JP6086831B2 - 水中飛翔体発射装置 - Google Patents

Description

本発明は、水中で飛翔体を発射する水中飛翔体発射装置に関する。

陸上で使用される飛翔体発射装置において、本体が細くかつ飛翔方向を制御するための本体よりも径の大きい姿勢安定翼を有する飛翔体（例えば、装弾筒付翼安定徹甲弾）が用いられる。このような飛翔体を、発射薬の爆発力を利用して射出するような場合には、サボとよばれる筒を飛翔体の外側に被って装着する。サボにより、発射筒内での飛翔体の装填状態の安定を図り、発射中の発射薬の燃焼ガスの膨張力を効率よく飛翔体に伝達し加速性能を得るとともに、発射筒内での発射中の姿勢を維持しつつ、飛翔体のもつ安定翼の発射筒内での接触を避けることができる。

しかしながら、本体が細くかつ飛翔方向を制御するための本体よりも径の大きい姿勢安定翼を有する飛翔体を、水中において高速で射出する場合においては、発射時に発射筒の開口部から離脱した時点で、発射筒から分離し且つ分解するサボだけでは発射薬に対する水密性を保つ事が困難である。

そこで、例えば、特許文献１には、発射筒の開口部に水密蓋が具備されており、発射時に飛翔体の先端で水密蓋を破って発射されることを特徴とする水中飛翔体発射装置が開示されている。これにより、水中での発射薬への点火を可能としている。

即ち、水中飛翔体発射装置においては、発射薬が水没することなく、安定的に水中で点火させるためには、発射薬周辺の水密が保たれていることが必要である。一方、水密蓋により発射筒の開口部の水密性を確保した場合、発射時の水密蓋破壊時に飛翔体の運動エネルギーを損なってしまうという問題が生じる。従って、飛翔体の運動エネルギーを大きく損なわないようにするためには、水密蓋を厚く強固なものにすることはできず、そのため、水中飛翔体発射装置の発射深度を深くすることはできない。

米国特許第３４５３７６３号明細書

そこで、本発明が解決しようとする課題は、飛翔体後方に配置された発射手段に対して水密性を確保しつつ、発射筒内での飛翔体の装填状態の安定を図るとともに、発射中の発射手段の膨張力を効率よく飛翔体に伝達し加速性能を得ることができ、発射深度が深くなっても（即ち、発射手段の膨張力が深度圧力に対抗できる深度まで）十分な発射性能を有する水中飛翔体発射装置を提供することである。

上記の課題を解決するために、本発明に係る水中飛翔体発射装置は、本体と、本体よりも径の大きい姿勢安定翼を有する飛翔体と、前記飛翔体を収容する開口部、及び、底部を有する発射筒と、前記発射筒の前記底部に設けられ、前記飛翔体を前記発射筒の前記開口部から水中に発射させる発射手段と、前記飛翔体を前記発射筒内に装填した際に前記飛翔体を固定するとともに、前記発射筒から発射されると分解する構造を有するサボと、前記飛翔体と前記底部の間に前記発射筒の内周面に密着させて設けられると共に、前記飛翔体の軸方向の前記開口部方向に移動可能に設けられて、前記発射手段と前記飛翔体とを区画する可動隔壁と、を備え、前記可動隔壁は、発射深度により決定される深度圧力がかかる場合に、前記飛翔体の軸方向に移動することがない程度の厚さ及び材質で形成されるとともに、前記発射手段に水が入ることのない程度に前記発射筒の内周面に密着させて設けられることを特徴とする。

これによると、開口部を有する発射筒に収容されており、本体よりも径の大きい姿勢安定翼を有する飛翔体（例えば、スーパーキャビテーション航走体）を水中において高速で射出する場合においては、飛翔体と発射筒の底部の間に設けられた可動隔壁により、発射手段に対して発射までの間における水密性を確保すると同時に、発射手段の膨張力を可動隔壁が可動する推進力として飛翔体及びサボに伝達することにより、飛翔体は、発射時の運動エネルギーを損なうことなく、効率的な推進力を得ることができる。そして、可動隔壁を厚く強固なものにすることにより、発射深度が深くなっても（即ち、発射手段の膨張力が深度圧力に対抗できる深度まで）、十分な発射性能を有することができる。また、サボで飛翔体を発射筒内に装填した際に飛翔体を固定することにより、射出前から射出時までの発射筒内での飛翔体の姿勢を安定させ、装填状態の安定を確保することができるとともに、発射中の発射手段の膨張力を効率よく飛翔体に伝達し、加速性能を得ることができる。

