JP5305378B2 - オブチュレータ及び弾丸 - Google Patents

Description

本発明は、火砲から弾丸を発射するに際して、砲身と弾丸との間のガスの緊塞性を向上させて、発射装薬の燃焼ガスの漏れによる発射速度の低下を防止するために、弾丸の外周部に装着されるオブチュレータに関するものである。

図６は、迫撃砲の発射過程を説明する概略図であって、図に示す弾丸は、内部に炸薬が充填され、当該弾丸の本体である弾体１１と、この弾体１１の後端部に連結された装薬保持筒１２に保持された発射装薬１３から主に構成されている。
弾体１１の後部は、後方に向かって外形寸法が小さくなるような形状のテーパー部１１ａとなっており、このテーパー部１１ａの外周部には、発射時における装薬１３の燃焼ガスを緊塞するために、リング状をなす樹脂製のオブチュレータ３０が装着されている。

上記構造を備えた弾丸は、図６（ａ）に示すように、まず、火砲の砲身２０内に装填される。
このとき、上記オブチュレータ３０は、装填の妨げにならないように、砲身２０の内径よりも小さい状態となっている。

そして、発射装薬１３に点火されると、発射装薬１３の燃焼によって高温・高圧のガスが発生し、弾丸は砲口に向かって移動し、加速されて行く。このとき、図６（ｂ）に示すように、砲腔内のガス圧が高まるに伴ってオブチュレータ３０の後端側がガス圧によって拡張し、砲身２０と弾体１１の隙間を埋めることによって燃焼ガスの漏れが防止され、ガス圧が有効に弾丸に作用する結果、発射速度を高めることができる。
なお、上記弾丸は、弾体１１の周囲に複数の突起１４を備えており、これらの突起１４が進行方向に対して若干傾いていることから、弾丸には砲腔内で回転運動が与えられ、回転しながら飛翔するようになっている。

このようなオブチュレータについては、例えば、下記非特許文献１に記載が認められる。
弾道学研究会編集，「火器弾薬技術ハンドブック（改訂版）」，財団法人防衛技術協会，２００３年５月１４日，ｐ．８５７

上記したオブチュレータ３０は、砲身２０と弾丸の隙間を緊塞するために、変形しやすい特性が求められることから、上記のように高分子材料が用いられている。
つまり、弾丸が砲口を離脱するときには、図６（ｃ）に示すように、発射装薬１３の燃焼ガスの圧力によって砲身２０との隙間で拡張していたオブチュレータ３０の砲身２０による拘束が急に解かれることになる。このとき、変形しやすい材料特性がかえって災いし、オブチュレータ３０がさらに拡張・伸張する結果、オブチュレータ３０が本来の装着位置から移動してしまい、弾丸の飛翔状態を乱す要因になる可能性がある。

すなわち、オブチュレータ３０が弾丸の前方に移動し、離脱することなく、前方側のいずれかの位置に留まった場合には、空気力学的な安定性を阻害し、弾道のばらつき要因となる。また、弾丸の後方で留まった場合にも、同様な不安定・ばらつき要因となるほか、尾翼開翼機構などの補助装置を備えた弾丸においては、これら機構の作動が妨げられる結果となり、いずれの場合も砲弾の命中率に重大な影響を及ぼすことになる。

このような不都合を解消する対策としては、弾丸が砲口を離脱し、オブチュレータが砲身の内周面による拘束から解放され、さらに拡張された時に破断され易くするために、オブチュレータの内周面に複数個のノッチを形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平４−１９８６９７号公報

しかしながら、上記オブチュレータにおいては、弾丸との間に侵入した燃焼ガスの圧力によって、オブチュレータ３０の後端側のみが主に拡張することによって、砲身２０と弾丸の隙間を埋めるようにしているため、オブチュレータ３０に作用する応力の分布状況や変形が複雑となり、設計を難しくしていた。
また、ノッチによってオブチュレータと弾丸の間から燃焼ガスの漏れが生じることから、オブチュレータ本来の作用・効果が十分に発揮されなくなってしまうという問題点がある。

