JPS6119920B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、初期の点火の後、燃焼室に推進剤
を引続いて又は再生式に噴射する為に差動ピスト
ンを用いる液体推進剤形銃、更に具体的に云え
ば、無反動動作の為の平衡ノズルを持つこの様な
銃に関する。

無反動に近い動作を行わせる為に平衡ノズルを
用いた銃は周知である。米国特許第3129636号に
は、銃身に沿つて発射体が並進する前に、平衡ノ
ズルを制限するように発射体に取付けられた栓を
示している。即ち、無反動銃の燃焼過程の初期段
階の際、平衡ノズルを通る排気燃焼ガスの流れを
制限する。この制限をすることにより、圧力上昇
が一層急速になり、発射体の加速度が更に大きく
なる。然し、栓は発射体に取付けられていて、そ
れによつて得られる制限作用は、発射体が銃身の
始め近くにある時にしか得られない。発射体は初
期加速度が非常に大きいから、栓が平衡ノズルの
近くにあるのは、ごく短い初期期間の間だけであ
る。

この発明の目的は、平衡ノズルを通る燃焼ガス
の排気流量を燃焼期間のかなりの部分にわたつて
制御出来る様にし、こうして後座及び複座の力を
更に完全に近く平衡させて、本当の意味で無反動
銃になる様にした無反動銃を提供することであ
る。

この発明の別の目的は、平衡ノズルを通る燃焼
ガスの排気流量を制御して、排気流によつて発生
される爆風の場を所望のレベルに減少することが
出来る様な無反動銃を提供することである。爆風
の場とは、銃の後部を取巻く大気の容積又は領域
内に、大量の排気を急速に送込むことによつて発
生される衝撃波を云う。このガス即ち排気を送込
む速度を制御することにより、衝撃波の強さ並び
にその超過圧力が直接的に制御される。

この発明の特徴は、供給室から燃焼室へ推進剤
を漸進的に噴射する燃焼ガス応答形変位機構（隔
壁手段）と、発射体を放出する銃身と、燃焼ガス
を吐出する平衡ノズルと、前記機構に結合されて
いて、該機構の変位に応答して前記平衡ノズルの
実行断面積を制御する栓（弁手段）とを有する液
体推進剤形銃を提供することである。

この発明の上記並びにその他の目的、利点及び
特徴は、以下図面について説明する所から明らか
になろう。

図面に示す様に、この発明は、供給室から燃焼
室に推進剤を漸進的に噴射する為に面積差を持つ
ピストン（差圧を利用しているので差動ピストン
という）を有する液体推進剤形銃に実施すること
が出来る。

第１図に示す様に、この発明を実施した銃は、
旋条腔１２と、弾帯１８を持つ発射体１６を受入
れる室１４とを持つ銃身１０を有する。銃身は後
方に伸びて中孔２２を持つ円筒２０を形成し、こ
れにねじ継手２４等によつて平衡ノズル２６が固
定される。平衡ノズルはのど２８及び横壁３０を
持ち、横壁は中心の縦方向貫通孔３４の周りに複
数個の縦方向の噴出孔３２が設けられている。燃
焼ガス応答形変位機構の一部をなす差動ピストン
３６のピストンヘツド３８が中孔２２内で往復動
する様に支持され、その軸部４０は縦方向貫通孔
３４内に往復動する様に支持されている。ピスト
ンヘツドに複数個の縦方向の噴出孔４２が設けら
れる。噴出孔４２は断面積が比較的大きい前面４
４から断面積が比較的小さい後面４６まで伸びて
いる。軸部に縦方向の盲孔４８があり、これは前
面４４から後方に伸びて、その後端では複数個の
半径方向の開孔５０と交差している。軸部の後端
がねじ継手５２等により、細長い円柱形の栓５４
に固定される。栓５４はのど２８内で往復動する
様に支持されている。栓は横平面５６に於ける最
大直径から横平面５８に於ける最小直径まで縦方
向に任意の所望の形を持つていてよいが、栓が第
１図に示す位置から縦方向後向きに変位する時、
その変位の関数として、ニー６０に於ける開放環
状断面積が最小値（第１図ではゼロとして示す）
から最大値まで変わる様になつている。液体推進
剤を入れる為、円筒２０にポート６２が設けら
れ、夫々の点火源に対する前側ポート６４及び後
側ポート６６も設けられている。

