JPS60501844A - 運動エネルギ−徹甲弾 - 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】 金属加工技術に於て、金属及び合金を冷間加工する事は古来周知である。米国特 許３．’２０９．４５′５から、仕上げ加工に先立ちダイにおいて素材を賦形す ることが知られている。米国特許４．　Ｏ９５，６４４から、焼結した電極素材 に軸方向の圧力をかけ、粒構造を再配向付けるべく素材を半径方向に加圧流動せ しめる事が知られてい°る。

例えば全長に沿って或いは長さの一部分だけに沿って所定の可変強さを有する金 属製徹甲弾を得るよう金属の機械的性質を予知し５る態様で制御する事が出米れ ば非常に望ましいであろう。本発明はこの目的を達成する事を目指すものである 。

発明のｉ要 本発明は、前記特許に開示された如く金属及び合金の強度を増強し及び或いは機 械的性質を事前に予知しうる態様で制御する為の方法に従い製造された、連動エ ネルギー徹甲弾に関する。所望の強度或いは＠械的性質に基いて決定された前形 状及び寸法の素材が、長さが実質的に横方向寸法以上である様にして作製される 。前成形された素材は所望の最終形状を画成する密閉室に導入される。素材の少 くとも一部分は室を画成する壁周囲から離間され、その間隔の相対寸法は素材の 当該部分の所望の強度或いは機械的性質を得る為に必要な冷間加工量によって決 定される。

素材の一表面は室の可動壁と保合する。至の可動壁は十分な大きさの連続的な圧 縮力を加え、似って前成形された素材をして変形せしめ、そして圧稲行楔の最後 の室を充満せしめつつ同時に、素材の長さを減じ且つ素材の体積を一定に維持す る。圧縮力は、前成形された素材の降伏強さが漸増するような割合で加えられる 。同時に、圧縮力は、素材の全円周が室の壁と接触しそして圧縮工程の最後に室 を充満して所望の最終形状となる迄、降伏強さが増加するに従い漸増する。かく して製作された素材は徹甲弾の製造に使用される。

本発明の目的は運動エネルギー徹甲弾を提供することである。

本発明の他の目的は長さに沿って、事前予知しうるよ５に制御された強さ或いは 硬さの如き機織的性質を有する徹甲弾を提供することである。

他の目的及び利益は今後明らかにされよう。

図面の簡単な説明 第１図は素材を収納する密閉ダイの断面図。

第２図は第１図の素材の成形後の立面図。

第３図は他の≧材を収納する密閉ダイの断面図。

第４図は第６図の素材の成形後の立面図。

第５図は他の素材を収納する密閉ダイの断面図。

第６図は第５図の素材の成形後の立面図。

第７図は他の素祠を収納する密閉ダイの断面図。

第８図は第７図の素材の成形後の立面図。

第９図は他の素材を収納する密閉ダイの断面１゜第１０図は第９図の素材の成形 後の立面図。

第１１図はねじれ不安定性による＃！７．旋模様全模様素材の斜視図。

第１２図は９１％タングステン合金の、冷間加工による伸び率対面積の増加率の グラフ。

第１３図は９１％タングステン合金の、冷間加工による最大引張強さ対断面棺増 加率のグラフ。

第１４図は９１％タングステン合金の、冷間加工による硬度対横断面積増加率の グラフ。

第１５図は滑腔式器から発射された徹甲弾の概略図。

第１６図は送弾筒が組付けられた徹甲弾の立面図。

詳細な説明 同じ番号は同１じ貿素を示す図面を参照して許し、く説明するに、第１商には端 部が壁１４及び１６で画成された密閉室１２を有する圧縮機１０の一部が示され ている。

