JPH0672755B2 - ガス発生器ミサイル発射システム - Google Patents

ガス発生器ミサイル発射システム

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JPH0672755B2
JPH0672755B2 JP2204958A JP20495890A JPH0672755B2 JP H0672755 B2 JPH0672755 B2 JP H0672755B2 JP 2204958 A JP2204958 A JP 2204958A JP 20495890 A JP20495890 A JP 20495890A JP H0672755 B2 JPH0672755 B2 JP H0672755B2
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    • F41WEAPONS
    • F41AFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A1/00Missile propulsion characterised by the use of explosive or combustible propellant charges
    • F41A1/08Recoilless guns, i.e. guns having propulsion means producing no recoil

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
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  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、ミサイル発射システムに関するものであ
り、特にガス動作圧力および温度の広い範囲にわたって
実質上減少した反動を有するコンテナまたは管からミサ
イルを発射するシステムおよび方法に関するものであ
る。
[従来の技術] 液体または固体の適当な燃料の燃焼により発生された圧
力ガスを使用してコンテナからミサイル等の物体を発射
することが知られている。そのような発射には反動力を
伴い、何等かの方法で補償することができなければ発射
装置或いはその付近の人に危険を及ぼす。
このような反動力を補償するため過去において各種の技
術が使用されている。それにはカウンターウエイトのよ
うな物体、気体ショックアブゾーバー、燃焼プレート等
の使用、その他許容できるレベルに反動力を減少させる
ように作用する特別の機器の使用が含まれる。このよう
に反動力を減少させることは行われているが、これらの
従来技術は完全に満足できるものではない。大体におい
て特別の装置が必要であり、それは製造に費用がかかる
か、或いは動作が比較的複雑であり、そのためシステム
全体の動作の信頼性が望ましくない低下を来す。
[発明の解決すべき課題] 従来のガス発生発射システムはまた好ましくない比較的
高い雑音レベルを伴い、それは時には発射装置付近の住
人に危害を与える。
この発明の主目的は、従来遭遇していた比較的大きな反
動力を受けることなく高圧ガスの使用によりコンテナか
らミサイルのような物体を発射する方法およびシステム
を提供することである。
この発明のさらに別の目的は、実質上減少した音量で動
作ガス圧力および温度の拡大された範囲にわたって動作
することのできるそのような方法およびシステムを提供
することである。
[課題解決のための手段] この目的は、本発明によるミサイル発射システムによっ
て達成される。本発明のミサイル発射システムは、前後
端が開口された連続する孔を有し、前端部口径がミサイ
ルを装填することのできる寸法である中空のコンテナ
と、このコンテナの孔内に配置され、外周縁がコンテナ
の孔の内壁に滑動できるように気密状態で接触し、装填
されたミサイルの後端の後方に位置しているピストン
と、コンテナの孔内のピストンの後面とコンテナの後端
との間の空間に、コンテナの孔の内壁から間隔を隔てら
れて孔と同軸に設置され、内部に発射用の燃焼燃料を収
容し多数の貫通孔を有する壁部を備え、燃料の燃焼によ
り生成される高圧ガスがそれらの貫通孔を通って噴出し
てピストンを孔内で前方に駆動してコンテナの前端部か
らミサイルを発射させるガス発生器と、コンテナの後端
付近のコンテナの孔の内面に固定されて後端の開口面積
を制限する円形のスロートを形成しているリング部材と
を具備し、リング部材により形成された円形のスロート
面積Atはコンテナの後端における孔の断面積Aeよりも小
