JP6252213B2

JP6252213B2 - ガス発生材、並びにこれを使用した発射装薬及び弾薬

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Publication number: JP6252213B2
Application number: JP2014020196A
Authority: JP
Inventors: 中村　雄一; 雄一中村; 俊男石田; 純也松川; 重宣宮
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Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2017-12-27
Anticipated expiration: 2034-02-05
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Description

本発明は、発射装薬内又は弾薬内に発射薬と共に収容され、発射薬による燃焼ガスよりも遅れて燃焼ガスを生じさせるガス発生材と、これが内部に収容された発射装薬及び弾薬に関する。

弾丸（飛翔体）は、点火装置によって発射薬が均一に点火された後、発射薬が燃焼して発生する燃焼ガスの圧力によって加圧されることで砲身から射出される。ここで、内周面に螺旋状の腔線を有する砲身では、弾丸外周面に軟金属製の弾帯を有する旋転弾が使用される。当該旋転弾は、発射薬からの燃焼ガス圧力によって加圧される過程において、弾帯へ腔線に沿った溝が切開（切込みが入る）されながら加速され、弾帯が腔線を案内レールのようにしてスライドすることで旋転運動が与えられる。これにより、弾丸の飛翔姿勢を安定させて命中精度を向上できる。

しかし、弾帯の切開時に発射薬からの燃焼ガス圧力が低いと、弾帯の切開速度が不均一となって射撃毎に弾丸の射出速度が変動し、命中精度が低下するという問題が生じる。特に、りゅう弾砲において射距離の短い射撃のために発射薬量を少なくすると、場合によっては発射薬による燃焼ガス圧力が過度に低くなって、弾丸が砲身内において一時的に停止するスティッキング現象（停弾現象）が発生することで、弾丸の射出速度が大きく変動することが知られている。なお、りゅう弾砲用の弾丸は全て旋転弾である。

そこで、このような問題を回避する技術として、下記特許文献１が提案されている。特許文献１では、発射装薬内に、主発射薬と共に初速安定化用発射薬を収容している。ここでは、主発射薬と初速安定化用発射薬が同時に点火されるが、初速安定化用発射薬が主発射薬に先行して燃焼する。これにより、点火直後に高い燃焼ガス圧力を発生させることで、初速の安定化や停弾の防止を図っている。

また、単位時間当たりのガス発生剤による燃焼ガス発生量を改良した技術として、下記特許文献２が提案されている。特許文献２では、ガス発生剤の表面に、不活性な被覆部と燃焼活性部とを設け、当該燃焼活性部の形状及び面積を設計することで、個々の発射薬の単位時間あたりの燃焼ガス発生量を漸増させている。これにより、弾丸の高い射出速度を保ちながら砲身の保護を図っている。

特開２０１２−２１６８５号公報特開２０１１−２３６０６７号公報

ところで、弾帯を備えるりゅう弾砲の弾丸（旋転弾）では、砲腔内における弾丸の初速に特徴的な傾向がある。具体的には、図７に示すように、発射薬が点火された直後は弾丸速度が時間経過に比例して単純増加するが（領域Ｔ_１）、弾帯が腔線の起端部に食い込んで溝が切開される際に一旦弾丸速度が低下し（領域Ｔ_２）、弾帯へ溝が切開さると再度弾丸速度が時間経過に比例して単純増加する（領域Ｔ_３）傾向がある。このように、弾丸の加圧過程において弾帯の切開に伴って弾丸の初速が変動する傾向がある。

これに対し特許文献１では、初速安定化用発射薬を主発射薬に先行して燃焼させ、燃焼ガス発生初期、すなわち弾帯の切開開始圧力に到達する前の燃焼ガス圧力増大を図っているに過ぎない。したがって、特許文献１では、弾帯切開時は主発射薬の燃焼ガス圧力により加圧されることになる。これでは、弾丸の初速変動の抑制は図れない。また、初速安定化用発射薬は主発射薬よりも先行して燃焼するため、薬室内に圧力偏差や負差圧が発生し、発射薬の異常燃焼が発生しやすくなるが、特許文献１では圧力偏差や負差圧に対しては特に着目していない。一方、特許文献２は、単に単位時間あたりの燃焼ガス発生量を漸増させているのみであり、これだけでは弾丸の初速変動を抑制することはできない。

