JPH08226791A

JPH08226791A - 飛翔体投射装置

Info

Publication number: JPH08226791A
Application number: JP7035215A
Authority: JP
Inventors: Kenji Murata; 健司村田
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】プラズマ発生装置を収容した筒状体よりも外
径の大きな飛翔体を装着することができるとともに、構
造が簡易で、製造が容易であり、しかも小型、軽量化が
可能で、製造コストを低減させることができる飛翔体投
射装置を提供する。【構成】プラズマ発生装置は、内部に放電室１８を有
する絶縁体１１と、その放電室１８に設けられた接地電
極１５と、中心電極１６と、両電極１５，１６間に接続
され通電により溶解する可溶体１９と、放電室１８に収
容され可溶体１９の溶解によりプラズマを発生するプラ
ズマ形成体２４とを備えている。そのプラズマ発生装置
の外周には発射筒２６が支持され、その発射筒２６内の
先端部に収容空間２８が設けられ、その収容空間２８に
プラズマの圧力を高める作動体２９が収容される。発射
筒２６の先端部には飛翔体３０が一体的に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、大砲や銃などに利用
され、プラズマの圧力によって飛翔体を高速で投射する
飛翔体投射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられてきたこの種の飛翔体投
射装置としては、一般に、火薬を爆発的に燃焼させ、発
生する高温高圧のガスによって飛翔体を投射するものが
よく知られている。

【０００３】例えば、図５に示すように、発射台５１は
円筒状に形成され、基端側から内部に撃針５２が挿入さ
れるとともに、先端側には点火装置５３が埋設されてい
る。有蓋円筒状をなす発射筒５４は発射台５１の外周に
嵌挿支持され、先端の薬室５５には粉状の火薬５６が充
填されている。飛翔体５７は発射筒５４の端面に溶接に
より接合されている。

【０００４】そして、撃針５２を打撃することにより点
火装置５３が点火されると、その火炎によって薬室５５
内の火薬５６に点火され、火薬５６は爆発的に燃焼す
る。この燃焼により発射筒５４の内に高温高圧の気体が
発生する。その圧力により、発射筒５４に連結された飛
翔体５７が加速され、投射される。

【０００５】この飛翔体投射装置は、火薬による反応に
より瞬時に高圧力を発生させることができることから、
飛翔体を所定速度で投射させることができる。また、従
来から用いられてきた別な原理の飛翔体の投射装置とし
ては、一般に銃、大砲とよばれる銃身の中で火薬を爆発
的に燃焼させ、発生する高温高圧のガスによって弾丸を
投射するものが知られている。

【０００６】一方、火薬の代わりにプラズマの圧力を利
用して弾丸を加速する飛翔体の加速装置も知られている
（特開平５−２７２８９４号公報）。すなわち、固定容
器内にはプラズマ形成部及び昇圧部が設けられるととも
に、固定容器に砲腔を有する砲身が連結されている。こ
の砲腔内には飛翔体が発射可能に収容されている。そし
て、プラズマ形成部によりプラズマが発生され、そのプ
ラズマが昇圧部でガス化膨張され、砲腔内の飛翔体が発
射される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図５に示し
たような飛翔体投射装置は、火薬を使用することから、
振動、衝撃又は火炎による誤発火、暴発、爆発等のおそ
れがあるという欠点があった。また、火薬５６の爆発的
燃焼では、瞬時に高温高圧が得られるが、爆発的燃焼の
持続時間は非常に短く、燃焼の終了とともに圧力の低下
を生じる。従って、飛翔体５７を投射するための駆動力
は、燃焼の終了とともに低下し、飛翔体の投射速度に限
界があるという問題があった。

【０００８】しかも、この投射装置では、火薬５６の燃
焼を飛翔体５７の投射が完了する前に終了させる必要が
あり、従って飛翔体５７を投射する前から圧力の低下を
招き、飛翔体５７の駆動力が低下する。その上、飛翔体
５７が進むにつれ薬室５５の体積が次第に増し、それに
より薬室５５の圧力がさらに低下し、飛翔体５７の駆動
力がますます小さくなるという問題があった。

【０００９】一方、プラズマの圧力を利用した飛翔体の
投射装置は、数千度の高温でかつ高圧のガスに耐えるた
めに強固な銃身を必要とすることから、小型化、軽量化
が難しいという問題があった。加えて、飛翔体は砲身の
砲腔内に収容されるため、砲腔の内径以下のものしか使
用できないという問題があった。

