JP5845939B2

JP5845939B2 - 火炎抑制材

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Publication number: JP5845939B2
Application number: JP2012020559A
Authority: JP
Inventors: 重宣宮; 友行久田; 吾郎中下; 漢二中塚
Original assignee: NOF Corp
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: JP2013160401A

Description

本発明は、弾薬に装填され、火砲の内部で発生した発射薬の燃焼ガスが外気に触れて火炎が発生するのを抑制する火炎抑制材に関する。

従来、例えば、りゅう弾砲などの火砲では、薬室内に装填された発射薬を燃焼させて発生させた高温のガス（燃焼ガス）の圧力により飛しょう体が射出する際、燃焼ガス中に含まれる高温の一酸化炭素や水素が火砲の先端（砲口）にて外気中の酸素と急激に反応して、火炎（砲口炎）が発生することがある。実弾に替えて木や紙などからなるふた栓をし、燃焼ガスの圧力によりふた栓を破壊することで音のみを発生させるいわゆる空包でも同様である。また、次の弾薬を装填するために火砲の末尾の鎖栓を開く際にも、薬室内に残留した燃焼ガスと外気とが触れることで薬室後方へ火炎が噴出される、いわゆるフレアーバックが発生することがある。

砲口炎は、照度の高い火炎を発生するため火砲の位置が特定されやすくなる等の不都合から、従来より、その減少を目的に、発射薬に硝酸カリウム等の消炎剤を練り込む技術が広く知られている。しかしながら、消炎剤を発射薬に練り込む方法では、製造上発射薬に対する消炎剤の添加量に限界があり、十分に火炎抑制効果を得られない場合がある。これに対し、本出願人は、硝酸カリウム等を布袋に入れ、空包にて用いられる発射装薬内に発射薬とは別に配することを提案している（特許文献１）。この技術は、次の弾薬を装填する際の作業者の安全性に配慮したものであり、フレアーバックを低減可能であることは確認されている。

特開２０１１−２４２０５４号公報

消炎剤を布袋に入れ、発射装薬内に発射薬とは別に配すれば、消炎剤の量は限定されない。したがって、消炎剤の量を増やすことで、より高い火炎抑制効果が期待される。しかし、見込みどおりの高い火炎抑制効果が発揮されない場合があった。その原因の一つとして、布袋の中で偏って寄り集まった消炎剤が発射薬の燃焼熱により溶融して塊になったり、布袋と融着したりして燃焼ガスに対する作用効率が低下することが推察された。また、別の原因として、発射薬の燃焼開始に伴い消炎剤を包み込む布袋が破れ、消炎剤がばらばらになって発射薬から離れて砲口の方へ吹き飛ばされることで、消炎剤と燃焼ガスとが十分に接触できず、効率的に火炎抑制効果を得られない場合があることも推察された。特に、燃焼速度の速い発射薬を用いる弾薬や空包ではこのようなことが起こり易い傾向があると考えられた。

そこで、消炎剤が偏ることなく所定位置に留まるようにすることで、消炎剤を効率よく燃焼ガスに作用させ、火炎の発生を抑制することはできないかと鋭意検討した。そして、消炎剤をシート状の基材に担持させたものを発射装薬や薬莢の内部に配することで、高い火炎抑制効果をより確実に発揮可能であることを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち、本発明の課題は、高い火炎抑制効果をより確実に発揮可能とすることにある。

本発明は、弾薬に装填され、火砲の内部で発生した発射薬の燃焼ガスが外気に触れて火炎が発生するのを抑制する火炎抑制材であって、消炎剤がシート状の基材に担持されてなることを特徴とする火炎抑制材である。

本発明の火炎抑制材によれば、消炎剤が基材に担持されているため、発射薬が燃焼し始めても消炎剤がばらばらになることはない。そのため、弾薬内の所定の配設位置に留まり、より確実に燃焼ガスに作用することができる。それにより、燃焼ガスが外気と触れる際に火炎を発生しにくくすることができ、砲口炎やフレアーバックなどを減少ないし無くすことができる。

