JPS62138699A - 成形爆薬およびそのライナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、いわゆる成形炸薬を有する爆弾に関し、その
ライナ（ｌｉｎｅｒ）の性能改良を目的とする。

本発明にかかわる爆弾は、迫撃砲または大砲の砲弾、ロ
ケット弾、航空機から投下される爆弾および広く標的に
向って飛翔する爆弾に関する。

本明細書および特許請求の範囲において、下記の用語は
つぎの意味で用いられている。

ライナの「内側」とは、爆弾の成形炸薬が中へ入らない
ようにされている側をいう。

「先端速度」とは、成形炸薬の爆発時にライナにより形
成される集束性の前方への噴流の先端部分の速度をいう
。

「崩壊時間」とは、成形炸薬の爆発時にライナにより形
成される集束性の前方への噴流が、いくつかの部分に粉
砕されるまでの時間間隔をいう。

［スタンド−オフ（ｓｔａｎｄ−ｏｆ’ｒ）　Ｊとは、
爆弾の弾頭先端と成形爆弾のライナの前縁とのあいだの
間隔をいう。

「崩壊角度」とは、ライナの中心軸と第２図に示される
ような内側に爆発しているライナの外側の表面とのあい
だの角度をいう（エイタンヒルスクフ（Ｅｉｔａｎ　Ｈ
ｉｒｓｃｈ）　ｒジャーナル　オフ　アプライド　フィ
ジックス（Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、）Ｊ５０（７）　
、１９７９年７月；エイタン　ヒルスクフ（Ｅｉｔａｎ
旧ｒｓｃｈ）、［プロペランツ　アンド　イクスブロン
ブズ４　（Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔｓ　ａｎｃｔＥｘｐｌ
ｏｓｉｖｅｓ　４）Ｊ　１９７９年、８９〜９４頁参照
）［従来の技術］ 成形爆薬は、たとえば円錐形または円錐台形の成形爆薬
弾頭部分ををしている。それは、内端または細い端部か
ら慨して炸薬と同じ直径を何する前縁（ベース）まで軸
対象に広がっている。成形爆薬弾頭のライナーは延性の
ある金属、たとえば銅、アルミニウム、マグネシウム、
すす、亜鉛、チタン、ニッケル、鉄、ジルコニウム、銀
その他の金属で作られるが、ライナに使用されるもっと
も一般的な金属は、銅やある種の鋼や、アルミニウムで
ある。高性能炸薬の爆発の際、いずれのライナエレメン
ト（ライナエレメントとはライナを輪状に切断したもの
（ｒｉｎｇ　ｃｕｔ　ｏｒｔｈｅ　１ｉｎｅｒ）である
）も分離し、軸対象な形状から二つの部分または流れを
作る。

すなわち一方は後方への流れで金属流を形成し、他方は
前方へ噴射されて標的を貫通する噴流を形成する。

良好な貫通力を達成するために、噴流は高い先端速度と
長い崩壊時間を有していなければならない。経験によれ
ば、前記した種類の金属のうち軽量および中位の重量の
金属のみかこれらの要求を満足する。

同時に、噴流の貫通力はライナの密度（比重）にともな
って増加することがわかっているが、かかる増加は先端
速度が大きいことという要求と両立しない。たとえば、
銅製のライナの噴流先端速度は９．５ｋｍ／ｓｅｃを達
成しているのに、重金属噴流の先端速度は一般に７　ｋ
ｍ　／　ｓｅｅを下廻る。

成形爆薬が、今日用いられている成形爆薬弾頭を備えた
ほとんどの兵器において代表的な炸薬の直径の２〜３倍
程度離れた短かさの所に遠ざけられている爆弾において
、貫通への噴流の最速部分の役割は大きく、重要である
。

［発明か解決しようとする問題点］ すでに過去においてライナの内側に貫通能力を改善する
ため金のような重金属被覆を設けることか提案されてい
る。しかしなからその試みは、成功せず、商業的に生産
されるに至らなかった。

本発明においては、高性能炸薬の爆発の結果、成形爆薬
のライナか内側へ爆発することによって惹起される噴流
の標的に対する貫通能力は、タングステン、タンタル、
ウラニウム、金、オスミウム、プラチナ、イリジウムま
たはそれらの金属の合金などの重金属被覆を一定の条件
のもとで設けることにより相当程度改善される。