そこで、本発明者らは上記弾帯の切開に伴う弾丸の初速変動を抑制できないかと鋭意検討の結果、発射薬に加えて、発射薬よりも遅れて燃焼ガスを発生させるガス発生材を使用することで上記課題を解決することができることを知見し、本発明を解決するに至った。すなわち、本発明の目的は、砲腔内における弾丸の初速変動を抑制できるガス発生材と、これを使用した発射装薬ないし弾薬を提供することにある。

そのための手段として、本発明は、発射装薬内又は弾薬内に発射薬と共に収容されるガス発生材であって、焼尽性材料からなる包装材と、該包装材内部に収納されたガス発生剤とを有し、前記包装材は少なくとも１つの開口を有する。そのうえで、前記開口は、焼尽性材料からなる前記包装材よりも燃焼時間の短い封止材によって封止されていることを特徴とする。

封止材の燃焼時間を包装材よりも短くする手段としては、前記封止材の厚みを前記包装材よりも小さくするか、前記包装材及び封止材をニトロセルロースを含有する材料としたうえで、前記封止材のニトロセルロース含有量を前記包装材よりも多くすればよい。もしくは、前記封止材の厚みを前記包装材よりも小さくし、且つ前記封止材のニトロセルロース含有量を前記包装材よりも多くすることもできる。

なお、本発明において「燃焼時間」とは、封止材や包装材の厚みをそれぞれの平均燃焼速度で除した値を意味する。ニトロセルロースを含有する材料の燃焼速度は圧力依存性があるため、火砲などの密閉空間で燃焼させた場合、燃焼圧力の増加と共に燃焼速度が増加するので、設計時には想定される圧力範囲での平均燃焼速度を用いて封止材及び包装材の厚みを決定する。平均燃焼速度を計測するには３０ＭＰａ程度の高圧力下で燃焼速度を測定するストランド燃焼試験を実施すればよい。

また、本発明によれば、上記ガス発生材が発射薬と共に収容された発射装薬や弾薬も提供される。

発射装薬や弾薬においては、発射薬は、点火薬あるいは火管の火炎によって直ちに点火される。これに対し、本発明のガス発生材はガス発生剤が封止材で封止された包装材に内包されているため、点火薬あるいは火管の火炎によって直ちに点火されることはない。しかし、包装材及び封止材は焼尽性を有しているため、発射薬が燃焼することで包装材及び封止材が燃え尽きて火炎が包装材の内部に入り、ガス発生剤が燃焼を開始する。これにより、発射薬に遅れてガス発生剤が点火され、ガス発生剤からも燃焼ガスが生じることになる。このように、本発明のガス発生材は、発射薬の火炎によって先ずは包装材及び封止材を焼尽させてから、発射薬からの燃焼ガスに遅れてガス発生剤から燃焼ガスを発生させることを基本的原理としている。これにより、点火直後は発射薬のみが燃焼するが、弾帯の切開中には発射薬と共にガス発生剤も燃焼することによって弾帯切開時の燃焼ガス圧が増加し、スティッキング現象、延いては弾丸の初速変動を抑制することができる。

このとき、弾帯の切開によるスティッキング現象を抑制するために、図７の領域Ｔ_２においてタイミングよくガス発生剤から燃焼ガスを発生させるには、包装材及び封止材の燃焼時間が重要となる。当該包装材及び封止材の燃焼時間は、単純にはこれらの厚みによって調整することができる。この場合、発射薬が点火されてから弾帯が切開され始めるまでの時間（図７の領域Ｔ_１）は短いので、包装材及び封止材の厚みはある程度小さくする必要がある。しかし、ガス発生剤を包む袋である包装材の厚みが小さいと、発射装薬や弾丸の運搬時などにおいてガス発生材が発射薬や容器と衝突した際に、包装材が破損し易くなる。包装材が破損していると、発射薬からの火炎が当該破損箇所を通じてガス発生剤へ直接伝播されるので、ガス発生剤からの燃焼ガスの発生タイミングを遅らせることができなくなってしまう。

