JP7006692B2 - 発射体を発射するための方法および発射筒 - Google Patents

Description

本発明は、発射筒から発射体を発射するための方法、および、下記で規定される収容構成要素などの発射筒に関する。

肩撃ち式支援火器から発射体を発射するためのいくつかの方法、例えばロケット推進型、とりわけ反動のない後方爆風発射筒、またはカウンタマスを含むデイビス砲の原理に従って作動する発射筒が、当業界で知られている。これらの方法はさまざまな利益を含むが、それらはまた、高音圧などの他のパラメータに対する悪影響があり、より長い砲身およびより重い兵器の必要がある。一例として、発射体の高速度および低音圧の組み合わせを実現することは困難である。ロケット発射は、一般に、発射体の低速度を除いて、加速度に起因する低応力、有効な音圧レベルをもたらす。この原理は、例えば、ロケットモータ推力を伴う手榴弾を発射する方法に関するロシア特許第２３４９８５７号明細書に開示されている。デイビス砲の原理は、高応力、低音圧をもたらし、砲身の中にカウンタマスのためのより長い通路を必要とする。この理由のため、より長い砲身およびより重いカウンタマスが要求される場合があり、その結果、あまりユーザに適合しない解決策がもたらされる。反動のない後方爆風発射筒は、通常は重量が軽く、その結果、高応力および非常に高い音圧を除いて、発射体の高速度をもたらす。本発明は、上記の発射方法の欠点を軽減することを意図している。特に、本発明は、砲身内での加速度を改善する新しい発射方法を提供することを意図している。本発明のさらなる目的は、発射体の速度をより長時間の間その弾道内で加速し、または少なくとも維持することである。本発明のさらなる目的は、砲身への応力を減少させることである。本発明のさらなる目的は、発射体の加速のために砲身の長さをより一層利用し、それによって砲内弾道段階における発射体の速度を増加させることである。

本発明は、砲身から発射体を発射する方法であって、砲身が、
ａ．発射体と、
ｂ．第１の推進剤を収容する第１の区画を備える発射体の後端のロケットモータと、
ｃ．砲身の後端にあるカウンタマスと、
ｄ．ロケットモータとカウンタマスとの間にあり、第２の推進剤を収容する第２の区画であって、前記第１および第２の区画が発射体の発射の後で高圧室を形成する、第２の区画と
を収容し、
ｉ）前記第１および第２の区画に収容される推進剤によって前記高圧室内に生じた燃焼ガスが、発射体を発射方向に、およびカウンタマスを砲尾に向かって反対方向に加速させ、
ｉｉ）カウンタマスが砲身を離れるときに、高圧室内の圧力が、第２の区画内で第１の区画内の圧力より小さいレベルまで減少し、
ｉｉｉ）前記第１の区画が、第１の区画から第２の区画へのガスの排出を限定する前記第１の区画の開口部、好ましくはノズルによって、好ましくは２０ＭＰａから６０ＭＰａの範囲にわたる最初に形成された高圧を実質的に維持し、それによってカウンタマスが砲身を出て行った後に発射体の加速の持続を可能にする
方法に関する。

「カウンタマスが砲身を離れてしまう前に最初に形成された高圧を実質的に維持する」という表現は、圧力が、形成された高圧に、または高圧室で得られる最高圧力より僅かに低いレベルに、最初に形成された高圧の好ましくは少なくとも６０％、または少なくとも８０％、または最も好ましくは少なくとも９０％に維持されることを意味する。

１つの実施形態によれば、発射体を発射する方法は、発射体を発射することを含むことを理解されたい。

発射体の発射、特に加速は、本発明によりデイビス砲およびロケット推進式加速の原理を組み合わせることによってかなり改善されることが見出されている。

１つの実施形態によれば、ロケットモータ、典型的には従来の発射ロケットモータは、第１の区画から燃焼ガスを排出するためのノズルなどの開口部を備える。ノズルは、例えば欧州特許第１３３７７５０号明細書にさらに開示されているように、弾道要求に応じて任意の適切な形状および寸法をとることができる。１つの実施形態によれば、開口部は、好ましくは前記第１の推進剤を封入する前記第１の区画に配置されるリングノズルである。ノズルは、好ましくはベル型または円錐型式のものであり得る。好ましくは、組み合わされたスロート面積が適切である限り、任意の数のノズルがあり得る。好ましくは、高圧室は、大きな膨張率を可能にすることができるが、発射管の直径によって制限される場合があり、大きな質量流量を可能にするように大きなスロートを必要とする。

