JP2017190909A - 弾薬用容器 - Google Patents

Abstract

【課題】通常時における落下強度および気密性をより確実に担保しながら、容器内部において火薬類が発火した際の安全性も担保できる弾薬用容器を提供する。【解決手段】有底筒状の容器本体１０と、該容器本体１０の開口を塞ぐ蓋体１１とを有する。連続した溶接部３０を有する容器本体１０の円筒部１０ａに、複数個の開口孔２０ａが軸方向に延びる同一直線上に並んだミシン目状のスリット２０が形成されている。前記容器本体の外径をＤ０、前記容器本体の厚みをＤ１としたとき、０．０１５≦Ｄ１／Ｄ０≦０．０３１の関係を満し、前記容器本体１０の長さをＬ０、スリット２０の長さをＬ１、各開口孔２０ａ間の非開口部２０ｂの長さをＡ１としたとき、０．６０≦Ｌ１／Ｌ０≦０．９５と、０．０４≦Ａ１の和／Ｌ１≦０．３０の関係を同時に満すことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、例えばりゅう弾砲用発射装薬や火砲用弾薬の梱包容器などとして利用される円筒状の弾薬用容器に関する。

りゅう弾砲用発射装薬等に使用される弾薬用容器とは、細かい粒状の発射薬を装填した複数個の発射装薬を梱包して、運搬したり弾薬庫に保管する際に一時的に使用する金属容器のことである。発射装薬をりゅう弾砲等の薬室に挿入する際には、弾薬用容器は取り除かれる。一般に、りゅう弾砲用発射装薬や火砲用弾薬等に使用される梱包容器としての弾薬用容器は、運用面を配慮して一定以上の落下強度と気密性を有する構造となっている。

近年、りゅう弾砲用発射薬や火砲用弾薬は、平和貢献活動に基づく海外への派遣活動を理由に保管及び運用時における良好な取り扱い性が求められるようになってきている。火砲用弾薬や発射薬の取り扱い評価方法として、米国のＩＴＯＰ（International Test Operations Procedure）で試験方法が規格化されている。この規格の中で運用面での取り扱い性を評価する試験項目としては、落下試験や振動試験が規定されている。このような規定を満たすために、りゅう弾砲用発射装薬や火砲用弾薬用の弾薬用容器には強固な落下強度と高い気密性が要求されている。

ところが、従来の弾薬用容器では、容器内部に収容された弾薬や発射装薬を構成する火薬類が発火した場合、高い気密性を有する弾薬用容器内において火薬類の燃焼反応が生じるので、弾薬用容器自体が弾薬のように爆発してしまい、周囲の人員や機材などに多大な被害や損失を与える事態が発生する。

また、弾薬用容器に開口孔を設け、銃弾や燃焼時に弾薬容器内の弾薬が発火しても開口部が大きく開口し、内部圧力を逃がすことで、爆発するのを防ぐ弾薬用容器も提案されている。しかし、弾頭の破片のような高速破片が衝突した場合には、火薬類の燃焼が促進されて開口部が大きく開くよりも先に内圧が高くなり、弾薬容器自体が爆発してしまう。

そこで、一定の落下強度を保持しながらも弾薬の燃焼反応を緩和することで、周囲の被害を抑制できる弾薬用容器として、特許文献１がある。具体的には、有底円筒状の容器本体と、前記容器本体の円筒部には螺旋状の接合部を有し、前記容器本体の開口を塞ぐ蓋体とを有する弾薬用容器であって、容器本体の円筒部に、軸方向に延びる１本線からなるスリットが形成されている。当該スリットは複数箇所に設けてもよいとされており、円筒部の長さＬに対するスリットの長さｘの和（Σｘ）の比率（Σｘ／Ｌ）が０．２５〜３．０であり、円筒部の外径Ｄに対するスリットの幅ｙの比率（ｙ／Ｄ）が０．００１〜０．０５となるように設計されている。

また、特許文献２には、有底円筒状の容器本体と、容器本体の開口を塞ぐ蓋体とを有する弾薬用容器であって、前記容器本体の円筒部に、所定形状及び所定長さの長孔が所定隙間をもって内外貫通状に穿設され、前記長孔は所定長さの接合部と交互に並び少なくとも１つのスティッチ状脆弱部として軸方向に延びており、そして、軸方向に延びるスティッチ状脆弱部内の全長孔の隙間に、封止手段を設けることで、容器が封止されている弾薬用容器が開示されている。

