【発明の詳細な説明】
水中の目的に対して使用するためのジャイロスコープ効果で安定にされた弾丸
システム
［発明の技術的背景］
本発明は兵器、特に適度の水中距離範囲に位置する水中目標に対して空中から
発射されることができる弾丸システムに関する。
弾丸は空中のターゲットに対して広く使用されている。最も普通の方法では、
弾丸は発射火薬と共に砲中に配置される。発射火薬は点火され、砲身から弾丸を
ターゲット方向へ駆動する。
弾丸が水中のターゲットに対して空中から発射される能力は主として３つの理
由により極めて限定されている。第１に、弾丸の弾道は空気と水との境界（即ち
水面）に達したとき、基本的に変化する。水面に対して浅い入射角度では、弾丸
は全く水中に入れず、代りにはねながら移動する。水面に対して高い入射角度で
は、弾丸は水中に入れるが、その通路が変更される。この問題は常に考察されて
いるが、特に水面が波の動作により常に変化する状態を有しているときの弾丸の
正確性が問題である。第２に、水により発生される抵抗力は弾丸の速度を急激に
低下させ、その距離を著しく限定する。水中での一般的な弾丸の距離は弾丸の重
量と初速度にしたがって変化するが、典型的に、通常の２０ミリメートルの弾丸
では最適な状況下でもせいぜい約３フィートである。第３に、弾丸の側面の流体
力学的な力は弾丸を回転させ、さらにその距離と効果を限定する。
これらの理由で、弾丸は潜水したターゲットに対して空中からはほとんど発射
されない。通常の弾丸が、潜水したターゲット方向へ空中から発射されたならば
、これらは非常に非効率である。代りに機雷等の自己推進装置が使用されるが、
この場合でさえも、機雷は推進が開始される前に水中に落下される。
水中のターゲットに対して空中から発射されることができる弾丸が有効な応用
が存在する。例えば、水陸両用の軍事動作に対する標準的な防衛は、海岸近くの
上陸領域に適度の深さに機雷を配置する。このような機雷は相当の危険性はある
が、特別に訓練されたスイマーにより除去されるか、または動作上非常に制限を
もつロボット装置により除去される。代りの方法はヘリコプターのように空中か
ら水中の機雷へ弾丸を発射することである。弾丸はこのような応用の自己推進装
置よりも非常に廉価であり、小口径および大口径の両者の範囲の兵器から発射す
る種々の大きさおよびタイプで製造される。
従って、水中のターゲットに対して空中から発射されることができる弾丸が必
要とされる。本発明はこの必要性を達成し、さらに関連する利点を与えるもので
ある。
［発明の要約］
本発明は弾丸システムと、その使用方法を提供する。この弾丸システムは潜水
した目標に対して空中から発射され、ターゲットに達するまでの進路で、空気と
水の境界面を通過する。弾丸の実際の射程距離は、０．５０口径の寸法では水面
下で約１５フィートである。弾丸はその入射角度にかかわらず、ほとんどまたは
全く偏向がなく空気と水の境界を通過することができる。弾丸は比較的廉価であ
り、種々の口径の通常のおよび特殊の両者の兵器のために製造されている。
本発明によれば、弾丸システムは、前端部と後端部を有し、ほぼ対称円筒形状
の弾丸本体を含む弾丸を有している。弾丸は、弾丸本体が水を通過したとき、弾
丸本体周辺にキャビテーション空間を形成する手段を含んでおり、これは弾丸本
体前端部に位置する。また、横方向の不安定性に対して弾丸本体を安定化する手
段が弾丸本体に結合されている。
この弾丸を使用すると、キャビテーション空間は、弾丸の濡らされた前端部か
ら半径方向外側に後方に延在する実質的に液体のない空間となる。空気および水
蒸気だけで充填されているこの空間は、弾丸の本体上にほとんど抵抗力および／
または横方向の力を及ぼさない。結果的に、弾丸は水中で適度に大きい距離を移
動することができる。弾丸が水中を移動したときに横方向に不安定になり、それ
によって弾丸の円筒軸が弾道（飛行路）と一致しない場合、安定化手段はキャビ
テーション空間の表面と相互に作用し、弾丸の円筒軸を弾道と一致させるように
押し戻す復元力を生じる。そのような復元力がない場合、弾丸は直ぐにその弾道
から逸脱し、首振り運動を始める。
好ましい実施形態では、弾丸システムは通常、弾丸の前端部と後端部とを有す
る対称円筒形状の弾丸を具備する。弾丸は弾丸の前端部にスティンガーヘッドを
有する。スティンガーヘッドはノーズの最大直径を有するスティンガーノーズと
、前端部がスティンガーノーズの後端部に結合するスティンガー本体を有するス
ティンガー本体とを含んでいる。スティンガー本体はノーズ支持直径を有するス
ティンガーノーズ支持体と、スティンガーノーズ支持体とスティンガーノーズの
間に水流分離溝とを有する。水流分離溝はノーズの最大直径よりも小さい直径の
溝を有する。弾丸はさらにスティンガーヘッドに結合するほぼ対称円筒形状の弾
丸本体を含んでいる。この弾丸本体はノーズ支持体の最大直径よりも大きい直径
を有する弾丸後部と、前端部でスティンガーノーズ支持体に結合し後端部で弾丸
後部に結合する弾丸前部を含んでいる。側面方向の不安定に対して弾丸を安定化
する手段が存在する。
ここで使用されている“弾丸”は外部の力により推進される物体であり、自己
推進の能力はない。従って、これを使用するとき、弾自体は自己推進能力をもた
ないので、弾が発射された後に砲身に残留する発射火薬のカニスタに取り付けら
れた弾が弾丸である。例えば、組み込み式エンジン有し、燃料を備えている航空
機、ロケット、機雷は弾丸ではない。本発明は、自己推進装置ではなく、弾丸お
よびこれを使用するシステムに関する。
弾丸の長さに沿って直径を変化するために、弾丸システムはさらに、最初に弾
丸周辺に適合し、発射される兵器の口径に滑らかに適合する均一の直径を生成す
る使い捨て可能なサボットをさらに含むことができる。弾丸システムの発射後、
サボットは外れて落ち、弾丸は弾道に沿ってターゲットヘ飛行する。
本発明は弾丸システムの技術に重要な進歩を与える。本発明の弾丸は水中のタ
