JP5853610B2 - 空包 - Google Patents

Description

本発明は、射撃訓練や式典等において、実際の砲弾（実包）を射出することなく、衝撃音、または衝撃音と煙及び火炎、を発生させる空包に関する。

従来より、射撃訓練や式典等において、衝撃音、または衝撃音と煙及び火炎、を発生する空包が利用される場合があり、種々の空包が開示されている。
例えば、特許文献１に記載された従来技術には、発射薬が装填された空包の内部における先端近傍に配置されて、実際の飛しょう体と類似した形状を有するふた栓が開示されている。当該ふた栓は、空包の点火後、空包内部の圧力が所定圧まで上昇するまで破壊されずに維持され、更なる圧力上昇とともに破壊される。ふた栓の破壊後は、燃焼ガスが一気に排出されるとともに衝撃音が発生する。また、ふた栓の底部には、木質繊維板もしくは木質繊維板に類する強度及び密度を有する複数の栓用板が重ねられており、栓用板には、軸方向に貫通する複数の孔が形成されている。
また、特許文献２に記載された従来技術には、発射薬が装填された燃焼容器の頭部を、蓋となる金属性の破裂板にて密閉している空包が開示されている。そして破裂板には、燃焼ガスにて壊れ易くするための切り溝が設けられており、空包の点火後、燃焼容器内部の圧力が所定圧に上昇するまで破裂板は破壊されずに維持され、更なる圧力上昇とともに破裂板は破壊され、衝撃音が発生する。
また、特許文献３に記載された従来技術には、発射薬が装填された燃焼容器の頭部の蓋部に放射状の貫通スリットである排出孔を設けた、衝撃音発生装置が開示されている。衝撃音発生装置（空包に相当）の点火後、燃焼容器内の圧力の上昇に伴い、排出孔の開口面積が増大するように変形し、内部圧力を一定に保ち、使用環境温度が変化しても一定の衝撃音圧を発生させることができる。
また、特許文献４に記載された従来技術には、空包容器の先端の蓋部に、貫通孔の中間部分の径が絞られたノズルが形成されて、このノズルを内側から覆うように緊塞板が配置された空砲弾（空包に相当）が開示されている。ノズルの中間部分の径を絞ることで、噴出される燃焼ガスはこの絞られた部分にて音速に達し、音速に達した燃焼ガスにて空砲（空包）を後方に移動する推力を得て、自動的に装填部から空砲（空包）を排出できるようにしている。

特許第３００２７２９号公報 特許第４７４０６５５号公報 特開２００９−２６４６５１号公報 特開平７−１９０６９８号公報

特許文献１に記載された従来技術では、燃焼ガスの圧力によって破壊された栓用板の破片や発射薬の未燃物等が砲の前方に飛散する可能性があるので、大勢の観客を集めた式典等での使用は好ましくない。なお、「飛散」とは、本明細書では、破片等が勢いよく飛び出し、飛び出した破片等が、飛び出した方向に直線状に勢いよく飛行する状態を指す。
また特許文献２に記載された従来技術では、燃焼ガスの圧力によって破裂板は切り溝に沿って大きく開口するので、特許文献１と同様に、発射薬の未燃物等が砲の前方に飛散する可能性があるので、好ましくない。
また特許文献３に記載された従来技術も、燃焼ガスの圧力によって排出孔の開口面積が増大するので、特許文献２と同様に、発射薬の未燃物等が砲の前方に飛散する可能性があるので、好ましくない。
また特許文献４に記載された従来技術も、燃焼ガスの圧力によって緊塞板が破れて燃焼ガスがノズルから噴出するように構成されており、特許文献１と同様に、緊塞板の破片や発射薬の未燃物等が砲の前方に飛散する可能性があるので、好ましくない。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、破片や発射薬の未燃物等が勢いよく飛散することなく、より安全な空包を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る空包は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、軸方向における一方端が開口しており他方端に蓋部を有している筒状の容器である燃焼容器と、前記燃焼容器における前記一方端に取り付けられる底部材とを有し、前記底部材には、前記燃焼容器の外部と内部を連通する連通孔が形成されており、前記燃焼容器の内部には発射薬が装填され、前記連通孔には着火用の火管が装填され、前記火管と前記発射薬との間には点火薬が装填されている、空包である。前記蓋部には、前記燃焼容器の外部と内部を連通するとともに前記燃焼容器の内径よりも小さな径の貫通孔であるオリフィスが設けられている。そして、前記燃焼容器の内部において前記オリフィスと前記発射薬との間には、前記オリフィスの径よりも大きな径を有するとともに複数の貫通部が形成された飛散防止部材が配置されており、前記飛散防止部材は、前記オリフィスの方向に向かって凹状となるように形成されている。