１つの実施形態によれば、発射体の運動量１２５Ｎｓを増加するために、Ｉ_ＳＰ＝２１００Ｎｓ／ｋｇの推進剤を用いて、ほぼ６０ｇの推進剤が必要とされ得る。この場合、５ｍｓの動作時間に必要とされる平均質量流量は、１２ｋｇ／ｓである。推進剤について仮定された特性速度Ｃ^＊＝１５２０^ｍ／_ｓ、および４０ＭＰａの平均チャンバ圧力の場合、ノズルは、２４ｍｍのスロート径を有することになる。当業者は、所望の性能に応じて推進剤、圧力、質量流量などのようなパラメータを選択し、この情報から任意の適切なノズルを設計することができる。１つの実施形態によれば、ノズルなどの開口部のスロート径は、１０ｍｍから３５ｍｍ、例えば２０ｍｍから３０ｍｍの範囲にわたる。

好ましくは従来の点火システムによって、第１および第２の推進剤が起爆されると、ガス圧力が上昇して高圧室を形成する。発射体およびカウンタマスは、その結果第１および第２の推進剤によって生じた燃焼ガスによって加速される。

１つの実施形態によれば、推進剤ガスの一部は、ガス流路、例えば適合したオーバーフロー流路を通して高圧室から排気される。この種のガス流路は、高圧室内の上昇圧力を調整して、カウンタマスおよび発射体を加速することができる。１つの実施形態によれば、欧州特許第１４７０３８２号明細書にさらに開示されているように、低圧室は、燃焼ガスが逃がされ導かれ得るようにガス流路を介して高圧室と連通している。この種の実施形態は、高圧室内の圧力とカウンタマスおよび発射体の加速度とを釣り合わせることができる。また、砲内弾道は、例えば推進剤の量、推進剤の選択、および推進剤の燃焼率によって制御され得る。

１つの実施形態によれば、推進剤を点火するための１つまたはいくつかの点火器が設けられる。好ましくは、第１の区画内の推進剤は、第２の区画内の推進剤の起爆の後で起爆される。

１つの実施形態によれば、カウンタマスの密度は、２ｋｇ／ｄｍ^３から６ｋｇ／ｄｍ^３、好ましくは４ｋｇ／ｄｍ^３から５ｋｇ／ｄｍ^３の範囲にわたる。

１つの実施形態によれば、カートリッジケースは、発射体の後端からカウンタマスの後端まで、砲身の内径に沿ってまたはほぼこれに沿って砲身内で同軸に延びる。１つの実施形態によれば、カウンタマスを取り囲むカートリッジケースの部分は、前方部および後方部に分割される。好ましくは、後方部は、最適化された強度分布を提供するように前方部よりも弱い構造を有する。

１つの実施形態によれば、カウンタマス容器の前方部には、前方部の前端と後方部の前端との間にダクトを生成するためのスプラインが設けられる。１つの実施形態によれば、スプラインは、長手方向に前方部の周りに配置され、好ましくは前方部の周りに均等に配置される。１つの実施形態によれば、カウンタマスは、適切なサイズの粒子の固体材料のように成形可能である。１つの実施形態によれば、カウンタマスは、グリットなどの固体材料、例えばスチールグリットおよび／またはアルミニウムグリットなどの金属グリットである。他の固体材料の例には、プラスチックボールなどのプラスチック材料がある。好ましくは、例えばグリットおよび／またはボールの粒径は、２０μｍから２５０μｍ、最も好ましくは５０μｍから１００μｍの範囲にわたる。

カウンタマスが砲身を出て行くと、圧力降下が、高圧室を構成する第１および第２の区画に生じる。第１の区画内での推進剤の燃焼、および第１の区画からの燃焼ガスの排出を制限する開口部により、本明細書において規定される圧力が、第１の区画に維持される。

１つの実施形態によれば、カウンタマスが砲身を離れてしまう前の第１および第２の区画内の圧力は、２０ＭＰａから９０ＭＰａ、好ましくは５０ＭＰａから７０ＭＰａの範囲にわたる。

１つの実施形態によれば、カウンタマスが砲身を離れてしまった後の第１の区画内の圧力は、２０ＭＰａから９０ＭＰａ、例えば３０ＭＰａから６０ＭＰａ、好ましくは３０ＭＰａから５０ＭＰａの範囲にある。