ーゲットに対して空中から効果的に発射されることができる。空中では、弾丸は
一直線の弾道に沿ってスピンで安定化されている。弾丸は広範囲の入射角度でほ
とんど偏向がなく空気と水の境界を通過する。水中では、弾道が維持されており
、適度の水中距離が存在する。本発明の他の特徴および利点は、添付図面を伴っ
て、本発明の原理を例示により示した好ましい実施形態の後述の詳細な説明から
明白になるであろう。
［図面の簡単な説明］
図１は潜水したターゲット方向へ空中から発射される一連の弾丸の概略図であ
る。
図２は弾丸の１実施形態の側面図である。
図３は図２の弾丸の前端部の正面図である。
図４は図３の線４−４に沿った図２、３の弾丸の断面図である。
図５は弾丸の後部を示している図２の詳細概略図である。
図６はスティンガーヘッドを示している図２の詳細図である。
図７は水中を通って一直線の弾道を移動する弾丸の概略図である。
図８は弾丸が側面方向の不安定性を受けている点を除いて図７と類似している
概略図である。
図９はサボットを有する弾丸の概略図である。
図１０は弾丸の第２の実施形態の側面図である。
図１１はスティンガーヘッドの別の実施形態を示した図１０の詳細図である。
図１２は弾丸の第３の実施形態の側面図である。
図１３は水中ターゲットに損傷を与える方法のブロックフロー図である。
［実施例］
図１において、空中に位置され、水中に沈んでいるターゲット24に向けられた
砲22の砲身から発射される一連の弾丸20が示されている。最初に発射された弾丸
26は空気と水との境界面28を通過し、水によって囲まれる。最初に発射された弾
丸26はその最先端部を除いてキャビテーション空間30内に位置し、そのため実際
には周囲の水に触れない。２番目に発射された弾丸32はまだその空中の弾道に沿
って移動している状態である。任意のサボットの部片34は、２番目に発射された
弾丸32が砲22から発射された直後に弾丸32から分離される。３番目に発射された
弾丸36は、その分離の前で弾丸の周囲に位置されているサボット38を有している
。弾丸36およびサボット38は一緒に弾丸システム40の一形態を構成する。
図２において、弾丸50の一実施形態の側面図が示されており、図３において、
同じ弾丸の正面図が示されている。弾丸50はほぼ対称円筒形であり、前端部52お
よび後端部54を有している。本明細書において使用されているように、“ほぼ対
称円筒形”とは、本体の周囲で間隔を隔てられている破裂溝、フィン、あるいは
フレア等の個々の部分的形状を除いて、円筒軸56に関して対称の円筒形であるこ
とを意味している。
弾丸50の長手方向の大部分は弾丸本体58である。弾丸本体58は、弾丸本体58の
後半部をほぼ占めるほぼ対称円筒形の弾丸の後部60を含んでいる。弾丸本体58は
また、その後端部64が弾丸の後部60と隣接しているほぼ対称円筒形の弾丸の前部
62も含んでいる。弾丸本体58において、弾丸の前部62は切頭円錐形状である。弾
丸本体58はタングステン等の装甲貫通材料で作られることが好ましい。
弾丸本体58は、図４に示されているようにペイロード空洞66を含むように最適
に中空にされる。ペイロード空洞66は、過塩素酸塩リチウム酸化剤あるいは爆薬
等の反応性化学薬品を含んでいる。ターゲット24との衝突の際の弾丸本体58の破
裂およびそれに続くペイロード空洞66の内容物の散布を高めるために、破裂溝68
のパターンが図５に示されているように弾丸本体58の外部表面上に形成されるこ
とが好ましい。破裂溝68は、円筒軸56に平行に延在している長手方向の溝70およ
びペイロード本体58の周囲に延在している１以上の周囲溝72とを含んでいる。
弾丸50が水中を迅速に移動するときに弾丸50の周囲にキャビテーション空間30
の生成を導く構造は、弾丸50の前端部52に位置される。この構造は、弾丸本体58
に沿って水が流れないように水を通過させる。その代りに、水は弾丸本体58の側
面と接触してそれを濡らさないように横方向に追いやられる。キャビテーション
発生構造だけが水と接触して濡らされる。キャビテーション空間30は、幾らかの
空気および水蒸気を含む部分的真空である。
図６において、キャビテーション発生構造であるスティンガーヘッド74の一形
態が示されている。スティンガーヘッド74は、円筒軸56に関して対称円筒形であ
り、弾丸本体の前端部76に固定されている。スティンガーヘッド74は、最前部の
スティンガーノーズ78を含んでいる。この実施形態において、スティンガーノー
ズ78は、ノーズが最大直径ＤNである平坦で鈍い前面80を含んでいる。この前面8
0は、非常に平滑で、表面の粗さは約１６マイクロインチ以下であることが好ま
しい。前面80の後方で、スティンガーノーズ78は前面80に関して約８０°である
ことが望ましい角度Ａで半径方向内側に傾斜している。
スティンガーノーズ78はスティンガーボディ82上で支持されており、そのステ
ィンガーボディ82は弾丸本体の前端部76に固定されている。スティンガーボディ
82は円筒形のスティンガーノーズ支持体84を含み、また、スティンガーノーズ支
持体84とスティンガーノーズ78との間に周囲水流分離溝86を含んでいる。示され
た好ましい実施形態において、水流分離溝86は、スティンガーノーズ支持体84と
スティンガーノーズ78との間の前方向に向いたショルダとして見なされることも
できる。水流分離溝86の直径ＤGは、スティンガーノーズ78の前部面80の直径ＤN
より小さい大きさである。
スティンガーヘッド74は、水との衝突に耐えるために高速度鋼、タングステン
カーバイド、あるいはタングステン合金等の硬い材料で作られていることが好ま
しい。スティンガーヘッド74は、毎秒３０００乃至４０００フィート程度の速度
で水と衝突し、それによって、約０．１マイクロ秒の期間中にスティンガーヘッ
ド上に約５０キロバールの負荷が生じる。スティンガーヘッド74のスティンガー