本発明は、従来のオブチュレータにおける上記課題を解決すべくなされたものであって、その目的とするところは、オブチュレータ本来のガス緊塞性能を損なうことなく、しかも弾丸が砲身から離脱したのち、弾丸本体から速やかに、且つ確実に分離させることができ、弾道への悪影響を防止することができるオブチュレータと、このようなオブチュレータを備えた弾丸を提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく、鋭意検討を重ねた結果、オブチュレータを弾丸のテーパー部に装着して、発射装薬の燃焼ガスの圧力によってオブチュレータをテーパー部の前方側、すなわち太径側に移動させてオブチュレータ全体を拡径することによって燃焼ガスを緊塞するようになすと共に、当該オブチュレータの前端面や後端面に複数の切欠を形成することによって上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明は上記知見に基づくものであって、本発明のオブチュレータは、後方に向けて外径が縮小するテーパー部を備えた弾丸におけるテーパー部の外周に同心状に装着されるリング体から成り、発射装薬の燃焼ガスの圧力によりテーパー部の前方側に移動して燃焼ガスを緊塞すると共に、砲身から離脱した際に破断するものであって、上記リング体が円筒状の外周面と、弾丸のテーパー部に略平行なテーパー状をなす内周面を有する一方、前後端面の少なくとも一方に複数個の切欠を備えていることを特徴とする。

また、本発明の弾丸は、後方に向けて外径が縮小するテーパー部を備え、該テーパー部に本発明の上記オブチュレータを装着して成ることを特徴としている。

本発明においては、オブチュレータを構成するリング体の内周面を弾丸のテーパー部に略平行なテーパー状曲面とすると共に、その前後端面の一方又は両方に複数個の切欠を設け、発射装薬の燃焼ガスの圧力によってオブチュレータがテーパー部の前方側（太径側）に移動して燃焼ガスを緊塞するようにしている。
したがって、弾丸の砲身からの離脱に際して、オブチュレータを速やかに、且つ確実に切欠から破断させて弾丸から分離することができ、弾丸の飛翔状態への影響をなくすことができる。また、切欠が内周面や外周面ではなく、リング体の前端面や後端面に設けてあるため、切欠を通して燃焼ガスが漏れるようなことがなくなる。

以下、本発明のオブチュレータやこれを適用した弾丸について、その好ましい実施形態などについて、さらに詳細に説明する。

図１は、本発明のオブチュレータの一実施形態を示すものであって、図１（ａ）は当該オブチュレータを構成するリング体の縦断面図、図１（ｂ）はその右側面図（前方側からの側面図）、図１（ｃ）は斜視図である。
図に示すオブチュレータ１は、例えばアイオノマー樹脂などの高分子材料から成るリング体２から構成されており、後述する弾丸のテーパー部１１ａの外周部に同心状に装着されるようになっている。

上記リング体２は、前端側（図１（ａ）の右側）と後端側（同図左側）とで肉厚の異なるリング状をなし、外周面２ａが軸芯と平行な通常の円筒（円柱）状曲面となっているのに対し、内周面２ｂは弾丸のテーパー部１１ａと平行なテーパー状曲面となっている。
また、リング体２の後端面２ｃ、すなわち弾丸１０への装着状態において、弾丸１０の飛翔方向の後方側となる面には、円周方向の４箇所に切欠３が設けてある。

図２は、上記オブチュレータ１の弾丸への装着状態を示すものである。
図に示す弾丸１０は、弾丸本体としての弾体１１と、この弾体１１の後端部に連結された装薬保持筒１２と、この装薬保持筒１２に保持された発射装薬１３から主に構成されている。そして、弾体１１の後部を構成するテーパー部１１ａの外周部には、上記構造を備えたオブチュレータ１が、上記切欠３が飛翔方向の後方側となるように、弾体１１と同心で装着されている。

このようなオブチュレータ１を装着した弾丸１０は、図３（ａ）に示すように、火砲の砲身２０内に装填される。
このとき、上記オブチュレータ１は、上記テーパー部１１ａの後方側、すなわちテーパー部１１ａの小径側に位置し、装填の妨げにならないように、砲身２０の内径よりも小さい外径となっている。

発射装薬１３に点火されると、発射装薬１３の燃焼によって高温・高圧のガスが発生し、その圧力によって弾丸１０が砲口に向かって移動を開始し、次第に加速されて行く。
このとき、砲腔内のガス圧がオブチュレータ１の後端面２ｃに作用し、これによってオブチュレータ１は、砲弾１０のテーパー部１１ａをその前方側、すなわち太径側に向けて平行移動する。

これに伴って、オブチュレータ１の外径が拡がり、図３（ｂ）に示すように、その内周面２ｂが砲弾１０のテーパー部１１ａに接触した状態で、外周面２ａが砲腔の内面２０ａに当接する。
これによって、オブチュレータ１が砲身２０の砲腔内面２０ａと弾体１１との隙間を埋め、緊塞効果を発揮して、発射装薬１３の燃焼ガスの漏れを防止し、ガス圧が弾丸１０により有効に作用する結果、弾丸１０の発射速度を高めることができる。