シート状の基材は、易燃性材料からなるのが望ましい。その場合、発射薬の燃焼に伴い基材も速やかに燃えるため、発射後（空包の射撃を含む）に火砲の内部に残渣が残りにくい。

シート状の基材として、紙又は布を用いると、消炎剤を担持させやすい点で好ましい。

消炎剤としては、アルカリ金属塩を好ましく適用することができる。

本発明の火炎抑制材は、弾薬の内部に装備されて火砲に装填することができる。この場合、火炎抑制材は、発射薬の先方又は発射薬の側方に装備するのが望ましい。

本発明によれば、火砲内の所定の位置に消炎剤を留め、発射薬の燃焼ガスに対して消炎剤を有効に作用させることにより、高い火炎抑制効果をより確実に発揮可能とすることができる。

本発明の実施形態１に係る火炎抑制材を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）に示される火炎抑制材のＩ−Ｉ断面図である。本発明の実施形態１に関連し、砲の構成を縦断面として模式的に示す図である。本発明の実施形態１に係る発射装薬を示す図であり、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）に示される発射装薬のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。本発明の実施形態２に係る発射装薬を示す図であり、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）に示される発射装薬のＩＶ−ＩＶ断面図である。本発明の実施形態３に係る薬莢の軸方向断面図である。比較例１に係る発射装薬を示す図であり、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は（ａ）に示される発射装薬のＶＩ−ＶＩ断面図である。

本発明の火炎抑制材は、消炎剤がシート状の基材に担持されてなり、消炎剤がシート状の基材に対して全体的に付着している。

消炎剤としては、従来、砲口炎や銃口炎を減少させるために発射薬に添加される消炎剤を用いることができ、例えば、硝酸カリウム、硫酸カリウムなどのアルカリ金属塩を用いることができる。また、硝酸バリウムなどのアルカリ土類金属塩を用いることもできる。或いは、炭酸アンモニウム、メラミンなどの消炎剤を用いることもできる。消炎剤は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。

基材は、シート状である。ここで、シート状とは、薄板状、薄片状、フィルム状、膜状など薄くて平たい形状を含む。シート状の基材は平らなままでもよいし、折ったり、曲げたり、丸めたり、畳んだりして適宜の立体形状に成形されていてもよい。シート状の基材としては、紙、織物・編物及び不織布等を含む布、スポンジ、フィルムなどが挙げられる。

基材は、易燃性材料からなるのが好ましい。その場合、発射薬の燃焼時に基材が速やか燃えるため、燃焼速度の速い発射薬が用いられる場合でも、火砲の内部に残る残渣を少なくすることができる。基材に用いられる易燃性材料としては、例えば、セルロースを主体とする材料が好ましい。例えば、パルプ、綿、麻などの天然セルロース繊維やレーヨン等の再生セルロース繊維等のセルロース繊維を主体とする紙や布は基材として好適である。また、再生セルロースからなるセルローススポンジも基材として用いることができる。

本発明の火炎抑制材の好ましい製造方法として、消炎剤を水又は溶剤に溶かし、その溶液を基材に付加した後に基材を乾燥させ、基材の表面ないし内部に消炎剤の結晶を析出させることで基材に消炎剤を付着させる方法が挙げられる。前記溶液を基材に付加する方法は特に限定されない。例えば、ディッピング方式ないしシャワー方式等の各種の含浸方法や、ロールコータ等による各種塗布方法等を採用することができる。また、基材の乾燥方法は特に限定されず、自然乾燥でもよいし、減圧、加熱等により乾燥を促進してもよい。乾燥により基材が反ったり曲がったりして、目的としない形状に変形する場合には、適宜保形手段を講じるのが好ましい。例えば、基材を金網等で挟んだり、基材にテンションを付与したりして、基材の反りや曲がりを予防することができる。このような製造方法をとるにあたっては、基材がセルロースを主体とする材料からなると、材料自体が吸水性に優れるため、消炎剤を担持させやすい点でも好ましい。また、基材の形態としては、構造上、液体を保持しやすいものが好ましく、紙、布又はスポンジが好ましい。このような製造方法によれば、火炎抑制材を基材と消炎剤のみで構成することができ、火砲の内部に残る残渣を少なくすることができる。