ノーズ78部分は、境界層の寸法を薄くするために非常に平滑でなければならない
。弾丸が水中を移動している間に所望された大きさの境界層を得るためには、ス
ティンガーノーズ78の表面の粗さが約１６マイクロインチ以下でなければならな
い。
弾丸50が高速で水中を移動するとき、水流境界層がスティンガーノーズ78にお
いて生成される。水流境界層は、スティンガーノーズ78の表面に付着する。ステ
ィンガーノーズ78の側面に沿って、内側に傾斜した形状のスティンガーノーズ78
は水流分離溝86と協働し、弾丸50が水中を移動するときに弾丸50と水の意図され
た水流分離を行う。図７に示されているように、この水流分離によってキャビテ
ーション空間30が生成される。従って、弾丸50のスティンガーノーズ78の部分の
前方向に向いた表面80だけが水に触れ、弾丸50の残りは濡らされない。それ故に
、弾丸50上の圧力および外殻の抵抗は最小であり、結果的に従来の弾丸との比較
において弾丸の水面下での射程距離は大きく拡大する。潜在的に弾道から外れる
原因となる弾丸への流体力学効果も減少される。スティンガーノーズ78は空中を
通る通路に対して最適に流線形にされていないが、その直径が小さいために、付
加的な空気抵抗はわずかであり、弾丸50は空中で超音速飛行を行うことができる
。
それにもかかわらず、弾丸50が空気と水の境界28において水中に入るとき、あ
るいはそれが水中を移動するときに弾丸50に横方向の力が与えられる可能性があ
る。弾丸50の通常の運動において、その円筒軸56は、弾丸50をその弾道上でジャ
イロスコープ的に安定させるためにその弾道88を中心に回転する。次に説明され
るような横方向の安定化手段がなく、横方向に不安定であるとき、後端部54は前
端部52に関して横方向に移動する。弾丸の側面がキャビテーション空間30の壁と
接触し、弾丸の側面を濡らす。この場合、弾丸50の首振り運動が生じ、水の抵抗
が増加し、キャビテーション空間30が破壊され、弾丸50が急激に減速する。
横方向の不安定さを相殺するために、横方向の不安定さに対抗して弾丸を安定
化する手段が弾丸本体58上に設けられる。その安定化手段として、弾丸50は、図
２、５、７および８に見られるように弾丸の後部60と弾丸の前部62との間に位置
された前方に面した安定ショルダ90を含んでいる。この安定ショルダ90は、弾丸
の後部60の直径をその結合点において弾丸の前部62の直径よりも大きくすること
によって形成される。ショルダ90は、円筒軸56に対して９０°であり、あるいは
後方に傾斜している。
安定ショルダ90は、図８において示されているような方法で機能する。弾丸50
がキャビテーション空間30の壁にヨー運動で接触した場合、安定ショルダ90はキ
ャビテーション空間30の包絡線と接触するように動かされる。安定ショルダ90に
対する水圧によって、弾丸50の円筒軸56をその弾道88と一致するように押し戻す
復元力が生成される。
安定ショルダ90は、ターゲット24との衝突の際だけに与えられ、弾丸が水中等
に入ったときには受けない破裂力を弾丸本体58上に与えることによって弾丸50の
破裂に役立つ。スティンガーヘッド74および弾丸の前部62がターゲットを貫通し
た後、ターゲットは安定ショルダ90と接触してそれを押し、それによって弾丸の
後部60の外部容器を破裂溝68に向けて後方に押す。この関連した動きによって弾
丸の後部60の外部容器の破裂およびペイロード空洞66の内容物の露出および散布
が誘起される。
弾丸50は、図２に示された３つの部分、すなわち、スティンガーヘッド74、前
部ユニット92および後部ユニット94で構成されることが望ましく、それらは最終
的に弾丸50として組立てられる。この方法は、スティンガーヘッド74が高速度鋼
、タングステンカーバイド、またはタングステン合金のような硬い耐腐食性およ
び
耐衝撃性材料から形成されることを可能にする。スティンガーヘッド74は機械加
工によって非常に滑らかに仕上げられることができる。弾丸前部ユニット92は質
量を提供して、砲身の内側の摩耗を減少するようにタングステンのような高密度
の材料から形成される。弾丸後部ユニット94は、弾丸の後方における質量を減少
させるように銅または真鍮のようなソフトで密度の低い材料から形成される。
図９に示されているように、初めに弾丸50はサボット38内に格納された状態で
配置されている。サボット38は弾丸本体58上に適合し、弾丸前部62およびスティ
ンガーヘッド74がそこから突出することを可能にする複数の部分34から成る組立
て式のハウジングである。サボット38は、弾丸本体58を構成している金属および
ハード材料とは異なって、弾丸システム40がそこから発射されたときに砲22の砲
身の内部壁をそれ程摩耗させないナイロン612 のような比較的ソフトな材料から
形成される。弾丸システム40は、通常の弾のようにしてサボットの背後に火薬お
よびプライマーも含んでいるカートリッジ（図示されていない）中に装填される
。この組立体は砲22中に装填され、その弾薬が点火され、弾丸システムは砲から
砲身全長を通って発射される。サボット34の外部表面に対して作用する砲身の旋
条作用は、円筒軸56に関する弾丸システム40の回転を誘起する。この回転は、通
常の弾丸において誘起された回転と同様に、弾丸が空中を飛行する際にその弾道
をジャイロスコープ効果で安定にする。最初に、サボット38が砲22を離れた時そ
れは弾丸50と接触したままである。図１の弾丸36を参照されたい。短時間後、サ
ボット部分34は図１の弾丸32に対して認められるように、加えられた空気力の影
響の下で弾丸から分離する。サボット部分34は廃棄され、弾丸はその軌道に沿っ
てターゲットに向かって走行する。
弾丸50は好ましくは４：１より大きい長さ対直径比（Ｌ／Ｄ）を有し、約４：
１乃至約８：１であることが好ましい。もっと小さい値のＬ／Ｄでは、復元力モ
