JP6179575B2 - warhead - Google Patents
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Description
本発明は、迎撃用弾薬の弾頭に関し、迎撃時の副次的被害の低減対策に係るものである。 The present invention relates to a warhead of an ammunition for interception and relates to measures for reducing secondary damage during interception.
従来より、ロケット弾やミサイルの迎撃に、弾薬が用いられている。該迎撃用弾薬は、通常、弾殻に炸薬が充填された破片式弾頭を有している。破片式弾頭は、炸薬を起爆すると、発生した爆轟圧力によって弾殻が破裂し、弾殻が破片化する。迎撃用弾薬では、このように破片式弾頭の爆轟によって生じた破片を目標物である目標弾薬の弾頭に衝突させて該弾頭の炸薬を爆轟させることにより、目標弾薬の無力化を図っている。 Traditionally, ammunition has been used to intercept rockets and missiles. The intercepting ammunition usually has a fragmented warhead filled with glaze in the shell. When a debris type warhead detonates the glaze, the shell detonates due to the generated detonation pressure and breaks the shell into fragments. In the interception ammunition, the detonation of the target ammunition is defeated by colliding the debris generated by the detonation of the debris type warhead with the warhead of the target ammunition, which is the target, in this way. Yes.
しかしながら、市街地において目標弾薬を迎撃する場合、目標弾薬の炸薬を爆轟させてしまうことにより、周囲の人や建物に被害を及ぼすおそれがある。 However, when the target ammunition is intercepted in an urban area, the target ammunition glaze may be detonated, which may damage surrounding people and buildings.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、目標弾薬の炸薬を爆燃以下の速度で反応させて無力化する迎撃用弾薬の弾頭を提供することにある。 This invention is made | formed in view of this point, The objective is to provide the warhead of the interception ammunition which makes the glaze of a target ammunition react at a speed | velocity below deflagration, and is neutralized.
第１の発明は、炸薬（14）と、該炸薬（14）が充填された弾殻（12）と、該弾殻（12）に保持されたライナ（16）とを備え、上記炸薬（14）の爆轟圧力によって上記ライナ（16）を射出すると共に変形させて飛翔体（20）を生成するように構成された迎撃用弾薬に用いられる弾頭であって、上記ライナ（16）は、迎撃対象となる目標弾薬（100）の炸薬（102）の反応幅以下の粒径の粉体材料と結合剤との冷間圧縮形成物であって、上記ライナ（16）は、上記炸薬（14）の爆轟圧力によって上記弾殻（12）の外側へ射出された直後に、中央部分が上記弾殻（12）の外側へ押し出される一方、外縁部が上記弾殻（12）の内側へ倒れ込むように変形して飛翔する飛翔体（20）となると共に粒子化するように構成され、上記粉体材料は、粒子化した上記飛翔体（20）が粒子群として上記目標弾薬（100）に衝突することにより、該目標弾薬（100）の炸薬（102）に、該炸薬（102）が爆燃以下の速度で反応する衝撃エネルギを与える材料で構成されている。 A first invention includes a glaze (14), a shell (12) filled with the glaze (14), and a liner (16) held by the shell (12), and the glaze (14 The warhead used in the intercepting ammunition is configured to inject and deform the liner (16) by the detonation pressure of the) to generate a flying object (20), the liner (16) A cold compression formed product of a powder material having a particle size equal to or less than the reaction width of the glaze (102) of the target target ammunition (100) and a binder, wherein the liner (16) includes the glaze (14) Immediately after being ejected to the outside of the shell (12) by the detonation pressure, the central part is pushed to the outside of the shell (12), while the outer edge falls into the inside of the shell (12). The powder material is configured to be transformed into a flying object (20) and to be granulated, and the powder material is composed of the flying object (20 Is made of a material that gives impact energy to the glaze (102) of the target ammunition (100) so that the glaze (102) reacts at a speed equal to or less than deflagration by colliding with the target ammunition (100) as a particle group. ing.
第２の発明は、第１の発明において、上記粉体材料の粒径は、０．１ｍｍ以下である。 In a second aspect based on the first aspect, the powder material has a particle size of 0.1 mm or less .
第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記粉体材料は、単体の金属材料によって構成されている。 According to a third invention, in the first or second invention, the powder material is composed of a single metal material.