［問題点を解決するための手段］ 本発明によれば、ライナの金属よりも密度の高い金属の
被覆（重金属被覆）を内側に有するライナを備えた形成
爆薬が提供される。前記被覆は、ライナ内面とライナと
同軸の想像上の円筒との交点によって決められるライナ
内の円周ラインにおける内端から延びている。前記想像
上の円筒はライナの内周の半径Ｒの１／４を超えないも
のである。また重金属被覆の厚さは各点において方程式 を満足している。

ここでＴｃは任意の円周ライン（Ｘ）における部位での
被覆厚さ、Ｔｉはライナの厚さ、ρｃは被覆の密度（ｄ
ｅｎｓｉｔｙ　）　、ＰＩはライナの密度、βは円周ラ
イン（Ｘ）における崩壊角である。

ライナの内部の挟まった端部は、円錐形ライナのばあい
はその頂点、円錐台形ライナのばあい、またライナが他
の適当な形状、たとえばトランペット状のばあいは平ら
な端部である。

どのばあいもライナの内側の部分には被覆されていない
部分が、被覆の内端とライナの内端とのあいだにある部
位に残されていなければならない。

崩壊角（β）はライナに沿って変化し、ライナの内端か
ら前縁（ベース）に向うにしたがって増加する。

本発明の一実施例においては、ライナの内面上の重金属
被覆は均一であり、そのばあいの被覆の厚さは被覆の内
端において拡かっている（Ｐｒｃｖａｉ　ｌｉｎｇ）最
小崩壊角（Ｂ　）　ｌｌ：、Ｊ：　ッ”Ｃ決定すれる。

本発明の他の実施例においては、重金属被覆の厚さはラ
イナの内面から被覆の前縁に対する崩壊角（β）と同一
割合で増加する。すなわち厚さに勾配がつけられている
。

本発明にしたかって行なわれた実験によると、本発明に
かかわる成形爆薬のライナ噴流の標的に対する貫通能力
が大きく改善されることかわかった。たとえばタングス
テン被覆された銅製ライナのばあい、ブリネル硬度３２
０（３２０８ＮＨ）の大きな硬い鋼製の標的に対する貫
通能力は約１０％改良された。

本発明における成形爆薬の内面の重金属被覆はそれ自体
公知の幾つかの方法、たとえばメタルズ　ハンドブック
（Ｍｅｔａｌｓ　ｔ（ａｎｄｂｏｏｋ）第９版第５巻（
アメリカ金属学会発行、メタルズパーク、オハイオ州）
に記載されれている方法のいずれによっても製造するこ
とかできる。

すなわち、たとえば、気相化学沈着法 （ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｕｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）を使用することが可能である。この方法によって
銅製ライナは、たとえばガス状の六フッ化タングステン
（ＷＦ６）雰囲気中でライナを保持することて、タング
ステンが被覆される。ライナの１２されるべき部分の近
傍で水素ガスが六フッ化タングステン（ＷＰＧ）ガス中
に注入される。水素ガスは、六フッ化タングステン（Ｗ
Ｆ６）ガス中のタングステンと置換してフッ化水素酸（
ａｃｉｄ　ＩＩＦ）を形成し、解放されたタングステン
原子がライナの上に堆積され、被覆が形成される。この
プロセスは特別な高い温度で起こり、ライナは確実に輔
対称な被覆にするように軸心まわりに回転される。温度
、ライナの回転速度、タングステンの堆積速度（水素流
の速度でコントロールされる）を適当に選択することで
、タングステンの結晶成形をコントコールすることかで
きる。