壁の少くとも一つ、例えば壁１６は、壁１４に近づいてまたそこ力１ら離れて移 動自在である。室１２内部には冷間加工すべき金属の素材１８がｆ釉えられる。

素材１８は円筒形にｎＩＪ成形される。室１２は、素材の為の所望の最終外形を 画成し、本実施例では素材と同じく円筒とした。壁１６は、素材１８の一端面と 係合し前成形された素材１８をして変形せしめ、Ｆ：Ｆ、６エ柿の最後に室１２ を充満せしむるに十分大きな力でＭｋ的なＥＥｅｄ力を加える。素材１８は同時 に長さを減じっつ体積を維持し、似って第２図に１８′で示される如き最終形状 となる。壁１６の圧縮力は素化１８の降伏強さが０１増するよう十分に徐々に加 えられる。このことは結局、圧縮力をして、素材１８の全円周が室１２の壁と接 触しそして第２図に示す如く圧妬工程の最後に所望の最終形状となる迄、降伏強 さの漸増に従って漸増する必要を生ゼしめる。

現実の構造物と係る事実上全ての工業設置ｒ上の問題に於て、技術者及び科学者 は、座屈を起こす水準に至る円柱或いは円柱型構造体の負荷を排除する設計をす る為に努力している。そうした円柱の座屈は二百年間に杉って知られて来た。

円柱の座屈の数学的定義は最初にり、　Ｅｕ１ｅｒによって１７４４年に生みだ され、そして原理力櫟式は以来、３’ｕｌｅｒ式として周知である。核酸は、簡 単に云うなら、円柱が自身の或いは付加重量によって屈曲する以前成る長さにな っていなければならない事を規定している。

Ｅｕ　１　ｅ　ｒ公式は時の試練に耐えた。

原式は文献（１）において述べられた。

＋１１　Ａ、　Ｅ、　Ｈ，Ｌｏｖｅ　、　Ｍａｔｈｅｒｎａｔｉｃａｌ　Ｔｈｅ ｏｒｙ　ｏｆＥｌａｓｔｉｃｉｔｙ　、　Ｄｏｖｅｒ　Ｐｕｂｌｉｃａｔｊｏｎ 　１９７４゜ＦＬ”　＞　４２Ｂ　Ｎ ここに、Ｆ＝ボンド荷重（ｌｂｓ　） Ｌ−インチ長さ Ｂ＝曲げ剛性＝ＥＩ（Ｌｂ／１ｎ２）、ここに、Ｅ＝ギヤング率Ｌｂ／１ｎ２） ■＝曲げ軸に関する慣性モーメント （ｉｎ’） 今日の形では、方程式（２）が として与えられる。

ここに、 ＷｃＲ＝座屈を起こす臨界荷重 そして Ｋｃ＝支持及び負荷の仕方に依存する定数。

実際上、軸方向荷重に締付は即ち支持された端部状態に対するＫｃの値は式（２ ）に於て３９．４８として文献（２）に与えられるが、これは正確には４ｚとほ ぼ等しし）。従って が正しいＥｕ　１　ｅ　ｒ方程式である。

（２）　Ａｌｅｘａｎｄｅｒ　Ｂｌａｋｅ　、　Ｐｒａｃｆｉｅａｌ　５ｔｒｅ ｓ＠Ａｎａｌｙｓｉｓｉｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　、　Ｍａ ｒｃａｌ　Ｄｅｋｋｅｒ　、Ｉｎｃ。

１９８２゜ 臨界座屈荷重Ｗ　がヤング半Ｅ１部分頂性モーメＲ ン）Ｉと比例し、且つ円柱長さの２乗と反比例し、即ち１／Ｌ２に比例し、そし て材料の降伏強さからは独立している事が文献で強調されている事実である。臨 界座屈は一軸降伏強さ値以下で発生する事が更に強調されている。

本発明者は、所望の最終寸法従って機械的性質を実現するに必要な変形力の大き さが、工学教書が祭制領域として定義しているところの円柱の座屈のそうした要 素を活用する事によって達成し得る事を発見した。例えば、初期直径が０．６２ インチであるタングステン基の重金属合金素材が、ｉ内径０５８インチの圧縮ダ イに配置され、軸方向に圧縮力が加えられる。全変形のおよそ２５％圧縮した後 、この変形が一様の１：Ｅ縮では無い事が分つ女。