特開２０１２−１１７７４１号公報 特開２０１５−２２７７６４号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２では容器本体の円筒部が螺旋状の接合部を有する鋼管、すなわちスパイラル鋼管であるため、スパイラル鋼管の厚みは鋼帯を引き出しながら螺旋状に整形する製法の関係故に厚みの上限が低く、連続した直線状の溶接部を有する電縫鋼管、板巻き鋼管、または継ぎ目無し鋼管と比べて薄い。具体的には、鋼管の外径をＤ０、鋼管の厚みをＤ１とした場合、スパイラル鋼管ではＤ１／Ｄ０が最大で０．０１４に対し、電縫鋼管ではＤ１／Ｄ０が最大で０．０７５である。容器本体としてスパイラル鋼管を用いた弾薬用容器では、弾頭の破片のような高速破片が衝突して弾薬用容器内の弾薬や発射装薬が発火した場合に生じる急激な内部圧力に対して機械的強度が不十分である場合があり、スパイラル鋼管が細かく破片化して高速度で飛散することによって周囲の人員や機材などに多大な被害や損失を与える恐れがある。

そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、通常時における落下強度をより確実に担保しながら、容器内部において火薬類が発火した際の安全性も担保できる弾薬用容器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、第１の発明の弾薬用容器は、有底筒状の容器本体と、該容器本体の開口を塞ぐ蓋体とを有し、前記容器本体の円筒部に、複数個の開口孔が軸方向に延びる貫通した同一直線上に並んだミシン目状のスリットを有する弾薬用容器であって、前記容器本体の円筒部は軸方向に連続した溶接部を有する鋼管であり、前記容器本体の外径をＤ０、前記容器本体の厚みをＤ１としたとき、０．０１５≦Ｄ１／Ｄ０≦０．０３１の関係を満たし、前記容器本体の長さをＬ０、前記スリットの長さをＬ１、各開口孔間の非開口部の長さをＡ１としたとき、０．６０≦Ｌ１／Ｌ０≦０．９５、０．０４≦Ａ１の和／Ｌ１≦０．３０の関係を満たすことを特徴とする。

第２の発明の弾薬用容器は、有底筒状の容器本体と、該容器本体の開口を塞ぐ蓋体とを有し、前記容器本体の円筒部に、複数個の開口孔が軸方向に延びる貫通した同一直線上に並んだミシン目状のスリットを有する弾薬用容器であって、前記容器本体の円筒部は継ぎ目無し鋼管であり、前記容器本体の外径をＤ０、前記容器本体の厚みをＤ１としたとき、０．０１５≦Ｄ１／Ｄ０≦０．０３１の関係を満たし、前記容器本体の長さをＬ０、前記スリットの長さをＬ１、各開口孔間の非開口部の長さをＡ１としたとき、０．６０≦Ｌ１／Ｌ０≦０．９５、０．０４≦Ａ１の和／Ｌ１≦０．３０の関係を満たすことを特徴とする。

本発明の弾薬用容器によれば、容器本体の外径（Ｄ０）に対する容器本体の厚み（Ｄ１）の比を０．０１５≦Ｄ１／Ｄ０≦０．０３１に設定していることで、火薬類が発火した非常時に容器本体が破片化することを避けられ、発火時安全性を担保することができる。更に容器本体の長さ（Ｌ０）に対するスリットの長さ（Ｌ１）の比と、スリットの長さ（Ｌ１）に対する非開口部のトータル長さ（ΣＡ１）の比を所定の範囲に設計していることで、通常時における落下強度および気密性をより確実に担保しながら、容器内部において火薬類が発火した非常時には弾薬用容器の爆発を避けられ、発火時安全性も担保することができる。

実施形態１の弾薬用容器の一部破断側面図である。 実施形態２の弾薬用容器の一部破断側面図である。

以下に、本発明の代表的な実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態１の弾薬用容器１は、有底筒状の容器本体１０と、該容器本体１０の開口を塞ぐ蓋体１１とを有し、内部に複数個の弾薬または発射装薬（図示せず）が直列に並べて装填されるようになっている。弾薬（発射薬）としては、シングルベース発射薬、ダブルベース発射薬、トリプルベース発射薬、マルチベース発射薬等が用いられる。

第１の発明の容器本体１０は鉄鋼製であり、鉄鋼板の短辺を丸めて、長辺同士を突き合わせ、突き合わせた長辺において溶接される電縫鋼管または板巻鋼管であって、軸方向に連続した溶接部３０を有する。

