JPH0357397B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】 この発明は戦車等の砲身に取り付けて、太陽光
の日射、あるいは射撃に伴う局部的な発熱を分散
して均熱化および放熱を行う環状ヒートパイプに
関するものである。

【従来技術とその問題点】

第１図は戦車の概略図を示すものであり、１は
戦車本体、２は砲身である。このような構造にお
いて通常砲身は太陽光を受けない下側はわずかし
か温度上昇しないため、第２図に示すようにその
熱膨張差により長さ寸法ｌの長い砲身２はその先
端で寸法δで示すように下向きの曲がりを生じ
る。この曲がりは気象条件等によつて様々に変化
するために、射撃精度の低下を招く大きな要因と
なつている。 また、砲身の腔内は発射の都度、推進薬の燃焼
によるガスの衝撃を受けるとともに弾体と砲身腔
内との機械的摩擦による発熱も加わるため、砲身
が高温度に達しその材質寿命に影響を来したり、
熱膨張による砲身口径の拡がりにより、弾体と腔
内に隙間が生じ燃焼ガスが洩れるという事態が生
じる。またこれにともなつて、ガスによる腔内面
の摩耗を誘発する。この熱は特に砲身の根元、及
び腔内の熱対流により砲身の上側に集中するため
砲身全体を均熱化することにより、放熱作用を促
すことが望ましい。 一般に砲身に伝達される熱量は腔内ガスの速
度、密度およびそのフレーム温度との関数であ
り、推進薬燃焼エネルギーの５〜８％程度が砲身
に伝達されると言われている。しかしながら、こ
の時間内に加熱されるのは砲身腔内面のごく表層
に限られる。このため、連続射撃では基底温度
（次弾発射直前の砲身腔内面温度）が上昇し、砲
身全体が過熱状態となるために連続射撃ができな
くなる。この対策として、第３図に示すように砲
身の外周部に環状ヒートパイプ３を装備し、該ヒ
ートパイプにおける作動液の蒸発、凝縮サイクル
に伴う潜熱によつて温度の高い領域と低い領域と
の間で熱移動を行い、これにより熱を砲身全域で
効率よく分散して均熱化および放熱を行うように
したものが既に提案されている。

【発明の目的】

この発明は上記した環状ヒートパイプに関し、
均熱、放熱効果が大きく、かつ射撃時の射撃にも
耐えてヒートパイプ内に収容したウイツクを安定
よく所定位置に支持できるようにした環状ヒート
パイプを提供することを目的とする。

【発明の要点】

上記目的を達成するために、この発明は内外二
重筒構造としてなる環状密閉管の管内筒壁面に密
着して配備された作動液を含浸保持するウイツク
に対向して、密閉管内には内外筒の間にまたがつ
て架け渡した断面形状が波形でかつ面上に蒸気孔
が分散して穿口されている支持体を介装し、該支
持体の凸面を前記内外二重の筒壁面上に配備され
たウイツクの面へ当てがつて支持体のばねアクシ
ヨンによりウイツクを内外二重の筒壁面へ押圧支
持することにより、射撃時の衝撃によつてウイツ
クが移動したり、形状変形を引き起こすことなく
ウイツクを筒壁面に密着して安定支持させるとと
もに、支持体とウイツクとの接触面積を縮減して
支持体を伝熱経路とする部分的な熱移動を抑制
し、さらには支持体のウイツクの機能を備えさせ
これにより作動液の蒸発、凝縮サイクルによる熱
分散能力を十分に発揮して砲身全域での均熱化を
より一層向上できるようにしたものである。