この第１の発明によれば、燃焼容器の蓋部に設けられたオリフィスと発射薬との間に、複数の貫通部が形成された飛散防止部材を配置しているので、発射薬の未燃物等がオリフィスから飛び出すことを適切に防止することができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る空包であって、前記燃焼容器における前記蓋部が、当該燃焼容器の円筒面である側壁と一体的に形成されている。

この第２の発明によれば、プレス加工等により一体的に形成されるため、剛性の確保と組み立てコストの低減を図ることができる。

また、第１の発明によれば、燃焼ガスをよりスムーズにオリフィスに導くことが可能であり、所望する衝撃音量を適切に確保することができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る空包であって、更に、軸方向における両端が開口している筒状形状を有しているとともに前記燃焼容器の外径よりも大きな内径を有する容器である装填ガイドが、前記燃焼容器の周囲を覆うように前記燃焼容器と同軸状に、前記底部材に取り付けられている。

この第３の発明によれば、装填ガイドを備えることで、空包を火砲に容易に装填することが可能となり、非常に便利である。

本発明の空包１を構成する各部材を説明する斜視図である。 空包１を組み付けた状態を説明する断面図である。 飛散防止部材４０の形状及び配置と、燃焼ガスの流れを説明する図である。 空包１を火砲１００の薬室に装填した状態を説明する断面図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。なお、図１〜図４においてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は直交座標を示しており、Ｚ軸方向は空包１及び火砲１００の軸方向（Ｚ軸の向かう方向が砲口方向）を示している。

●［空包１を構成する各部材（図１）と、空包１を組み付けた状態（図２）］
図１は空包１を構成する各部材の斜視図を示しており、図２は空包１を組み付けた状態における断面図を示している。
図１及び図２に示すように、空包１は、火管Ｋ１、底部材１０、シール部材８０、点火薬Ｋ２、点火薬スペーサ２０、支持補助部材３０、発射薬Ｋ３、飛散防止部材４０、オリフィスクロージャ５０、貫通孔であるオリフィス６２が蓋部６３に形成された燃焼容器６０、装填ガイド７０等にて構成されている。
なお、底部材１０、点火薬スペーサ２０、支持補助部材３０、飛散防止部材４０、燃焼容器６０、装填ガイド７０の材質には、鉄、ステンレス、アルミニウム、真鍮等の種々の金属を使用することができる。

底部材１０は、空包１の底部を構成しており、燃焼容器６０を固定するためのネジ部１１と、固定した燃焼容器６０の内部と外部を連通するとともに火管Ｋ１を装填する孔である連通孔１２と、シール部材８０を嵌め込むシール溝１３と、が形成されている。なおシール溝１３は、底部材１０における外周面であって、図４に示すように火砲１００と対向する面に形成されている。
火管Ｋ１は、底部材１０の連通孔１２に装填される点火具であり、例えば電流が流されると点火し、点火薬Ｋ２を着火する。
シール部材８０は、例えばゴム等の円環状の弾性部材であり、シール溝１３に嵌め込まれて、火砲１００の薬室に装填された空包が燃焼した際、火砲１００と空包１との隙間を密封する。なお、シール部材８０は省略してもよい。
ネジ部１１には、燃焼容器６０の軸方向の一方端の側に形成されたネジ部６１がねじ込まれる。