【００１０】この発明は、以上のような従来技術の問題
に着目してなされたものである。その目的とするところ
は、誤発火、暴発、爆発等のおそれが少なく、作動体を
収容する収容空間の体積が増しても圧力が低下せず、プ
ラズマの膨張圧力を長時間保持することができ、飛翔体
に対する十分な駆動力を得て、飛翔体をより高速に投射
することが可能な飛翔体投射装置を提供することにあ
る。

【００１１】また、他の目的とするところは、プラズマ
発生装置を収容した筒状体よりも外径の大きな飛翔体を
装着することが可能な飛翔体投射装置を提供することに
ある。

【００１２】さらに、その他の目的とするところは、構
造が簡易で、製造が容易であり、しかも小型、軽量化が
可能で、製造コストを低減させることができる飛翔体投
射装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の飛翔体投射装置の発明では、プラ
ズマ発生装置は、内部に放電空間が形成された絶縁体
と、その放電空間に設けられた一対の電極と、両電極間
に接続され通電により溶解する可溶体と、前記放電空間
に収容されて可溶体の溶解によりプラズマを発生するプ
ラズマ形成体とを備え、そのプラズマ発生装置の外周に
発射筒を支持し、その発射筒内の先端部にプラズマの圧
力を高める作動体を密閉収容する収容空間を設けるとと
もに、発射筒の先端部に飛翔体を一体的に形成したもの
である。

【００１４】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の発明において、前記作動体は所定の保持容器
内に収容保持されているものである。

【００１５】

【作用】この発明の飛翔体投射装置においては、一対の
電極間に流れる電流により可溶体が溶解し、放電室内に
アークプラズマが発生する。このアークプラズマの熱に
よってプラズマ形成体が分解し、プラズマが生成、増大
する。このプラズマは、さらにその高熱により収容空間
内の作動体が瞬時にガス化膨張する。この膨張圧力によ
って発射筒が押され、その駆動力により、発射筒とそれ
に一体化された飛翔体が投射される。

【００１６】従って、収容空間内の体積が増大しても、
圧力が低下することはなく、プラズマの膨張圧力を維持
でき、飛翔体をより高速に投射することができる。ま
た、作動体を保持容器内に収容することにより、作動体
は予め保持容器内に収容された後、その保持容器が収容
空間内に容易に装填される。

【００１７】

【実施例】

（第１実施例）以下に、この発明を具体化した第１実施
例につき、図面に従って説明する。

【００１８】図１に示すように、ほぼ円筒状をなす絶縁
体１１は、基端部外周に環状の係合段差１２を有すると
ともに、中間部内周にも環状の係止段差１３を有してい
る。基板１４を有し円筒状をなす接地電極１５は、絶縁
体１１の外周面に嵌合され、基板１４が絶縁体１１の係
合段差１２に係合されて前後に移動不能となっている。
断面Ｔ字状をなす中心電極１６は、その頭部１７が絶縁
体１１の係止段差１３に係止され、後方移動が規制され
ている。放電室１８は、絶縁体１１と接地電極１５の先
端側内周に形成されている。

【００１９】前記両電極１５，１６としては、鉄、銀、
タングステン、アルミニウム、銅等の電気伝導性金属材
料又はそれらの合金等を用いることができる。望ましく
は、電気伝導性が良く、機械的強度もあり、加工の容易
な鉄、ステンレス等の鉄系合金、アルミニウム又はその
合金、銅又はその合金がよい。

【００２０】特に、中心電極１６は、工作が容易である
ことと、十分な電流を流すことができるように、直径１
mm以上の太さを有することが望ましい。さらに、３mm以
上の太さを有することが望ましい。なお、中心電極１６
の頭部１７は、放電室１８の内径よりわずかに小さい外
径を有することが、放電室１８内への挿入の容易性から
望ましい。

【００２１】一方、接地電極１５は、発射台の役目を担
うため、十分な強度を有することが必要であり、可能な
限り肉厚を厚くすることが望ましい。最小でも、その外
径の５分の１以上の肉厚を有することが望ましい。加え
て、接地電極１５には、固定のために図示しないボルト
や台座を取り付けることができる。

【００２２】前記絶縁体１１は、中心電極１６と接地電
極１５との間の絶縁を保つものであり、その材料として
は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性
樹脂、ベークライト等の熱硬化性樹脂、陶器などの無機
絶縁材料を使用することができる。それらのうち、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等の飽和炭化水素系高分子材
料が好ましい。この絶縁体１１は、放電室１８の大きさ
を確保しつつ電気的に絶縁を維持するため、１mm以上の
肉厚を有することが望ましい。