【発明の実施例】

第４図ないし第６図、第７図と第８図および第
９図と第１０図はそれぞれ異なるこの発明の実施
例を示すものであり、まず第４図ないし第６図に
おいて、環状ヒートパイプ３は内筒４、外筒５お
よび端板６とからなる内外二重構造の環状密閉管
７と、管内に収容された作動液を含浸保持するウ
イツク８と、ウイツク８を定位置に保持する支持
体９とで構成されている。支持体９によるウイツ
ク８の支持は次のようにして構成する。即ち、内
外二重の筒壁面の間に支持体９を変形を加えて介
装し、その復元力で内外二重の筒壁面上に配備さ
れたウイツク８を押圧支持する。即ち一つの支持
体９で二つのウイツク８を同時に押圧支持するよ
うに構成する。そのために、環状ヒートパイプ３
は以下の手順で製作される。まず内筒４にウイツ
ク８を密着させ固定する。次に支持体９を、ウイ
ツク８が装着された内筒４に、覆いかぶせる。一
方例えば軸方向に二つ割りになつている外筒５に
もウイツク８を密着させ固定する。次に、ウイツ
ク４と支持体９が装着された内筒４に、ウイツク
８が装着された二つ割りの外筒５を、支持体９に
変形を加えながら支持体９が二つのウイツク８を
押圧するように、二つ割りの外筒５の割れた部分
を密着するようにして組合わせる。その後外筒５
の二つ割り部分を溶接して継ぎ合わせ、二つのウ
イツク８の同時押圧支持を実現する。最後に端板
６を内筒４、外筒５に溶接する。ここでウイツク
８は例えば無機質繊維マツトを両側から金網でサ
ンドウイツチ状に挟んだ三層構造のものであり、
上記したように前記密閉管７の管内における内筒
４、外筒５の一方ないし双方の筒壁面上に密着し
て配備されている。また支持体９は熱伝導率の小
さい材料、例えばステンレス鋼等の金属薄板ある
いは高分子材料で作られており、その形状は軸方
向に波形を呈するように全体として蛇腹形に成形
された円筒状である。この支持体９もやはり上記
したように密閉管７の管内中央へ内筒４と外筒５
との間にまたがつて架け渡すように変形を加えて
介装され、波形の凸面をウイツク８へ当接してそ
れ自身の持つ復元力、即ちばねアクシヨンにより
各ウイツク８を内外二重の筒壁面へ押圧支持して
いる。この構成により密閉管内には円周方向の蒸
気通路１０が軸方向に多数並んで画成されること
になる。さらに支持体９の板面にはその波形によ
つて仕切られた凹所と凹所との間を相互に連通し
合う蒸気孔１１が分散開口されている。なお作動
液としては周知のように、例えばメタノール、ア
セトン、フレオンあるいは水等の蒸発性液体が用
いられ、密閉管７の管内圧力を減圧した状態で少
量の作動液が封入されている。なお減圧する場
合、支持体９が無いと大気との圧力差により内筒
壁の軸長方向中央がふくらみ外筒壁の軸長方向中
央がへこむ変形を生じる。しかしながら本実施例
の板材から成る支持体９および後述する金網から
成る支持体９はかなりの強度を持つものなので、
これにより変形を防止できる。 上記の構成において、外筒４が局部的に太陽光
を受けた場合、これによつて発生した熱は外筒４
に接するウイツク８に伝達され、ウイツク８内に
浸潤した作動液の相変化として吸収され、ここで
発生した蒸気は環状の蒸気通路１０および蒸気孔
１１を経路として瞬時に管内の全周域に分散され
て低温部の壁面及びウイツク面において凝縮し、
ここからウイツク８あるいは支持体９を経由して
蒸発側へ戻るように循環する。この蒸発、凝縮サ
イクルにより局部的に発生した熱を気化熱として
全周に分散し砲身の均熱化を達成することができ
る。なお、上記した、支持体９を経由しての作動
液の還流、即ち支持体がウイツクの機能を備える
ことは特筆すべき点である。支持体９がなくと
も、内筒側のウイツク８の最上部で液化した作動
液は、内筒側最下部にまで到達すれば重力の作用
により滴下して外筒側のウイツク８に戻ることは
できる。しかし本実施例の板材の支持体９の場
合、作動液は、内筒側最下部まで到達せずとも、
その中途で支持体９をウイツクとして蒸気孔１１
を経由して重力で外筒側のウイツク８に一部還流
可能である。これにより、ヒートパイプが軸方向
に長い場合にも、その中間部分で極めて近距離
で、内筒側のウイツク８から外筒側のウイツク８
へ（あるいはその逆へ）作動液の一部が還流可能
なので、砲身全体の温度をより均一化できる。特
に支持体９が金網である場合は、後に述べるよう
に、温度均一化の効果は一層顕著である。 また、射撃時に砲身内部に熱が発生した場合に
は、この熱は内筒５に接するウイツク８に伝達さ
れ、この熱によりウイツク８の表面より作動液が
蒸気に相変化し、瞬時に管内の全周に分散する。
そして蒸気は密封管内の低温部の壁面およびウイ
ツク面において凝縮し、これにより砲身の放熱お
よび均熱化を達成する。なお、この射撃時にはウ
イツク８に大きな衝撃力が加わるので、内外筒壁
面のウイツクを強固に支持する必要があるが、本
発明では前記した支持体９によるウイツク８の押
圧支持方法により、ウイツクがずれるのを確実に
防止できる。 この場合に、支持体９は低熱伝導性材料で作ら
れており、かつウイツク８とは僅かに凸面で接し
ているのみであつて両者間の熱伝導面積は極めて
小さく、したがつてこの支持体９を熱伝導経路と
して局部的に移動する熱量は極僅かに抑えられ
る。すなわち作動液による蒸発部と凝縮部との間
の熱伝達は殆ど温度差なく行われ、かつ瞬時に多
量の熱が移動されるのに対し、前記した支持体を
伝熱経路とする熱伝導では、その熱抵抗により高
温部と低温部との間に大きな温度差が生じる。こ
のために均熱化を目的としたこの種のヒートパイ
プにおいては支持体９を経路とする前記の熱伝導
分があると、むしろヒートパイプの均熱性能を低
下させることから、できるだけこの熱伝導分を抑
制して蒸発、凝縮サイクルによる熱分散能力を十
分に発揮させることが好ましく、この点において
図示の実施例の支持体の構造により高い均熱性能
が得られることになる。さらに支持体がこのよう
に金網である場合には、毛細管力のためどの部分
のウイツクからでも前記した支持体を経由しての
作動液の還流が可能となる。このため砲身の均熱
化がより一層促進され、砲身の端部を除いたほぼ
全域で温度差を0.5K以下にすることができる。 次のこの発明の異なる実施例を示す。第７図お
よび第８図に示す実施例は、先に述べた実施例と
支持体９の構造が異なり、図示のように支持体９
は円周方向に波形を呈するよう成形された円筒体
としてなる。なお軸方向に走る各蒸気通路１０は
蒸気孔１１によつて円周方向に相互連通されてお
り、先の実施例と同様な全周域での均熱動作が支
障なく行われる。またこの実施例は先の実施例と
くらべて支持体９の成形が容易であり、かつウイ
ツクの保特性にもすぐれている利点がある。 第９図、第１０図に示す実施例は、支持体９が
円周方向および軸方向の双方で波形を呈するよう
に成形されたものであり、この構造により蒸気孔
１１に加えてさらに隣り合う凹部と凸部との境界
部に残存する隙間１２も利用して円周方向並びに
軸方向の蒸気通路が画成されることになり、蒸気
の移動が円滑に行われる。しかも支持体９はウイ
ツクに対して殆ど点接触となり、支持体とウイツ
クとの間の伝熱面積をより一層縮小できる。さら
に別な実施例として、板材の代わりに金網を用
い、この金網を波形に成形して支持体を構成する
こともできる。この実施例によれば網目を通して
支持体の両面間に自由な蒸気通路が形成されるこ
とになる。