むしろ、ダイ壁間拘束体に当る迄みがけ上座屈による変形が起こり、その後素材 はほぼ一様なピッチで端から端迄螺旋状様式に変形し続けた。第１１図を参照さ れたい。

田Ｗｉ応力により最終変形が起こる。分り勿い様、本発明者はこの螺旋変形周期 現象を、最終寸法達成迄の１ｌｌＥ縮に先立つねじれ不安定性として定義する。

代表的な例に於て、素材１８は、長さ５４９インチそして直径０６４５インチの ９４％タングステン基合金から製作された。素材１８′は長さが４．５０インチ そして直径が０．３８１インチであった。硬さはその全長さに渡って非常に均一 で且っ３９と４０Ｒｃとの間で変化した。

第′５図には室１２内の別の素材２０が例示される。素材２０は直径が素材１８ より小さく、圧縮及び冷間加工の後素材２０′を形成した。硬さに対する効果は 、第１図及び２図に関連して達成されたものと巨）−であった。

然し乍ら、冷間加工の割合が増加すると硬さは同様に増加した。第１４図を参照 されたい。

第５図には室１２内の類似の素４：Ａ２４が示される。素材２４は９４％タング ステン合金から製作さね、円錐台の形をしている。圧縮の後出来だ素材２４′は 円筒であったが、その硬さは第６図に於て上端から下端迄漸増し、Ａ、Ｂ及びＣ におけるＲＡ値の読みは６６．６９及び７２であった。Ａでの引張強さは２５％ の伸びで１３５．０００ｐｓｉそしてＣでは２％の伸びで２００，０００ｐｓｉ であった。

第７１では、圧縮機３８は円筒部４０及び円錐部４２で画成される室を有してい る。室は可動壁４４によって密閉されている。素材４８は、円筒であり円筒状部 分４０の長さより大きい長さを有し且っ−っの平面端とテーパ一端とを有してい る。円筒状素＠４８の直径は実質的に円筒状部分４０の直径以下である。圧縮し た後、円筒状部分５０とテーパ一部分５２とを有する素材４８’が形成された。

テーパ一部分５２は藁のテーパ一部分４２と合致し、一方円筒状部分５０は室の 円筒状部分４ｏと合致する。素材４８′の円筒状部分５ｏに沿っての硬さは以下 の通りであった。圧縮された後、素材４８′に於て、帯域ＡＢの硬さは変化せず 、硬さはＢからＣにかけて増加し、そして増加はＣからＤにかけてか最大であっ た。

第９図には密閉された円筒状の室３０を画成する可動の債２８及び２９を有する 類似の圧縮機２６が示される。

素材３６は円筒状部分６５とテーパ一部分３５とを有する。圧縮の後、素材３６ ′のＲＡ硬さの値は、第１０図に示される様にＡで６９．５、Ｂで７０そしてＣ で７２であった。帯域ＡＢでは引張強さは１０％の伸びで１６５．０００ｐａｉ でありまたＣでは引張強さは２％の伸びで２００．０００　ｐｓ＋であった。

第１２図は伸び対断面積変化率のグラフであり、ここでの素材の最終寸法は直径 ０３６４インチそして長さが４．５０インチであった。第１６図は最後に述べた 素材に対する最大引張強さと断面種変化率との間の相関を例示している。第１４ 図は最後に述べた素材に対する硬さ対断面積変化率のグラフである。第１２乃至 １４図は９１％タングステンを含有する合金素材に閃遅している。

試験結果は、室の両端のただ一つが或いは両方の壁が移動するかどうかには差が 無い事を示した。成形の速度は重要な要素では無かった。素材を、室の軸に沿っ て配置するのとは逆に、室の軸に関してオフセットした時の結果は実質的に同じ であった。全ての場合に、硬さは冷間加工に比例して第１４図に示す如く増加し た。