【００２３】線状の可溶体１９は、放電室１８内に配置
され、その一端が中心電極１６の頭部１７内端面に接続
され、他端が接地電極１５の内端部に接続されている。
この可溶体１９は、銅、アルミニウム、銀等の金属又は
その合金などの電気伝導性金属材料、ポリアセチレン等
の電気伝導性高分子材料又はカーボングラファイトなど
の電気伝導性材料を使用することができる。可溶体１９
の形状は、放電室１８の大きさに応じて適宜調節され
る。

【００２４】具体的には、可溶体１９は放電室１８の直
径の３分の１以下の直径を有する細線で、最大でも太さ
３mm以下のもの又は３分の１以下の厚さの箔状で、厚さ
２mm以下のものが望ましい。その長さは、放電室１８よ
りも長く、中心電極１６及び接地電極１５に対して電気
伝導性があるように、例えば銀粉を８０％程度含有する
エポキシ樹脂系導電性接着剤等で固定される。

【００２５】電源２０は導線２１により投入スイッチ２
２を介して接地電極１５に接続されるとともに、導線２
３により中心電極１６に接続されている。そして、投入
スイッチ２２が投入され、両電極１５，１６間に電流が
通電されることにより、可溶体１９が加熱溶融され、ア
ークプラズマが発生する。プラズマ形成体２４は、絶縁
体１１の放電室１８内に収容され、可溶体１９が加熱さ
れて溶融されることによりプラズマを生成、増大する。

【００２６】このプラズマ形成体２４としては、分解し
てプラズマを容易に形成しやすいポリエチレン、ポリプ
ロピレンなどの炭化水素系高分子が使用できる、また、
その形状は、放電室１８の内部の大きさに応じて適宜調
節できる。具体的には、放電室１８の直径の３分の１以
下の直径を有する粒塊状又は放電室１８の直径の３分の
１以下の直径を有する棒状のものを用いることができ
る。さらに、プラズマの形成を容易にするため、最大で
も直径１０mm以下の粒塊状又は直径１０mm以下で放電室
１８の全長以下の長さの棒状のもの、最小でも直径０．
１μｍの粒塊状又は直径０．１μｍで放電室１８の全長
以下の長さの棒状のものを用いることが望ましい。さら
に望ましくは、取り扱いが容易でプラズマの形成も容易
な５０〜３００μｍ程度の粒塊状又は５０〜３００μｍ
の直径で放電室１８の全長以下の長さの棒状のものがよ
い。

【００２７】絶縁体１１、放電室１８、接地電極１５、
中心電極１６、可溶体１９、プラズマ形成体２４等によ
りプラズマ発生装置が構成される。薄膜２５は接地電極
１５の端面に貼着され、放電室１８を密閉している。こ
の薄膜２５としては、アルミ箔、熱可塑性高分子フィル
ム、熱硬化性高分子フィルム又はアルミ箔を張り付けた
紙、紙等を用いることができるが、５０μｍ以下のアル
ミ箔が望ましい。

【００２８】筒状体としての有蓋円筒状の発射筒２６
は、接地電極１５の外周にゴム製のシール材２７を介し
て支持され、その発射筒２６と接地電極１５とシール材
２７とにより密閉状の収容空間２８が形成されている。
このシール材２７は、発射筒２６と接地電極１５との隙
間からガスが漏れるのを防止する。シール材２７として
は、合成ゴム類、天然ゴム類、フッ素系高分子材料、熱
可塑性高分子材料等を用いた通称Ｏリングと呼ばれるよ
うなリング状、またはコイル状、帯状のものが使用でき
る。直径１〜３mm程度の太さの合成ゴムでできたリング
状のものを１箇所以上に取付けるのが望ましい。

【００２９】粒子状の作動体２９は、発射筒２６の収容
空間２８内に充填され、プラズマ形成体２４により生
成、増大されたプラズマの高熱によりガス化膨張する。
この作動体２９としては、水、アルコール類、液状炭化
水素等の液体をセルローススポンジ等の多孔質体に含浸
させたもの又は粒塊状、棒状のポリエチレン等熱可塑性
高分子、熱硬化性高分子、セルロース類を使用できる。
これらのうち、水、炭素数５個以下の低級アルコール類
を含浸させた多孔質セルローススポンジが好ましい。