第２の発明の容器本体１０は鉄鋼製であり、加熱された丸鋼片を穿孔機で中空管とした後、プラグミルで圧延した継ぎ目無し鋼管であって、溶接部を有さない。

容器本体１０の外径Ｄ０に対して容器本体１０の厚みＤ１の比を０．０１５≦Ｄ１／Ｄ０≦０．０３１に設定することが好ましい。Ｄ１／Ｄ０が０．０１５より小さいと火薬類が発火した非常時に容器本体が破片化する場合があり、Ｄ１／Ｄ０が０．０３１より大きいと容器本体１０自体の重量が増加して運搬時や取り扱い時に支障をきたす。１５５ｍｍ級のりゅう弾砲用発射装薬に用いる弾薬用容器の場合、容器本体１０の厚みＤ０は一般に２．６〜３．７ｍｍである。

蓋体１１は、弾薬用容器１内を密閉できるものであれば、その材料は特に制限されない。例えば容器本体１０と同様の鉄鋼製とするほか、鉄鋼以外の金属製、プラスチック製、繊維強化プラスチック製、樹脂含浸紙製、又はゴム製とすることも可能である。蓋体１１の形状は、平板状、ドーム状、カップ状であり特に制限されない。蓋体１１は、容器本体１０の開口へ圧入又は螺合により嵌合される。

そのうえで、容器本体１０の円筒部１０ａには、軸方向に延びるスリット２０が形成されている。当該スリット２０は、複数個の開口孔２０ａが同一直線上に並んだミシン目状（破線状）を呈し、各開口孔２０ａは円筒部１０ａを内外貫通して穿設されている。これにより、弾薬用容器１内において弾薬が発火した際に、各開口孔２０ａを介して燃焼ガスを積極的に弾薬用容器１外へ放出することで内圧上昇を抑制でき、弾薬用容器１の爆発を回避することができる。一方、スリット２０はミシン目状に形成されているため、各開口孔２０ａの間には非開口部２０ｂが存在する。これにより、非開口部を有しない、すなわちスリット全体が連続した開口孔からなるスリットを形成した場合よりも落下強度が高くなる。

各開口孔２０ａの形状は、軸方向に長い長方形や楕円形のほか、円形や正方形とすることもできる。中でも、軸方向に長い略直線形状となるような長方形や楕円形が好ましい。

ここで、容器本体１０の長さをＬ０、スリット２０の長さをＬ１、各開口孔２０ａの長さをＡ０、各開口孔２０ａの間に存在する非開口部２０ｂの長さ（隣り合う開口孔２０ａ同士の距離）をＡ１としたとき、容器本体１０の長さＬ０に対するスリット２０の長さＬ１の比（Ｌ１／Ｌ０）は、０．６０≦Ｌ１／Ｌ０≦０．９５、好ましくは０．７０≦Ｌ１／Ｌ０≦０．９５とする。（Ｌ１／Ｌ０）が０．６０未満では、容器本体１０の長さＬ０に対してスリット２０の長さＬ１が短すぎることで、弾薬用容器１内において火薬類が発火した際に、燃焼ガスが弾薬用容器１の全体から効率よく放出されず、弾薬用容器１が爆発する危険性が高まり発火時安全性が不足する。一方、（Ｌ１／Ｌ０）の上限が０．９５より大きい場合は蓋体１１の嵌合部に干渉し、火薬類が発火した際に嵌合部が変形し蓋体１１が飛散して発火時安全性が不足する。

同時に、スリット２０の長さＬ１に対する非開口部２０ｂの長さＡ１の和（ΣＡ１）が、０．０４≦ΣＡ１／Ｌ１≦０．３０、好ましくは０．１２≦ΣＡ１／Ｌ１≦０．２０の関係も満たすように設計する。これにより、スリット２０を設けることで発火時安全性を担保しながら、スリット２０を形成することによる強度低下を必要最低限に抑えられるので、落下強度も確実に担保することができる。（ΣＡ１／Ｌ１）が０．０４未満では弾薬用容器１の落下強度が不足し、０．３０を超えるとスリット２０が開口するために必要な圧力が高すぎて発火時安全性が不足する。スリット２０の長さＬ１は弾薬用容器に収納する弾薬の大きさにより設定されるため、非開口部２０ｂの長さＡ１としては、好ましくは１ｍｍ以上１３ｍｍ以下、さらに好ましくは１ｍｍ以上５ｍｍ以下に設定することで、落下強度試験及び発火時安全性試験を同時に満たすことができる。