さく、ピストンは前記後端の孔の断面積Aeと実質上同じ
面積Apを有し、ピストンの面積Apと円形のスロート面積
Atとの比Ap/Aeは、所定の燃料の物理的特性に対して次
の式によって決定されてそれによって反動力が実質的に
ゼロにされ、 ここで、Ppはピストンに作用する孔内の圧力であり、Pe
はコンテナの後端における圧力であり、γは使用される
燃料に対する比熱比であることを特徴とする。
この発明の実施例においては、細長い中空の管状コンテ
ナにミサイルのような推進物体をその前端から装填す
る。軽量のピストンがコンテナ内部に位置しており、ミ
サイルはそれに接触し、ピストンはコンテナの内壁にぴ
ったりと適合して滑動可能な壁を有している。コンテナ
の後端のピストンを越えた位置には推進ガス発生器が中
央に固定されている。
始動時に、推進ガス発生器はピストンをミサイルを駆動
するように加圧し、ミサイルを前端から発射する。同時
にガス発生器からのガスはコンテナの後端から後方に特
別のノズルを通って噴出し、反動効果を減少させるため
にミサイルの慣性力に対して反対の慣性力を与える。ピ
ストンの断面積およびノズルの面積は周囲圧力の影響を
実質上ゼロに減少させるように特に形成されている。さ
らにピストンの断面積のノズルのスロート面積に対する
所定の比率は主として使用されるべき推進燃料の比熱比
によって決定される。
さらに希望されることはミサイルその他の物体がコンテ
ナを離れた後の燃料の燃焼を避けることである。これを
行うために最小の周囲圧力を使用する最小の温度におけ
るピストン室圧力、予期される最大の管またはコンテナ
長、ミサイル発進速度を決定することが必要であり、ミ
サイル発進速度は最小所要速度プラス若干の速度インク
レメントに等しい。速度インクレメントは最大周囲圧力
および最小温度において最小の出口速度が全ストローク
で得られるように選択される。
[実施例] 第1図乃至第4図を参照すると、この発明によりミサイ
ルのような物体が発射される発射コンテナまたは発射管
は全体を10で示されている。コンテナは端部の開放され
た均一な断面で平滑な内面を有する円筒管で構成され、
その長さは発射されるミサイルおよび以下説明するその
他の因子によって変化される。推進される物体12は例え
ばミサイルであり、ほぼ円筒形であり、その外径はコン
テナ10内に滑動できるように適合するように選定されて
いる。
全体を14で示したコンテナ発射システムはミサイルが挿
入される前端18とは反対のコンテナの後端16内に位置し
ている。可動ピストン20は円筒形の部材であり孔のあい
ていない中央壁22を有し、それは完全にコンテナ内部空
間を横断して延在しその全周のリムまたは側壁24と一体
に連結されている。ピストンは円形断面であり、コンテ
ナ10の内面に対して滑動できて密封状態で結合するよう
な外径を有している。ピストンは最初にミサイル12の内
端と接触するか、或いはそれと少し間隔を隔てて位置さ
れる。
圧力ガス発生器26は表面に均一に分布した複数の孔30を
有する円筒状中空容器28を備えた通常の構造のものであ
り、この容器28はキャップ32に固定されている。発射燃
料34はこのキャップ32内に配置され例えば電気導線36に
よって点火される。発生器26はコンテナ後端16のすぐ内
側に位置する点でコンテナの縦軸に沿って対称に設置さ
れている。発射燃料34は典型的には固体材料であり、以
下詳細に説明するようにその特性はこの発明の利点を十
分に活用するために重要である。
一般に発射動作に関して、ミサイル12はピストン20と接
触して、或いはそれにら近接してそれと間隔を隔ててコ
ンテナ内に装填されており、発射燃料34は点火され、高
圧ガス38(第3図)はミサイル内端に対してピストン20
を滑動させて移動させ、ミサイルを駆動しコンテナの前
端から発射させる。ピストン20は実質的にコンテナの内
壁に対して密封されているから、高圧ガス38はほとん
ど、或いは全くピストン20を通過せず、前方の力は全て
ピストン20およびミサイル12を運動させるために利用さ
れる。
ピストン20を駆動する発生器により生成されたガスに加
えて、ガスの一部はコンテナ孔内に沿って後方に移動し
て後端16から外方に出て、ミサイルに与えられる対抗力
を生成する。これが以下詳細に説明するシステム中の反
動力を実質上消去する対抗力である。全体を40で示した
ノズルがコンテナの内面上に内側に突出する連続したリ
ング42を配置することによってコンテナの後端16に隣接
して形成されている。このリング42は直径Dのノズルス
ロートを形成し、それはコンテナ自身の均一な直径dよ
りも若干小さい。この発明の有効な動作のために必要な
これら2つの寸法の性格な関係について以下説明する。