そこで本発明では、包装材に少なくとも１つの開口を設けたうえで、当該開口を封止する封止材の燃焼時間を包装材よりも短くしている。これによれば、封止材によってガス発生材の密閉性は保たれているので、発射薬からの火炎がガス発生剤へ直ちに伝播することはない。一方で、封止材の燃焼時間は包装材より短いので、包装材の厚みを大きくしても封止材が包装材に優先して焼尽し、包装材の開口を通して内部のガス発生剤が点火され、当該開口を通してガス発生剤から燃焼ガスを発生させることができる。これにより、発射薬からの燃焼ガスに遅れて図７の領域Ｔ_２においてタイミングよくガス発生剤から燃焼ガスを発生させることができ、スティッキング現象延いては弾丸の初速変動を的確に抑制することができる。しかも、包装材の厚みを比較的大きくすることができるので、発射装薬や弾丸の運搬時などにおいてガス発生材が発射薬や容器と衝突しても、包装材の破損を防ぐことができる。また、封止材の厚みが小さくても、当該封止材は開口を塞ぐ程度の大きさしかないので、破損のおそれは小さい。

本発明のガス発生材を収容した発射装薬や弾薬によれば、弾丸速度や飛翔姿勢が安定し、命中率を向上することができる。

分離装填弾を装填した状態の砲身の断面図である。りゅう弾を固定した弾薬の断面図である。一形態のガス発生材が収容された発射装薬の断面図である。他形態のガス発生材が収容された発射装薬の断面図である。リング状ガス発生材の斜視図である。円筒状ガス発生材の斜視図である。薬室内圧力の上昇特性を示す模式グラフである。

以下に、本発明の代表的な実施態様について説明する。本発明のガス発生材は、りゅう弾砲用の発射装薬や戦車砲用の弾薬内に、発射薬と共に収容される。そこで、本発明のガス発生材について説明する前に、一般的なりゅう弾砲について説明する。

（弾丸）
りゅう弾砲用の弾丸（飛翔体）としては、りゅう弾、発煙弾、照明弾、ＩＣＭ（ＩｍｐｒｏｖｅｄＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＭｕｎｉｔｉｏｎ）、及び目標検知型弾などが挙げられる。これらの弾丸は、装填形態によって図１に示すような分離装填型の弾丸（分離装填弾）１００がある。また、戦車砲用の弾薬として、図２に示すような薬莢２１に弾丸１００が固定された弾薬（固定弾型）２０がある。このような弾丸１００には、図１，２に示すように、全て底部外周面に帯状の弾帯１０２が配された旋転弾となっている。

図２には、戦車砲用の弾丸１００として最も一般的なりゅう弾の断面図を示している。りゅう弾砲用の各種弾丸１００の基本的構成はほぼ同じであり、図２を参照して説明すると、弾殻１０１の外面を囲むように弾帯１０２が配されており、弾丸１００の内部には炸薬１０３が内包され、弾丸１００の先端には信管１０４が配されている。弾殻１０１は、射出時の高い燃焼ガス圧や加速度に耐え、且つ破裂時の高い破片効果及び爆風を担保するため、剛性の高い鉄鋼製とされる。一方、弾帯１０２は銅などの軟質金属製とされており、弾殻１０１の外周面へ圧嵌などによって強固に装着される。一般的に、射出初速の大きい弾丸１００ほど弾帯１０２の幅は広い。炸薬１０３は弾着時に爆風や金属破片を放射するものであって、トリニトロトルエン（ＴＮＴ）等を爆薬成分として含有する。信管１０４としては、弾頭信管、着発信管、及びＶＴ信管等の近接信管などが目的に応じて使用される。

（発射装薬）
これを前提として、分離装填型の弾丸１００を射出する場合は、図１に示すように、発射装薬１０を使用する。すなわち、砲身１１０内へ弾丸１００を発射装薬１０とは分離して装填する。砲身１１０内には、発射装薬１０が装填・燃焼される基端部の薬室１１１と、該薬室１１１の先端側に連続し、弾丸１００が装填・射出される砲腔１１２とを備える。符号１１３は、砲身１１０の基端開口を閉塞する閉鎖装置である。薬室１１１内には、複数個の発射装薬１０が砲身１１０の軸方向に連結して装填される。砲腔１１２の内周面には、螺旋状の腔線１１４が形成されている。

図３，４に示すように、発射装薬１０は、焼尽容器１１、点火薬筒１２、及び点火薬１３により構成されている。焼尽容器１１は、径方向中央部に軸方向の貫通孔を有する肉厚な（内部空間の幅が広い）円筒形の容器であって、内部に発射薬１５やガス発生材１６が収容される収容ケース１１ａと、収容ケース１１ａの開口を閉塞する蓋体１１ｂとを有する。焼尽容器１１（収容ケース１１ａ）の先端部は他の部位に比して僅かに縮径しており、当該縮径部が他の発射装薬１０の基端部（蓋体１１ｂ）の内側に嵌合することで、複数の発射装薬１０を連結することができる。