ピストンヘツド３８、横壁３０及び中孔２２が
液体推進剤の供給室７０を構成する。ピストンヘ
ツド３８、中孔２２及び発射体１６が前側燃焼室
７２を構成する。横壁３０、のど２８及び栓５４
が後側燃焼室７４を構成する。１サイクルの初め
に、ピストンヘツドは後方にあつて、横壁３０の
近くにある。発射体受入れ室１４に発射体が挿入
される。加圧した液体推進剤を、図に示してない
逆止弁等により、ポート６２を介して送込み、ピ
ストンヘツドを徐々に前方に変位させ、供給室の
容積を増加すると共に、前側及び後側燃焼室の
夫々の容積を減少する。この過程で、少量の推進
剤が噴出孔４２，３２を介して前側及び後側燃焼
室に漏れ、導火薬として役立つ。液体推進剤は噴
出孔４２，３２を通過するときに、噴霧化され
る。その滴の合計量並びに寸法は、主として噴出
孔の直径、差動ピストンの速度及び液体推進剤の
圧力によつて決まる。ピストンヘツドが第１図に
示す一番前側の位置に達した後、前側及び後側ポ
ート６４，６６を介して作用し得る点火源によつ
てこの導火薬を点火する。第１図に示す位置で
は、栓が平衡ノズルののどの環状開口を最小にし
ている。

点火すると、前側燃焼室の燃焼ガスがピストン
ヘツド３８の前面４４の比較的大きい断面積に作
用し、ピトンを後方へ変位し始める。これによつ
て一層多量の推進剤が噴出孔４２，３２を介して
注入される。栓５４の最大直径の横平面５６の形
状は、平衡ノズル２６と密な状態で係合すること
ができる。そのため、後側及び前側燃焼室は実質
的に密閉系であり、燃焼ガスの圧力は逃げる所が
なくて上昇する。ピストンが栓５４と共に後方へ
移動すると、平衡ノズル２６ののど２８の環状開
口が漸進的に開き、後側燃焼室自体の内部で発生
された燃焼ガスと共に、燃焼ガスが前側燃焼室か
らピストンの盲孔４８、開孔５０を介してノズル
から流出することが出来る様になる。

噴出孔３２、後側ポート６６と後側燃焼室７４
に於ける燃焼とを全部省略し、平衡ガスの全部の
流れが前側燃焼室７２から供給される様にしても
よいことが理解されよう。

更に、液体推進剤が噴出孔４２，３２を通る時
の流れの抵抗によつて、流体力学的な制動作用が
ある為、再生時の差動ピストンは発射体より加速
度がずつと小さく、その速度は発射体よりも１桁
又はそれ以上遅いことが理解されよう。この為、
再生時では差動ピストンに設けた栓５４によつて
平衡ノズルに加えられる制御作用が、発射体が銃
身内にある時間の略全体に及ぶ様に、実質的に延
長される。

第２図に示す様に、発射体の装填を更に便利に
する為、差動ピストンの縦軸線を銃身の縦軸線か
らずらしてもよい。差動ピストン２００が、噴出
孔２０４を設けたピストンヘツド２０２を持ち、
これが円筒形の液体推進剤供給室２０６内に支持
されていて、液体推進剤供給室２０６及び燃焼室
２０８を構成する。燃焼室がポート２１０を介し
て発射体受入れ室２１２と、発射体２１４より後
方且つ銃の遊底２１６より前方の所で、通じてい
る。遊底が普通の遊底作動機構２１８によつて作
動され、一連の発射体２２０から一番下にある発
射体を抜取り、この発射体を装填して室を閉じ
る。燃焼室はピストンと同軸の平衡ノズル２２２
にも通じている。栓２２４が差動ピストンに固定
されて、燃焼が始まる時、平衡ノズルの開口を制
限する。第２図に示た同軸でない配置では、偶力
が発生されるが、これは第３図に示す様に、２つ
又は更に多くの差動ピストン及び平衡ノズル組２
５０，２５２を設けて、銃身２５４に対する力を
釣合わせることによつて避けることが出来る。