ーメントアームは横方向の不安定性を相殺するのに不十分であり、満足できる貫
通深度のためには弾丸の質量が不十分である。もっと大きい値のＬ／Ｄでは、弾
丸はジャイロスコープ効果による安定が困難となり、また通常の砲機構に適用す
ることができない。比較すると、通常の発射された弾丸は約２乃至３のＬ／Ｄ比
を有する。
図１０乃至１２に示されているように、弾丸に対して種々の修正が行われても
よい。これらの修正を成された弾丸の特徴は、ほかの点では弾丸50に関して前に
説明されたものと同じであり、これらの説明はここに引用される。これらの特徴
は適宜、種々に組合せられて使用されてもよい。
図１０は、弾丸の後部104 の後端部54に弾丸の後部104 の半径方向にフレア状
にされた拡大部102 を有する弾丸100 を示す。この半径方向にフレア状にされた
拡大部102 は、安定ショルダ90と同様に安定化機能を提供する。横方向における
不安定性の結果、半径方向にフレア状にされた拡大部102 がキャビテーション空
間30の側面に接触した場合、それは安定ショルダ90に対して前に説明されたよう
にして復元力を生成する。半径方向にフレア状態にされた拡大部102 を使用する
と、弾丸100 の重心に対するのモーメントアームが弾丸100 の重心に対する安定
ショルダ90のモーメントアームよりも大きく、それによって復元トルクがより大
きくなるという利点を有している。しかしながら、これは弾丸100 の外径が増加
し、所望されたような弾丸100 の前部においてではなくむしろ後部に質量が加え
られる欠点を有している。
スティンガーヘッド106 の別の実施形態は図１０にも示されており、図１１に
はさらに詳細に示されている。スティンガーヘッド106 は、円錐形前部面108 が
図６の平坦な前部面80で置き換えらていることを除き、スティンガーヘッド74と
同じである。円錐形ノーズ108 の円錐形の先端角度Ｂは約 130°の大きさである
が、依然として弾丸100 が水中を移動しているときにキャビテーション空間30を
結果的に形成させる水流分離を誘導するようにスティンガーヘッド106 が水流分
離溝86と共同することを可能にする。図６の平坦な前部面80は、水流分離を誘導
するために好ましいが、円錐形前部面108 の使用には、それが空気と水の境界28
で水に入った時の弾丸100 上に衝撃荷重を減少させるという利点がある。高質量
の弾丸、および高い砲口速度を生成する弾丸発射火薬を使用する設計に対して、
弾丸が水に入ったときにばらばらにならないように、このような衝撃荷重を減少
することが必要される可能性がある。
図１２はまた弾丸前部118 の別の実施形態を示す。図２の弾丸前部62はほぼ円
錐形である。図１２の弾丸前部118 は曲面である。楕円の一部分を含むものとし
て一般に説明することのできる形状を有する曲面は、円錐形状と比較して外側に
凸状に湾曲されている。曲面は、弾丸100 の付加的な質量が所望に応じて弾丸10
0 の後端部ではなく、その前端部に向かって集められることを可能にする。曲面
の形状は、別の理由のためにいくつかの通常の弾丸、ミサイルおよびロケットの
ようないくつかの他の装置において使用され、空力抵抗を減少させている。曲面
の弾丸前部118 は、円錐形の弾丸前部62と比較して、空力抵抗にほとんど影響を
与えない。その代わりに、前述のように、その機能は弾丸110 の質量を増大させ
ることであり、その質量は前端部の近くに位置される。弾丸前部の別の形状もま
た使用されることができる。
図１３は、水中の目標物体を破壊する本発明にしたがって構成された弾丸およ
び弾丸システムの任意のものを使用する好ましい方法を示す。符号130 で示され
ているように、弾丸システムが配備される。弾丸システムは前に説明されたよう
なものであるか、或は前に説明された特徴の組合わせを有する。符号132 におい
て、弾丸システムが図１に示されているように空中の位置から水中のターゲット
に向かって発射される。弾丸は最初に空中を移動して、空気と水の境界を通過し
、それからターゲットに向かって水中を移動する。
本発明の実施形態は、２０ミリメートルで０．５０の口径の弾丸システムのた
めに用意され、空中から水面下のターゲットに対して発射される。スキップなし
の水への貫通は、両方に場合において垂直（９０°）から約２０°程度までの範
囲の入射角度で達成される。通常の弾丸は約３０°以下の入射角度でスキップす
るが、本発明の弾丸は浅い角度で水中に入ることができる。従来の２０ミリメー
トルの弾丸の水面下での射程距離が約３フィートであるのに対して、（本発明の
）２０ミリメートルの弾丸の水面下での射程距離は約１００フィートである。ま
た、従来の０．５０口径の弾丸の水面下での射程距離が約３フィートであるのに
対して、（本発明の）０．５０口径の弾丸の水面下での射程距離は約１５フィー
トである。（ここにおける射程距離とは、毎秒約１０００フィートの速度でター
ゲットを撃つための水中での貫通の距離として定義される。）
本発明の特定の実施形態が説明のために詳細に記載されているが、本発明の技
術的範囲を逸脱することなく種々の修正および強化を行ってもよい。したがって
、
本発明は添付された請求の範囲によってのみ限定されるものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Gyroscopically stabilized bullet for use in underwater purposes
system
[Technical background of the invention]
The invention is intended for weapons, especially for underwater targets located within a reasonable underwater range, from the air.