本発明は、素材の長さに沿った所定の位置での強さ及び硬さの事前予知しうる態 様での変更を容易とする。本発明を実施する為の特別な設備は不安である。かく して、本発明は従来の流体圧式或いは機械式圧縮機で実施用ｙる。本発明はこれ までスェージング或いは鍛造によって達成された機能をより効果的且つ経済的に 実行出来、一方こうした方法に於ては果し得なかった、最良の表面仕上げ、最小 の最終スクラップ損失、厳密に管理された直径及び長さ、の如き特性を達成し、 そして制御された可変の機械的特性を備えたバーを造り出す。

素材１８′の如き単純円筒の製作の為の工程は以下の通りである。所望の田縮血 径及び長さを、直径Ｄ２及び長さＬ２の様に定義する。必要とする長さに基き、 面積の必然変化量を、例えば第１３図の表から決定し、次に必要とする直径り、 を選定する。−躍体積公式から？Ｕ期長さＬｌを計算する： 寸法Ｄ１及びＬｌの素材を製作する。吹いて素材を前述の如き密閉室内で圧縮す る。

かくて、本発明は、全脂を冷間加工して所定の強さとすることによる注文設計を 容易とする。可動壁１６の移動速度は関与する材料の強さに基き、希望に応じて 変化し得る。壁１６の代表的な移動の速度は毎分α０５から２００フイート（１ ５ミリから６０００センチ）である。

前述の素材の為の金属は、タングステン合金若しくはウラン、鋼、或いは他の高 強度合金の複合切料である。

前成形した素材は、焼結として周知の過程によって、タングステンを含有する粉 体を固結することによって装作し得る。粉体の焼結には、高温焼結、ホットプレ スとして知られる加圧焼結、加圧なしの焼結、そして高温等用ブレスを含む様々 に多くの方法による粉体化金属の固結が含まれる。

複合材料に関し、銅の割合は５がら５０％の災１き広範囲に渡って変化し得る。

前述の過程を経た７０％タングステン及び３０％銅を使用して、好ましい結果が 得られた。

第１５図及び１６図には、上記に説明した方法に従って得られた一つ或いはそれ 以上の最終素材から装造された運動エネルギー徹甲弾６０が例示される。上記説 明に従って製造され且つ上記に述べたタングステン合金を使用する場合、徹甲弾 ６０は対戦車武器若しくは他の軍用徹甲弾型武器として使用し得る。ここに開示 した方法はＣ＋下の特徴を有する徹甲弾の製造を可能とする二重後端が非常に硬 質で中央部分の硬さがそれ以下で、然も高い伸び率を有する：前端が非常に硬質 で中央部が軟質、そして後端が非常に軟質。

徹甲弾６０は硬質尖頭化弾類６２を備えている。滑腔砲武器で使用した場合、徹 甲弾は安定装置及び装弾筒を有シ得る。アルミニウムの如き金属から製作された 安定用後尾円錐６４が、発射体の弾頭６２とは反対の端部に装着される。装弾筒 ６６は徹甲弾６０の中央部分のリブ付表面６８と係合する。装弾筒６６は好まし くは二つ或いはそれ以上の部分から成り、そして武器７０の２６杯と接する為の 円筒部６７を有する。徹甲弾６０か武器７０から発射されると、装弾筒６６は推 進用ガスの力を徹甲弾に伝達し、そして後、第１６図に示す如く分解する。

徹甲弾６０は内部に適切な遅延性を備える爆発性の成形爆薬を有し得、従って爆 党は弾頭６２が貫徹した後に起こる。武器７０は定置式或いは戦車若しくは飛行 機の如き輸送機関に装備し得る。安定用後尾円錐に代えて安定翼を利用し得る。