上記２つの条件を同時に満たす限り、開口孔２０ａの穿設個数は特に制限されない。好ましくは３〜５０個、より好ましくは１０〜４０個、さらに好ましくは２０〜３０個の範囲で自由に設計できる。また、上記２つの条件を同時に満たす範囲において、各開口孔２０ａの長さは１０〜２００ｍｍ好ましくは２０〜１６０ｍｍの範囲で自由に設計することができる。各開口孔２０ａや各非開口部２０ｂの長さは必ずしも統一されていなくてもよいが、全ての開口孔２０ａ及び非開口部２０ｂの長さは同じであることが好ましい。また、各開口孔２０ｂの幅（弾薬用容器における周方向寸法）も０．０５〜７．０ｍｍ、好ましくは０．１〜５．０ｍｍの範囲で自由に設計すればよい。

次に、図２に示す本実施形態２の弾薬用容器２について説明する。容器本体１０は鉄鋼製であり、予め円筒状に形成された継目無し鋼管である。

容器本体１０の外径Ｄ０に対して容器本体１０の厚みＤ１の比を０．０１５≦Ｄ１／Ｄ０≦０．０３１に設定することが好ましい。Ｄ１／Ｄ０が０．０１５より小さいと火薬類が発火した非常時に容器本体が破片化する場合があり、Ｄ１／Ｄ０が０．０３１より大きいと容器本体１０自体の重量が増加して運搬時や取り扱い時に支障をきたす。１５５ｍｍ級のりゅう弾砲用発射装薬に用いる弾薬用容器の場合、容器本体１０の厚みＤ０は一般に２．６〜３．７ｍｍである。

本実施形態２である弾薬用容器２の蓋体１１及びスリット２０の形態は、実施形態１である弾薬用容器１と同一である。

なお、図示していないが、円筒部１０ａの外周面又は内周面には、弾薬用容器１の気密性を担保するため、スリット２０の各開口孔２０ａを封止する封止材が接合される。封止材は、各開口孔２０ａを個別に封止したり、複数個を纏めて封止するなど、比較的短寸なものを複数枚接合することもできるが、生産性の観点からは、全ての開口孔２０ａを長尺な１つの封止材によって封止することが好ましい。封止材は、容器本体１０へ接着ないし溶接等によって接合すればよい。また、封止材は、容器本体１０よりも強度が低い素材とする。弾薬用容器１内において弾薬が発火した際に、内圧上昇に伴って他の部位よりも優先的に破損されなければならないためである。例えば、鉄鋼製の容器本体１０に対して、封止材はアルミニウムや銅などの軟質金属製、又はポリエチレンやポリプロピレンなどの合成樹脂製、又はシリコンシーラントなどのシーラント材とする。

次に、上記構成の弾薬用容器１の作用について説明する。弾薬用容器１の運搬時や一時保管時等の取扱時において、衝撃や温度上昇等の原因により弾薬用容器１内の弾薬または発射装薬が燃焼反応を引き起こした場合、発生する燃焼ガスによって弾薬用容器１内の圧力が上昇する。すると、燃焼ガスの高い圧力により封止材が他の部位に優先して破損することでスリット２０が開口され、燃焼ガスがスリット２０を介して外部へ積極的に放出される。これにより、弾薬用容器１の内圧上昇が抑制されて弾薬用容器１の爆発が回避され、発火時安全性が確保される。一方、容器本体１０の長さＬ０に対するスリット２０の長さＬ１の比及びスリット２０の長さＬ１に対する非開口部２０ｂの長さＡ１の和（ΣＡ１）の比が所定の条件を満たすことで、仮に運搬時等に弾薬用容器１が地面に落下しても、落下強度が確保されているので破損および気密性の損失が回避される。

また、弾薬用容器が落下した際の破損をより回避できると共に、運搬容易性を向上するため、容器本体１０の軸方向端部や中央部に、容器本体１０の外面を囲むよう溶接等によって設けられた、把手状のリムを設けることもできる。

容器本体としては、板巻鋼管、継目無し鋼管、スパイラル鋼管を用いた。各鋼管の引張強度は２７０Ｎ／ｍｍ^２の鋼材を用いた。容器本体の長さＬ０は１１２６ｍｍとした。

スリットを封止する封止材には、厚み０．５ｍｍで粘着力が７．９Ｎ／１０ｍｍのアルミニウムテープを使用した。封止材の長さは各スリットの長さＬ１に対して３０ｍｍ長くなるように、封止材の両端をスリットの両端から各１５ｍｍの位置に配置した。