本発明の目的のために使うことができる他の公知の’Ｉ
ＪＪｉＥｔ方法として、いわゆるプラズマ−パウダ肢覆
法（Ｐｌａｓｍａ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｍｅ
ｔｈｏｄ）がある。この方法では、ライナは高温の不活
性ガス噴流の中で該ライナに対し吹きつけらけた金属粉
粒子でおおわれる。金属粉の噴流は狭いエリア（ａｒｅ
ａ）でライナにぶつかる。ライナはこのプロセスのあい
だ数百回転７分の速度で回転される。ビームはゆっくり
とその準線（ｄｉｒｅｃｔｒｉｃｅｓ）に沿って後方お
よび前方に動かされる。それによって、完全に被覆され
たライナかえられる。プラズマ噴流の高い温度のために
、不均一な局部加熱によって曲げが発生するのを回避す
るには、ライナの充分な冷却が非常に重要である。この
方法によりえられる被覆層の密度（ｍａｓｓ　ｄｅｎｓ
ｔｔｙ）は、被覆金属の結晶密度の約８０〜９０％であ
る。被覆プロセスは早くかつ安価である。

本発明に関して用いられるさらに他の公知の方法として
は電気分解法かある。その方法では、ライナは被覆すべ
き金属の溶解塩が入れられた槽に陽極として浸される。

そして被覆すべき金属と同種の金属片が陰極として用い
られる。直流電流が溶液中で陽極と陰極とのあいだを流
れると、ライナの上に適当な厚さの金属の層かえられる
。電気分解による被覆は室温で行なうことができるので
、キャリヤ金属（ｃａｒｒｉｅｒ　ｍｅｔａｌ）の冶金
状態に変化が生じないという利点がある。

本発明は成形爆薬弾頭を備えた爆弾のライナを提供する
。ライナはシート状の金属から作られるテーパ状の軸対
称な中空体からなる。かかるライナは、ライナの金属よ
りも密度の高い金属の被覆をその内面に有しており、そ
の被覆は、ライナの内面とライナに同軸の想像上の円筒
との交点に生じる、ライナの円周ライン上の細い（ｎａ
ｒｒｏｗ）端部から延びている。なお前記円筒の半径は
ライナの前縁の半径Ｒの１／４を超えない半径である。

重金属被覆の厚さは各点において方程式 を満足している。

ここでＴｃは任意の円周ライン（Ｘ）における１１１Ｕ
Ｅｆ厚さ、Ｔｉはライナボディの厚さ、ρｃは被覆の密
度、ρｉはライナの密度、βは円周ライン（Ｘ）におけ
る動作中のライナの崩壊角である。

中空体に形成されたライナの内面の被覆は均等厚さでも
よく、詳述した勾配をつけてもよい。

［実施例］ 添付図面中には、本発明が実施例としてのみ示されてい
る。

第１図は成形炸薬弾頭を装着したロケット弾の一部断面
正面図、第２図は成形爆薬により生じたライナの動力学
的状態の説明図、第３〜５図は被覆の幾何学的形状を示
す説明図、第６図は本発明の一実施例にかかわるライナ
を備えた成形炸薬の部分断面図、第７図は本発明の他の
実施例にかかわるライナを備えた成形炸薬の部分断面図
である。

第１図に示されるロケット弾は、成形爆薬弾頭を備えた
代表的な爆弾である。そのロケ・ソト弾（１）はフロン
トセクション（２）とリアセクション（３）とからなり
、フロントセクション（２）は崩壊しうる（ｃｏｌｌａ
ｐｓｉｂｌｅ）キーｒ　ツブ（５）を備えた玉形部（４
）、高性能炸薬（力を有する成形爆薬弾頭（６）およヒ
前縁（ベース）（９）から構成されている。前縁（ベー
ス）（９）とキャップ（５）の先端との間隔は、従来よ
りスタンド−オフ（ｓｔａｎｄ−ｏｆ　ｒ）と定義づけ
られている。

フロントセクション（２）の後尾には信管（図示されて
いない）と雷管（１０）とが設けられている。

リアセクション（３）はロケットモータ（図示されてい
ない）を内蔵しており、その後尾には安定翼０１）と短
い排気管０２）が設けられている。

ロケット弾（１）のフロントセクション（２）とリアセ
クション（３）とは連結部材０３）で連結されている。

ロケット弾（１）の成形爆薬弾頭は在来型の設計であり
、周知の方法で作用する。したがって、ロケット弾の発
射によって信管システムが自動的に装填され、オフ位置
からオン位置に切換えられる。標的に命中して、工形頭
部のキャップ（５）が圧壊するとただちに、成形爆薬の
雷管（１０）が爆発される。高性能炸薬の爆発が始まる
と、ライナ（８）か内側に向けて爆発して、標的を貫通
する噴流を前方へ噴射させる。