そして、図３（ｃ）に示すように、弾丸１０が砲身から離脱すると、装薬燃焼ガスの圧力を受けていたオブチュレータ１が砲身２０による拘束から解放される。
砲身２０からの解放によって、オブチュレータ１は、後方から受けるガス圧によってさらに前方に移動しながら、さらに拡径・伸長しようとする結果、後端面２ｃに形成された切欠３によって均等に破断し、図４に示すように、弾体１１から脱落する。

このとき、オブチュレータ１には、ガス圧によって拡径する方向の力、すなわち円周方向の引張応力が掛かり、常に切欠３を裂くような力となって作用することから、切欠３から速やかに、しかも確実に破断させることができる。
また、切欠３がオブチュレータ１の後端面２ｃに形成されており、オブチュレータ１が平滑な外周面２ａと内周面２ｂにおいて砲腔内面２０ａと砲弾１０のテーパー部１１ａにそれぞれ当接することから、切欠３から燃焼ガスが漏れるようなことがなく、オブチュレータ本来のガス緊塞性能を確保することができる。

このように、弾丸１０は、オブチュレータ１のない状態で飛翔することから、オブチュレータ１の滞留や移動、脱落の有無による不測のばらつき要因を排除することができ、飛翔の安定性を確保して弾丸１０の命中率を向上させることができる。

本発明のオブチュレータ１の材料としては、上記したように高分子材料が用いられ、代表的にはアイオノマー樹脂が好適に用いられるが、このような樹脂のみに限定される訳ではなく、例えばポリアミドや、フッ素系樹脂などを用いることができる。

上記オブチュレータ１の寸法については、装着される弾体１１の大きさに応じて決まることは言うまでもないが、長さ（前後端面間の寸法）については、砲弾１０のテーパー部１１ａを太径側に向けて円滑にスライドさせる観点から、概ね１２〜２５ｍｍ程度の範囲とすることが望ましい。

なお、上記実施例においては、オブチュレータ１の後端面２ｃにＶ字形の切欠３を設けた例を示したが、切欠形状としては、Ｖ字形の他には、例えばＵ字形など、応力集中が生じ、切欠効果が得られる限り何ら限定されることはない。また、切欠３の数についても、サイズや材料に応じて、適宜増減することができる。切欠のサイズは、燃焼ガスの圧力やオブチュレータ１の長さによるが、概ね２〜１０ｍｍである。

さらに、当該実施例においては、オブチュレータ１に円周方向の引張応力が働くことに加えて、後方側からの装薬燃焼ガスの圧力が直接切欠３を拡げるように作用し、より効率的であることから、切欠３をリング体２の後端面２ｃに形成した例を示した。
しかし、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、リング体２の前端面２ｄに切欠３を設けたとしても、ほぼ同様の効果を得ることができる。また、当然のことながら、リング体２の前後端面２ｃ、２ｄの両方にそれぞれ切欠３を設けることも可能である。

以上、本発明のオブチュレータの実施形態について種々説明したが、上記に開示された実施形態は、いずれも例示に過ぎなく、本発明は、上記した実施形態のみに限定されないことは言うまでもない。

本発明のオブチュレータの一実施形態を示す縦断面図（ａ）、右側面図（ｂ）及び斜視図（ｃ）である。 図１に示したオブチュレータを装着した本発明の弾丸の構造を示す正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は図２に示した弾丸の発射過程を順を追って示す説明図である。 図２に示した弾丸の発射直後の状態を示す説明図である。 本発明のオブチュレータの他の実施形態を示す縦断面図（ａ）及び右側面図（ｂ）である。 （ａ）〜（ｃ）は従来のオブチュレータを装着した弾丸の発射過程を順を追って示す説明図である。

符号の説明

１ オブチュレータ
２ リング体
２ａ 外周面
２ｂ 内周面
２ｃ 後端面
２ｄ 前端面
３ 切欠
１０ 弾丸
１１ａ テーパー部

Claims (2)

1. 後方に向けて外径が縮小するテーパー部を備えた弾丸の上記テーパー部の外周に同心状に装着されるリング体から成り、発射装薬の燃焼ガスの圧力により上記テーパー部の前方側に移動して燃焼ガスを緊塞すると共に、砲身から離脱した際に破断するオブチュレータであって、
   上記リング体は、円筒状の外周面と、上記弾丸のテーパー部に略平行なテーパー状をなす内周面を有すると共に、前後端面の少なくとも一方に複数個の切欠を備えていることを特徴とするオブチュレータ。
   
2. 後方に向けて外径が縮小するテーパー部を備え、該テーパー部に請求項１に記載のオブチュレータを装着して成ることを特徴とする弾丸。

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