１つの実施形態によれば、カウンタマスが砲身を離れてしまった後の第２の区画内の圧力は、１ＭＰａから１０ＭＰａ、好ましくは１ＭＰａから５ＭＰａの範囲にある。

１つの実施形態によれば、第１の推進剤は、好ましくは３ｍｓから８ｍｓの燃焼時間を与えるウェブを持つ、中立燃焼型および高エネルギーダブルベース推進剤から成ることが好ましい。典型的には、砲口出口における燃焼速度および低質量流量に対する所要量が、この段階で与えられる衝撃の量を制限することになる。

１つの実施形態によれば、第２の推進剤は、好ましくは２ｍｓから５ｍｓの燃焼時間を与えるウェブを持つ、中立燃焼型および高エネルギーダブルベース推進剤から成り得る。好ましくは、この装入物は、システム全体の効率を向上させるために僅かにプログレッシブであり得る。好ましくは、この装入物は、発射段階で与えられる全衝撃エネルギーの大部分を含むことになる。

１つの実施形態によれば、砲身の強度は、５ＭＰａから１５ＭＰａの範囲の内部超過圧力に耐えなければならない。

１つの実施形態によれば、推進剤、推進剤の厚さおよび粒径、開口部の最小部分、好ましくはノズル、ならびに第１の区画の容積を適切に選択することによって、発射体は、砲身の残る部分と、好ましくはカートリッジケースが砲身の内側に配置されている場合は次に砲身の延長部分として機能するカートリッジケースの長さとの和の間中ずっと所望の方法で加速され得る。好ましくは、これは、この種のカートリッジケースとカートリッジケースの最後部の砲身との間のシーリングによって可能にされる。

１つの実施形態によれば、カートリッジケースは、構成要素ａ）から構成要素ｄ）を半径方向に取り囲む。

１つの実施形態によれば、フライトモータ、典型的には弾道ロケットモータは、例えば砲外弾道段階中に使用され得る欧州特許第１３３７７５０号明細書に開示されているように、ロケットモータの前方で発射体に組み込まれ得る。フライトモータは、発射体の弾道を延ばすようにブースタとして、またはサステーナとして使用され得る。好ましくは、膜または他のバリアが、フライトモータの点火が安全上の理由から遅延されるのを確実にするために、発射ロケットモータとフライトモータとの間に配置される。発射体が砲身を離れてしまった後に弾道ロケットモータの点火によって射手が傷つけられるのを防ぐために、フライトモータが点火される前に、ある一定の遅延時間が設けられる。１つの実施形態によれば、次々に配置される複数の連続するロケットモータを持つ多段ロケットが、提供され得る。１つの実施形態によれば、点火シーケンス内の各ロケットモータは、連続する点火システムを介して燃料を使い切る先行するロケットモータと関連して起動されることに依存している。

１つの実施形態によれば、第３の推進剤を備える第３の区画が、フライトモータ内に配置される。好ましくは、第３の推進剤は、０．０５秒から０．２秒後に砲外弾道段階で点火される。好ましくは、第３の推進剤の燃焼時間は、１秒から１．５秒の範囲にわたる。フライトサステーナモータによって、発射体の速度は、維持されることができ、遅延が減少され得る。風に対する感度は、サステーナモータによって補正され得る。

本発明はまた、砲身を備える発射筒であって、砲身が、
ａ．発射体と、
ｂ．第１の推進剤を収容する第１の区画を備える発射体の後端のロケットモータと、
ｃ．砲身の後端にあるカウンタマスと、
ｄ．ロケットモータとカウンタマスとの間にあり、第２の推進剤を収容する第２の区画であって、前記第１および第２の区画が発射体の発射の後で高圧室を形成する、第２の区画と
を収容する、発射筒に関する。

１つの実施形態によれば、前記第２の区画は、発射に続いて高圧室を形成した後で前記第１の区画と連通している。

１つの実施形態によれば、駆動バンドは、カートリッジケースの最後部と砲身との間に配置される。それによって、砲身の全長が加速に利用可能になる。カートリッジケースが発射の後で加速されると、駆動バンドは、砲身の内側でカートリッジケースについて行く。

１つの実施形態によれば、カウンタマスを固定するための手段、好ましくはディスク、ピン、または膜が、カウンタマスの最後部に配置され、これはまた、好ましくは発射体を含むカートリッジケースの内部にさらなる構成要素を固定する。これを考慮して、１つの解放機構のみが、カウンタマスおよび発射体を動かすために必要とされる。１つの実施形態によれば、砲身へのカートリッジケースの固定が破壊されると、カウンタマスおよび発射体は、同時にまたはほぼ同時に解放され、それによってカウンタマスおよび発射体のバランスのとれた加速が得られる。また、反動力が、備えられた円滑な解放機構により弱められる。