点火薬スペーサ２０は、底部材１０の連通孔１２の開口部に点火薬Ｋ２を保持するとともに、支持補助部材３０を支持している。また点火薬スペーサ２０は、点火薬Ｋ２の燃焼エネルギーを発射薬Ｋ３に伝搬するために、複数の貫通孔２１が形成されたパンチングメタルや複数の貫通空間部が形成された金網等にて形成されている。なお、点火薬スペーサ２０は省略してもよい。
点火薬Ｋ２は、点火薬スペーサ２０にて連通孔１２の開口部に保持され、火管Ｋ１によって着火され、発射薬Ｋ３を着火する。
支持補助部材３０は、点火薬スペーサ２０にて支持され、飛散防止部材４０を燃焼容器６０のオリフィス６２の近傍に保持するように支持するとともに、発射薬Ｋ３を燃焼容器６０内に均等に配置する収容スペースを形成している。また支持補助部材３０は、発射薬Ｋ３の燃焼エネルギーを燃焼容器６０内に均等に伝搬させるために、複数の貫通孔３１が形成されたパンチングメタルや複数の貫通空間部が形成された金網等にて形成されている。なお、点火薬スペーサ２０から飛散防止部材４０までの空間に発射薬Ｋ３がぎっしりと詰められていれば、支持補助部材３０を省略してもよい。
また、支持補助部材３０を省略して、飛散防止部材４０を燃焼容器６０の内部に圧入して位置を固定してもよいし、燃焼容器６０の内部に飛散防止部材４０をろう付けして位置を固定してもよい。

飛散防止部材４０は、支持補助部材３０に支持され、燃焼容器６０の他方端に形成された蓋部６３の内側の面に近接するように配置されている。また飛散防止部材４０は、発射薬Ｋ３の燃焼ガスを燃焼容器６０のオリフィス６２に導くとともに、発射薬Ｋ３の未燃物等を通過させずに塞き止めるための所定径の複数の貫通孔が形成されたパンチングメタルや複数の貫通空間部が形成された金網等にて形成されている。なお、所定径は発射薬Ｋ３の種類や形状等に応じて設定されるが、例えば４［ｍｍ］程度の径である。
なお、以後、飛散防止部材４０の貫通孔と貫通空間部を合わせて「貫通部（４１）」という。
また飛散防止部材４０は、オリフィス６２の方向に向かって凹状となるように形成されているが、図３（Ｄ）に示すように、スペーサ部材４３を用いた場合は凹状でなくてもよい。
発射薬Ｋ３は、燃焼容器６０内における点火薬スペーサ２０と飛散防止部材４０の間の空間に装填され、点火薬Ｋ２によって着火され、空包１の衝撃音、または衝撃音と煙及び火炎を発生させる。

オリフィスクロージャ５０は、空包１の保管時に燃焼容器６０の内部に空気中の水分が通過しにくく、且つ雨中における空包１の取り扱いにおいて雨滴が燃焼容器６０の内部に浸入することを防止するものであり、オリフィス６２を覆うサイズを有し、オリフィス６２を覆うように接着または粘着されてオリフィス６２を封止する。
なお、オリフィスクロージャ５０は封止が目的であり、着火後の燃焼容器６０内の内圧を所定圧まで高めるものではないため、材質としては金属箔、プラスチック板、樹脂板、アルミラミネート箔、防水性を有する紙、等を使用することができる。
オリフィスクロージャ５０は、封止が目的であるので、燃焼容器６０の外側に取り付けられていてもよいし、燃焼容器６０の内側に取り付けられていてもよい。
またオリフィスクロージャ５０は、発射薬Ｋ３の燃焼による燃焼容器６０の内部の圧力が上昇することにより容易に破れ、破れた際の破片が、前述した「飛散」状態とならない質量となる必要がある。オリフィスクロージャ５０の材質として、金属箔またはプラスチック板または樹脂板を使用する場合、厚さは０．５［ｍｍ］以下（より好ましくは０．２［ｍｍ］以下）とすると、飛び出した破片は直線状に勢いよく飛行せず、はらはらと舞い落ちてくるので「飛散」しない。またオリフィスクロージャ５０の材質として、アルミラミネート箔または紙を使用する場合、厚さは１［ｍｍ］以下とすると、飛び出した破片は直線状に勢いよく飛行せず、はらはらと舞い落ちてくるので「飛散」しない。
なお、オリフィスクロージャ５０は省略してもよい。