For a bullet system that can be fired.
Bullets are widely used for airborne targets. In the most common way,
The bullet is placed in the gun with the propellant charge. The projectile is ignited and the bullet from the barrel is fired.
Drive in the direction of the target.
The ability of a bullet to be fired from the air against an underwater target is primarily a matter of three dimensions.
Very limited by reason. First, the trajectory of the bullet is at the boundary between air and water (ie,
It basically changes when it reaches the surface. At shallow angles of incidence to the water surface, the bullet
Does not enter the water at all, but instead moves while jumping. At high incidence angles to the water surface
Will put the bullet underwater, but its path will be changed. This issue is always considered
Of a bullet, especially when the water surface is constantly changing due to the action of the waves
Accuracy is a problem. Second, the resistance generated by the water can cause the bullet speed to
Lowering that distance and significantly limiting its distance. The typical bullet distance in the water is the weight of the bullet
Varies according to volume and initial velocity, but is typically a normal 20 millimeter bullet
At best, it's about three feet under optimal conditions. Third, the fluid on the side of the bullet
Mechanical forces rotate the bullet, further limiting its distance and effectiveness.
For these reasons, bullets fire mostly from the air against submerged targets
Not done. If a normal bullet fires from the air towards the dive target
, These are very inefficient. Instead, self-propelled devices such as mines are used,
Even in this case, the mine is dropped into the water before propulsion begins.
Bullet-enabled applications that can be fired from the air against underwater targets
Exists. For example, standard defenses against amphibious military operations are
Place mines at an appropriate depth in the landing area. Such mines are of considerable danger
Are removed by specially trained swimmers or have very limited operational
Removed by the robotic device with The alternative is airborne like a helicopter
Launching a bullet into an underwater mine. The bullet is a self-propelled device for such an application.
Fired from weapons in both small and large caliber ranges
It is manufactured in various sizes and types.
Therefore, bullets that can be fired from the air against underwater targets are needed.
Is required. The present invention fulfills this need, and further provides related advantages.
is there.
[Summary of the Invention]
The present invention provides a bullet system and methods of use. This bullet system is diving
Fired from the air at the target
Crossing water boundaries. The actual range of a bullet is the surface of the water at 0.50 caliber dimensions
About 15 feet below. Bullets are almost or no matter their angle of incidence
It can cross the air-water boundary without any deflection. Bullets are relatively inexpensive
And is manufactured for both conventional and special weapons of various calibers.
According to the present invention, a bullet system has a front end and a rear end, and has a substantially symmetric cylindrical shape
Has a bullet body. When the bullet body passes through the water, the bullet
Includes means to create a cavitation space around the round body, this is a bullet book
Located at the front end. Also, measures to stabilize the bullet body against lateral instability
A step is coupled to the bullet body.
With this bullet, the cavitation space will be at the wet front end of the bullet
A substantially liquid-free space extending radially outward and rearward therefrom. Air and water
This space, filled only with steam, has almost no drag and / or
Or do not exert any lateral force. As a result, the bullet travels a moderately large distance underwater.
Can move. When the bullet moves underwater, it becomes unstable laterally,
If the cylindrical axis of the bullet does not match the trajectory (flight path) due to the
Interacts with the surface of the station space to align the bullet's cylindrical axis with the trajectory
It produces a restoring force that pushes back. If there is no such resilience, the bullet will immediately
Deviates from and starts swinging.
In a preferred embodiment, the bullet system typically has a front end and a rear end of the bullet.
Symmetrical cylindrical bullet. The bullet has a stinger head at the front end of the bullet
Have. The stinger head has a stinger nose with the largest diameter of the nose
A stinger body having a stinger body having a front end joined to a rear end of the stinger nose.
And the Tinger body. The stinger body has a nose support diameter.
Tinger nose support, stinger nose support and stinger nose
And a water flow separation groove between them. The water separation groove has a diameter smaller than the maximum diameter of the nose.
It has a groove. The bullet is also a substantially symmetric cylindrical bullet that couples to the stinger head
Includes round body. This bullet body has a diameter greater than the maximum diameter of the nose support
A bullet with a rear end and a stinger nose support at the front end and a bullet at the rear end
Includes a bullet front joining to the rear. Stabilizes bullet against lateral instability
There are means to do this.
The “bullet” used here is an object that is propelled by external force,
No propulsion capability. Therefore, when using this, the ammunition itself has a self-propelling ability.
Not attached to the gunpowder canister that remains on the barrel after the bullet is fired.
The bullet that was shot is a bullet. For example, aviation with a built-in engine and fuel
Aircraft, rockets and mines are not bullets. The invention is not a self-propelled device,
And systems that use it.