本発明はまた、無反動兵器に関し、兵器は、支援火器、例えば肩撃ち式、手持ち式、プラットフォーム設置型または自立型の兵器に関する。

発射体およびカウンタマスを収容する砲身を示す図である。 カウンタマスおよび発射体を収容する砲身内の従来の配置を示す図である。 開いた位置での巻き付けられたフィンを持つカートリッジケースを持つ発射体を示す図である。 開いた位置での巻き付けられたフィンを持つカートリッジケースを持つ発射体を示す図である。 第１の区画が配置されるロケットモータを収容する砲身を示す図であり、砲内弾道段階中における下位段階を示す図である。 砲内弾道段階中における別の下位段階を示す図である。 砲内弾道段階中におけるさらに別の下位段階を示す図である。 砲内弾道段階中におけるまたさらに別の下位段階を示す図である。 タンデム発射体を収容する砲身を示す図である。 第３の推進剤が封入されるフライトモータを収容する砲身を示す図である。

図１ａは、発射体（タンデムシェル）２と砲身１の後端にあるカウンタマス３とを収容する砲身１を示している。図１ａにおいては、推進剤ケース４がまた、カウンタマス３の隣に示されている。形成高圧室６内で確立される圧力に抵抗するカートリッジケース８が示されている。この場合、砲身１は、あまり厳密に設計され得ないが、発射体２およびカートリッジケース８が砲身１を離れている時点で残っている圧力に抵抗する必要がある。

カートリッジケース８は、発射体２の後端からカウンタマス３の後部まで延びる砲身１内の収容部を囲んでいる。駆動バンド５は、発射体２とカートリッジケース８との間の高圧室６の形成に寄与する砲身の最後部に配置される。駆動バンド５はその後端でカートリッジケース８に取り付けられるので、駆動バンド５が移動する距離は、砲身１の長さ、この特定の場合は９８０ｍｍに等しい。カウンタマス３は、全重量１ｋｇから４ｋｇのスチールグリットから成る。カウンタマス３を固定する手段７は、カートリッジケース８の後端に配置される。

図１ｂは、カウンタマス３および発射体２を収容する砲身１内の従来の配置を示している。図１ａの配置とは違って、駆動バンド５は、発射体２の後部に配置され、それによって、駆動バンド５が移動する距離は、同じ砲身１内で僅かに４３０ｍｍ、すなわち図１ａの駆動バンド５から成る中間よりも小さい。

図２ａおよび図２ｂは、それぞれ後ろからおよび側面から見た、開いた位置での巻き付けられたフィン１２を持つカートリッジケース８を備えた発射体２を示している。カートリッジケース８は、図１ａの場合と同じである。砲身１の内側のカートリッジケース８には、その最後部に巻き付けられたフィン１２が設けられる。したがって、カートリッジケース８は、フィン１２が固定されるフィン１２のホルダとして機能することができる。

図３ａは、第１の推進剤１０を収容する第１の区画６’’がカートリッジケース８内の発射体２とカウンタマス３との間に配置されるロケットモータ１３を収容する砲身１を示している。第２の推進剤１１は、第２の推進剤ケース４に封入される。第２の推進剤１１は、第２の推進剤の分離蓋が燃焼され除去されるので、発射の後で第１の推進剤１０と連通している。第１の区画内の推進剤１０、典型的にはロケット推進剤は、第２の推進剤１１を介して点火の後で点火される。

図３ａから図３ｄは、砲内弾道段階中の異なる下位段階を示している。図３ａにおいては、推進剤の点火に先立って、カウンタマス３は、砲身１の後端にあり、すべての他の構成要素は、カウンタマス３の隣に互いに隣接して配置される。図３ｂにおいては、カウンタマス３および発射体２は、砲身１の内側を移動している。カウンタマス３は依然として部分的に砲身１の内側にあり、それによって、砲内弾道圧力が、区画６’および６’’から成る高圧室６内に維持される。図３ｃにおいて、カウンタマス３は、砲身１を出て行っている。ロケットモータ段階が、開始されている。圧力は第２の区画６’内ではかなり低下しているが、超過圧力は、ロケットモータ内で燃焼した推進剤、および燃焼した推進剤の排出を制限するロケットモータノズルにより、第１の区画６’’内で依然として維持される。図３ｄにおいては、カートリッジケース８の後部が、今にも砲身１を離れようとしている。推進剤は、操作者の安全を理由として発射体２が砲身１を離れる時点より前に燃焼されているべきである。