【００３０】弾頭状の飛翔体３０は、基端面に雌ねじ穴
３１が凹設され、発射筒２６の端面に突設された雄ねじ
３２に螺合固定されている。そして、作動体２９のガス
化膨張による圧力で飛翔体３０が発射筒２６と一体にな
って飛翔する。

【００３１】なお、接地電極１５の外径は、飛翔体３０
の大きさと発射筒２６の内径に応じて適宜調節される。
すなわち、発射時にガス漏れがなく、かつ摩擦抵抗が少
ないように、発射筒２６の内径よりもわずかに小さい程
度、つまりその外径と発射筒２６の内径の差が０．０５
mm程度が望ましい。また、その後端は、取り扱い、固定
の便も考え、発射筒２６よりも突出していることが望ま
しい。

【００３２】次に、飛翔体投射装置の動作について説明
する。さて、投入スイッチ２２が閉成されると、電源２
０から中心電極１６を介して可溶体１９に高電流が流れ
て可溶体１９が溶け、放電室１８内にアークプラズマが
発生する。このアークプラズマの熱によってプラズマ形
成体２４が分解し、プラズマが生成、増大する。増大し
たプラズマは、その圧力によって薄膜２５を破り、発射
筒２６の収容空間２８内に突入する。

【００３３】その結果、収容空間２８内の作動体２９が
プラズマの高熱によって瞬時にガス化膨張する。この膨
張圧力によって発射筒２６が前方に押され、その押圧力
が駆動力となって発射筒２６とその発射筒２６に螺合固
定された飛翔体３０が加速され、投射される。そして、
この飛翔体３０は発射台より所定方向へ高速で射出され
る。

【００３４】このとき、電源２０から供給する電気エネ
ルギーの量とプラズマのエネルギーは比例するため、単
位時間に供給する電気エネルギー量と通電時間を適当に
制御することによって、プラズマの膨張圧力を制御する
ことができる。

【００３５】以上のように、この実施例では、発射筒２
６の収容空間２８内に作動体２９を配置したことから、
プラズマ形成体２４の分解により生成、増大したプラズ
マが瞬時にガス化膨張し、収容空間２８内の体積が増大
しても、その圧力が低下することはない。従って、プラ
ズマの膨張圧力を維持でき、飛翔体３０を発射筒２６と
ともにより高速に投射することができる。

【００３６】しかも、火薬を用いないことから、誤発
火、暴発、爆発等のおそれが少ない。その上、電源２０
から供給する電気エネルギーの量と作動体２９の種類、
量を制御することによって、飛翔体３０の加速特性や最
大速度を制御することができる。

【００３７】また、飛翔体３０はその外周に従来の砲身
のような規制体がないことから、プラズマ発生装置を収
容した発射筒２６よりも外径を大きくすることができ
る。加えて、この実施例の飛翔体投射装置は、プラズマ
発生装置の外周に発射筒２６を支持し、その発射筒２６
に飛翔体３０を一体化したものであり、従来の重く、強
固な銃身や精度のよい砲腔を備えたり、繰り返し使用に
耐え得る強度を備える必要がない。このため、構造を簡
易にでき、製造が容易であり、しかも小型、軽量化が可
能で、製造コストを低減させることができる。（第２実施例）次に、この発明を具体化した第２実施例
について説明する。なお、この実施例では、第１実施例
と異なる部分についてのみ説明する。

【００３８】保持容器３３は、発射筒２６内の収容空間
２８内に収納され、その収容空間２８には作動体２９が
充填されている。この保持容器３３は、熱可塑性高分子
フィルム、熱硬化性高分子フィルム、アルミ箔を貼付け
た紙が使用できるが、１００μｍ以下の厚さのポリエチ
レン、ポリプロピレンフィルムで形成するのが望まし
い。

【００３９】保持容器３３の肉厚は通常１５mm以下であ
るが、発射筒２６の断面積に応じて適宜設定される。具
体的には例えば、発射筒２６の断面積が７５cm²以上の
場合、保持容器３３の肉厚は１５mm以下、１２〜７５cm
²の場合には８mm以下、１２cm²以下の場合には３mm以
下が好ましい。保持容器３３の機械的強度を維持するた
めには、材料の強度にもよるが、０．０５mm以上の肉厚
が好ましい。