また、本発明に係る水中飛翔体発射装置において、前記サボは、前記発射筒の前記開口部で、流体力により外周方向に分解されて良い。

これによると、サボを発射筒の開口部で流体力により外周方向に分解する構造にすることにより、発射筒の開口部で飛翔体への拘束がはずれ、射出時に前方から受ける流体力により円滑に飛翔体からサボを分離することができる。そして、飛翔体の部分だけが発射方向に飛翔することにより、発射手段により生まれた膨張力が飛翔体に集中して与えられて、流体抵抗で減殺されるエネルギーが軽減される。

また、本発明に係る水中飛翔体発射装置において、前記発射手段は、前記発射筒の前記底部の前記可動隔壁で区画された空間及び前記底部に設けられたノズル部を介して前記空間に連通する燃焼室を含むガスジェネレータを有し、前記空間に前記燃焼室で発生した燃焼ガスを放出して、前記飛翔体及び前記サボを射出して良い。

これによると、発射手段は、発射筒の底部の可動隔壁で区画された空間及び底部に設けられたノズル部を介して空間に連通する燃焼室を含むガスジェネレータを有することにより、可動隔壁により射出前の発射手段の水密性が確保されるため、水中にあってもガスジェネレータに点火させることが可能となり、水中飛翔体発射装置全体をコンパクトにすることが可能となる。

また、本発明に係る水中飛翔体発射装置において、前記発射手段は、前記発射筒の前記底部の前記可動隔壁で区画された空間及び前記底部に設けられたノズル部を介して前記空間に連通する気蓄器を有し、前記空間に前記気蓄器に密閉して蓄えられた高圧の気体を放出して、前記飛翔体及び前記サボを射出して良い。

これによると、発射手段は、発射筒の底部の可動隔壁で区画された空間及び底部に設けられたノズル部を介して空間に連通する気蓄器を有し、空間に気蓄器に密閉して蓄えられた高圧の気体を放出して、飛翔体及びサボを射出することにより、危険な火薬類を利用することがないため、安全な水中飛翔体発射装置とすることができる。

本発明の水中飛翔体発射装置は、飛翔体後方に配置された発射手段に対して水密性を確保しつつ、発射筒内での飛翔体の装填状態の安定を図るとともに、発射中の発射手段の膨張力を効率よく飛翔体に伝達し加速性能を得ることができ、発射深度が深くなっても（即ち、発射手段の膨張力が深度圧力に対抗できる深度まで）十分な発射性能を有する。

第一の実施形態に係る水中飛翔体発射装置を示す断面図である。 第二の実施形態に係る水中飛翔体発射装置を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る水中飛翔体発射装置を実施するための形態について、具体的な一例に即して説明する。

尚、以下に説明するものは、例示したものにすぎず、本発明に係る水中飛翔体発射装置の適用限界を示すものではない。すなわち、本発明に係る水中飛翔体発射装置は、下記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。

［第一の実施形態］
第一の実施形態に係る水中飛翔体発射装置について、図１に基づいて説明する。

図１に示すように、水中飛翔体発射装置１は、飛翔体１０と、発射筒２０と、発射手段３０と、サボ１５と、可動隔壁１６とを備える。

飛翔体１０は、本体１１と、姿勢安定翼１２とを備える。

本体１１は、中央部が円柱状に形成される。本体１１の外周面と発射筒２０の内周面との間には一定の隙間が設けられる。また、本体１１の側面には、後述するサボ１５が噛み合うための係合部が設けられる。

姿勢安定翼１２は、本体１１の尾部に設けられて、本体１１よりも径が大きくなるように形成される。姿勢安定翼１２は、飛翔体１０が飛翔する際に、流体力によって軌道の安定を図っている。