第４図に示す様に、平衡ノズルの一部分として
差動ピストン３００を利用することが出来る。こ
のピストンが噴出孔３０４を持つピストンヘツド
３０２を持つていて、円筒３０６に支持されてお
り、液体推進剤供給室３０８及び燃焼室３１０を
構成する。ピストンが軸部３１２を持ち、これが
平衡ノズル３１６の中孔３１４内に支持されてい
る。縦方向の軸部の中孔３１８がピストンの全長
にわたつて伸び、初期ノズル３２０に終端する。
燃焼室３１０が前側は銃身の中孔３２２と通じ、
後側はピストンの軸部の中孔１８、初期ノズル３
２０及び３１４、平衡ノズル中孔３１６と通じて
いる。各々の発射体３２６に後向きに伸びる栓３
２８が設けられており、燃焼開始時にピストンの
軸部の中孔３１８を制限する。燃焼室内で1400
Kg/cm²（20000psi）の尖頭圧力に達する様な系で
は、発射体は、約700Kg/cm²（10000psi）の中間圧
力に達するまで、その弾帯の喰込みを完了して発
射体受入れ室からあまり前進することはない。ま
ず燃焼室で燃焼が開始する。次に差動ピストンは
この中間圧力（約700Kg/cm²）に達する前に後向き
に摺動することが出来る。この為、発射体３２６
と栓３２８とが発射体受入れ室から離れる前に、
後向きの排気を漸進的に発生することが出来る。
従来の固定式の平衡ノズルが発射体が移動する時
に喉の開口を変えているのに比べ、この構成は平
衡ノズルの移動により更に長く閉塞状態を保ちう
る。（この発明の構成では、差動ピストン又は発
射体のいづれが移動する時にも、それらが離れる
まで、平衡ノズルの面積を変えることが出来る。
発射体が移動する前に、長い時間にわたつて流量
が増加することが要求されるから、この発明の構
成は、他の構成よりもこの条件に一層よく適
う。）また、この発明の構成は、弾丸の弾道効率
を改善する。栓が平衡ノズル内並びにその先の低
圧容積に入り込み、燃焼室の一層高い圧力にさら
される発射体の底の断面積を小さくする。この結
果、燃焼室の圧力が発射体底の面積全体に加えら
れた場合より、発射体の底に加わる初期の力が小
さくなる。この様にして、加えられる力を、銃身
に沿つて発射体（及び栓）の並進を開始させるの
に必要な値より小さく保ち、こうしてノズルの面
積を制御する期間を長くすることが出来る。燃焼
室の尖頭圧力に達するまで、発射体を不動状態に
保つことも可能である。差動ピストンの軸部の中
孔３１４から栓が抜ける時点では、発射体の底に
対する力も増加しているから、発射体の加速度が
急激に増加する。加速度の急激な上昇は、平均速
度を一層高くし、従つて発射体の速度を高くす
る。

第５図に示す様に、栓４００はハウジング４０
２か、或いは燃焼機関の間不動である他のどの部
分かに固定してもよい。差動ピストン４０４が平
衡ノズル４２０の一部分として利用されている。
差動ピストンが噴出孔４０８を持つピストンヘツ
ド４０６を有し、円筒４１０内に支持されてい
て、液体推進剤供給室４１２及び燃焼室４１４を
構成する。差動ピストンが平衡ノズル４２０の中
孔４１５内に支持された差動ピストンの軸部４１
６を持つと共に、ピストンの全長にわたつて伸び
ていて初期ノズルとして作用する縦方向の差動ピ
ストンの中孔４２２を有する。複数個の開孔４２
４が燃焼室とハウジング４０２の発射体受入れ室
との間を連通させる。燃焼室４１４が前側は開孔
４２４に通じ、後側は差動ピストンの中孔４２２
及び平衡ノズル４２０に通じている。栓４００が
燃焼開始時に差動ピストンの開孔４２２を制限す
る。中孔４２４の断面積は、燃焼室から発射体受
入れ室へのガス圧力を下げるように利用すること
が出来る。例えば、燃焼室に3500Kg/cm²
（50000psi）の尖頭値を許し、発射体受入れ室に
700Kg/cm²（10000psi）の尖頭値を許すことが出来
る。この圧力が高ければ高い程、燃焼速度も速
く、排気ジエツトの速度も高く、平衡ノズル４２
０から大気中に出る時の排気ジエツトの直径も小
さくなる。