焼尽容器１１は、燃焼によって焼尽するニトロセルロースやクラフトパルプを主体成分とし、これらがバインダー樹脂によって容器形状に成形されている。バインダー樹脂としては、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、ポリウレタンなどを使用できる。また、焼尽容器１１には、ニトロセルロースの自然分解を抑制するための安定剤を添加しておくことも好ましい。安定剤としては、エチルセントラリット、ジフェニルアミン、メチルジフェニルウレアなどが挙げられる。

点火薬筒１２も焼尽容器１１とほぼ同じ焼尽性の組成であり、焼尽容器１１の空洞内に配される。そのうえで、点火薬筒１２の内周面には、図外の点火装置によって点火される点火薬１３が袋詰めされた状態で固定されている。

一方、焼尽容器１１の内部（収容空間）には、粒状の発射薬１５が多数個収容されている。点火薬１３及び発射薬１５は、従来からこの種の発射装薬に使用されている公知の薬剤を特に制限なく使用可能であり、例えばニトロセルロースを基剤とするシングルベース、ニトロセルロース及びニトログリセリンを基剤とするダブルベース、ニトロセルロース、ニトログリセリン、及びニトログアニジンを基剤とするトリプルベース、これらの表面がコーティング剤によってコーティングされたもの、アジド基及びニトラト基含有ポリマー等を主剤とするバインダーを用いた薬剤、またはＲＤＸなどの爆薬成分やその他高エネルギー物質を含有するマルチベースなどを使用できる。

発射薬１５の具体的形状も特に制限は無く、例えば球状、棒状、円柱状、単孔管状、７孔管状、１９孔管状、６角１９孔などとすることができる。迅速に多量の燃焼ガスを発生させるためには、単孔管状、７孔管状、１９孔管状、６角１９孔などの有孔形状が好ましい。中でも、１９孔管状や６角１９孔が特に好ましい。図３，４には、６角１９孔の発射薬１５を図示している。

（ガス発生材）
そのうえで、発射装薬１０の収容空間内には、発射薬１５と共にガス発生材１６も収容されている。ガス発生材１６は、所定形状の包装材１６ａの内部に、ガス発生剤１６ｂが収容されている。ガス発生剤１６ｂとしては、点火薬１３や発射薬１５と同様に公知の薬剤を制限無く使用できる。また、ジエチレングリコールジナイトレート、トリエチレングリコールジナイトレート、ブタンジオールジナイトレート、ブタントリオールトリナイトレート、トリメチロールエタントリナイトレート、トリメチロールプロパントリナイトレート、グリシジルアジドポリマーなどのエネルギー可塑剤を含有する薬剤を使用することもできる。ガス発生剤１６ｂの形状も発射薬１５と同様な粒状でよく、特に制限はない。

ガス発生材１６の形状は、発射装薬１０内への収容容易性に鑑みて、図５に示すリング状や、図６に示す円筒状とすることが好ましいが、その他立方体や直方体等の方形体状としたり、板状とすることもできる。ガス発生材１６の形状は、包装材１６ａによって作成する袋形状によって決定される。図３には、リング状のガス発生材１６を収容した発射装薬１０を図示している。このとき、点火薬１３からの距離をできるだけ大きくしてガス発生材からの燃焼ガスの発生タイミングを遅らせるために、ガス発生材１６は、発射装薬１０の先端部又は基端部に収容することが好ましい。

一方、図４には、円筒状のガス発生材１６を収容した発射装薬１０を図示している。この場合も、点火薬１３からの距離をできるだけ大きくしてガス発生材からの燃焼ガスの発生タイミングを遅らせるために、ガス発生材１６は、発射装薬１０の収容空間の最外周縁部に収容することが好ましい。なお、図３，４には、１つのガス発生材１６を収容した状態を図示しているが、複数個のガス発生材１６を収容することもできる。

