穴８ａに挿入される係止片１５が形成され、弾丸発射時に、リング体１２が弾体７に伝える旋転力により係止片１５に作用するせん断力が所定以上となったときに係止片１５が破断するようになっている。図４において係止片１５は板状をなしているが、ピン状であってもよい。また、係止片１５の枚数は、この例では４枚であるが、弾体７に付与したい旋転数に合わせて調整される。腔圧によりリング体１２がテーパ部８の前側に移動できるように、係止穴８ａの前後方向の寸法は係止片１５の前後方向の寸法よりも長く設定され、初期状態では係止片１５が係止穴８ａの後方寄りの位置に挿入されている。
上記構成によれば、係止片１５の枚数と破断強度をパラメータとし、そのせん断破壊をトリガーにして、リング体１２と弾丸６の一体旋転と空転をコントロールすることで、旋転をコントロールすることができる。

図５は、リング体１２の内周部の第３構成例を示す図である。図５において、（Ａ）は図１（Ａ）の１Ｂ−１Ｂ線断面に相当する断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の５Ｂ−５Ｂ線断面図である。
図５に示すように、第３構成例では、リング体１２は弾体７に対して回転しないように装着される。具体的には、リング体１２の内周部には内側に突出する内側突起１６が周方向に複数形成され、弾体７のテーパ部８には内側突起１６と噛み合って弾体７とオブチュレータ１１との相対回転を拘束する拘束溝８ｂが周方向に複数形成されている。また、腔圧によりリング体１２がテーパ部８の前側に移動できるように、拘束溝８ｂの前後方向の寸法は内側突起１６の前後方向の寸法よりも長く設定され、初期状態では内側突起１６が拘束溝８ｂの後方寄りの位置に挿入されている。
上述した第２構成例（図４）では弾丸発射時に係止片１５が破断するようになっているが、本構成例では弾丸６発射時に作用するせん断力によって内側突起１６が破断しないように内側突起１６の個数及び強度（厚さ）が設定されている。
上記構成によれば、リング体１２と弾丸６が常に一体旋転するので、弾丸６は腔線５の転度に従って旋転する。したがって、腔線５の転度によって弾丸６の旋転をコントロールすることができる。

図６は、本発明の第２実施形態にかかるオブチュレータ１１が装着された弾丸６の構成図である。図６において、（Ｂ）は（Ａ）の６Ｂ−６Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ｂ）の６Ｃ−６Ｃ線断面図である。図７は本発明の第２実施形態にかかるオブチュレータ１１が装着された弾丸６が火砲１の砲身２に装填された状態を示す図である。図７において（Ｂ）は（Ａ）の７Ｂ−７Ｂ線断面図である。

図６に示すように、リング体１２の外周部には軟質材料からなる環状軟質部１７が設けられている。この環状軟質部１７は、砲身２に装填される前においては周方向に凹凸の無い環状に形成されているが、図７（Ｂ）に示すように、弾丸６の砲身２への装填によって腔線５と噛み合う形状に加工又は変形される。このような環状軟質部１７を構成する軟質材料としては、亜鉛、錫、純アルミニウムなどの軟金属、合成樹脂（プラスチック）、シリコーンゴムなどの合成ゴム、などを適用することができる。
また、環状軟質部１７の軸方向寸法は、リング体１２の軸方向寸法よりも短く、かつ環状軟質部１７はリング体１２の後端より前方寄りの位置（図６の例ではほぼ中央）に設けられている。

図６に示す第２実施形態にかかるオブチュレータ１１のその他の部分の構成は、図１に示した同一部分の構成と同様である。

次に、図８を参照し、第２実施形態にかかるオブチュレータ１１の作用について説明する。なお、図８（Ｂ）〜（Ｄ）の各々において、右下部に示された図は、弾丸発射の各段階におけるオブチュレータ１１の状態を示す拡大図である。

上記のように構成された第２実施形態にかかるオブチュレータ１１が装着された弾丸６は、図８（Ａ）に示すように砲身２の砲口３から装填されるか、あるいは砲尾４から装填される。弾丸６の装填に伴って、環状軟質部１７が腔線５に噛み合う形状に加工又は変形されるので、弾丸６と腔線５との間の初期の間隙が埋められる（図８（Ｂ）の右下図参照）。これにより、ガス緊塞性が発揮され、同時に面の摩擦により起動圧・阻害抗力が発生する。
図８（Ｂ）に示すように発射装薬９が点火されると、発射装薬９が燃焼し、図８（Ｃ）に示すように燃焼ガス１８が発生する。この燃焼ガス１８による腔圧の立ち上がりとともに、オブチュレータ１１は、テーパ部８の前側に移動し拡大変形する。これにより、腔線５と弾丸６の間隙が閉塞され、ガス緊塞が行われる。