第６図に示す様に、差動ピストン５００の栓５
１８を利用して、排気ジエツトの複雑な制御を行
うことが出来る。差動ピストン５００が噴出孔５
０４を設けたピストンヘツド５０２を持ち、円筒
５０６内に支持されていて、液体推進剤供給室５
０８及び燃焼室５１０を構成する。これらの室が
発射体５１４を受入れる室５１２と通じている。
差動ピストンの軸部５１６が栓５１８に終端し、
ピストンの盲孔５２０が燃焼室から複数個の半径
方向の開孔５２２と連通する。軸部５１６は平衡
ノズル５２６に終端する中孔５２４内に支持され
ている。平衡ノズル５２６が後側制限部５２８を
有する。燃焼が開始される時、差動ピストンは一
番前側の位置にあり、中孔５２２が開孔５２４の
壁によつて閉じられている。差動ピストン並びに
栓が後向きに変位すると、流れを減少させる後側
制限部５２８に栓が近づくまで、次第に増加する
流量の排気を平衡ノズル５２６から送出すことが
出来る。

栓を変位させる為に差動ピストンを使うと、平
衡ノズルの排気の流量を発射体の背後の圧力に無
関係にすることが出来ることが理解されよう。栓
は、燃焼室内に要求される急速な圧力上昇とは無
関係に、平衡ノズルの実効開放面積を制御するこ
とが出来る。動作中、実効開放面積は閉じた状態
（面積ゼロ）から出発し、圧力が徐々に上昇する
につれて、面積がゆつくりと増加し、その後、予
定の時刻に面積が急速に減少し、これによつて燃
焼室内に急速に増加する圧力上昇が起り、爆風又
は衝撃波の原因になる様な、平衡ノズルからの流
出量の突然の増加を伴わずに、銃身から所要の通
り発射体を加速することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は同軸の銃身、差動ピストン及び平衡ノ
ズルを持つこの発明を実施した銃の略図、第２図
は弾薬供給機構を持つ銃身を差動ピストン及び平
衡ノズルと平行に設けたこの発明の銃の略図、第
３図は第２図と同様であるが、複数個の組の差動
ピストン及び平衡ノズルが、弾薬供給機構を持つ
銃身と同軸の円形の列に配置された銃の略図、第
４図は差動ピストンが平衡ノズルの一部分になつ
ているこの発明の別の銃の略図、第５図は第４図
の実施例の変形の略図、第６図は第１図の実施例
の変形の略図である。 符号の説明、１０：銃身、１２：旋条腔、１
４：発射体受入れ室、１６：発射体、１８：弾
帯、２０：円筒、２２：中孔、２４：ねじ継手、
２６：平衡ノズル、２８：のど、３０：横壁、３
２：（横壁の）噴出孔、３４：縦方向貫通孔、３
６：差動ピストン、３８：ピストンヘツド、４
０：軸部、４２：（ピストンヘツドの）噴出孔、
４４：前面、４６：後面、４８：盲孔、５０：開
孔、５２：ねじ継手、５４：栓、５６：（最大直
径部の）横平面、５８：（最小直径部の）横平
面、６０：ニー、６２：（液体推進剤送込み用
の）ポート、６４：（点火源用の）前側ポート、
６６：（点火源用の）後側ポート、７０：液体推
進剤の供給室、７２：前側燃焼室、７４：後側燃
焼室、２００：差動ピストン、２０２：ピストン
ヘツド、２０４：噴出孔、２０６：液体推進剤供
給室、２０８：燃焼室、２１０：ポート、２１
２：発射体受入れ室、２１４：発射体、２１６：
遊底、２１８：遊底差動機構、２２０：一連の発
射体、２２２：平衡ノズル、２２４：栓、２５
０：差動ピストン及び平衡ノズル、２５２：差動
ピストン及び平衡ノズルの組、２５４：銃身、３
００：差動ピストン、３０２：ピストンヘツド、
３０４：噴出孔、３０６：円筒、３０８：液体推
進剤供給室、３１０：燃焼室、３１２：軸部、３
１４：中孔、３１６：平衡ノズル、３１８：（軸
部の）中孔、３２０：初期ノズル、３２２：（銃
身の）中孔、３２６：発射体、３２８：栓、４０
０：栓、４０２：ハウジング、４０４：差動ピス
トン、４０６：ピストンヘツド、４０８：噴出
孔、４１０：円筒、４１２：液体推進剤供給室、
４１４：燃焼室、４１５：中孔、４１６：軸部、
４２０：平衡ノズル、４２２：（差動ピストン
の）中孔、４２４：開孔、５００：差動ピスト
ン、５０２：ピストンヘツド、５０４：噴出孔、
５０６：円筒、５０８：液体推進供給室、５１
０：燃焼室、５１２：発射体受入れ室、５２０：