第１乃至第３の発明では、ライナ（16）が、目標弾薬（100）の炸薬（102）の反応幅以下の粒径の粉体材料と結合剤とによって構成されている。そして、ライナ（16）は、粒子間結合が弱く、炸薬（14）の爆轟圧力によって射出された直後に変形して飛翔体（20）となり、該飛翔体（20）は音響インピーダンスの違いによる粒子間での応力波の反射と透過によって粒子化するように構成されている。粒子化した飛翔体（20）は、迎撃対象となる目標弾薬（100）に衝突する。目標弾薬（100）では、飛翔体（20）の粒子が弾殻（101）を貫通し、弾殻（101）の内部空間に充填された炸薬に衝突する。その結果、目標弾薬（100）の炸薬（102）は、爆燃以下の速度で反応する。以下、迎撃する目標弾薬（100）の炸薬（102）が、定常爆轟を発生せず、爆燃以下の速度で反応する理由について詳述する。 In the first to third inventions, the liner (16) is constituted by a powder material having a particle diameter equal to or smaller than the reaction width of the glaze (102) of the target ammunition (100) and the binder. The liner (16) has a weak interparticle bond, and is deformed immediately after being ejected by the detonation pressure of the glaze (14) to form a flying object (20). The flying object (20) is caused by a difference in acoustic impedance. It is configured to be formed into particles by reflection and transmission of stress waves between the particles. The particleized flying object (20) collides with the target ammunition (100) to be intercepted. In the target ammunition (100), the particles of the flying object (20) penetrate the bullet shell (101) and collide with the glaze filled in the internal space of the bullet shell (101). As a result, the ammunition (102) of the target ammunition (100) reacts at a rate below the deflagration. Hereinafter, the reason why the glaze (102) of the target ammunition (100) to be intercepted does not generate a steady detonation and reacts at a speed equal to or lower than the deflagration will be described in detail.
ＺＮＤの定常理論（Zeldovich von Neumann Doering detonation model）から、炸薬の定常爆轟を維持するために要する単位面積当たりの衝撃エネルギＥｓ（以下、単に「単位面積エネルギＥｓ」と称する。）は、反応幅とＣＪ点（Chapman-Jouguet point）の圧力と粒子速度の積として簡易的に求められる。例えば、目標弾薬（100）の炸薬（102）がＣｏｍｐ．Ｂである場合には、上記単位面積エネルギＥｓは、２０１．８Ｊ／ｃｍ２程度となる。定常爆轟を維持するためには、迎撃する目標弾薬（100）の炸薬（102）の臨界径（４ｍｍ程度）以上の長さを直径とする領域において、単位面積エネルギＥｓと同等量のエネルギを、粒子化した飛翔体の粒子の運動エネルギとして有する必要がある。例えば、飛翔体（20）を形成するライナ（16）の材料をチタン（Ｔｉ）とし、仮に速度３０００ｍ／ｓ，平均粒径３８μｍで飛翔する際の単位面積当たりの運動エネルギＥと上記単位面積エネルギＥｓとを比較すると、ＥはＥｓの約１／４である。即ち、反応幅（１３０μｍ程度）で４個の飛翔体（20）の粒子が衝突しなければならず、そのためには、反応帯の幅方向（反応幅）に隙間なく飛翔体（20）の粒子が充填され、この状態が目標弾薬（100）の炸薬（102）の臨界径以上の長さを直径とする領域において充足されなければならない。しかしながら、上述のように、速度勾配のある離散した飛翔体（20）の粒子によって上述の空間占有率を満足するのは困難である。つまり、粒子化した飛翔体（20）が目標弾薬（100）に衝突しても、該目標弾薬（100）の炸薬（102）に爆轟に至る衝撃エネルギが与えられない。また、粒子化した飛翔体（20）の粒子と目標弾薬（100）の炸薬（102）との接触時の過渡温度解析から、伝熱によって炸薬が発火温度に達する時間と距離との関係を求めると、発火温度に達する昇温速度が１０ｍｍ／ｓ以下であり、これは燃焼領域の反応速度である。つまり、目標弾薬（100）の炸薬（102）は、爆燃以下の速度で反応することとなる。 From the steady state theory of ZND (Zeldovich von Neumann Doering detonation model), the impact energy Es per unit area required to maintain the steady detonation of the glaze (hereinafter simply referred to as “unit area energy Es”) is the reaction width. And the CJ point (Chapman-Jouguet point) pressure and particle velocity. For example, if the target ammunition (100) glaze (102) is Comp. In the case of B, the unit area energy Es is about 201.8 J / cm 2 . In order to maintain a steady detonation, an energy equivalent to the unit area energy Es is required in a region having a diameter longer than the critical diameter (about 4 mm) of the glaze (102) of the target ammunition (100) to be intercepted. It is necessary to have the kinetic energy of the particles of the flying object. For example, the material of the liner (16) forming the flying object (20) is titanium (Ti), and the kinetic energy E per unit area and the unit area energy when flying at a speed of 3000 m / s and an average particle size of 38 μm. Compared to Es, E is about 1/4 of Es. That is, the particles of the four projectiles (20) must collide with the reaction width (about 130 μm). For this purpose, the particles of the projectile (20) without any gap in the reaction zone width direction (reaction width). This state must be satisfied in a region whose diameter is longer than the critical diameter of the glaze (102) of the target ammunition (100). However, as described above, it is difficult to satisfy the above-described space occupancy by the particles of the discrete flying object (20) having a velocity gradient. That is, even if the flying object (20) that has been made into a particle collides with the target ammunition (100), no impact energy for detonation is applied to the glaze (102) of the target ammunition (100). In addition, from the transient temperature analysis during contact between the particles of the flying projectile (20) and the target ammunition (100) glaze (102), the relationship between the time when the glaze reaches the ignition temperature by heat transfer and the distance is obtained. The rate of temperature rise reaching the ignition temperature is 10 mm / s or less, which is the reaction rate in the combustion region. In other words, the glaze (102) of the target ammunition (100) will react at a speed equal to or less than deflagration.