発射筒２０は、開口部２１及び底部２２を備えて有底円筒状に形成され、開口部側２１の内部に飛翔体１０を収容する。また、発射筒２０の内部には、サボ１５と可動隔壁１６とが備えられる。

サボ１５は、発射筒２０の内周に沿う形状を有すると共に、飛翔体１０と噛み合うための係合部が設けられて、飛翔体１０の係合部と係合することにより、飛翔体１０を発射筒２０内に固定させて装填する。サボ１５は、本実施形態では、飛翔体１０の本体１１の軸方向に対して傾斜を有し、発射筒２０の内周に沿って密着する形状の２つの円環を飛翔体１０の本体１１を中心として対向させることにより、飛翔体１０の軸方向の断面が略凹字状になるように、形成される。

また、サボ１５は、飛翔体１０が発射筒２０から発射されると、発射筒２０の開口部２１で飛翔体１０への拘束がはずれ、流体力により外周方向に分解する構造を有する。即ち、サボ１５は、射出時に前方から受ける流体抵抗による流体力によって、飛翔体１０から円滑に複数個に分かれて分離するように構成される。そして、飛翔体１０の部分だけが発射方向に飛翔することにより、発射手段３０により生まれた運動エネルギーが飛翔体１０に集中して与えられて、流体抵抗で減殺されるエネルギーが軽減される。

可動隔壁１６は、飛翔体１０と発射筒２０の底部２２の間に、発射筒２０の内周面に密着させて設けられて、発射手段３０と飛翔体１０とを区画する。また、可動隔壁１６は、飛翔体１０の軸方向に、即ち、発射筒２０の内周面に沿って開口部２１方向に移動可能に設けられる。

可動隔壁１６は、飛翔体１０の本体１１に当接するように配置される。そして、可動隔壁１６が発射筒２０の開口部２１方向に移動することにより、飛翔体１０の本体１１を介して飛翔体１０が開口部２１方向に移動し、それに伴い、飛翔体１０と係合部において係合されたサボ１５も発射筒２０の開口部２１方向に移動する。

尚、本実施形態では、サボ１５と可動隔壁１６は物理的に接触していないが、サボ１５と可動隔壁１６の間の空間にある液体（水中の場合は、海水等）を介して、可動隔壁１６による推進力が、サボ１５に伝達される。

可動隔壁１６は、水中飛翔体発射装置１の発射深度が深く、大きな深度圧力がかかる場合に、移動することがない程度に、その厚さを厚く、その材質を強固なもので形成する。また、可動隔壁１６は、水中飛翔体発射装置１の発射深度が深く、大きな深度圧力がかかる場合に、水が入ることがない程度に、射筒２０の内周面に密着させて設けられる。尚、深度圧力は、水中飛翔体発射装置１を使用する発射深度により決定される。

発射手段３０は、ガスジェネレータであり、発射薬（火薬）３１を内部に収容したガス発生器である燃焼室３２により構成される。そして、発射薬３１の燃焼によって燃焼室３２内に燃焼ガスが発生するように構成されている。発射薬３１としては、無煙火薬、コンポジット火薬等の一般的な発射薬や推進薬が用いられる。

発射筒２０の底部２２には、燃焼室３２に連通するノズル部２３が設けられる。そして、ノズル部２３から、燃焼室３２で発生した燃焼ガスが吹き出され、発射筒２０の底部２２の可動隔壁１６で区画された空間（「膨張空間」と略する。）に放出される。ここで、可動隔壁１６は、水密性を保っているため、燃焼室３２における燃焼ガスの圧力（即ち、膨張力）により生じる運動エネルギーが、そのまま可動隔壁１６の推進力として加わる。

尚、飛翔体１０の加速度は、膨張空間内の燃焼ガスの圧力に比例する。そこで、飛翔体１０の加速度を向上させるためには膨張空間内の燃焼ガスの圧力を高くする。また、膨張空間内の燃焼ガスの圧力は、燃焼ガスの発生量に比例し、膨張空間の容積に反比例する。従って、膨張空間内の燃焼ガスの圧力を向上させるためには、燃焼室３２及び膨張区間の容積を小さくして、燃焼ガスの発生量を大きくする。