弾薬用容器の内部には、ニトロセルロース、ニトログリセリン及びニトログアニジンを主成分とするトリプルベース発射薬を１３ｋｇ収容した。このトリプルベース発射薬は六角１９孔形状に形成され、直径１４ｍｍ及び長さ１４ｍｍ、内孔径０．５ｍｍである。

そのうえで、容器本体へ、表１，表２および表３に示す条件で１本のスリットを軸方向と平行に形成し、落下強度及び発火時安全性を下記のように評価した。その結果も表１，２，３に示す。

（落下強度）
弾薬用容器を地面に対して平行にした状態で２．１ｍの高さから落下させる落下強度試験で、次の基準で評価した。
○：容器本体が変形せず、アルミニウムテープが破れなかった。
×：容器本体が変形して、アルミニウムテープが破れた。

（発火時安全性）
爆薬によって１９００ｍ／ｓに加速された、直径１５ｍｍ、質量２０ｇの円柱形状の鋼鉄製飛翔体を弾薬用容器の円筒部側面へ衝突させて発火時安全性試験を行い、次の基準で評価した。
○：弾薬用容器が破片化することなくスリットが開口し爆発しなかった。
×：弾薬用容器が２つ以上の破片となって飛散して爆発した。

表１，２の結果から、０．６０≦Ｌ１／Ｌ０≦０．９５と０．０４≦Ａ１の和／Ｌ１≦０．３０の条件を同時に満たす条件のスリットを形成した実施例１〜１５では、落下強度及び発火時安全性が確実に担保されていた。

一方、比較例１はスパイラル鋼管であって（Ｄ１／Ｄ０）が小さすぎるため、発火時安全性が悪かった。比較例２，７は、（Ｄ１／Ｄ０）が小さすぎるため、発火時安全性が悪かった。比較例３，８は（Ｌ１／Ｌ０）が小さすぎるため、発火時安全性が悪かった。比較例４，９は（Ｌ１／Ｌ０）が大きすぎるため、蓋体の嵌合部に干渉し、火薬類が発火した際に嵌合部が変形して蓋体が飛散して発火時安全性が不足していた。また、比較例５，１０は（Ａ１の和／Ｌ１）が小さすぎるため、落下強度が悪かった。一方、比較例６，１１は、（Ａ１の和／Ｌ１）が大きすぎるため、発火時安全性が悪かった。

１・２・３ 弾薬用容器
１０ 容器本体
１０ａ 円筒部
１１ 蓋体
２０ スリット
２０ａ 開口孔
２０ｂ 非開口部
３０ 連続した溶接部

Claims (2)

1. 有底筒状の容器本体と、該容器本体の開口を塞ぐ蓋体とを有し、前記容器本体の円筒部に、複数個の開口孔が軸方向に延びる貫通した同一直線上に並んだミシン目状のスリットを有する弾薬用容器であって、
   前記容器本体の円筒部は軸方向に連続した溶接部を有する鋼管であり、
   前記容器本体の外径をＤ０、前記容器本体の厚みをＤ１としたとき、
   ０．０１５≦Ｄ１／Ｄ０≦０．０３１の関係を満たし、
   前記容器本体の長さをＬ０、前記スリットの長さをＬ１、各開口孔間の非開口部の長さをＡ１としたとき、
   ０．６０≦Ｌ１／Ｌ０≦０．９５
   ０．０４≦Ａ１の和／Ｌ１≦０．３０
   の関係を満たす弾薬用容器。
2. 有底筒状の容器本体と、該容器本体の開口を塞ぐ蓋体とを有し、前記容器本体の円筒部に、複数個の開口孔が軸方向に延びる貫通した同一直線上に並んだミシン目状のスリットを有する弾薬用容器であって、
   前記容器本体の円筒部は継目無し鋼管であり、
   前記容器本体の外径をＤ０、前記容器本体の厚みをＤ１としたとき、
   ０．０１５≦Ｄ１／Ｄ０≦０．０３１の関係を満たし、
   前記容器本体の長さをＬ０、前記スリットの長さをＬ１、各開口孔間の非開口部の長さをＡ１としたとき、
   ０．６０≦Ｌ１／Ｌ０≦０．９５
   ０．０４≦Ａ１の和／Ｌ１≦０．３０
   の関係を満たす弾薬用容器。

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