包装材１６ａの材料には、発射薬１５の火炎や熱によって消失し得る、焼尽性材料を使用でき、発射装薬１０の焼尽容器１１と同様にニトロセルロース及びクラフトパルプを主原料とすればよい。このとき、ニトロセルロースの含有量は、包装材１６ａの重量基準で、２０〜９０重量％とすることが好ましく、４０〜８５重量％がより好ましく、６０〜８０重量％がさらに好ましい。ニトロセルロースの含有量が２０重量％未満であると射撃後の砲身内燃焼残渣が発生する。一方、９０重量％を越えると燃焼性が高くなり過ぎて包装材１６ａの火炎密閉性が早期に失われ、ガス発生剤１６ｂの点火が早まってしまう。また、発射薬１５の燃焼が十分に進行していない時点でガス発生剤１６ｂが点火すると、ガス発生剤１６ｂの燃焼ガスによって局部的な圧力増加が発生し、砲身１１０の薬室１１１内に圧力勾配が発生して負差圧等の問題が発生し易くなる。

包装材１６ａの厚みは０．３〜３ｍｍ、好ましくは０．５〜１．５ｍｍの範囲で適宜調整すればよい。包装材１６ａの厚みが小さすぎると、ガス発生剤からの燃焼ガスが必要以上に早期に発生してしまい、厚みが大きすぎると砲身内燃焼残渣が発生する。なお、包装材１６ａは、上記厚み範囲の包装材を１枚使用することもできるし、上記厚み範囲よりも厚みの小さい包装材を複数枚積層することもできる。複数枚の包装材１６ａを積層する場合は、積層枚数によって包装材１６ａ全体の厚みを調節すればよい。包装材１６ａによるガス発生剤１６ｂの密閉方法は特に限定されないが、例えば包装材１６ａの端部を折り曲接着して袋状にする方法であれば、簡便である。

包装材１６ａは少なくとも１個の開口１６ｃを有し、当該開口１６ｃは、焼尽性材料からなる封止材１６ｄによって封止されている。開口１６ｃの具体的形状は特に制限は無く、例えば円形のほか、三角形、四角形、六角形等の多角形などにすることもできる。図３，４には、円状の開口１６ｃを示している。開口１６ｃは、複数個設けることもできる。この場合、ガス発生剤１６ｂを均一に点火するために、各開口１６ｃ間の間隔は均一にすることが好ましい。

開口１６ｃの大きさは、封止材１６ｄが燃焼完了した後に発射薬１５および点火薬１３の火炎がガス発生材１６内へ進行できる大きさがあれば十分である。具体的には、封止材１６ｄの直径を２〜２５ｍｍとすることが好ましく、５〜１５ｍｍがより好ましい。封止材１６ｄの直径２ｍｍが未満であると、火炎がガス発生材内部に進行することが困難になり、ガス発生剤を均一に点火できない。一方、２５ｍｍを越えると、これを覆う封止材１６ｄの面積も大きくなるので、衝突による破損の危険性が高くなる。開口１６ｃを設ける位置は特に制限されず、基本的には包装材１６ａの任意の場所に設けることができるが、衝突による破損をできるだけ避けるためには、発射薬１５と接触しない面に設けることが好ましい。

封止材１６ｄの材料には、包装材１６ａと同様に焼尽性材料を使用でき、ニトロセルロースを主原料とすればよい。封止材１６ｄの大きさは、開口１６ｃより一回り大きい程度であればよい。ガス発生材１６（正確にはガス発生剤１６ｂ）からの燃焼ガスの発生タイミングは、封止材１６ｄの燃焼時間によって調整する。したがって、封止材１６ｄの燃焼時間は、包装材１６ａの燃焼時間より短くなければならない。封止材１６ｄの燃焼時間を包装材１６ａよりも短くする手段としては、封止材１６ｄの厚みを包装材１６ａよりも小さくする、及び／又は、封止材１６ｄのニトロセルロース含有量を包装材１６ａよりも多くすればよい。

封止材１６ｄの燃焼時間を厚みによって調整する場合、封止材１６ｄの厚みは、包装材１６ａよりも小さい範囲で、０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．２〜１ｍｍの範囲で適宜調整すればよい。封止材１６ｄの厚みが小さすぎると、ガス発生剤１６ｂからの燃焼ガスが必要以上に早期に発生してしまい、厚みが大きすぎると、ガス発生剤１６ｄからの燃焼ガスの発生タイミングが遅れてしまう。なお、封止材１６ｄは、上記厚み範囲の包装材を１枚使用することもできるし、上記厚み範囲よりも厚みの小さいものを複数枚積層することもできる。複数枚の封止材を積層する場合は、積層枚数によって封止材１６ｄ全体の厚みを調節すればよい。封止材１６ｄの燃焼時間を厚みによって調整する場合は、封止材１６ｄのニトロセルロースの含有量は、包装材１６ａと同等でもよい。