発射薬３１の燃焼で生成した燃焼ガスの高い膨張力により、可動隔壁１６が発射筒２０の開口部２１方向に高い加速度で移動して、飛翔体１０に対する推進力が生じる。そして、可動隔壁１６に生じた推進力により、可動隔壁１６に当接された本体１１が高い加速度で押され、飛翔体１０及びサボ１５が高い加速度で射出される。以上により、発射手段３０は、発射薬３１の燃焼で生成した高圧の燃焼ガスにより、可動隔壁１６を介して、飛翔体１０を発射筒２０の開口部２１から水中に発射させる。

このように、第一の実施形態に係る水中飛翔体発射装置によると、本体１１よりも径の大きい姿勢安定翼１２を有する飛翔体１０を水中において高速で射出する場合においては、飛翔体１０と発射筒２０の底部２２の間に設けられた可動隔壁１６により、発射手段３０に対して発射までの間における水密性を確保すると同時に、発射手段３０の膨張力を可動隔壁１６が可動する推進力として飛翔体１０及びサボ１５に伝達することにより、飛翔体１０は、発射時の運動エネルギーを損なうことなく、効率的な推進力を得ることができる。

そして、可動隔壁１６を厚く強固なものにすることにより、発射深度が深くなっても（即ち、発射手段の膨張力が深度圧力に対抗できる深度まで）、十分な発射性能を有することができる。

また、サボ１５で飛翔体１０を発射筒２０内に装填した際に飛翔体１０を固定することにより、射出前から射出時までの発射筒２０内での飛翔体１０の姿勢を安定させ、装填状態の安定を確保することができるとともに、発射中の発射手段３０の膨張力を効率よく飛翔体１０に伝達し、加速性能を得ることができる。

また、サボ１５を流体力により外周方向に分解する構造にすることにより、発射筒２０の開口部２１で飛翔体１０への拘束がはずれ、射出時に前方から受ける流体力により円滑に飛翔体からサボ１５を分離することができる。そして、飛翔体１０の部分だけが発射方向に飛翔することにより、発射手段３０により生まれた膨張力が飛翔体１０に集中して与えられて、流体抵抗で減殺されるエネルギーが軽減される。

更に、発射手段３０としてガスジェネレータを用いることにより、可動隔壁１６により射出前の発射手段の水密性が確保されるため、水中にあってもガスジェネレータに点火させることが可能となり、水中飛翔体発射装置１全体をコンパクトにすることが可能となる。

［第二の実施形態］
第二の実施形態に係る水中飛翔体発射装置について、図２に基づいて説明する。ここで、第二の実施形態に係る水中飛翔体発射装置において、第一の実施形態に係る水中飛翔体発射装置と同じ部材については、同じ符号を付して、その説明を省略する。

図２に示すように、第二の実施形態に係る水中発射装置２は、第一の実施形態に係る水中飛翔体発射装置１と発射手段４０以外は同じであるため、発射手段４０のみについて説明する。

発射手段４０は、気蓄器４１と発射弁４２とを備える。

気蓄器４１は、高圧の気体（空気など）を密閉して蓄えている。発射筒２０の底部２２には、気蓄器４１に連通するノズル部２３が設けられる。

発射弁４２は、ノズル部２３の途中に配置される。そして、発射弁４２を閉止することにより、気蓄器４１の密閉を維持する。一方、発射弁４２を開放に替えることにより、ノズル部２３から、気蓄器４１に蓄えられた高圧の気体が吹き出され、発射筒２０の底部２２の可動隔壁１６で区画された空間（「膨張空間」と略する。）に放出される。ここで、可動隔壁１６は、水密性を保っているため、気蓄器４１における気体の圧力（即ち、膨張力）による運動エネルギーが、そのまま可動隔壁１６の推進力として加わる。

尚、飛翔体１０の加速度は、膨張空間内の気体の圧力に比例する。そこで、飛翔体１０の加速度を向上させるためには膨張空間内の気体の圧力を高くする。また、膨張空間内の気体の圧力は、膨張空間の容積に反比例する。従って、膨張空間内の気体の圧力を向上させるためには、気蓄器４１及び膨張区間の容積を小さくして、気蓄器４１に蓄えられる気体の圧力を大きくする。