高性能炸薬の爆発の結果により、ライナが高速噴流に変
化する動力学が第２図に示されている。本図では、爆発
によって破壊された構造部分の輪郭が、爆発前の形状を
示す鎖線で示されており、爆発中に存在している部分が
実線によって示されている。さらに第２図の点線Ｇは、
高性能炸薬Ｏ■の爆発が進行している前縁を示している
。爆発の結果、進行中の爆発前線圏の後方にあるボディ
０７）やライナＯａの部分は、すでに破壊されている。

ハウジングの破片は周囲に飛散している。そしてライナ
（１８）は前方へ噴射される貫通噴流（１９１になり、
また後方へ流れる金属流頭になる。

第２図に示されているように、ライナＣＩＢＩか円周ラ
イン（Ｘ）において進行中の爆発前縁四の作用の結果、
内側に爆発すると、その固形の金属塊か徐々に集束した
噴流０９とライナＯａの外側（２１１につらなる金属流
のに変換される。ライナＱａの外側（２１）は中心軸の
とともに崩壊角として定義される角度（β）を形成して
いる。崩壊角（・β）はライナ（＋８１の広がりによっ
て増大する（崩壊角（β）のより正確な説明とその計算
についてはたとえばエイタン・ヒルスクフ（Ｅｉｔａｎ
　ｌ１ｉｒｓｃｈ）の前記引用文献参照） 第１〜２図に基づいてした斜上の説明は先行技術と共通
するものであり、本発明をよりよく理解するためになさ
れたものである。

本発明にかかわる成形爆発ライナの重金属被覆の幾何学
形状は第３〜５図に示されている。

第３図において、弾頭ハウジング四は前縁の半径がＲで
ある円錐ライナ霞を保持している。

ライナ（至）の内側の部分は本発明にしたがって重金属
被覆面か形成されている。その重金属層のは内部の円周
ラインのからライナｊの前縁（ベース）にまでわたって
いる。前記ライン（至）は、ライナ漫の内面と半径がＲ
／４を超えない想像上の円筒四とを交差させることでえ
られる。

第４図において、ライナは円錐台形であって、そのいく
つかの部品は第３図に示されるものと類似している。第
４図には、ハウジング（３ＣＩ　、ライナ（３１）、被
覆（３２）、内端の線（３３）と想像上の円筒（３４）
か示されている。

第５図において、ライナはトランペット状（Ｔｒｕｍｐ
、ｅｔ　５ｈａｐｅｄ）であり、第５図にはハウジング
（３５）、ライナ（３Ｂ）、被覆（３７）、内端の線（
３３）と想像上の円筒（３４）が示されている。

本発明のライナの実施例１は第６図に示されている。弾
頭ハウジング（４１）・は円錐ライナ（４３）を有する
成形爆薬（４２）を保持している。ライナ（４３）はそ
の内面に、ライナ（４３）を構成している金属よりも高
密度の金属の被覆ををしている。

その彼ｆｆｌ　（４４）は、内部の円周ライン（４５）
まで延びている。なお、前記内部の円周ライン（４５）
の頂点（４６）からの距離は、第３〜５図を参照しつつ
説明した方法で決定される。

第６図に示される実施例において、彼Ｅｌ（４４）は均
一な厚さを有しており、その厚さは円周ライン（４５）
における崩壊角（β）を用いて先に説明した方程式に基
づいて決定される。

炸薬（４２）の爆発によってライナ（４３）は、第２図
に関連して説明したのと同様にふるまうが、第２図の噴
流０９）に相当する噴流は、被覆かないばあいに比べて
高い貫通力を有するものとなる。

第７図の実施例において、弾頭ハウジング（４７）は、
ライナ（４９）を有する成形爆薬（４８）を宵している
。このばあいライナ（４９）は円錐台形であり、内部の
細い端部（５０）と前縁（ベース）（５１）を有してい
る。またこのばあいライナ（４９）の内面には、ライナ
（４９）を構成している金属よりも高密度の金属の彼ｆ
ｆｌ　（５２）が形成されている。