To change the diameter along the length of the bullet, the bullet system also first
Creates a uniform diameter that fits around the circle and smoothly fits the caliber of the weapon being fired
And a disposable sabot. After firing the bullet system,
The sabot falls off and the bullet flies along the trajectory to the target.
The present invention provides a significant advance in bullet system technology. The bullet of the present invention is an underwater
The target can be fired from the air effectively. In the air, bullets
Spin-stabilized along a straight trajectory. The bullet can be fired over a wide range of incidence angles.
Passes the boundary between air and water with almost no deflection. Underwater, the trajectory is maintained
, There is a moderate underwater distance. Other features and advantages of the present invention are accompanied by the accompanying drawings.
From the following detailed description of the preferred embodiments, which illustrate the principles of the present invention by way of example,
Will be clear.
[Brief description of drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a series of bullets fired from the air toward a submerged target.
You.
FIG. 2 is a side view of one embodiment of a bullet.
FIG. 3 is a front view of the front end of the bullet of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of the bullet of FIGS. 2 and 3 along line 4-4 of FIG.
FIG. 5 is a detailed schematic diagram of FIG. 2 showing the rear of the bullet.
FIG. 6 is a detail view of FIG. 2 showing the stinger head.
FIG. 7 is a schematic diagram of a bullet traveling in a straight trajectory through the water.
FIG. 8 is similar to FIG. 7 except that the bullet is subject to lateral instability
It is a schematic diagram.
FIG. 9 is a schematic view of a bullet having a sabot.
FIG. 10 is a side view of the second embodiment of the bullet.
FIG. 11 is a detailed view of FIG. 10 showing another embodiment of the stinger head.
FIG. 12 is a side view of a third embodiment of a bullet.
FIG. 13 is a block flow diagram of a method of damaging an underwater target.
[Example]
In FIG. 1, a target 24 is positioned in the air and is submerged in water.
A series of bullets 20 fired from the barrel of a gun 22 is shown. The first fired bullet
26 passes through an air-water interface 28 and is surrounded by water. The first bullet fired
The circle 26 is located in the cavitation space 30 except for its tip, so
Do not touch the surrounding water. The second fired bullet 32 still follows its aerial trajectory.
Is moving. Any sabot piece 34 was fired second
The bullet 32 is separated from the bullet 32 immediately after firing from the gun 22. Fired third
The bullet 36 has a sabot 38 located around the bullet before its separation
. Bullet 36 and sabot 38 together form one form of bullet system 40.
2, a side view of one embodiment of the bullet 50 is shown, and in FIG.
A front view of the same bullet is shown. The bullet 50 is substantially symmetrical cylindrical, with a front end 52 and
And a rear end portion 54. As used herein, "substantially paired"
"Cylindrical" means burst grooves, fins, or fins spaced around the body
Except for individual partial shapes such as flares, the cylindrical shape must be symmetrical about the cylindrical axis 56.
Means
A major part of the bullet 50 in the longitudinal direction is a bullet body 58. The bullet body 58 is
Includes a rear portion 60 of a generally symmetric cylindrical bullet that occupies approximately the rear half. Bullet body 58
Also, the front of a substantially symmetric cylindrical bullet whose rear end 64 is adjacent to the rear of the bullet 60
Also includes 62. In the bullet body 58, the front portion 62 of the bullet is frusto-conical. Bullet
The round body 58 is preferably made of an armor piercing material such as tungsten.
The bullet body 58 is optimized to include a payload cavity 66 as shown in FIG.
Is made hollow. Payload cavity 66 is made of lithium perchlorate oxidizer or explosive
And other reactive chemicals. Breakage of bullet body 58 upon collision with target 24
Bursting grooves 68 are provided to enhance the rupture and subsequent distribution of the contents of the payload cavity 66.
Is formed on the outer surface of the bullet body 58 as shown in FIG.
Is preferred. The rupture groove 68 includes a longitudinal groove 70 and a longitudinal groove 70 extending parallel to the cylindrical axis 56.
And one or more peripheral grooves 72 extending around the payload body 58.
Cavitation space 30 around bullet 50 as it moves quickly in the water
Is located at the front end 52 of the bullet 50. This structure uses a bullet body 58
Let the water pass along so that it does not flow along. Instead, the water is on the side of the bullet body 58
You are driven laterally so as not to contact and wet the surface. Cavitation
Only the source structure is wetted in contact with the water. The cavitation space 30 has some
Partial vacuum containing air and water vapor.
In FIG. 6, a form of the stinger head 74, which is a cavitation generating structure, is shown.
The state is shown. The stinger head 74 is cylindrically symmetric about the cylindrical axis 56.
And is fixed to the front end 76 of the bullet body. Stinger head 74
Includes Stinger Nose 78. In this embodiment, the Stinger
The nose has a maximum diameter DNIncludes a flat, blunt front surface 80 that is. This front 8
0 is very smooth and preferably has a surface roughness of about 16 micro inches or less.
New Behind front face 80, stinger nose 78 is about 80 ° with respect to front face 80
At the desired angle A.
Stinger nose 78 is supported on stinger body 82 and its
The swinger body 82 is fixed to the front end 76 of the bullet body. Stinger body
82 includes a cylindrical stinger nose support 84 and also includes a stinger nose support.
A surrounding water flow separation groove 86 is included between the holding body 84 and the stinger nose 78. Shown
In a preferred embodiment, the water flow separation groove 86 is provided with a stinger nose support 84.
Also regarded as a shoulder facing forward between Stinger Nose 78
it can. Diameter D of water flow separation groove 86GIs the diameter D of the front face 80 of the stinger nose 78N
It is smaller in size.