第１乃至第３の発明によれば、ライナ（16）を、目標弾薬（100）の炸薬（102）の反応幅以下の粒径の粉体材料と結合剤とにより、炸薬（14）の爆轟圧力によって射出された直後に変形して飛翔体（20）となると共に粒子化するように構成している。これにより、飛翔体（20）を粒子化した状態で迎撃対象となる目標弾薬（100）に衝突させることができ、目標弾薬（100）の炸薬（102）に与える衝撃エネルギを爆燃以下の速度の反応に至る衝撃エネルギに抑えることができる。従って、上記弾頭（10）によれば、目標弾薬（100）の炸薬（102）を爆轟させることなく爆燃以下の速度で反応させて、破片威力及び爆風を極力低く抑えた上で無力化することができる。これにより、目標弾薬（100）の迎撃の際に生じ得る副次的被害を低減することができる。 According to the first to third inventions, the liner (16) is made to explode the glaze (14) by using a powder material having a particle size equal to or smaller than the reaction width of the glaze (102) of the target ammunition (100) and the binder. It is configured to be deformed immediately after being ejected by dredging pressure to become a flying object (20) and to become particles. As a result, the flying object (20) can be made to collide with the target ammunition (100) to be intercepted in the state of being atomized, and the impact energy applied to the glaze (102) of the target ammunition (100) can be reduced to a speed equal to or lower than the deflagration. The impact energy that leads to the reaction can be suppressed. Therefore, according to the above-mentioned warhead (10), the glaze (102) of the target ammunition (100) is reacted at a speed equal to or lower than the deflagration without detonating, and the power of debris and the blast are suppressed to the lowest possible level. be able to. Thereby, the side damage that may occur when the target ammunition (100) is intercepted can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
《発明の実施形態１》
実施形態１に係る弾頭は、ライナを有し、炸薬の爆轟エネルギーによってライナを変形させて成形弾と称される本発明に係る飛翔体としてのＥＦＰ（Explosively Formed Projectile, or Explosively Formed Penetrator）を多数生成して該多数のＥＦＰ（飛翔体）を高速度で側方に射出する側方散布型のマルチＥＦＰ弾頭である。
Embodiment 1 of the Invention
The warhead according to the first embodiment has a liner, and the EFP (Explosively Formed Projectile, or Explosively Formed Penetrator) as a flying object according to the present invention, which is called a molded bullet, is deformed by the detonation energy of the glaze. This is a side-spray type multi-EFP warhead in which a large number of EFPs (flying objects) are ejected laterally at a high speed.
弾頭（10）は、図１に示すような迎撃用の弾薬（1）に搭載されている。弾薬（1）は、戦車に搭載されたランチャーに装填され、弾頭（10）と、該弾頭（10）の後方に形成されて飛翔姿勢を安定させる翼部（11）とを備えている。弾頭（10）は、高速度で側方（外周方向）に多数のＥＦＰ（20）を射出して目標物に衝突させて該目標物を無力化するように構成されている。 The warhead (10) is mounted on an intercepting ammunition (1) as shown in FIG. The ammunition (1) is loaded on a launcher mounted on a tank, and includes a warhead (10) and a wing (11) that is formed behind the warhead (10) and stabilizes the flight posture. The warhead (10) is configured to inject a number of EFPs (20) laterally (in the outer peripheral direction) at high speed and collide with the target to neutralize the target.
図２に示すように、弾頭（10）は、内部に空間（S）が形成された弾殻（12）と、該弾殻（12）の内部空間（S）に充填された炸薬（14）と、該炸薬（14）を起爆する信管（15）とを備えている。 As shown in FIG. 2, the warhead (10) includes a bullet shell (12) having a space (S) formed therein, and a glaze (14) filled in the internal space (S) of the bullet shell (12). And a fusible tube (15) for detonating the glaze (14).
弾殻（12）は、両端が閉塞された筒形状に形成され、側面（外周壁）に複数の円形状の孔が形成されている。多数の孔には、ライナ（16）が嵌め込まれている。本実施形態では、弾殻（12）は、外径が５０ｍｍ程度、厚さが２ｍｍ程度に形成されている。 The bullet shell (12) is formed in a cylindrical shape closed at both ends, and a plurality of circular holes are formed on the side surface (outer peripheral wall). The liner (16) is fitted into the numerous holes. In this embodiment, the bullet shell (12) has an outer diameter of about 50 mm and a thickness of about 2 mm.