後続するこの発明の詳細な説明のために最初に簡単に説
明すると、比較的小さい発射角度でシステムが点火され
るとき生じる空気力学的な力、摩擦力、および重力は発
生器26の高圧ガスによって生じる力と比較して無視でき
る。それ故これらの力は以下の議論および解析において
は無視されている。
説明したシステムによる有利な結果を得るための第1の
本質的な観点は、ピストンの断面積がコンテナの出口面
積(16において測定された値)にほぼ同一であることで
ある。これら2つの面積が同じであることによって、周
囲圧力の変化が実質上除去されることが認められた。こ
の結果は標準のデ・ラバル(de Laval)ノズルに適用され
る原理によって解析されることのできるプラグノズルと
して特徴付けられるノズル40の数学的解析によって支持
されている。ノズル表面に対して作用する圧力によって
得られる推力は数学的に次のように表される。
Fth=AtCfPp (1) ここで、At=ノズルスロートの面積 Pp=ピストン室の圧力 推力計数Cfは、 ここで、 スロート面積に対する出口面積の比率は、 反動力はミサイルの前進力と推力との間の正味の力とし
て基本的に定められる。
Frec=Fp−Fth Fp=(Pp−Pa)Ap (5) ここで、Pp=ピストン室の圧力 Pa=周囲圧力、Ap=ピストン面積 (1)式の置換により次のようになる。
置換においてピストンおよび出口面積の条件は同じであ
ると、上記の式は周囲圧力の影響が消去され、次のよう
に簡単になる。
Frec=AtPpCrec (7) ここで、 この場合Pe=コンテナ出口の圧力 反動力のない条件に対し解析を続けるとCrecを0に設定
しスロート面積に対するピストン面積の比について解く
と次のようになる。
出口面積に対するピストン面積の比は明確に解くことは
できず、(9)式に(4)式を置換することにより次の
ようになる。
ここでa,b,cは次のように定められる。
第7図のグラフはM16として知られている推進燃料に対
応したγ=1.272に対する式(10)対ピストン圧力と出
口圧力との比の関係を示している。式(10)は例えばピ
ストン圧力と出口圧力との比4.62に対して解かれる。ピ
ストン面積とスロート面積との比はこの圧力比を式
(4)中に置換することによって解かれ、面積比1.365
を生じる。
要約すると、全動作周囲圧力範囲に対する最小の反動力
を得るためにまず第1に、ピストン20の面積は発射管の
出口面積と同じでなければならない。それから(10)式
と(4)式との関係によって必要な比Ap/Atが使用する
ことが所望されている特定の発射燃料に対して得られ
る。これら2つの基準に合致したら、発射システムは動
作周囲ガス圧力の予想される全範囲にわたって最小の反
動力を得る。
またミサイルが発射管を離れた後の燃料の燃焼を避ける
ことが重要であり、最良の燃料設計と共にこれを行うた
めに最小周囲温度が使用されねばならない。これはピス
トン室圧力Ppが周囲温度増加で指数関数的増加すること
から生じる。
さらに説明すると、ミサイルが発射管を離れた後の燃料
の燃焼を避けるために、ピストン室圧力Ppは最小周囲圧
力、最大管長、および要求される最小値プラスある値δ
Vに等しいミサイル出発速度において最小温度に対して
決定される。これらの示された観点に対して以下の関係
式が設定される。
ここで、Wm=ミサイル重量 Vm=ミサイル速度 Sg=ストロークである。
例えば燃料燃焼時間のような多くの設計基準もまた完全
に実用的な発射システムを得るためには考慮されなけれ
ばならない。しかしながらピストン面積と出口面積を同
じに維持し、選択された推進燃料に対するピストンとス
ロートの正確な面積比を与えることによって最小の反動
力にすることができ、それはまた同時に発射中の音響を
減少させる。
第5図および第6図は2つの異なった周囲温度−25°F
および140°Fで、1平方インチ当り14.7ポンドの標準
圧力における反動力を示す。図示のように反動力は予想
されたように小さい値である。
この発明は、好ましい実施例に関連して説明されたが、
当業者はこの発明の技術的範囲から逸脱することなく変
更した形態を使用することができることを理解すべきで
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の1実施例の発射システムを備えた
発射管またはコンテナの側部断面図である。 第2図は、発射に先立って配置されたミサイルを有する
この発明の1実施例の発射システムを備えた発射管また
はコンテナを示す。 第3図は、発射直後の第1図に類似した断面図である。 第4図は、第2図に類似した点火直後の発射管を離れる