一方、封止材１６ｄの燃焼時間をニトロセルロースの含有量によって調整する場合は、封止材１６ｄのニトロセルロースの含有量は、包装材１６ａよりも多い範囲で、３０〜９５重量％、好ましくは４０〜９３重量％、より好ましくは５０〜９１重量％の範囲で適宜調整すればよい。ニトロセルロースの含有量が多すぎると、ガス発生剤１６ｂからの燃焼ガスが必要以上に早期に発生してしまい、含有量が少なすぎると、ガス発生剤１６ｄからの燃焼ガスの発生タイミングが遅れてしまう。封止材１６ｄの燃焼時間をニトロセルロースの含有量によって調整する場合は、封止材１６ｄの厚みは包装材１６ａと同等でもよい。

（弾薬）
図２には、固定弾としての弾薬２０を図示している。弾薬２０は、弾丸１００が薬莢２１に嵌合固定されており、薬莢２１の内部に発射薬１５と共にガス発生材１６が収容されることになる。符号２２は、発射薬１５に点火するための火管である。

このように、発射装薬１０や弾薬２０内へ、発射薬１５と共にガス発生材１６を収容するとき、ガス発生剤１６ｂの総量（使用量）は、発射薬１５の総量１００重量部に対して３〜２０重量部、好ましくは４〜１３重量部とする。ガス発生剤１６ｂの総量が３重量部未満であると、弾帯１０２の切開に伴う弾丸の初速変動の抑制効果が小さくなって弾帯１０２の切開速度や弾丸１００の射出速度を安定させることができなくなる。一方、ガス発生剤１６ｂの総量が２０重量部を超えると、ガス発生材１６からの燃焼ガスの発生量が過多となり、薬室１１１内に圧力勾配が発生して負差圧等の問題が発生する。

以下に、本発明の具体的な実施例等について説明するが、本発明はこれらに限られるものではない。射撃試験装置としては、図１に示すような１５５ｍｍりゅう弾砲と同等の薬室及び砲身（砲身長約４ｍ）を有する射撃試験装置を使用し、質量４４ｋｇの弾丸を薬室前方に装填した後、１個の発射装薬を薬室に装填した。その後、薬室を閉鎖装置で閉鎖した後、火管の作動によって発射装薬に点火し、弾丸を飛翔させた。

発射装薬は、外径Ｄ１＝１５５ｍｍ、長さＬ１＝１５０ｍｍ、空洞部の直径Ｄ２＝３５ｍｍに設定した。焼尽容器の組成は、ニトロセルロース５７重量％、クラフトパルプ２８重量％、バインダー樹脂１４重量％、安定剤１重量％とした。点火薬は、シングルベース火薬５ｇと黒色火薬５ｇを使用し、それらを布製の袋に入れて点火薬筒の内側に設けた。

発射薬は代表的なＭ３０組成とした。具体的には、ニトロセルロース２８重量％、ニトログリセリン２２．５重量％、ニトログアニジン４７．７重量％、安定剤１．５重量％、消炎剤０．３重量％とした。発射薬は、捏和（ねつか）、圧伸、裁断、乾燥の工程からなる公知の溶剤圧伸法を用いて、１９孔６角に製造した。各発射薬の寸法は、最大外径Ｄ＝１４ｍｍ、長さＬ＝１４ｍｍ、貫通孔の直径＝０．５ｍｍとした。なお、発射装薬１個当たりの発射薬の量は２．２ｋｇとした。

ガス発生剤の組成は代表的なＭ３０組成とした。具体的には、ニトロセルロース２８重量％、ニトログリセリン２２．５重量％、ニトログアニジン４７．７重量％、安定剤１．５重量％、消炎剤０．３重量％とした。各ガス発生剤の形状は、外径Ｄ＝１．５ｍｍ、長さＬ＝１．５ｍｍ、貫通孔の直径＝０．２ｍｍの単孔円筒形のものを使用した。製造方法としては、捏和（ねつか）、圧伸、裁断、及び乾燥の工程を経る公知の溶剤圧伸法を用いて製造した。