燃焼容器６０は、軸方向における少なくとも一方端が開口している筒状の容器である。開口している一方端には、底部材１０のネジ部１１にねじ込むネジ部６１が形成されている。また他方端の蓋部６３には、燃焼容器６０の内部と外部を連通するとともに、燃焼容器６０の内径よりも小さな径の貫通孔であるオリフィス６２が形成されている。オリフィス６２は、発射薬Ｋ３による燃焼容器６０内の圧力（例えば５［ＭＰａ］〜１００［ＭＰａ］）を保持し、発射薬Ｋ３の安定燃焼と衝撃音を確保する。
なお、燃焼容器６０は、底部材１０に、ネジ止め、溶接、ろう付け等にて固定可能であるが、発射薬Ｋ３や点火薬Ｋ２を内部に装填してから固定されるので、熱や火花や火炎等を用いないネジ止めとすることが好ましい。
蓋部６３は、燃焼容器６０に、ネジ止め、溶接、ろう付け等にて固定可能であり、また燃焼容器６０の円筒面である側壁６４と一体的に形成とすることも可能である。剛性の確保と組み立てコストの低減を考慮すれば、一体的に形成とすることが好ましい。
また、燃焼容器６０と底部材１０との固定方法をネジ止めとする場合には、工具での締め付けが容易となるように蓋部６３の一部に凹部または凸部を設けることが好ましい。
なお、オリフィス６２の径と、発射薬Ｋ３の種類及び量は、所望する衝撃音量（例えば１００［ｄＢ］〜１３０［ｄＢ］）に応じて適宜設定される。

装填ガイド７０は、図４に示すように火砲１００の薬室に空包１を装填する際の取り扱いを容易にする、あるいは火砲１００に付属する自動装填機による自動装填を可能とするものであり、軸方向における両端が開口した筒状形状を有している。そして図２に示すように装填ガイド７０は、燃焼容器６０の周囲を覆うように、燃焼容器６０の軸ＺＣと同軸状となるように一方端が底部材１０に固定されている。固定方法は、溶接、ろう付け、ネジ止め等、いずれであっても構わない。また、装填ガイド７０の他方端は、火砲１００の薬室に空包１を装填する際の案内となるテーパ部７１を有しており、他方端の開口孔７２から衝撃音、煙及び火炎が排出される。
また、装填ガイド７０は省略してもよい。

なお、上述したパンチングメタルは、例えば開孔率が１０［％］〜７０［％］のものを使用することができる。同様に、上述した金網は、例えば空間率が３０［％］〜８０［％］のものを使用することができる。
発射薬Ｋ３には、シングルベース、ダブルベース、トリプルベース、マルチベースなどを使用することができる。
点火薬Ｋ２には、黒色火薬、シングルベース点火薬など一般の弾薬に使用されている点火薬を使用することができる。また点火薬Ｋ２は布製の袋に収納されていても良い。
また、燃焼容器６０内に火炎を抑制するためにアルカリ金属塩からなる消炎剤を配置しても良い。また消炎剤は布製の袋に収納されていても良い。

●［飛散防止部材４０の形状及び配置と、燃焼ガスの流れ（図３）］
図３（Ａ）は飛散防止部材４０の外観を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は燃焼容器６０の内側から見たオリフィス６２と、オリフィス６２の近傍の面であるオリフィス近傍面６２Ｍを示す図である。
なお、燃焼容器６０の内側から見たオリフィス６２の周囲の面において、縁部となる面（図３（Ｂ）中の符号６２Ｎ）は、オリフィス近傍面６２Ｍには含まない。
また図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示す飛散防止部材４０を燃焼容器６０内に配置した場合において、発射薬Ｋ３による燃焼ガスの流れを説明する図である。
また図３（Ｄ）は、平板状の飛散防止部材４０Ａとスペーサ部材４３を燃焼容器６０内に配置した場合において、発射薬Ｋ３による燃焼ガスの流れを説明する図である。
また図３（Ｅ）は、平板状の飛散防止部材４０Ａを、スペーサ部材を用いることなく燃焼容器６０内に配置した場合において、発射薬Ｋ３による燃焼ガスの流れを説明する図である。
なお、図３（Ｃ）〜（Ｅ）ではオリフィスクロージャ５０の記載を省略している。