なお、基材に消炎剤を担持させる方法は上記方法に限定されるものではない。例えば、基材の表面に消炎剤の粉末又は粒を接着または粘着してもよい。この場合、接着剤や粘着剤としては、残渣を少なくするために、例えば、セルロース系など、燃焼性に優れる材料を用いるのが望ましい。その他、例えば、基材を消炎剤の分散液に含浸するスラリー含浸法にて基材に消炎剤を付加してもよい。

また、火炎抑制材を製造するにあたっては、予め最終的に薬莢や発射装薬の内部に組み込まれる大きさないし形状とされた基材に消炎剤を担持させてもよいし、基材に消炎剤を担持させた後に発射装薬の内部に組み込まれる大きさないし形状に成形してもよい。

かかる火炎抑制材によれば、火砲に装填される薬莢や発射装薬の内部に装備されて、砲口炎や、フレアーバックを減少させるか無くすことができる。以下、図面を参照しながら、本発明の火炎抑制材について、火砲への装備に係る具体的実施形態を説明する。

＜実施形態１＞
実施形態１は、図１に示されるように、濾紙を基材１３とし、その表面に消炎剤１５の結晶を析出させた円形平板状の火炎抑制材１１を、空包に用いられる発射装薬２１（図３）の内部に組み込んだ一実施形態である。発射装薬２１は、発射薬２５等を焼尽ケース２３に収容したものである。図２に、砲３１の構成を極めて模式的に示した。砲３１は、全体として略円筒形状であり、実包では弾丸が通過する細長い砲身３５と、該砲身３５の根元において拡径して設けられた薬室３３とを備えている。そして、薬室３３の底部（砲身３５とは反対側の端部）は、鎖栓３９で塞がれている。空包は、典型的には、図２に示されるように、砲身３５にふた栓３７を詰めるとともに、薬室３３に発射装薬２１を装填し、発射装薬２１内の発射薬２５を燃焼させることで、薬室３３に充満した燃焼ガスの圧力でふた栓が破壊されて発射音を発生させることができる。

発射装薬２１を構成する焼尽ケース２３（図３）は、発射薬２５の燃焼に伴い燃える容器である。例えば、ニトロセルロース、パルプ及び樹脂等を水中で混合し、これを抄造型に吸引した後プレス成形することで得ることができる。円筒容器状のケース本体２３ａとケースキャップ２３ｂとで構成されている。ケース本体２３ａの薬室３３への装填時に鎖栓３９側になる一端がケースキャップ２３ｂで閉じられている。ケースキャップ２３ｂの中央には、開口２４ａが設けられて封止板２４ｂで塞がれている。封止板２４ｂは、すず箔からなり、発射薬２５に着火するために、鎖栓３９に形成された火管孔３９ｈを通じて差し込まれる火管（図示省略）の火炎の貫通を許容することができる。

焼尽ケース２３に収容されている発射薬２５としては、ニトロセルロースを基本組成とし、これにニトログリセリン、ニトログアニジンから１種または２種を組み合わせて配合し、これに燃焼調整剤や安定剤などを加えたものなど、一般的に使用されている発射薬を用いることができる。これらの発射薬は棒状、粒状などがある。点火薬２７としては、黒色火薬、シングルベース点火薬など、一般的に使用されている点火薬を用いることができる。

