JP5814514B2

JP5814514B2 - 簡便な構造の焼尽性容器

Info

Publication number: JP5814514B2
Application number: JP2010088393A
Authority: JP
Inventors: 正勝衛藤; 道也板井
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: JP2011220575A

Description

本発明は、飛翔体を発射するための発射薬や点火薬などの火薬類を収納するために使用される焼尽性容器に関する。

一般に焼尽性容器には、発射薬や点火薬などの火薬類が内部に収納され、りゅう弾砲や戦車砲などの火砲内部に飛翔体とともに装填される。装填された焼尽性容器は、発射薬や点火薬の爆発的な燃焼に伴う燃焼ガス圧力により、飛翔体が発射された後に火砲内部で焼尽するよう設計されている。焼尽性容器は、火砲に装填されるなど取り扱い中に破損しない強靭性と、火砲内に極力残留物を発生させない焼尽性を兼備することが要求される。

以下の特許文献１〜４には、焼尽性容器を用い飛翔体を発射するシステムの汎用例が、開示されている。これらに用いられている焼尽性容器は、焼尽性キャップ、焼尽性円筒チューブ、及び焼尽性容器本体の３要素より構成され、各焼尽部材を組み合わせ、積層部や接合部を接着することで容器としての機能を成している。
また、火薬類が収納された焼尽性容器を単数で又は複数個連結し、燃焼させることで、飛翔体を所望の距離飛翔させることができる。しかしながら、単数で用いる場合や低温環境下で用いる場合など、火砲内部の燃焼圧力が高く保持できない場合は容器の焼尽性が低下し、２層に接着された積層部や接合部は火砲内に燃焼残渣として残留する恐れがある。
そこで、強靭性を保持しつつ積層部や接合部の少ない簡便な構造で構成された、より焼尽性の優れる容器の開発が望まれている。

以下の特許文献５には、容器外周面を波打たせることにより強度を高めるとともに、焼尽性を高める焼尽性容器の例が開示されている。しかしながら、２層の積層部や接合部の焼尽性を改善する方策、改善効果については言及されていない。

特表昭６１−５０２２０７号公報特開平５−１１８７９３号公報特開平７−２１８１９５号公報特開２００５−２６５３５２号公報特開２００５−１４０４５８公報

本発明が解決しようとする課題は、従来の焼尽性容器と同等の強度を有するとともに、簡便かつ簡素化された構成により、従来の焼尽性容器よりも焼尽性に優れる新規焼尽性容器を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、焼尽性容器の構成について鋭意研究し、実験を重ねた結果、焼尽性キャップと焼尽性円筒チューブとを一体に構成することにより、前記課題が解決しうることを発見し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下のとおりのものである。

［１］焼尽性容器本体、該容器本体の蓋をなす焼尽性キャップ、及び焼尽性円筒チューブから構成され、両端面中央に中空開口部を有する円柱状焼尽性容器であって、該中空開口部から延長して該容器の中空内部を構成する該焼尽性円筒チューブが、該容器両端面中心軸と同軸に設けられ、該焼尽性キャップと該焼尽性円筒チューブとが、該焼尽性キャップの中空開口部より繋がり一体に構成されたことを特徴とする前記円柱状焼尽性容器。

［２］前記一体に構成された焼尽性キャップと焼尽性円筒チューブが、前記焼尽性容器本体より燃焼性が高い、前記[１]記載の円柱状焼尽性容器。

本発明の焼尽性容器は、取り扱い時に破損しない強靭性を有し、焼尽性キャップと焼尽性円筒チューブが一体に構成された簡便な構造であるから、２層に接着される積層部の面積が軽減され焼尽性に優れる。また、簡便な構成であるため安価に効率的に生産することができる。さらに、焼尽性キャップと焼尽性円筒チューブについては、焼尽性容器本体より燃焼性を高めていることにより、さらに焼尽性に優れたものにすることができる。

本発明に係る円柱状焼尽性容器の組み立て前の斜視図である。本発明に係るする円柱状焼尽性容器の組み立て後の側面の断面図である。従来技術の焼尽性容器の一例を示す、組み立て後の側面の断面図である。