多数のライナ（16）は、それぞれ円板形状に形成され、弾殻（12）の各孔にそれぞれ嵌め込まれることによって該弾殻（12）に保持されている。より具体的には、各ライナ（16）は、弾殻（12）の各孔に内部空間（S）に向かって窪むように撓んだ形状で嵌め込まれている。ライナ（16）は、迎撃対象となる目標弾薬（100）の炸薬（102）の反応幅以下（０．１ｍｍ以下）の粒径の粉体材料と結合剤とを冷間等方圧加圧（ＣＩＰ：Cold Isostatic Pressing）によって成形することによって構成されている。具体的には、本実施形態では、各ライナ（16）は、粉体材料としてアルミニウム（Ａｌ）の粉体（平均粒径）とチタン（Ｔｉ）の粉体（平均粒径３８μｍ）とを混合したものが用いられ、結合剤として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が用いられている。即ち、本実施形態では、ライナ（16）は、冷間等方圧加圧により、粉体材料としてのアルミニウム及びチタンの各粒子が溶融することなくＰＴＦＥによって結合されることによって形成されている。 The multiple liners (16) are each formed in a disk shape and are held in the bullet shell (12) by being fitted into the holes of the bullet shell (12). More specifically, each liner (16) is fitted in each hole of the bullet shell (12) in a bent shape so as to be recessed toward the internal space (S). The liner (16) cold isostatically pressurizes the powder material having a particle size less than or equal to the reaction width (0.1 mm or less) of the glaze (102) of the target ammunition (100) to be intercepted (0.1 mm or less). It is comprised by shape | molding by CIP: Cold Isostatic Pressing. Specifically, in this embodiment, each liner (16) mixes aluminum (Al) powder (average particle diameter) and titanium (Ti) powder (average particle diameter 38 μm) as powder materials. As a binder, polytetrafluoroethylene (PTFE) is used. That is, in this embodiment, the liner (16) is formed by bonding the particles of aluminum and titanium as powder materials by PTFE without melting by cold isostatic pressing.
炸薬（14）は、弾殻（12）とライナ（16）とによって形成された内部空間（S）に充填されている。また、炸薬（14）を起爆する起爆手段としての信管（15）は、弾殻（12）の底部の中央部に接続されている。図１及び図２では、信管（15）の内部の図示を省略しているが、該信管（15）には、爆発を誘起する起爆薬と、該起爆薬の発火を炸薬（14）に伝える導爆薬（伝爆薬）とが充填されている。 The glaze (14) is filled in the internal space (S) formed by the shell (12) and the liner (16). In addition, a fusible tube (15) as a detonating means for detonating the glaze (14) is connected to the center of the bottom of the shell (12). In FIG. 1 and FIG. 2, illustration of the interior of the fuze (15) is omitted, but the fuze (15) is transmitted to the glaze (14) with an explosive that induces an explosion and the ignition of the explosive. Filled with explosive charge (explosive charge).
−動作−
迎撃する目標弾薬（100）を検知すると、信管（15）による炸薬（14）の爆轟によって各ライナ（16）が弾殻（12）の径方向外側に加速されてＥＦＰ（飛翔体）（20）に成形され、目標弾薬（100）に向かって高速で飛翔する。
-Operation-
When the target ammunition (100) to be intercepted is detected, each liner (16) is accelerated radially outward of the shell (12) by detonation of the glaze (14) by the fusible tube (15), and EFP (aircraft) (20 ) And fly at high speed toward the target ammunition (100).
具体的には、炸薬（14）を起爆すると、爆轟によって発生した衝撃圧がライナ（16）に作用し、ライナ（16）が弾殻（12）の径方向外側へ射出される。このとき、ライナ（16）は、中央部分が径方向外側へ押し出される一方、外縁部が径方向内側へ倒れ込むように変形し、ＥＦＰ（20）に成形される。このようにして、上記弾頭（10）では、多数のＥＦＰ（20）が生成されると共に、該多数のＥＦＰ（20）が側方に散布される。 Specifically, when the glaze (14) is detonated, the impact pressure generated by the detonation acts on the liner (16), and the liner (16) is injected radially outward of the shell (12). At this time, the liner (16) is deformed so that the central portion is pushed outward in the radial direction while the outer edge portion falls inward in the radial direction, and is formed into an EFP (20). In this manner, in the warhead (10), a large number of EFPs (20) are generated, and the large number of EFPs (20) are scattered laterally.