盲孔、５２２：開孔、５２４：中孔、５２６：平
衡ノズル、５２８：後側制限部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 銃身と、燃焼室と、液体推進剤供給室と、そ
   の位置が前記燃焼室の燃焼ガスの圧力によつて変
   位し、前記液体推進剤供給室からの推進剤を該変
   位に従つて噴出孔を介して前記燃焼室に噴射す
   る、前記燃焼室と前記液体推進剤供給室とを仕切
   る隔壁手段と、のどを持つ平衡ノズルと、前記燃
   焼室と該平衡ノズルと連通させて燃焼ガスの流れ
   の導管になると共に、前記隔壁手段の変位に従つ
   て該燃焼ガスの流れの実効面積を制御する弁手段
   とを有する銃。 ２ 特許請求の範囲１に記載した銃に於て、前記
   隔壁手段が差動ピストンを含む銃。 ３ 特許請求の範囲２に記載した銃に於て、前記
   弁手段が、前記差動ピストンに固定されていて前
   記平衡ノズルののどの内部で往復動し、該弁手段
   が前記平衡ノズルののどの開放断面積を変える様
   に作用する銃。 ４ 特許請求の範囲３に記載した銃に於て、前記
   燃焼室及び差動ピストンが互いに同軸である銃。 ５ 特許請求の範囲２に記載した銃に於て、前記
   差動ピストン及び前記銃身が同軸である銃。 ６ 特許請求の範囲３に記載した銃に於て、前記
   銃身が発射体受入れ室と、該発射体受入れ室内に
   発射体を配置する手段と、前記燃焼室及び発射体
   受入れ室の間を連通させて燃焼ガスが流れられる
   様にする導管手段とを含んでいる銃。 ７ 特許請求の範囲６に記載した銃に於て、燃焼
   室、液体推進剤供給室、のどを持つ平衡ノズル、
   及び差動ピトン並びに弁手段を別にもう一組持
   ち、前記導管手段が前記別の燃焼室及び発射体受
   入れ室の間をも連通させ、前記平衡ノズルののど
   が互いに隔たつていて、その縦軸線が銃身の縦軸
   線と平行である銃。 ８ 特許請求の範囲７に記載した銃に於て、前記
   平衡ノズルののど及び銃身の軸線が略同一平面内
   にある銃。 ９ 特許請求の範囲２に記載した銃に於て、前記
   弁手段が、前記燃焼室及び前記平衡ノズルののど
   の間を連通させる縦方向の中孔を前記差動ピスト
   ン内に含んでいる銃。 １０ 特許請求の範囲９に記載した銃に於て、前
   記弁手段が、前記銃身内に配置された発射体と、
   該発射体に固定されていて、前記平衡ノズルのの
   どの一部分として作用する差動ピストン内の中孔
   に入り込む栓とを含み、前記発射体及び差動ピス
   トンは、前記発射体が銃身内を前向きに移動する
   前に、差動ピストンが前記栓から離れて後方に移
   動する様な動作様式を持つている銃。 １１ 特許請求の範囲９に記載した銃に於て、更
   にハウジングを含み、前記弁手段が、前記ハウジ
   ングに固定されていて、前記平衡ノズルののどの
   一部分として作用する差動ピストン内の中孔に入
   り込む栓を含んでいる銃。 １２ 特許請求の範囲３に記載した銃に於て、前
   記平衡ノズルののどが縦方向に隔たる第１及び第
   ２の制限部を持ち、前記弁手段は最初は前記第１
   の制限部と協働し、その後、前記差動ピストンに
   よつて変位させられた時、前記第２の制限部と協
   働する銃。 １３ 銃身と、第１の燃焼室と、液体推進剤供給
   室と、その位置が前記第１の燃焼室の燃焼ガスの
   圧力によつて変位し、前記液体推進剤供給室から
   の推進剤を該変位に従つて噴出孔を介して前記第
   １の燃焼室に噴射する、前記燃焼室と前記液体推
   進剤供給室とを仕切る隔壁手段と、前記液体推進
   剤供給室からの推進剤を前記変位に従つて前記第
   ２の燃焼室に噴射する噴出孔を有する、前記第２
   の燃焼室と前記液体推進剤供給室とを仕切る横壁
   と、のどを持つ平衡ノズルと、前記第１の燃焼
   室、前記第２の燃焼室及び該平衡ノズルを連通さ
   せて燃焼ガスの流れの導管になると共に、前記隔
   壁手段の変位に従つて該燃焼ガスの流れの実効面
   積を制御する弁手段とを有する銃。