上記発射装薬発射薬及びガス発生剤を用いて、下記の各ガス発生材を評価した。
＜実施例１＞
ニトロセルロース７０重量％、バインダー樹脂２６重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムを使用して、直径１４５ｍｍ、厚み２０ｍｍ、周壁幅２ｍｍの包装材を型成形によって作成したのち、直径１５ｍｍの円形の開口１個を平坦面に設けた。次に、ニトロセルロース８６重量％、バインダー樹脂１０重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムからなる封止材を使用して、直径２０ｍｍ、厚み１．０ｍｍの封止材を作成した。ガス発生剤１００ｇを内部に充填した後、封止材を接着剤で開口を覆うように接着して密閉し、ガス発生材を製造した。そして、当該ガス発生材を、図３に示すように発射装薬内に収容した。なお、３０ＭＰａ雰囲気下でのストランド燃焼試験を実施し、包装材の燃焼速度は２５ｍｍ/s、封止材の燃焼速度は３５ｍｍ/sであった。

＜実施例２＞
ニトロセルロース５０重量％、バインダー樹脂４６重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムを使用して、実施例１と同サイズの包装材を型成形によって作成したのち、実施例１と同サイズの開口１個を平坦面に設けた。次に、ニトロセルロース７０重量％、バインダー樹脂２６重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムからなる封止材を使用して、実施例１と同サイズの封止材を作成した。実施例１と同様の方法でガス発生剤１００ｇを内部に充填したガス発生材を製造し、発射装薬内に収容した。なお、包装材の燃焼速度は１２ｍｍ/s、封止材の燃焼速度は２５ｍｍ/sであった。

＜実施例３＞
ニトロセルロース７０重量％、バインダー樹脂２６重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムを使用して、実施例１と同サイズの包装材を型成形によって作成したのち、実施例１と同サイズの開口１個を平坦面に設けた。次に、ニトロセルロース７０重量％、バインダー樹脂２６重量％、安定剤４重量％、厚み０．５ｍｍの焼尽性フィルムからなる封止材を使用して、実施例１と同サイズの封止材を作成した。実施例１と同様の方法でガス発生剤１００ｇを内部に充填したガス発生材を製造し、発射装薬内に収容した。なお、包装材および封止材の燃焼速度は共に２５ｍｍ/sであった。

＜実施例４＞
ニトロセルロース７０重量％、バインダー樹脂２６重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムを使用して、実施例１と同サイズの包装材を型成形によって作成したのち、直径２３ｍｍの円形の開口１個を平坦面に設けた。次に、ニトロセルロース８６重量％、バインダー樹脂１０重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムからなる封止材を使用して、直径２８ｍｍ、厚み１．０ｍｍの封止材を作成した。実施例１と同様の方法でガス発生剤１００ｇを内部に充填したガス発生材を製造し、発射装薬内に収容した。なお、包装材の燃焼速度は２５ｍｍ/s、封止材の燃焼速度は３５ｍｍ/sであった。

＜実施例５＞
ニトロセルロース７０重量％、バインダー樹脂２６重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムを使用して、実施例１と同サイズの包装材を型成形によって作成したのち、直径５ｍｍの円形の開口４個を平坦面に９０度毎に設けた。次に、ニトロセルロース８６重量％、バインダー樹脂１０重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムからなる封止材を使用して、直径１０ｍｍ、厚み１．０ｍｍの封止材を作成した。実施例１と同様の方法でガス発生剤１００ｇを内部に充填したガス発生材を製造し、発射装薬内に収容した。なお、包装材の燃焼速度は２５ｍｍ/s、封止材の燃焼速度は３５ｍｍ/sであった。

＜実施例６＞
ニトロセルロース７０重量％、バインダー樹脂２６重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムを使用して、実施例１と同サイズの包装材を型成形によって作成したのち、直径２.５ｍｍの円形の開口８個を平坦面に４５度毎に設けた。次に、ニトロセルロース８６重量％、バインダー樹脂１０重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムからなる封止材を使用して、直径７．５ｍｍ、厚み１．０ｍｍの封止材を作成した。実施例１と同様の方法でガス発生剤１００ｇを内部に充填したガス発生材を製造し、発射装薬内に収容した。なお、包装材の燃焼速度は２５ｍｍ/s、封止材の燃焼速度は３５ｍｍ/sであった。