ここで、各ライナ（16）は、０．１ｍｍ以下の粒径の粉体材料と結合剤とを冷間等方圧加圧によって成形することによって構成されている。そのため、各ライナ（16）は、粒子間結合が弱く、炸薬（14）の爆轟圧力によって射出された直後に変形してＥＦＰ（20）となると共に、音響インピーダンスの違いによる粒子間での応力波の反射と透過によって粒子化する。これにより、ＥＦＰ（20）は、粒子群として、迎撃する目標弾薬（100）に向かって飛翔し、目標弾薬（100）に衝突する。 Here, each liner (16) is configured by molding a powder material having a particle size of 0.1 mm or less and a binder by cold isostatic pressing. Therefore, each liner (16) has weak interparticle bonding, and deforms immediately after being injected by the detonation pressure of the glaze (14) to become EFP (20), and stress between particles due to the difference in acoustic impedance. Particleized by wave reflection and transmission. Thereby, EFP (20) flies toward the target ammunition (100) to intercept as a particle group, and collides with the target ammunition (100).
目標弾薬（100）では、粒子群としてのＥＦＰ（20）が衝突することにより、粒子が弾殻（101）を貫通し、弾殻（101）の内部空間に充填された炸薬に衝突する。その結果、目標弾薬（100）の炸薬（102）は、爆燃以下の速度で反応することとなる。以下、迎撃する目標弾薬（100）の炸薬（102）が、定常爆轟を発生せず、爆燃以下の速度で反応する理由について詳述する。 In the target ammunition (100), when the EFP (20) as a particle group collides, the particles penetrate the bullet shell (101) and collide with the glaze filled in the internal space of the bullet shell (101). As a result, the ammunition (102) of the target ammunition (100) will react at a speed equal to or less than the deflagration. Hereinafter, the reason why the glaze (102) of the target ammunition (100) to be intercepted does not generate a steady detonation and reacts at a speed equal to or lower than the deflagration will be described in detail.
図３は、ユゴニオ（Hugoniots）曲線とレイリー（Rayleigh）線とを用いて初期の未反応状態から爆轟への遷移過程を説明するＺＮＤ理論（Zeldovich von Neumann Doering detonation model）のダイアグラムである。ＺＮＤ理論によると、目標弾薬（100）の炸薬（102）に衝撃波が入射すると、まず、圧力が上昇して未反応のユゴニオ曲線上のＡ点（初期位置）から未反応のＢ点（Neumann Spike 点）に移行する。その後、発熱反応が生起され、レイリー線に沿って反応エネルギが付加された反応生成物のユゴニオ曲線上のＣＪ点（Chapman-Jouguet Point）に達する。目標弾薬（100）の炸薬（102）に衝撃波が入射すると、このような過程で爆轟へ遷移する。 FIG. 3 is a diagram of the ZND theory (Zeldovich von Neumann Doering detonation model) explaining the transition process from the initial unreacted state to detonation using the Hugoniots curve and Rayleigh line. According to the ZND theory, when a shock wave is incident on the glaze (102) of the target ammunition (100), the pressure first increases and the point A (initial position) on the unreacted Yugonio curve changes from the unreacted point B (Neumann Spike). Point). Thereafter, an exothermic reaction occurs, and the reaction product to which the reaction energy is added along the Rayleigh line reaches a CJ point (Chapman-Jouguet Point) on the Yugonio curve. When a shock wave is incident on the glaze (102) of the target ammunition (100), a transition to detonation occurs in this process.
ところで、目標弾薬（100）の炸薬（102）に衝撃波が入射すると、反応が生起され、衝撃波の背後に反応帯が形成される。ここで、反応帯の先端、即ち、衝撃波の先端が上記Ｂ点であり、反応帯の後端が反応が終了したＣＪ点であり、上記Ｂ点からＣＪ点までの距離が反応帯の幅（反応幅）である。反応帯では、先端（Ｂ点）での格子振動が分子内振動に転換され、分子が切断されて発熱反応が生起されることによって後端（ＣＪ点）になる。その際に生起された発熱エネルギが前方の未反応領域のＢ点を維持することによって、目標弾薬（100）の炸薬（102）が定常爆轟を維持することとなる。 By the way, when a shock wave enters the glaze (102) of the target ammunition (100), a reaction occurs, and a reaction zone is formed behind the shock wave. Here, the tip of the reaction zone, that is, the tip of the shock wave is the point B, the rear end of the reaction zone is the CJ point where the reaction is completed, and the distance from the point B to the CJ point is the width of the reaction zone ( Reaction width). In the reaction zone, the lattice vibration at the front end (point B) is converted into intramolecular vibration, and the molecule is cut to generate an exothermic reaction, thereby becoming the rear end (CJ point). The exothermic energy generated at that time maintains point B in the front unreacted region, so that the glaze (102) of the target ammunition (100) maintains a steady detonation.