発射装薬２１では、焼尽ケース２３内において、ケースキャップ２３ｂのすぐ内側に、開口２４ａを覆うように、薬のうに包まれた点火薬２７が収容されている。そして、中央に発射薬２５が薬のうに包まれた状態で収容されている。

火炎抑制材１１は、発射装薬２１において、薬室３３への装填状態にて発射薬２５よりも先端側（砲口側）になる位置になるように、焼尽ケース２３の軸方向に概ね直交するように組み込まれている。火炎抑制材１１は、発射装薬２１内に包含すべく消炎剤１５の総量に応じて、適宜枚数を調整して１枚ないし複数枚が発射装薬２１に組み込まれる。

＜実施形態２＞
図４を参照しながら実施形態２について説明する。実施形態２は、本発明の火炎抑制材を発射装薬２１に組み込んだ別の実施形態である。上記実施形態１から変更を要しない部材については図中に同じ符号で示し、ここでの詳細な説明は省略する。

実施形態２では、四角形の薄板状の火炎抑制材１１を筒状に丸め、発射薬２５を取り巻くように焼尽ケース２３内に組み込まれている。火炎抑制材１１は、発射装薬２１内に包含すべく消炎剤１５の総量に応じて、組み込む量を設定すればよく、一重ないし二重以上にして組み込んでもよい。また、発射薬２５の周りを部分的に覆うように組み込んでもよい。

＜実施形態３＞
実施形態３は、図１に示されるような円形平板状の火炎抑制材１１を、図５に示されるように、発射薬４３とともに薬莢４１の内部に組み込んだ一実施形態である。薬莢４１は、有底円筒状の容器で、発射薬４３を収容する体部４５を備え、先端側には、テーパ形状の肩部４７を介して、体部４５よりも細径の首部４９が続いており、莢口５１に弾丸５３が締め付けられて保持されている。薬莢４１の底部５５には、発射薬４３に点火するための***５７を装着することができるようになっている。薬莢４１において、火炎抑制材１１は、発射薬４３よりも先端側（莢口５１側）において軸方向に、概ね直交するように組み込まれている。火炎抑制材１１は、発射薬２５の総量に応じて、適宜枚数を調整して１枚ないし複数枚が薬莢４１に組み込まれる。

＜その他の形態＞
なお、上記実施形態１、２では、発射薬等を硬質の焼尽ケースに収容して構成された発射装薬に火炎抑制材を組み込んだ例を示したが、発射装薬の形態はこれに限らず、布袋など、柔らかい焼尽部材に発射薬等が収容されて構成されたものに対しても本発明の火炎抑制材を組み込むことができる。ただし、硬質の焼尽ケースに収容される場合の方が、火炎抑制材を一定の位置に留め易い点で好ましい。また、発射装薬への火炎抑制材の収容形態としては、実施形態１のように発射薬の先方に配したり、実施形態２のように発射薬の側方を囲うように配したりするだけでなく、発射薬よりも後方に配してもよい。薬莢でも同様である。火炎抑制材を発射薬の先方又は側方に配する場合、より効率よく消炎剤を発射薬の燃焼ガスに作用させることができ、より好ましい。加えて、後方着火の点火系列への影響を考慮せずに配することができる点でも好ましい。最も好ましくは、発射薬の先方に配す。この場合、最も効率よく消炎剤を発射薬の燃焼ガスに作用させることができる。

以下に具体的な実施例及び比較例を挙げて火炎抑制材の評価結果について説明するが、本発明は当該実施例に限られるものではない。

（実施例１）
実施例１では、基材として、直径１４０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円盤状の濾紙を用い、消炎剤として硝酸カリウムを用いた。先ず、濾紙を、７０℃の硝酸カリウム飽和水溶液に浸したのち、５０℃で７日間乾燥することによって、約１０ｇの硝酸カリウム結晶が付着した円形薄板状の火炎抑制材を得た。次に、得られた火炎抑制材４枚を、上記実施形態１（図３）のように、火炎抑制材が発射薬の先方に位置するように焼尽ケース内に組み込んで発射装薬を作成した。なお、発射薬としては、ニトロセルロースを主成分とした単孔管状のシングルベース発射薬１．１ｋｇを用いた。そして、りゅう弾砲の薬室に装填し、その前方に木質繊維板からなるふた栓を配置し、鎖栓に組み込まれた火管により点火して空包の射撃を行った。