以下、本発明について、特に好ましい形態を中心に、詳細に説明する。
本発明に係わる焼尽性容器１は、りゅう弾砲などの重火器用の弾薬容器として用いることができ、内部に発射薬６を包含し飛翔体を発射するために使用される。
図１と図２に、本発明に係る円柱状焼尽性容器１の一例を示す。図３には、従来技術の焼尽性容器の構造の一例を示す。
本発明の円柱状焼尽性容器１は、従来技術の焼尽性容器における容器の蓋をなす焼尽性キャップ１０と火炎の伝播経路となる焼尽性円筒チューブ９とが、開口部より繋がり一体に構成された焼尽性円筒チューブ付きキャップ２（「焼尽性円筒チューブと一体に構成された容器本体の蓋をなす焼尽性キャップ２」ともいう。）と、これに嵌合する焼尽性容器本体３とから、すなわち、２つの焼尽部材（要素）から構成される。

図２と図３を対比すれば、従来技術の焼尽性容器における焼尽性円筒チューブ９と焼尽性キャップ１０を一体に構成することで、組み合わせる際の積層部７の面積を減少させることができるため焼尽性を高めることができる。また、本発明の焼尽性容器においては、従来技術の焼尽性容器１２に比べ、部品数を削減することが可能となり、生産性にも寄与することができる。

発射薬６を充填する方法としては、発射薬の形状により任意に充填することができるが、例えば、発射薬が粒状である場合には、円筒チューブ付きキャップ２に設けられている充填口４を介して、焼尽性容器本体３と焼尽性円筒チューブ付きキャップ２が嵌合して画される空間内に、所要量の発射薬６を充填することができる。また、棒状の発射薬６を充填する場合は、焼尽性容器本体３中心部にガイドを設け、棒状の発射薬６を充填した後、焼尽性円筒チューブ付きキャップを容器本体に取り付けることができる。

焼尽性容器１は、燃焼性繊維、補強用繊維を主成分として含有し、必要に応じて安定剤、粘結剤などの原材料も含有する。主成分である燃焼性繊維としては、ニトロセルロース、セルロースアセテートナイトレート（ＣＡＮ）、セルロースナイトレートカルボキシメチルエーテル（ＣＮＣ）などを用いることができる。例えば燃焼性繊維として、ニトロセルロースを用いる場合には、窒素量が少なすぎると燃焼性が低下し、逆に高すぎると燃焼が激しくなり安定した性能が得られなくなるため、１０．６〜１３．４％の範囲のものを用いることが好ましい。

また、補強用繊維としては、セルロース繊維を用いることが好ましく、例えばクラフトパルプ、セルロースアセテート（ＣＡ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）、セルロースアセテートブチル（ＣＡＢ）、エチルセルロースなどの中から１種類又は２種類以上を選択して用いることができる。

焼尽性容器１に用いる安定剤としては、硝酸エステルの自然分解を防止するものであればどのようなものを用いてもよい。用いる安定剤の例としては、メチルジフェニルウレア（ＡＫ２）、エチルセントラリット（ＥＣＬ）、ジフェニルアミン（ＤＰＡ）、２−ニトロジフェニルアミン（２−ＮＤＰＡ）等が挙げられる。
粘結剤としては、スチレンブタジエンラテックス、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリブタジエン、ポリウレタン等が挙げられる。

上記の原料を用い焼尽性容器を製造する一般的な方法としては、燃焼性繊維、補強用繊維、粘結剤、安定剤などを水中に混濁させ、分散したスラリーを吸引成型し、加熱乾燥した後、仕上げ加工を行い焼尽性容器を製造する方法が挙げられる。

焼尽性円筒チューブ付キャップ２の燃焼性を、焼尽性容器本体の燃焼性よりも高める方法としては、（１）含有する燃焼性繊維の重量比を高めることや、（２）かさ密度を制御する方法が挙げられる。含有する燃焼性繊維の重量比により焼尽性円筒チューブ付キャップ２の燃焼性を高める場合は、焼尽性容器本体３より燃焼性繊維の含有比を高く設定することが、より焼尽性を高めることができるため好ましい。好ましい燃焼性繊維／補強繊維の重量比は１．５〜４．０の範囲である。燃焼性繊維／補強繊維の重量比は１．５より小さくなると焼尽性が低下し燃焼後の残留物を増加させるため好ましくなく、また、４．０を超えると火砲内で燃焼させた場合に激しい燃焼を誘発し、特に複数個を連結させ燃焼させる時には、振動燃焼などを伴う異常圧力の発生要因となることから好ましくない。燃焼性繊維／補強繊維の重量比は、より好ましくは、２．５〜３．５である。また、焼尽性容器本体３の燃焼性繊維／補強繊維の重量比は１．０〜２．０とすることが好ましく、より好ましくは、１．５〜２．０の範囲である。