気蓄器４１で蓄えられていた高圧の気体の高い膨張力により、可動隔壁１６が発射筒２０の開口部２１方向に高い加速度で移動して、飛翔体１０に対する推進力が生じる。そして、可動隔壁１６に生じた推進力により、可動隔壁１６に当接された姿勢安定翼１２が高い加速度で押され、飛翔体１０及びサボ１５が高い加速度で射出される。以上により、発射手段４０は、気蓄器４１で蓄えられた高圧の気体により、可動隔壁１６を介して、飛翔体１０を発射筒２０の開口部２１から水中に発射させる。

このように、第二の実施形態に係る水中飛翔体発射装置２によると、上述の第一の実施形態に係る水中飛翔体発射装置１と同様の効果に加えて、発射手段４０として高圧の気体を用いることにより、危険な火薬類を利用することがないため、安全な水中飛翔体発射装置２とすることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。

上述した第一の実施形態に係る水中飛翔体発射装置１及び第二の実施形態に係る水中飛翔体発射装置２によると、可動隔壁１６と飛翔体１０の本体１１とが当接しており、可動隔壁１６とサボ１５とが当接するように設置されていないが、それに限らない。即ち、サボ１５が、飛翔体１０の本体１１及び姿勢安定翼１２を被うように形成されて、可動隔壁１６と当接するように設置されて良い。サボ１５と可動隔壁１６を物理的に接触させることでサボ１５と可動隔壁１６の位置関係を発射時でも保つことが可能となり、サボ１５と可動隔壁１６の間の空間にある液体の体積圧縮に要するエネルギーが不要となることから、可動隔壁１６による推進力を効率よく伝達させることが可能となる。

１ 水中飛翔体発射装置
２ 水中飛翔体発射装置
１０ 飛翔体
１１ 本体
１２ 姿勢安定翼
１５ サボ
１６ 可動隔壁
２０ 発射筒
２１ 開口部
２２ 底部
３０ 発射手段
４０ 発射手段

Claims (4)

1. 本体と、本体よりも径の大きい姿勢安定翼を有する飛翔体と、
   開口部及び底部を有して、前記開口部側の内部に前記飛翔体を収容する発射筒と、
   前記発射筒の前記底部に設けられ、前記飛翔体を前記発射筒の前記開口部から水中に発射させる発射手段と、
   前記飛翔体を前記発射筒内に装填した際に前記飛翔体を固定するとともに、前記発射筒から発射されると分解する構造を有するサボと、
   前記飛翔体と前記底部の間に前記発射筒の内周面に密着させて設けられると共に、前記飛翔体の軸方向の前記開口部方向に移動可能に設けられて、前記発射手段と前記飛翔体とを区画する可動隔壁と、
   を備え、
   前記可動隔壁は、発射深度により決定される深度圧力がかかる場合に、前記飛翔体の軸方向に移動することがない程度の厚さ及び材質で形成されるとともに、前記発射手段に水が入ることのない程度に前記発射筒の内周面に密着させて設けられることを特徴とする水中飛翔体発射装置。
2. 前記サボは、前記発射筒の前記開口部で、流体力により外周方向に分解することを特徴とする請求項１に記載の水中飛翔体発射装置。
3. 前記発射手段は、前記発射筒の前記底部の前記可動隔壁で区画された空間及び前記底部に設けられたノズル部を介して前記空間に連通する燃焼室を含むガスジェネレータを有し、前記空間に前記燃焼室で発生した燃焼ガスを放出して、前記飛翔体及び前記サボを射出することを特徴とする請求項１または２に記載の水中飛翔体発射装置。
4. 前記発射手段は、前記発射筒の前記底部の前記可動隔壁で区画された空間及び前記底部に設けられたノズル部を介して前記空間に連通する気蓄器を有し、前記空間に前記気蓄器に密閉して蓄えられた高圧の気体を放出して、前記飛翔体及び前記サボを射出することを特徴とする請求項１または２に記載の水中飛翔体発射装置。