Stinger head 74 is made of high speed steel, tungsten to withstand collisions with water
It is preferably made of a hard material such as carbide or tungsten alloy.
New The Stinger Head 74 runs at speeds between 3000 and 4000 feet per second
Collides with the water, thereby causing the stinger head to
A load of about 50 kbar occurs on the door. Stinger Head 74 Stinger
Nose 78 section must be very smooth to reduce boundary layer dimensions
. To get the desired size of the boundary layer while the bullet is moving in the water,
The surface roughness of the Tinger nose 78 must be less than about 16 micro inches.
No.
As the bullet 50 travels underwater at high speeds, the water flow boundary layer strikes the stinger nose 78.
Generated. The water flow boundary layer adheres to the surface of the stinger nose 78. Stay
Stinger nose 78 with a shape that slopes inward along the sides of the wing nose 78
Cooperates with the water separation groove 86, the bullet 50 and water intended when the bullet 50 moves underwater.
Perform water separation. As shown in FIG.
A session space 30 is generated. Thus, the Stinger Nose 78 part of the bullet 50
Only the forward facing surface 80 is exposed to the water and the rest of the bullet 50 is not wetted. Therefore
, The pressure on the bullet 50 and the resistance of the shell are minimal, resulting in a comparison with conventional bullets
At, the underwater range of the bullet is greatly increased. Potentially out of trajectory
Hydrodynamic effects on the caustic bullet are also reduced. Stinger nose 78 in the air
It is not optimally streamlined for the passage it passes, but due to its small diameter,
The additional air drag is modest and the bullet 50 can fly supersonic in the air
.
Nevertheless, when the bullet 50 enters the water at the air-water boundary 28,
Or the bullet 50 may be subjected to lateral forces as it travels underwater.
You. In the normal movement of the bullet 50, its cylindrical axis 56 causes the bullet 50 to jaw in its trajectory.
It rotates around its trajectory 88 in order to stabilize it like an oscilloscope. Next explained
When there is no lateral stabilization means such as this, and the lateral end is unstable, the rear end 54
It moves laterally with respect to end 52. The side of the bullet is the wall of the cavitation space 30
Touch and wet the side of the bullet. In this case, the bullet 50 oscillates and the water resistance
Increases, the cavitation space 30 is destroyed, and the bullet 50 suddenly decelerates.
Stabilize bullet against lateral instability to offset lateral instability
Means are provided on the bullet body 58. As its stabilizing means, the bullet 50
Position between the rear 60 of the bullet and the front 62 of the bullet as seen in 2, 5, 7 and 8
Includes an anteriorly facing front facing stability shoulder 90. This stable shoulder 90 is a bullet
The diameter of the rear part 60 of the bullet at its point of attachment is larger than the diameter of the front part 62 of the bullet
Formed by Shoulder 90 is at 90 ° to cylindrical axis 56, or
It is inclined backward.
The stability shoulder 90 functions in a manner as shown in FIG. Bullet 50
Should the yaw motion contact the wall of the cavitation space 30, the stability shoulder 90
The cavitation space 30 is moved so as to come into contact with the envelope. To stable shoulder 90
Water pressure pushes the cylindrical axis 56 of the bullet 50 back to match its trajectory 88
A resilience is generated.
The stability shoulder 90 is given only in the event of a collision with the target 24,
By applying a bursting force on the bullet body 58 that is not received when entering the bullet 50
Helps burst. Stinger head 74 and bullet front 62 penetrate the target
After that, the target makes contact with the stability shoulder 90 and pushes it, thereby
The outer container of the rear part 60 is pushed backward toward the rupture groove 68. Ammunition by this related movement
Rupture of outer container of round rear 60 and exposure and spraying of contents of payload cavity 66
Is induced.
The bullet 50 has three parts shown in FIG. 2, namely a stinger head 74,
It is desirable to comprise a rear unit 92 and a rear unit 94, which are
Assembled as a bullet 50. This method uses a high speed steel stinger head 74
Hard corrosion resistance such as tungsten, tungsten carbide, or tungsten alloy
And
Allows it to be formed from impact resistant materials. Stinger head 74 is mechanical
It can be finished very smoothly by a mechanic. Bullet front unit 92 is quality
Tungsten-like high density to provide quantity and reduce wear inside the barrel
Formed from the material. Bullet rear unit 94 reduces mass behind bullet
It is formed from a soft, less dense material such as copper or brass.
As shown in FIG. 9, initially, the bullet 50 is stored in the sabot 38.
Are located. The sabot 38 fits over the bullet body 58 and has a bullet front 62 and
Assembly consisting of a plurality of parts 34 allowing the unger head 74 to protrude therefrom
It is a housing of the type. Sabot 38 is made up of the metal and
Unlike the hard material, the cannon of the cannon 22 when the bullet system 40 is fired from it
Use a relatively soft material, such as nylon 612, that does not wear the inner walls of the body
It is formed. The bullet system 40 is similar to a normal ammunition.
Loaded in a cartridge (not shown) that also contains primers
. This assembly is loaded into gun 22, the ammunition is ignited, and the bullet system is
Fired through the entire barrel. Barrel rotation acting on the outer surface of Sabot 34
The streaking induces rotation of the bullet system 40 about the cylindrical axis 56. This rotation is
Similar to the rotation induced in a normal bullet, the trajectory of the bullet as it flies through the air
Is stabilized by the gyroscope effect. First, when Sabot 38 leaves gun 22,
It remains in contact with bullet 50. See bullet 36 in FIG. After a short time,
The bot portion 34 is a shadow of the applied aerodynamic force as seen for the bullet 32 in FIG.