その結果、発射時に砲口炎の発生は認められなかった。また、発射後、鎖栓を開放した際にフレアーバックは発生しなかった。そして、発射後の薬室及び砲身の内部に硝酸カリウム溶融物や燃え残った濾紙は認められなかった。

（実施例２）
実施例２では、基材として６１５ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの長方形の濾紙を用い、消炎剤として硝酸カリウムを用いた。先ず、濾紙を、７０℃の硝酸カリウム飽和水溶液に浸したのち５０℃で７日間乾燥することによって、約４０ｇの硝酸カリウム結晶が付着した長方形薄板状の火炎抑制材を得た。次に、得られた火炎抑制材１枚を筒状に丸め、上記実施形態２（図４）のように、火炎抑制材で発射薬の周回りを囲うように焼尽ケースの内周面に火炎抑制材を組み込んで発射装薬を作成した。なお、発射薬は、上記実施例１と同様のものを用いた。そして、りゅう弾砲の薬室に装填し、その前方に木質繊維板からなるふた栓を配置し、鎖栓に組み込まれた火管により点火して空包の射撃を行った。

その結果、発射時にわずかな砲口炎が認められたものの、発射後、鎖栓を開放した際にフレアーバックは発生しなかった。そして、発射後の薬室及び砲身の内部に硝酸カリウム溶融物や燃え残った濾紙は認められなかった。

（比較例１）
比較例１では、火炎抑制材に替えて、絹製の袋で粒状の硝酸カリウム４０ｇを包んだ薬のうを用意した。そして、図６に示されるように、硝酸カリウムを収容した薬のう６１を発射薬２５の先方に位置するように焼尽ケース２３内に組み込んで発射装薬２１を作成した。なお、発射薬は、上記実施例１、２と同様のものを用いた。そして、りゅう弾砲の薬室に装填し、その前方に木質繊維板からなるふた栓を配置し、鎖栓に組み込まれた火管により点火して空包の射撃を行った。

その結果、発射時に砲口炎が認められ、フレアーバックも一瞬小さく発生した。また、絹製の袋に硝酸カリウムが付着した残渣が薬室内に残っていた。

以上の実施例及び比較例の評価結果より、シート状の基材に消炎剤を担持させて得た火炎抑制材を発射装薬内に組み込むことで、砲口炎及びフレアーバックを減少させるかあるいは無くする火炎抑制効果を発揮することができることが確認された。中でも、火炎抑制材を発射薬よりも先方に配することでより効果的に火炎抑制効果を発揮することが確認された。また、その場合、残渣も抑制できることが確認された。

１１火炎抑制材
１３基材
１５消炎剤
２１発射装薬
２３焼尽ケース
２５発射薬
３１砲
３３薬室

Claims

弾薬に装填され、火砲の内部で発生した発射薬の燃焼ガスが外気に触れて火炎が発生するのを抑制する火炎抑制材であって、
消炎剤がシート状の基材の表面に担持されてなることを特徴とする火炎抑制材。
前記シート状の基材は、易燃性材料からなることを特徴とする請求項１に記載の火炎抑制材。
前記シート状の基材は、紙又は布であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の火炎抑制材。
前記消炎剤は、アルカリ金属塩であることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の火炎抑制材。
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の火炎抑制材が内部に装備されていることを特徴とする弾薬。
前記火炎抑制材が発射薬の先方又は発射薬の側方に装備されていることを特徴とする請求項５に記載の弾薬。