本発明においては、焼尽性円筒チューブ付きキャップ２の燃焼性繊維／補強繊維の重量比を、前述した範囲内において常に焼尽性容器本体３のものよりも高く保持することが、より焼尽性を高める観点から、好ましい。

また、焼尽性円筒チューブ付キャップ２のかさ密度を制御することにより、焼尽性円筒チューブ付キャップ２の焼尽性を高める場合は、かさ密度を５００ｋｇ／ｍ^３〜１２００ｋｇ／ｍ^３の範囲とすることが好ましい。焼尽性円筒チューブ付キャップ２のかさ密度が５００ｋｇ／ｍ^３を下回ると脆弱となり強靭性を保持できなくなり、１２００ｋｇ／ｍ^３を超えると製造性が希薄となるばかりか、焼尽性が低下するため好ましくない。焼尽性円筒チューブ付キャップ２のかさ密度のより好ましい範囲は７００ｋｇ／ｍ^３〜１０００ｋｇ／ｍ^３である。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
（実施例１）
焼尽性容器１を構成する焼尽性円筒チューブ付きキャップ２を、燃焼性繊維としてニトロセルロース、補強繊維としてクラフトパルプを用い、以下の方法で製造した。
ニトロセルロース（６５重量％）、クラフトパルプ（１９重量％）、粘結剤（１５重量％）、安定剤（１重量％）、及び水を攪拌機に投入した後、水溶液が均質に分散されるよう攪拌を行い、スラリー状の溶液とした。この溶液に希釈水を加え、水溶液濃度が０．５重量％となるよう濃度を調整した。この時のニトロセルロース／クラフトパルプの重量比は３．５の割合であった。この水溶液中に、濾布付のフェルティング金型を浸し、金型内部より真空吸引を行い金型表面に一定重量のフェルトが形成される間水溶液中に浸した。こうして得たフェルト状素材を約１２０℃に加温された成型金型に被せ、約３分間加熱及び加圧を行い、フェルト状素材の水分を除去し、乾燥させた。

上記の製法で得られた、焼尽性円筒チューブ付きキャップ２の、キャップ部の直径は約１５０ｍｍとし、チューブ部の直径は約３０ｍｍの寸法とした（厚み約２ｍｍ、密度約９００ｋｇ／ｍ^３）。
同様の製造方法により、焼尽性容器本体３を製造した。焼尽性容器本体３のニトロセルロース／クラフトパルプの重量比は２．０となるよう調整し、本体の直径は丁度キャップ部に勘合する寸法とした。得られた焼尽性円筒チューブ付きキャップ２と焼尽性容器本体３とを嵌め合わせ、積層部７及び接合部８を接着剤で固定して焼尽性容器１を形成させた（図２参照）。

焼尽性容器１のキャップ部に設けられている充填口４より、発射薬６を所要量容器内部へ充填し、焼尽性円筒チューブ９の内側には少量の点火薬５を配置させ、焼尽性容器１の性能を評価する試験試料を製作した。
この試験試料の強靭性を評価するため、ＮＤＳＹ７４１２（防衛庁規格）に規定されている方法に準じて落下強度試験を実施した。この試験は一般の取り扱い時の不慮の落下を想定したものであり、１．５ｍの高さから試験試料を複数回落下させ、破損の状況を確認するものである。試験の結果、容器表面には軽微な凹み又は擦傷は認められるものの、内容物が暴露されるような致命的な破損はなく、十分な強靭性を有していることが確認された。

（実施例２）
実施例１と同じ製造方法にて焼尽性容器１を製造し、実施例１と同じ試験試料を製作した。この試験試料の焼尽性を評価するため、実際に試験装置内で試料を燃焼させ焼尽状況を確認した。試験試料は予め２１℃の温度に設定された恒温槽内で２４時間保温した。試験装置は、火砲に模して造られた１５５ｍｍ短身砲（薬室容積、構造等は実際の火砲を模擬した形態であり、砲身長が約１／２の燃焼試験装置）を用い、先ず飛翔体（飛翔体質量は約４０ｋｇ）を燃焼室前方に装填した。次いで試験試料は連結させず１つだけ燃焼室に装填した。砲尾に付設されている閉鎖装置を閉鎖した後、火管を発火させ試料を燃焼させた。燃焼終了後に燃焼室内の残留物を採取し計量した。残留物は乾燥させた布を用い、燃焼室内を拭浄して、拭浄前後の質量差を残留物の量とした。その結果、以下の表１に示すように、以下の比較例２の残留物を１００％とした場合、約３５％まで残留物量が減少しており、焼尽性が向上していることが確認された。