図４は、リングノズル設計で形成される発射ロケットモータ１３を備えたタンデム発射体２を収容する砲身１を示している。

図５は、第３の推進剤１５が封入されるフライトモータ１４を収容する砲身１を示している。他の発射体２が、示されている。フライトモータ１４は、発射体２の後端において（図４の）発射ロケットモータ１３の前方に配置される。フライトモータ１４は、ロケットモータ１３に接続される点火シーケンスによって点火される。

本発明はこのように説明されるが、同一のことが、多くの方法で変更され得ることは明らかであろう。この種の変形は本発明の要旨および範囲からの逸脱と見なされるべきではなく、当業者に明らかであるこの種の変更はすべて、特許請求の範囲の範囲内に含まれることが意図される。

Claims (9)

1. 砲身（１）から発射体（２）を発射する方法であって、前記砲身（１）が、
   ａ．発射体（２）と、
   ｂ．第１の推進剤（１０）を収容する第１の区画（６’’）を備える、前記発射体（２）の後端にあるロケットモータ（１３）と、
   ｃ．前記砲身（１）の後端にあるカウンタマス（３）と、
   ｄ．前記ロケットモータ（１３）と前記カウンタマス（３）との間にあり、第２の推進剤（１１）を収容する第２の区画（６’）であって、前記第１および第２の区画（６’’、６’）が、前記発射体（２）の発射の後で高圧室（６）を形成する、第２の区画（６’）と
   を収容しており、
   カートリッジケース（８）が、構成要素ａ）～ｄ）を半径方向に取り囲んでおり、圧力シーリングが、前記カートリッジケース（８）の最後部において前記カートリッジケース（８）と前記砲身（１）との間に設けられており、
   ｉ）前記第１および第２の区画（６’’、６’）に収容される推進剤によって前記高圧室（６）内に生じた燃焼ガスが、前記発射体（２）を発射方向に、前記カウンタマス（３）を砲尾に向かって反対方向に加速させ、
   ｉｉ）前記カウンタマス（３）が前記砲身（１）を離れるときに、前記高圧室（６）内の圧力が、前記第２の区画（６’）内で前記第１の区画（６’’）内の圧力よりも小さいレベルまで減少し、
   ｉｉｉ）前記第１の区画（６’’）が、前記第１の区画（６’’）から前記第２の区画（６’）へのガスの排出を限定する前記第１の区画（６’’）の開口部によって、最初に形成された圧力を実質的に維持し、それによって、前記カウンタマス（３）が前記砲身（１）から出た後に、前記発射体（２）の加速の持続を可能にする、
   方法。
2. 前記カウンタマス（３）が、金属グリットである、請求項１に記載の方法。
3. 前記開口部が、ノズルである、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記開口部が、リングノズルである、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. フライトモータ（１４）が、前記ロケットモータ（１３）の前方で前記発射体（２）に組み込まれている、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 砲身（１）を備える発射筒であって、前記砲身（１）が、
   ａ．発射体（２）と、
   ｂ．第１の推進剤（１０）を収容する第１の区画（６’’）を備える、前記発射体（２）の後端にあるロケットモータ（１３）と、
   ｃ．前記砲身（１）の後端にあるカウンタマス（３）と、
   ｄ．前記ロケットモータ（１３）と前記カウンタマス（３）との間にあり、第２の推進剤（１１）を収容する第２の区画（６’）であって、前記第１および第２の区画（６’’、６’）が、前記発射体（２）の発射の後で高圧室（６）を形成する、第２の区画（６’）と
   を収容しており、
   カートリッジケース（８）が、前記砲身（１）の内側に配置され、前記発射体（２）の後端から前記カウンタマス（３）の後部まで延びており、駆動バンド（５）が、前記カートリッジケース（８）の最後部と前記砲身（１）との間に配置されている、発射筒。
7. 前記カウンタマス（３）を固定するための手段（７）が、前記カートリッジケース（８）の後端に配置されている、請求項６に記載の発射筒。
8. 推進剤のための少なくとも３つの区画が、前記発射体（２）の後端と前記カウンタマス（３）との間に配置されている、請求項６又は７に記載の発射筒。
9. 手持ち式、プラットフォーム設置型、または自立型の兵器である、請求項６～８のいずれか一項に記載の発射筒。

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