Separate from bullets under sound. Sabot portion 34 is discarded and the bullet follows its trajectory
And run toward the target.
The bullet 50 preferably has a length to diameter ratio (L / D) of greater than 4: 1, and has a length of about 4:
It is preferably from 1 to about 8: 1. For smaller values of L / D, the restoring force
The arm is insufficient to offset the lateral instability and has a satisfactory penetration.
The bullet mass is insufficient for penetration depth. For larger values of L / D, the bullet
Circles are difficult to stabilize due to the gyroscope effect, and are not applicable to normal gun mechanisms.
Can not be. By comparison, a normal fired bullet has an L / D ratio of about 2-3
Having.
Various modifications may be made to the bullet, as shown in FIGS.
Good. The bullet features with these modifications are otherwise as before with respect to bullet 50
The same as described, these descriptions are cited here. These features
May be used in various combinations as appropriate.
FIG. 10 shows that the rear end portion 54 of the rear portion 104 of the bullet has a radially flared rear portion 104 of the bullet.
A bullet 100 having an enlarged section 102 is shown. This radially flared
Enlarging section 102 provides a stabilizing function similar to stabilizing shoulder 90. In the lateral direction
As a result of the instability, the radially flared expansion 102
When contacting the side of the stairs between 30, it is as previously described for the stable shoulder 90
To generate restoring force. Use radially flared enlarged section 102
And the moment arm for the bullet 100 center of gravity is stable relative to the bullet 100 center of gravity.
Larger than the shoulder 90 moment arm, which provides greater restoring torque
It has the advantage that it becomes easier. However, this increases the outer diameter of the bullet 100
And add mass at the rear rather than at the front of the bullet 100 as desired.
Disadvantages.
Another embodiment of the stinger head 106 is also shown in FIG.
Is shown in more detail. The stinger head 106 has a conical front face 108
The stinger head 74 is replaced by the stinger head 74, except that it is replaced by the flat front face 80 of FIG.
Is the same. The conical tip angle B of the conical nose 108 is approximately 130 °.
Cavitation space 30 while the bullet 100 is still moving in the water
The stinger head 106 is used to induce the flow separation to form the resulting water flow.
Allows to cooperate with the groove 86. The flat front surface 80 of FIG. 6 induces water flow separation
Although the use of a conical front face 108 is preferred for
This has the advantage of reducing the impact load on the bullet 100 when it enters the water. High mass
For bullets, and designs that use bullets that produce high muzzle velocity,
Reduces such impact loads so that bullets do not fall apart when they enter the water
May need to be done.
FIG. 12 also shows another embodiment of the bullet front section 118. The bullet front 62 in FIG. 2 is almost circular
It is conical. The bullet front 118 in FIG. 12 is a curved surface. Include part of the ellipse
A curved surface having a shape that can be generally described is more outward than a conical shape.
It is convexly curved. The curved surface may be configured such that the additional mass of the bullet 100
Allows zero to be gathered toward its front end rather than its tail. curved surface
The shape of some normal bullets, missiles and rockets for another reason
Used in some other devices to reduce aerodynamic drag. curved surface
The bullet front 118 has little impact on aerodynamic drag compared to the conical bullet front 62.
Do not give. Instead, as previously mentioned, its function increases the mass of the bullet 110
And its mass is located near the front end. Another shape at the front of the bullet
Can be used.
FIG. 13 shows a bullet and a bullet constructed in accordance with the present invention for destroying an underwater target object.
3 shows a preferred method of using any of the bullet systems. Indicated by reference numeral 130
As such, a bullet system is deployed. The bullet system is as described previously
Or has a combination of the features described previously. Sign 132 Smell
And the bullet system moves the underwater target from an aerial position as shown in FIG.
Fired towards. The bullet first travels through the air, crossing the air-water boundary
, Then move underwater towards the target.
Embodiments of the present invention provide a 0.5 mm caliber bullet system for 20 millimeters.
And fired from the air at targets below the surface of the water. No skip
Penetration into the water in both cases ranges from vertical (90 °) to about 20 °.
Achieved with a surrounding angle of incidence. Normal bullets skip at angles of incidence of about 30 ° or less
However, the bullets of the present invention can enter the water at a shallow angle. Conventional 20 mm
Torr bullets have an underwater range of about 3 feet, whereas the
) A 20 millimeter bullet has an underwater range of about 100 feet. Ma
Although the conventional 0.50 caliber bullet has a range of about 3 feet below water,
In contrast, a 0.50 caliber bullet (of the present invention) has an underwater range of approximately 15 feet.
It is. (Range here refers to a speed of about 1000 feet per second.
Defined as the distance of penetration in the water to shoot the get. )
Although specific embodiments of the present invention have been described in detail for purposes of illustration,
Various modifications and enhancements may be made without departing from the technical scope. Therefore
,
The invention is limited only by the appended claims.
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 コプシー、 リード
アメリカ合衆国、 ワシントン州 98362
ポート・エンジェルス、モンロー・ロー
ド 1523
(72)発明者 トゥーリン、 マーシャル
アメリカ合衆国、 カリフォルニア州
93110 サンタ・バーバラ、ビア・グロリ
エッタ 4356
(72)発明者 クライン、 ロイ
アメリカ合衆国、 ニュージャージー州
07860、 ニュートン、フレッドン・グリ
ーンデル・ロード 27
【要約の続き】
────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing the front page (72) Inventor Copsy, Reed United States, 98362, Washington, USA Monroe Road 1523 (72) Inventor Turin, Marshall United States, 93110 Santa Barbara, California, Via Glorietta 4356 (72) Inventor Klein, Roy United States, New Jersey 07860, Newton, Freddon Greenell Road 27 [Continued abstract]