（実施例３）
実施例１と同じ製造方法にて焼尽性容器１を製造し、実施例１と同じ試験試料を製作した。この試験試料を−３１℃の温度に設定された恒温槽内で２４時間保温し、低温環境下における焼尽性を評価するため実施例２と同じ試験を行った。以下の表２に示すように、同様に燃焼室内の残留物を計量した結果、以下の比較例３の残留物量を１００％とした場合、約４３％の残留物量であった。

（実施例４）
実施例１と同様の製造方法にて、ニトロセルロース／クラフトパルプの重量比が２．５に調整された焼尽性円筒チューブ付きキャップ２を得た。これをニトロセルロース／クラフトパルプの重量比が２．０の容器本体と組み合わせ、焼尽性容器１とした。これに実施例１と同量の発射薬を充填し試験試料としたものを、実施例２と同じ焼尽性の評価を実施した。その結果、以下の表１に示すように、以下の比較例２の残留物量を１００％とした場合、約４５％の残留物の量であった。また、以下の表２に示すように、同じ試験試料にて実施例３と同じ焼尽性の評価を行った結果、以下の比較例３の残留物量を１００％とした場合、５７％の残留物の量となった。

（比較例１）
ニトロセルロース（６０重量％）、クラフトパルプ（３０重量％）、汎用樹脂（９重量％）、及び安定剤（１重量％）を水中に懸濁しニトロセルロース／クラフトパルプの重量比が２．０に調整されたスラリーとした後、実施例１と同様の方法で吸引フェルティング、加熱・加圧成型を行い、焼尽性キャップ１０、焼尽性円筒チューブ９、及び焼尽性容器本体１１の３要素からなる従来技術の焼尽性容器１２を得た（直径約１５０ｍｍ、厚み約２ｍｍ、密度約９００ｋｇ／ｍ^３）。

（比較例２）
比較例１で得られた従来技術の焼尽性容器１２に、実施例１と同量の発射薬６を充填し、焼尽性を確認するため実施例２と同じ試験を実施して、燃焼後の残留物を計量した。結果を以下の表１に示す。

（比較例３）
試料の保温温度を−３１℃にした以外は、比較例２と同様の試験を実施した。結果を以下の表２に示す。

本発明の焼尽性容器は、火薬類等を内包させ、りゅう弾砲等の重火器において砲弾射撃の際に好適に利用できる。

１本発明に係る円柱状焼尽性容器
２焼尽性円筒チューブと一体に構成された容器本体の蓋をなす焼尽性キャップ
３焼尽性容器本体
４発射薬充填口
５点火薬
６発射薬
７積層部
８接合部
９従来技術の焼尽性円筒チューブ
１０従来技術の焼尽性キャップ
１１従来技術の焼尽性容器本体
１２従来技術の焼尽性容器

Claims

焼尽性容器本体、該容器本体の蓋をなす焼尽性キャップ、及び焼尽性円筒チューブから構成され、両端面中央に中空開口部を有する円柱状焼尽性容器であって、該中空開口部から延長して該容器の中空内部を構成する該焼尽性円筒チューブが、該容器両端面中心軸と同軸に設けられ、該焼尽性キャップと該焼尽性円筒チューブとが、該焼尽性キャップの中空開口部より繋がり一体に構成され、焼尽性容器本体、該焼尽性キャップ、及び焼尽性円筒チューブは、燃焼性繊維及び補強繊維を含み、前記一体に構成された焼尽性キャップと焼尽性円筒チューブに含有される燃焼性繊維／補強繊維の重量比は２．５〜４．０であり、前記焼尽性容器本体の燃焼性繊維／補強繊維の重量比は１．０〜２．０であり、かつ、前記一体に構成された焼尽性キャップと焼尽性円筒チューブに含有される燃焼性繊維／補強繊維の重量比が、前記焼尽性容器本体の燃焼性繊維／補強繊維の重量比よりも高いことを特徴とする前記円柱状焼尽性容器。
前記一体に構成された焼尽性キャップと焼尽性円筒チューブのかさ密度が、５００ｋｇ／ｍ^３〜１２００ｋｇ／ｍ^３である、請求項１に記載の円柱状焼尽性容器。