＜比較例１＞
開口を設けなかった例である。ニトロセルロース７０重量％、バインダー樹脂２６重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムを使用して、直径１４５ｍｍ、厚み２０ｍｍ、周壁幅２ｍｍの包装材を型成形によって作成したガス発生剤１００ｇを内部に充填した後、接着剤で密閉してガス発生材を製造した。そして、当該ガス発生材を、図３に示すように発射装薬内に収容した。なお、３０ＭＰａ雰囲気下でのストランド燃焼試験を実施し、包装材の燃焼速度は２５ｍｍ/sであった。

＜比較例２＞
包装材の燃焼時間が封止材の燃焼時間よりも短い例である。ニトロセルロース８６重量％、バインダー樹脂１０重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムを使用して、実施例１と同サイズの包装材を型成形によって作成したのち、実施例１と同サイズの開口１個を平坦面に設けた。次に、ニトロセルロース７０重量％、バインダー樹脂２６重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムからなる封止材を使用して、実施例１と同サイズの封止材を作成した。実施例１と同様の方法でガス発生剤１００ｇを内部に充填したガス発生材を製造し、発射装薬内に収容した。なお、包装材の燃焼速度は３５ｍｍ/s、封止材の燃焼速度は２５ｍｍ/sであった。

＜比較例３＞
包装材の燃焼時間が封止材の燃焼時間よりも短い例である。ニトロセルロース７０重量％、バインダー樹脂１０重量％、安定剤４重量％、厚み０．５ｍｍの焼尽性フィルムを使用して、実施例１と同サイズの包装材を型成形によって作成したのち、実施例１と同サイズの開口１個を平坦面に設けた。次に、ニトロセルロース７０重量％、バインダー樹脂２６重量％、安定剤４重量％、厚み１．０ｍｍの焼尽性フィルムからなる封止材を使用して、実施例１と同サイズの封止材を作成した。実施例１と同様の方法でガス発生剤１００ｇを内部に充填したガス発生材を製造し、発射装薬内に収容した。なお、包装材および封止材の燃焼速度は共に２５ｍｍ/sであった。

［初速ばらつきの評価方法］
弾丸初速を、弾丸の通過によって電気信号を発生する線的を用いて計測した。具体的には、砲身先端から５ｍ、１０ｍの２ヶ所に線的を設置し、２的間の電気信号の発生時間差から弾丸初速を求めた。なお、射撃回数は１水準当たり３回として計測し、これにより得られた弾丸の初速ばらつきの標準偏差を求めて評価した。判定基準としては、開口及び封止材を有さないガス発生材を収容した発射装薬の初速ばらつきの標準偏差を１００とした場合に対して、ガス発生材を収容した発射装薬による初速ばらつきの標準偏差は少なくとも７０未満とした。

各実施例及び比較例の構成と、これらの評価結果を表１に示す。

表１の結果からわかるように、実施例１〜６では、開口及び封止材を有さないガス発生材を収容した発射装薬の比較例１と比べて初速ばらつきの標準偏差を低下できていることが確認された。

これに対し、比較例２、３では包装材の燃焼時間が封止材の燃焼時間よりも短いため、弾帯切開時に合わせたガス発生材からの燃焼ガス発生に至らず、初速ばらつきの標準偏差を改善できなかった。

１０発射装薬
１１焼尽容器
１２点火薬筒
１３点火薬
１５発射薬
１６ガス発生材
１６ａ包装材
１６ｂガス発生剤
１６ｃ開口
１６ｄ封止材
２０弾薬
２１薬莢
１００弾丸
１０２弾帯
１１０砲身
１１１薬室
１１４腔線

Claims

発射装薬内又は弾薬内に、発射薬と共に収容されるガス発生材であって、
焼尽性材料からなる包装材と、該包装材内部に収納されたガス発生剤とを有し、
前記包装材は少なくとも１つの開口を有し、
前記開口が、焼尽性材料からなる前記包装材よりも燃焼時間の短い封止材によって封止されていることを特徴とする、ガス発生材。
前記封止材は、前記包装材よりも厚みが小さい、請求項１に記載のガス発生材。
前記包装材及び封止材はニトロセルロースを含有し、
前記封止材は、前記包装材よりもニトロセルロースの含有量が多い、請求項１または請求項２に記載のガス発生材。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガス発生材が発射薬と共に収容された、発射装薬。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガス発生材が発射薬と共に収容された、弾薬。