さらに、腔圧の上昇に伴い、図８（Ｄ）に示すように、オブチュレータ１１（リング体１２及び環状軟質部１７）が大変形することにより、ガス緊塞性がより高まる。
また、環状軟質部１７が加工又は変形されて腔線５と噛み合うので、腔線５による旋転力をリング体１２で受け、リング体１２により弾体７に旋転力が伝達される。これにより、腔圧の上昇に伴い、図８（Ｄ）に示すように、弾丸６は、腔線５の転度に従って旋転しながら砲口３に向かって移動する。

上述した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、オブチュレータ１１単体で、弾丸６への旋転力の付与、起動圧・阻害抗力の発生、及びガス緊塞性の各機能を発揮することができる。また、これにより、部品点数を削減でき、構造を簡略化することができる。
また、弾丸装填時に環状軟質部１７が腔線５に噛み合う形状に加工又は変形されるので、予め外周部を腔線５と噛み合う形状に加工する必要がない。
また、リング体１２の後側内周面１２ａがテーパ状に広がっているので、リング体１２は半径方向外側に圧力を受ける。これにより、リング体１２が半径方向に拡大変形しやすいので、ガス緊塞性が高まる。
さらに、環状軟質部１７はリング体１２の後端より前方寄りの位置に設けられているので、図８（Ｄ）に示すように、腔圧の上昇とともに、リング体１２が大変形して後端が腔線５の溝を埋めるので、ガス緊塞性がより高まる。

なお、第２実施形態においても、リング体１２の内周部は、上述した第１構成例のほか、第２構成例（図４）でも、第３構成例（図５）であってもよい。

上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の第１実施形態にかかるオブチュレータが装着された弾丸の構成図である。 本発明の第１実施形態にかかるオブチュレータが装着された弾丸が火砲の砲身に装填された状態を示す図である。 本発明の第１実施形態にかかるオブチュレータの作用について説明する図である。 リング体の内周部の第２構成例を示す図である。 リング体の内周部の第３構成例を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかるオブチュレータが装着された弾丸の構成図である。 本発明の第２実施形態にかかるオブチュレータが装着された弾丸が火砲の砲身に装填された状態を示す図である。 本発明の第２実施形態にかかるオブチュレータの作用について説明する図である。 従来技術について説明する図である。

符号の説明

１ 火砲
２ 砲身
３ 砲口
４ 砲尾
５ 腔線
６ 弾丸
７ 弾体
８ テーパ部
８ａ 係止穴
８ｂ 拘束溝
９ 発射装薬
１０ 装薬保持筒
１１ オブチュレータ
１２ リング体
１２ａ 後側内周面
１３ 突起
１４ 係止部
１５ 係止片
１６ 内側突起
１７ 環状軟質部
１８ 燃焼ガス

Claims (7)

1. 腔線が砲身の内壁に形成された火砲により発射される弾丸の外周部に弾丸と同心に装着されるリング体により構成され、発生した燃焼ガスの緊塞を行うためのオブチュレータであって、
   前記弾丸は、後方に向かうに従い外径が縮小するテーパ部を有し、
   前記リング体は、前記腔線と噛み合う外周部と、前記テーパ部に嵌合する内周部とを備え、弾丸発射時に、後方からの燃焼ガスの圧力を受けて前記テーパ部の前側に移動し、
   前記リング体の後側内周面は、後方に向かうに従い内径が拡大する形状に形成されている、ことを特徴とするオブチュレータ。
2. 前記リング体の外周部には、前記腔線と噛み合う突起が周方向に間隔を置いて複数形成されている請求項１に記載のオブチュレータ。
3. 前記リング体の外周部には、前記砲身への弾丸の装填によって前記腔線と噛み合う形状に加工又は変形される軟質材料からなる環状軟質部が設けられている請求項１に記載のオブチュレータ。
4. 前記環状軟質部は前記リング体の後端より前方寄りの位置に設けられている請求項３に記載のオブチュレータ。
5. 前記リング体は、前記テーパ部との間の摩擦抵抗のみによって前記弾体に旋転力を伝達する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のオブチュレータ。
6. 前記内周部には、内方に突出し前記テーパ部に形成された係止穴に挿入される係止片が形成され、
   弾丸発射時に、前記リング体が前記弾体に伝える旋転力により前記係止片に作用するせん断力が所定以上となったときに該係止片が破断するようになっている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のオブチュレータ。
7. 前記リング体は、前記弾体に対して回転しないように装着される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のオブチュレータ。

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