【００４０】そして、放電室１８内で発生したプラズマ
は、その圧力によって薄膜２５を破り、収容空間２８内
に入って保持容器３３を破り、作動体２９をガス化膨張
させる。

【００４１】この実施例では、作動体２９を保持容器３
３内に収容する構成としたことにより、作動体２９を予
め保持容器３３内に収容した後、その保持容器３３を収
容空間２８内に容易に装填することができる。

【００４２】なお、この発明は、例えば次のように構成
を変更して具体化してもよい。（イ）図４（ａ）に示すように、飛翔体３０の外径を発
射筒２６の外径よりも大きくするとともに、飛翔体３０
を発射筒２６に溶接接合すること。（ロ）図４（ｂ）に示すように、飛翔体３０を円柱状に
形成し、その外径を発射筒２６の外径と同じに設定する
こと。しかも、飛翔体３０の基端に係止突起３４を設
け、発射筒２６に係止凹所３５を設けるとともに、係止
突起３４と係止凹所３５を係合させて一体化させるこ
と。このように構成すれば、発射筒２６に対する飛翔体
３０の連結を容易に行うことができる。（ハ）図４（ｃ）に示すように、飛翔体３０の先端の外
径を発射筒２６の外径よりも大きく形成し、飛翔体３０
の基端の外径を発射筒２６の外径と同じに形成し、その
外周にリング状のスリーブ３６を外嵌して一体化するこ
と。（ニ）図４（ｄ）に示すように、飛翔体３０の基端にテ
ーパ状の係合部３７を設け、発射筒２６の先端に係合片
３８を設けるとともに、両者を係合して一体化するこ
と。この構成により、飛翔体３０を発射筒２６に容易か
つ強固に一体化することができる。（ホ）飛翔体３０を発射筒２６にボルト止めしたり、リ
ベット止めしたり、接着剤を併用して接合したりするこ
と。（ヘ）飛翔体３０又は発射筒２６の後端に所定形状の翼
を設け、飛翔体３０の投射方向をより正確にすること。（ト）発射筒２６を蓋のない筒状に形成し、その先端部
を飛翔体３０に連結すること。

【００４３】また、前記実施例より把握される技術的思
想について、以下に記載する。（１）飛翔体は発射筒に対しねじにより螺合固定されて
いる請求項１に記載の飛翔体投射装置。この構成によれ
ば、飛翔体を発射筒に容易に連結させることができる。（２）飛翔体は発射筒に対し嵌合部材により嵌合固定さ
れている請求項１に記載の飛翔体投射装置。このように
構成すれば、飛翔体を発射筒に容易に一体化させること
ができる。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１に記載の
発明によれば、振動、衝撃又は火炎による誤発火、暴
発、爆発等のおそれが少なく、作動体を収容する収容空
間の体積が増しても圧力が低下せず、プラズマの膨張圧
力を長時間保持することができ、飛翔体に対する十分な
駆動力を得て、飛翔体をより高速に投射することが可能
である。

【００４５】また、プラズマ発生装置を収容した筒状体
よりも外径の大きな飛翔体を装着することができる。加
えて、構造が簡易で、製造が容易であり、しかも小型、
軽量化が可能で、製造コストを低減させることができ
る。

【００４６】請求項２に記載の発明によれば、作動体を
収容空間内に容易に装填することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の飛翔体投射装置を示す断面図。

【図２】図１の２−２線における断面図。

【図３】第２実施例の飛翔体投射装置を示す部分断面
図。

【図４】（ａ）〜（ｄ）はこの発明の別例を示す断面
図。

【図５】従来の飛翔体投射装置を示す断面図。

【符号の説明】

１１…絶縁体、１５…接地電極、１６…中心電極、１８
…放電室、１９…可溶体、２４…プラズマ形成体、２６
…発射筒、２８…収容空間、２９…作動体、３０…飛翔
体。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラズマ発生装置は、内部に放電空間が
形成された絶縁体と、その放電空間に設けられた一対の
電極と、両電極間に接続され通電により溶解する可溶体
と、前記放電空間に収容されて可溶体の溶解によりプラ
ズマを発生するプラズマ形成体とを備え、そのプラズマ発生装置の外周に発射筒を支持し、その発
射筒内の先端部にプラズマの圧力を高める作動体を密閉
収容する収容空間を設けるとともに、発射筒の先端部に
飛翔体を一体的に形成した飛翔体投射装置。
【請求項２】前記作動体は所定の保持容器内に収容保
持されている請求項１に記載の飛翔体投射装置。