【発明の効果】

以上述べたようにこの発明によれば、密閉管の
筒壁面に密着して配備された内外二重のウイツク
を管内に介装された断面波形でかつ蒸気孔の穿口
されている一つの支持体によりそのばねアクシヨ
ンを利用して壁面へ押圧支持することを可能とし
た。この結果、ウイツク支持構成が簡潔にもかか
わらず射撃時の耐衝撃性が高いウイツク支持が可
能となる。さらにヒートパイプ内を減圧する際に
も、筒壁の変形が防止可能となる。しかも支持体
とウイツクとの間の接触面積が小さく、かつ支持
体自身の熱抵抗も大であるので、支持体を伝熱経
路とする熱伝導を低値に抑えられ、さらには支持
体にウイツクの機能を備えさせたので、それだけ
作動液の蒸発、凝縮サイクルによる熱移動作用を
十分に発揮させて局部的に加えられた熱を素早く
全域に分散して均熱および冷却性能の向上を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は戦車の概略図、第２図は砲身が太陽光
を受けている状態を模擬した側面図、第３図は環
状ヒートパイプを装備した砲身の断面図、第４図
ないし第６図はそれぞれこの発明の一実施例の構
成を示す一部切欠斜視図、横断面図、および縦断
面図、第７図、第９図および第８図、第１０図は
それぞれこの発明の異なる実施例の構成を示す横
断面図および縦断面図である。 ２……砲身、３……環状ヒートパイプ、４……
内筒、５……外筒、７……密閉管、８……ウイツ
ク、９……支持体、１０……蒸気通路、１１……
蒸気孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 砲身の外周に装着される環状ヒートパイプで
   あつて、内外二重筒構造としてなる環状密閉管の
   管内の筒壁面上に作動液を含浸保持するウイツク
   を密着して配備するとともに、前記内外二重の筒
   壁面上に配備されたウイツクを断面形状が波形で
   かつ面上に分散して蒸気孔が穿口されている一つ
   の支持体を介して前記内外二重の筒壁面へ同時に
   押圧支持したことを特徴とする環状ヒートパイ
   プ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のヒートパイプに
   おいて、支持体を構成している材料が低熱伝導性
   であることを特徴とする環状ヒートパイプ。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のヒートパイプに
   おいて、支持体の板面に穿口されている蒸気孔が
   支持体の凹所と凹所との間を相互に連通し合うよ
   うに分散して穿設されていることを特徴とする環
   状ヒートパイプ。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のヒートパイプに
   おいて、支持体が金網を成形して作られたもので
   あることを特徴とする環状ヒートパイプ。