このばあいは被Ｅ！（５２）は内部の円周ライン（５３
）と前縁とのあいたにわたって設けられている。

前記内部の円周ライン（５３）は第３〜５図に関連し、
て説明だ方法によって定められた距離だけ内端部（５０
）から離されている。

本実施例の＋、１ｆＥ２（５２）の厚さが第６図の実施
例と異なっている点は、端末ライン（５３）から前縁（
ベース）　（５１）に至るまでに徐々に増し、それぞれ
の円周ラインでの被覆（５２）の厚さが広がっている崩
壊角（β）によって定められているということがある。

この方法では、より多くの被覆量がライナーの内側に加
えられ、その結果、爆発によって生じる噴流の貫通能力
の増大が第６図の実施例のばあいよりもさらに高くなっ
ている。

［発明の効果コ 本発明によれば、高い貫通能力を有する成形爆薬かえら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は成形炸薬弾頭を装着したロケット弾の一部断面
正面図、第２図は成形爆薬により生じたライナの動力学
的状態の説明図、第３〜５図は被覆の幾何学的形状を示
す説明図、第６図は本発明の一実施例にかかわるライナ
を備えた成形炸薬の部分断面図、第７図は本発明の他の
実施例にかかわるライナを備えた成形炸薬の部分断面図
である。 （図面の主要符号） （８）、（２Ｇ、（３１）、 り３６）、（４３〉、（４９）　：ライナ面、（３２）
、 （３７）、（４４）、（５２）　：重金属被覆（７）：
炸薬 ０９：噴流 Ｆｉｇ、２ Ｆｉｇ、６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ライナを有する成形爆薬であって、該ライナはライ
   ナの金属よりも密度の高い金属の被覆（重金属被覆）を
   その内面に有しており、該被覆は、ライナの内面とライ
   ナに同軸の想像上の円筒であり、その半径がライナの内
   周半径Ｒの１／４を超えない半径である円筒との交点に
   できる円周ラインから延びており、前記重金属被覆の厚
   さが各点において方程式 Ｔｃ・ρｃ／ｓｉｎ＾２（β／２）＜Ｔｉ・ρ１／ｃｏ
   ｓ＾２（β／２）を満足するものである成形爆薬。 ただしＴｃは任意の円周ライン（Ｘ）上における被覆の
   厚さ、Ｔｉはライナの厚さ、ρｃは被覆の密度、ρ１は
   ライナの密度、βは円周ライン（Ｘ）における崩壊角で
   ある。 ２　重金属被覆が、均一な厚さであり、かつ該被覆の内
   端で広がる崩壊角（β）に基づいて定められる厚さであ
   る特許請求の範囲第１項記載の成形爆薬。 ３　重金属被覆が、崩壊角（β）にともなって同一割合
   で増加する厚さで、被覆の内端から前縁へ向けて増加す
   る勾配がつけられてなる特許請求の範囲第１項記載の成
   形爆薬。 ４　成形爆薬弾頭を備えた爆弾に用いられるライナであ
   って、シート状の金属で作られたテーパ状の軸対称の中
   空体からなり、該ライナの金属よりも密度の高い金属の
   被覆をその内面に有しており、該被覆はライナの内面と
   ライナに同軸の想像上の円筒であって、その半径がライ
   ナの内周半径Ｒの１／４を超えない半径である円筒との
   交点にできる内周ライン上の細い端部から延びており、
   前記重金属層の厚さが各点において方程式 Ｔｃ・ρｃ／ｓｉｎ＾２（β／２）＜Ｔｉ・ρ１／ｃｏ
   ｓ＾２（β／２）を満足するものであるライナ。 ただしＴｃは任意の円周ライン（Ｘ）上における被覆の
   厚さ、Ｔｉはライナボディの厚さ、ρｃは被覆の密度、
   ρ１はライナの密度、βは円周ライン（Ｘ）における動
   作中のライナの崩壊角である。 ５　重金属被覆が、均一な厚さであり、かつ該被覆の内
   端で広がる崩壊角（β）に基づいて定められる厚さであ
   る特許請求の範囲第４項記載のライナ。 ６　重金属被覆が、崩壊角（β）にともなって同一割合
   で増加する厚さで、被覆の細径の端部から前縁へ向けて
   増加する勾配がつけられてなる特許請求の範囲第４項記
   載のライナ。