以上の考えに基づいて炸薬の定常爆轟を維持するために必要なエネルギＥｓを反応幅δと圧力と粒子速度の積を近似的に求めて実験と対比したYadav 等の論文（"Critical Shock Energy and Detonation Parameters of an Explosive Defence Science Journal, Vol.59, No.4, July 2009"）がある。該論文では、爆轟速度Ｄｊ、衝撃波速度をＵｓ、ＣＪ点での粒子速度をＵｊ、Ｂ点背面での粒子速度をＵｐ、反応帯での粒子速度の平均値をＵ、炸薬の初期密度をρ０、爆轟生成物の比熱比をγ、反応幅をδとし、以下の手順で炸薬の定常爆轟に必要な単位面積当たりのエネルギＥｓ（以下、単に「単位面積エネルギＥｓ」と称する。）を計算している。 Based on the above-mentioned idea, Yadav et al.'S paper ("Critical Shock Energy", which compares the energy Es required for maintaining a steady detonation of the glaze with the experiment by approximately calculating the product of the reaction width δ, pressure and particle velocity. and Detonation Parameters of an Explosive Defense Science Journal, Vol.59, No.4, July 2009 "). In this paper, the detonation velocity Dj, the shock wave velocity Us, the particle velocity at the CJ point Uj, the particle velocity at the back of the B point Up, the average value of the particle velocity in the reaction zone U, the initial glaze density ρ 0 , specific heat ratio of detonation product is γ, reaction width is δ, and energy Es per unit area required for steady detonation of glaze (hereinafter simply referred to as “unit area energy Es”) in the following procedure. ).
まず、定常爆轟であるため、
Ｄｊ＝Ｕｓ…（１）
が得られる。また、衝撃波が粒子速度の１次関数であるとすると、
Ｕｓ＝ａ＋ｂ×Ｕｐ（ａ，ｂは定数）…（２）
となる。さらに、
Ｕｊ＝Ｄｊ／（γ＋１）…（３）
であり、（１）及び（２）から、
Ｕｐ＝（Ｄｊ−ａ）／ｂ…（４）
が得られる。また、
Ｕ＝（Ｕｊ＋Ｕｐ）／２…（５）
であるため、
Ｅｓ≒（ρ０×Ｄｊ×Ｕ２×δ）／（Ｄｊ−Ｕ）…（６）
が得られる。Ｃｏｍｐ．Ｂ（ＲＤＸ；６０、ＴＮＴ；４０）の定常爆轟に必要な単位面積当たりのエネルギＥｓを求めるために、ρ０＝１．７２（ｇ／ｃｃ）、Ｄｊ＝０．７９８（ｃｍ／μｓ）、ａ＝０．２７１、ｂ＝１．８６、γ＝２．７１１、δ＝０．０１３（ｃｍ）を代入すると、Ｅｓ＝２０１．８（Ｊ／ｃｍ２）となる。
First, because it is a steady detonation,
Dj = Us (1)
Is obtained. If the shock wave is a linear function of particle velocity,
Us = a + b × Up (a and b are constants) (2)
It becomes. further,
Uj = Dj / (γ + 1) (3)
From (1) and (2),
Up = (Dj−a) / b (4)
Is obtained. Also,
U = (Uj + Up) / 2 (5)
Because
Es≈ (ρ 0 × Dj × U 2 × δ) / (Dj−U) (6)
Is obtained. Comp. In order to obtain the energy Es per unit area necessary for the steady detonation of B (RDX; 60, TNT; 40), ρ 0 = 1.72 (g / cc), Dj = 0.798 (cm / μs) , A = 0.271, b = 1.86, γ = 2.711, and δ = 0.003 (cm), Es = 201.8 (J / cm 2 ) is obtained.
目標弾薬（100）の炸薬（102）が定常爆轟を維持するためには、該炸薬の臨界径（４ｍｍ程度）以上の領域において、単位面積エネルギＥｓと同等量のエネルギを、粒子化したＥＦＰ（20）の粒子の運動エネルギとして有する必要がある。例えば、ＥＦＰ（20）を形成するライナ（16）の材料の中で密度が高いチタン（Ｔｉ）とし、仮に速度３０００ｍ／ｓ，平均粒径３８μｍで飛翔する際の単位面積当たりの運動エネルギＥを計算し、上記単位面積エネルギＥｓと比較すると、Ｅは、Ｅｓの約１／４である。即ち、Ｃｏｍｐ．Ｂの反応幅（δ＝０．０１３ｃｍ）で４個のＥＦＰ（20）の粒子が衝突しなければならず、そのためには、反応帯の幅方向（反応幅）に隙間なくＥＦＰ（20）の粒子が充填され、この状態が目標弾薬（100）の炸薬（102）の臨界径以上の長さを直径とする領域において充足されなければならない。しかしながら、上述のように、速度勾配のある離散したＥＦＰ（20）の粒子によって上述の空間占有率を満足するのは困難である。つまり、粒子化したＥＦＰ（20）が目標弾薬（100）に衝突しても、該目標弾薬（100）の炸薬（102）に爆轟に至る衝撃エネルギが与えられない。そのため、粒子化したＥＦＰ（20）が目標弾薬（100）に衝突しても、該目標弾薬（100）の炸薬（102）は爆轟に至らない。なお、目標弾薬（100）の炸薬（102）としては、通常の弾頭に用いられるＣｏｍ．Ｂだけでなく、Ｃｏｍ．Ｃ−４やＰＢＸ系炸薬である場合にも適用可能である。 In order for the glaze (102) of the target ammunition (100) to maintain a steady detonation, an amount of energy equal to the unit area energy Es in the region of the critical diameter (about 4 mm) or more of the glaze is converted into particle EFP. It is necessary to have (20) as the kinetic energy of the particles. For example, if the material of the liner (16) forming the EFP (20) is titanium (Ti) having a high density, the kinetic energy E per unit area when flying at a speed of 3000 m / s and an average particle size of 38 μm When calculated and compared with the unit area energy Es, E is about 1/4 of Es. That is, Comp. Four EFP (20) particles must collide with the reaction width of B (δ = 0.013 cm). For this purpose, the EFP (20) has no gap in the reaction zone width