ミサイルと共に示す。 第5図、第6図、および第7図は種々の動作特性を示し
ている。 10……発射管(コンテナ)、12……ミサイル、20……ピ
ストン、26……高圧ガス発生器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−2000(JP,A) 実開 昭63−142597(JP,U) 実開 昭49−44100(JP,U) 実開 昭60−139197(JP,U)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前後端が開口された連続する孔を有し、前
    端部口径がミサイルを装填することのできる寸法である
    中空のコンテナと、 このコンテナの孔内に配置され、外周縁がコンテナの孔
    の内面に滑動できるように気密状態で接触し、装填され
    たミサイルの後端の後方に位置しているピストンと、 コンテナの孔内のピストンの後面とコンテナの後端との
    間の空間に、コンテナの孔の内壁から間隔を隔てられて
    孔と同軸に設置され、内部に発射用の燃焼燃料を収容し
    多数の貫通孔を有する壁部を備え、燃焼の燃焼により生
    成される高圧ガスがそれらの貫通孔を通って噴出してピ
    ストンを孔内で前方に駆動してコンテナの前端部からミ
    サイルを発射させるガス発生器と、 コンテナの後端付近のコンテナの孔の内面に固定されて
    後端の開口面積を制限する円形のスロートを形成してい
    るリング部材とを具備し、 前記リング部材により形成された円形のスロート面積At
    はコンテナの後端における孔の断面積Aeよりも小さく、 前記ピストンは前記後端の孔の断面積Aeと実質上同じ面
    積Apを有し、ピストンの面積Apと円形のスロート面積At
    との比Ap/Aeは、所定の燃料の物理的特性に対して次の
    式によって決定され、それによって反動力が実質上ゼロ
    にされ、 ここで、Ppはピストンに作用する孔内の圧力であり、Pe
    はコンテナの後端における圧力であり、γは使用される
    燃料に対する比熱比であることを特徴とするミサイル発
    射システム。
  2. 【請求項2】コンテナの孔は円形断面であり、前記ピス
    トンは連続するリムによって囲まれた円形の穴のない壁
    を備え、前記リムはコンテナの孔の内壁上を滑動可能で
    内壁と密封状態で接触している請求項1記載のミサイル
    発射システム。
  3. 【請求項3】ガス発生器が前記ピストンの円形の穴のな
    い壁とリング部材との間に同軸にコンテナの孔の内壁か
    ら間隔を隔てられて位置されている請求項2記載のミサ
    イル発射システム。
  4. 【請求項4】ミサイルがコンテナを離れた後のガス発生
    器の燃料の燃焼を避けるためにミサイルの重量(Wm)、
    ミサイルの速度(Vm)、コンテナ周囲の外気の圧力(P
    a)、ピストン面積(Ap)、およびピストンの移動距離
    (Sg)が次の式にしたがって設定されている請求項1記
    載のミサイル発射システム。
  5. 【請求項5】比熱比γが約1.272の燃料に対する前記比A
    p/Aeは約1.365に選定される請求項1または4記載のミ
    サイル発射システム。
JP2204958A 1989-08-01 1990-08-01 ガス発生器ミサイル発射システム Expired - Lifetime JPH0672755B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/388,262 US4962689A (en) 1989-08-01 1989-08-01 Gas generator missile launch system
US388,262 1989-08-01

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JPH0370996A JPH0370996A (ja) 1991-03-26
JPH0672755B2 true JPH0672755B2 (ja) 1994-09-14

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EP (1) EP0414359B1 (ja)
JP (1) JPH0672755B2 (ja)
KR (1) KR940004642B1 (ja)
AU (1) AU624983B2 (ja)
CA (1) CA2019879C (ja)
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