発射薬Ｋ３による燃焼ガスをスムーズにオリフィス６２から排出させて所望する衝撃音量を確保するためには、図３（Ｂ）に示すオリフィス近傍面６２Ｍに、飛散防止部材４０が接触しないようにすることが好ましい。
例えば図３（Ｅ）に示すように、平板状の飛散防止部材４０Ａをオリフィス近傍面６２Ｍに接触するように配置すると、図３（Ｅ）中に点線にて示すように一部の燃焼ガスは、オリフィス近傍面６２Ｍに行く手を阻まれてオリフィス６２に到達することができない。この場合、所望する衝撃音量を確保できなくなったり、燃焼容器６０内の圧力が高くなりすぎたりする可能性がある。

これに対して図３（Ａ）に示す形状（オリフィス６２に向かって凹形状となる茶碗型）を有する飛散防止部材４０を、図３（Ｃ）に示すように、オリフィス近傍面６２Ｍに飛散防止部材４０が接触しないように配置すると、図３（Ｃ）中に点線にて示すように燃焼ガスは、飛散防止部材４０の貫通部４１を通り、滞りなくオリフィス６２に到達して燃焼容器６０の外部にスムーズに排出されるので、好ましい。
また、平板状の飛散防止部材４０Ａであっても、図３（Ｄ）に示すように、飛散防止部材４０Ａと燃焼容器６０の蓋部６３の内側との間にスペーサ部材４３を配置して、オリフィス近傍面６２Ｍに飛散防止部材４０Ａが接触しないように配置すると、図３（Ｄ）中に点線にて示すように燃焼ガスは、飛散防止部材４０Ａの貫通部４１を通り、滞りなくオリフィス６２に到達して燃焼容器６０の外部にスムーズに排出されるので、好ましい。

●［空包１を火砲１００の薬室に装填した状態（図４）］
図４は、空包１を火砲１００の薬室（火砲鎖栓１０２と火砲筒部１０１にて形成された空間）に装填した状態を示す断面図である。
図４に示すように、底部材１０における外周面であって火砲１００の内周面（火砲筒部１０１の内周面）と対向する面には、底部材１０の外周面と火砲１００の内周面との隙間を密封する円環状のシール部材８０が設けられている。

本発明の空包１は、本実施の形態で説明した外観、形状、構成、構造等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。

１ 空包
１０ 底部材
１１ ネジ部
１２ 連通孔
１３ シール溝
２０ 点火薬スペーサ
３０ 支持補助部材
４０、４０Ａ 飛散防止部材
４１ 貫通部
４３ スペーサ部材
５０ オリフィスクロージャ
６０ 燃焼容器
６１ ネジ部
６２ オリフィス
６２Ｍ オリフィス近傍面
６３ 蓋部
６４ 側壁
７０ 装填ガイド
７１ テーパ部
７２ 開口孔
８０ シール部材
１００ 火砲
Ｋ１ 火管
Ｋ２ 点火薬
Ｋ３ 発射薬

Claims (3)

1. 軸方向における一方端が開口しており他方端に蓋部を有している筒状の容器である燃焼容器と、
   前記燃焼容器における前記一方端に取り付けられる底部材とを有し、
   前記底部材には、前記燃焼容器の外部と内部を連通する連通孔が形成されており、
   前記燃焼容器の内部には発射薬が装填され、前記連通孔には着火用の火管が装填され、前記火管と前記発射薬との間には点火薬が装填されている、空包において、
   前記蓋部には、前記燃焼容器の外部と内部を連通するとともに前記燃焼容器の内径よりも小さな径の貫通孔であるオリフィスが設けられており、
   前記燃焼容器の内部において前記オリフィスと前記発射薬との間には、前記オリフィスの径よりも大きな径を有するとともに複数の貫通部が形成された飛散防止部材が配置されており、
   前記飛散防止部材は、前記オリフィスの方向に向かって凹状となるように形成されている空包。
2. 請求項１に記載の空包であって、
   前記燃焼容器における前記蓋部が、当該燃焼容器の円筒面である側壁と一体的に形成されている空包。
3. 請求項１または２に記載の空包であって、
   更に、軸方向における両端が開口している筒状形状を有しているとともに前記燃焼容器の外径よりも大きな内径を有する容器である装填ガイドが、前記燃焼容器の周囲を覆うように前記燃焼容器と同軸状に、前記底部材に取り付けられている空包。

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