direction (reaction width). The particles must be filled and this state must be satisfied in a region whose diameter is a length equal to or greater than the critical diameter of the glaze (102) of the target ammunition (100). However, as described above, it is difficult to satisfy the above-described space occupancy by the discrete EFP (20) particles having a velocity gradient. In other words, even if the particleized EFP (20) collides with the target ammunition (100), no impact energy for detonation is given to the glaze (102) of the target ammunition (100). Therefore, even if the particleized EFP (20) collides with the target ammunition (100), the glaze (102) of the target ammunition (100) does not cause detonation. As the glaze (102) of the target ammunition (100), Com. B as well as Com. The present invention is also applicable to C-4 and PBX glazes.
また、ＥＦＰ（20）の粒子の衝突により目標弾薬（100）の炸薬（102）に爆轟に至る衝撃エネルギが与えられない場合、その他に目標弾薬（100）の炸薬（102）の化学反応を誘起する要因として、温度（圧力の関数）が重要な要因となる。しかしながら、ＥＦＰ（20）の粒子と目標弾薬（100）の炸薬（102）との接触時の過渡温度解析では、伝熱によって目標弾薬（100）の炸薬（102）が発火温度に達する時間と距離との関係を求めると、発火温度に達する昇温速度が１０ｍｍ／ｓ以下であった。これは燃焼領域の反応速度である。つまり、目標弾薬（100）の炸薬（102）は、爆燃以下の速度で反応することとなる。 In addition, if the impact energy to reach detonation is not given to the ammunition (102) of the target ammunition (100) due to the collision of the particles of EFP (20), the chemical reaction of the ammunition (102) of the target ammunition (100) As an inducing factor, temperature (a function of pressure) is an important factor. However, in the transient temperature analysis during contact between the EFP (20) particles and the target ammunition (100) glaze (102), the time and distance at which the target ammunition (100) glaze (102) reaches the ignition temperature due to heat transfer. The temperature increase rate to reach the ignition temperature was 10 mm / s or less. This is the reaction rate in the combustion region. In other words, the glaze (102) of the target ammunition (100) will react at a speed equal to or less than deflagration.
−実施形態１の効果−
本弾頭（10）によれば、ライナ（16）を、目標弾薬（100）の炸薬（102）の反応幅（１３０μｍ程度）以下の粒径の粉体材料と結合剤とを冷間において圧縮して材料を溶融させずに成形することで、粒子間結合を弱め、炸薬（14）の爆轟圧力によって射出された直後に変形してＥＦＰ（飛翔体）（20）となると共に粒子化するように構成している。これにより、ＥＦＰ（20）を、粒子化した状態で迎撃対象となる目標弾薬（100）に衝突させることができ、目標弾薬（100）の炸薬（102）に与える衝撃エネルギを爆燃以下の速度の反応に至る衝撃エネルギに抑えることができる。従って、上記弾頭（10）によれば、目標弾薬（100）の炸薬（102）を爆轟させることなく爆燃以下の速度で反応させて、破片威力及び爆風を極力低く抑えた上で無力化することができる。これにより、目標弾薬（100）の迎撃の際に生じ得る副次的被害を低減することができる。
-Effect of Embodiment 1-
According to the warhead (10), the liner (16) is cold-compressed with a powder material having a particle size less than the reaction width (about 130 μm) of the glaze (102) of the target ammunition (100) and the binder. By molding without melting the material, the bond between particles is weakened, and immediately after being injected by the detonation pressure of the glaze (14), it deforms to become an EFP (aircraft) (20) and to become particles It is configured. As a result, the EFP (20) can be collided with the target ammunition (100) to be intercepted in a particle state, and the impact energy applied to the glaze (102) of the target ammunition (100) is less than the deflagration rate. The impact energy that leads to the reaction can be suppressed. Therefore, according to the above-mentioned warhead (10), the glaze (102) of the target ammunition (100) is reacted at a speed equal to or lower than the deflagration without detonating, and the power of debris and the blast are suppressed to the lowest possible level. be able to. Thereby, the side damage that may occur when the target ammunition (100) is intercepted can be reduced.