本発明は本発明の精神或いは本餉的属性から離れる事無く他の特定形状に於て具 体化し得、従って本発明の範囲を示すものとしては前述の明＃ｌ臀では無く添イ 」請求の範囲に対して参照がされるべきである。

浄書（内容に変更なし） 手続補正書（方式） 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 補正をする者 事件との関係　特許出願人 電話２７３−６４３６番 補正命令通知の［１付　昭和６０年７月２３日補正の対象 補正の内容　別紙の通り

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　少くともＶＬ径の５倍の長さを有する連動エネルギー徹甲弾にして、以下の 段階、即ち （ａｌ　所望の強さ及び機械的性質に暴き決定された前形状及び寸法を備える金 属素材を製作し、（ｂ）　顛Ｊ記前成形した素しを所望の外面的最終形状を画成 する密閉室に導入し、該前成形した累相の外表面の少くとも一部分を室を定義す る楡の少くとも一部分から離間し、その場合該間隔の相対寸法を素材の当該部分 に所望される強さ或いは物理的性質を達成するに要する冷間加工の量によって決 定し、 （ｃｌ　前記素材の一表面を前記室の少くとも一つの可動壁と係合させ、そして 十分な大きさで前記壁により連続的な用縮力を加え、前・成形した素杓をして変 形せしめ、そしてＥ　＆ｉ工程の最後に室を光漏せしめ、そして（ｄ＞　素材の 降伏強さを漸増するべく室の前記可動壁を移動することによって前記圧縮力を加 え、そして素すの全周辺が壁と接触する迄、降伏強さが増大するに従いＦＩｉｌ 記力の大きさを漸増する ことにより達成される予知しうる態様で長さに沿って強度を得るよう冷間加工さ れた運動エネルギー徹甲弾から成る装置。 ２　段階（ｃ）及び（ｄ）には、素材を変形し、全ての横方向寸法をＦＦ、稲の 際中間−の割合で増加させる事か含まれる特許請求の範囲第１項記載の装置。 五　段階（ｃ）及び（ｄ）には、素材を変形し、横方向寸法を圧縮の際中実る害 」合で増加させる事が言まれる特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４　段Ｆａ（ｃ）及び（ｄｌは可動壁の速度を十分に遅くして実態され、以って 素材をして、素材の横方向寸法が増加する時のねじれ不安定性を排除せしめる特 ｒＩ＋ｍ求の範囲第１項記載の装置。 ５　段階（ａ）にはタングステンを含４する金属素材を装造する為の粉体の固結 が含まれる特許請求の範囲第１項記載の装＠。 ｋ　段階（ａ）にはタングステン、ニッケル、鉄及びコバルトの粉体の焼結が含 まれる特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７　徹甲弾は一端に尖頭弾頭を陶え、他端に安定用手段を備える特許請求の範囲 第１項記載の製阪。 ８、　徹甲弾の、安定手段に隣接する部分の硬さは、実質的に段＠（ａ）で得ら れる前成形した素杓の本来の硬さである特許請求の範囲第１項記載の装置。 ９　徹甲弾はタングステンの合金がら作られる特許請求の範囲第８項記載の装置 。 １１１　段階（ａ）にはウラン、鋼、或いは他の高強度合金から素材を製作する 事が含まれる特ｄｆ詩求の軛囲第１項記戦の装置。 １ｔ　長さが実質的に横方向寸法より大きい前成形した素材を使用し、可動壁を 、素材をして素材の横方向寸法が増加する時のねじれ不安定性を排除せしむるに 十分赤い速度で移動し、そして段＠（ａ）を段階（ｃＩ及び（ｄ）が長さに沿っ て所定の範囲で硬さの変化する素材を作り出す様実施することを含む特許請求の 範囲第１項記載の装置。 １２、段階（ｃ）及び（ｄ）は、素材を座屈させそして圧翻工根の最後に所定の 位置に所定の硬さを有する製品を作り出す様適合されている特許請求の範囲第１ １項記載の装置。