《その他の実施形態》
上記実施形態１において、ライナ（16）を構成する粉体材料は、上述のものに限られない。ライナ（16）を構成する粉体材料は、例えば、鉄（Ｆｅ２０３）、ニッケル（Ｎｉ）、酸化チタン（Ｔｉ）等の単体の金属材料又はこれらの中で酸化還元反応を生じない複数種の金属材料を混合したものであってもよい。また、ライナ（16）を構成する粉体材料は、金属材料以外の材料、例えば、セラミックであってもよい。
<< Other Embodiments >>
In the first embodiment, the powder material constituting the liner (16) is not limited to the above. The powder material constituting the liner (16) is, for example, a single metal material such as iron (Fe203), nickel (Ni), titanium oxide (Ti), or a plurality of kinds of metals that do not cause an oxidation-reduction reaction. It may be a mixture of materials. The powder material constituting the liner (16) may be a material other than a metal material, for example, a ceramic.
また、上記各実施形態では、炸薬（14）の爆轟エネルギーによってライナ（16）を変形させて飛翔体としてのＥＦＰ（Explosively Formed Projectile, or Explosively Formed Penetrator）を多数生成するマルチＥＦＰ弾頭（10）について説明した。しかしながら、本発明に係る弾頭（10）はこれに限られず、ライナ（16）を射出すると共に変形させて飛翔体を生成するものであればいかなるものであってもよい。例えば、成形炸薬弾であってもよい。また、１つのＥＦＰを生成するシングルタイプのＥＦＰ弾頭であってもよい。 In each of the above embodiments, the multi-EFP warhead (10) that generates many EFPs (Explosively Formed Projectile, or Explosively Formed Penetrator) as a flying body by deforming the liner (16) by detonation energy of the glaze (14). Explained. However, the warhead (10) according to the present invention is not limited to this, and any warhead (10) may be used as long as it ejects the liner (16) and deforms it to generate a flying object. For example, it may be a molded glaze. Further, it may be a single type EFP warhead that generates one EFP.
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、目標弾薬を迎撃する迎撃用弾薬の弾頭について有用である。 As described above, the present invention is useful for a warhead of an intercepting ammunition that intercepts a target ammunition.
１０ ＥＦＰ弾頭（弾頭）
１２ 弾殻
１４ 炸薬
１６ ライナ
２０ ＥＦＰ（飛翔体）
１００ 目標弾薬
１０１ 弾殻
１０２ 炸薬
10 EFP warhead (warhead)
12 Shell
14 Glaze
16 liner
20 EFP (aircraft)
100 target ammunition
101
Claims (3)
上記ライナ（16）は、迎撃対象となる目標弾薬（100）の炸薬（102）の反応幅以下の粒径の粉体材料と結合剤との冷間圧縮形成物であって、
上記ライナ（16）は、上記炸薬（14）の爆轟圧力によって上記弾殻（12）の外側へ射出された直後に、中央部分が上記弾殻（12）の外側へ押し出される一方、外縁部が上記弾殻（12）の内側へ倒れ込むように変形して飛翔する飛翔体（20）となると共に粒子化するように構成され、
上記粉体材料は、粒子化した上記飛翔体（20）が粒子群として上記目標弾薬（100）に衝突することにより、該目標弾薬（100）の炸薬（102）に、該炸薬（102）が爆燃以下の速度で反応する衝撃エネルギを与える材料で構成されている
ことを特徴とする弾頭。 A glaze (14), a bullet shell (12) filled with the glaze (14), and a liner (16) held in the bullet shell (12), and by detonation pressure of the glaze (14) A warhead used in an interceptor ammunition configured to inject and deform the liner (16) to produce a flying object (20),
The liner (16) is a cold compression formed product of a powder material having a particle size equal to or smaller than the reaction width of the glaze (102) of the target ammunition (100) to be intercepted, and a binder,
The liner (16) is pushed out of the shell (12) by the detonation pressure of the glaze (14), and the central portion is pushed out of the shell (12). Becomes a flying object (20) that deforms and flies so as to fall into the inside of the shell (12), and is formed into particles,
In the powder material, the atomized projectile (20) collides with the target ammunition (100) as a particle group, and the glaze (102) of the target ammunition (100) A warhead composed of a material that gives impact energy that reacts at a speed lower than deflagration.
上記粉体材料の粒径は、０．１ｍｍ以下である
ことを特徴とする弾頭。 In claim 1,
A warhead characterized in that the powder material has a particle size of 0.1 mm or less.
上記粉体材料は、単体の金属材料によって構成されているThe powder material is composed of a single metal material.
ことを特徴とする弾頭。A warhead characterized by that.
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