系発射薬の燃焼特性

(1)

研究詰文

1IIIIIUsUsIII111UllmUmllll

RDX‑TAGN

系発射薬の燃焼特性

澄川研二て中原漢二へ福田孝明寺

従来の発射薬と比較して高

z

ネルギーでかつ低燃焼温度の特徴をもっ発射薬として，

RDX・

‑TAGN

系をとりあげ，熱力学計算による組成検討を行った.その結果，トリプルベース

M30

組成と比般して，同等燃焼温度において，約

10%

の火察力の向上が可自きであることが明らかとなった。これら発射薬の宙開ポンプ試験により燃焼速度を測定した結果，

TAGN

の添加は

RDX

の添加と比べて極めて高燃速化をもたらし，

TAGN

の粒子径は圧力指数に大きな膨密があることがわかった.固形成分である

RDX

およ

UTAGN

を

70%

含有しても，

NC

パインダに

より溶剤匡仰が可能であり，

M30

と同等の物性値を示す.

1 . 緒官

今日実用化されている発射薬は大きくわけて三勉類である。=トロセルロース(以後

NC

と略記)を主成分とするシングルベース，

NC

とニトログ H セリン{以後

NG

と略記)を主成分とするダブルベースおよびダブルベースにユトログアニジンを印%前後含有するト

リプルベースである。トりプルベ

‑ A

発射楽は戦後各国で使用される様になり，戦車砲や摘普賢砲周発射薬と

して用いられている。

ここ十数年間各国において新しい組成の発射薬が活発に研究されている。その目的とするところの一つは発射薬の高エネルギー化による火砲の性能向上であり.

もう一つは，

LOVA

発射薬と呼ばれ事事業の脆弱性の改良をはかるものである。

本研究では.従来の発射薬と比較して尚早ネルギーな組成でありながら.燃焼温度は従来の発射薬と同等レベルの組成を倹肘することであり，主成分として

RDX(

Cyclぽ由昭出

y

加

e

凶単位宙誕

ne)

と

TAGN(Trian

也抑制

anidine

n i

甘ate)

を含有する組成を取りあげた。

2.

火砲の性能向上

近年の火砲の要求性能は.徹甲弥の侵徹威力の向上や.大口径火砲の長射程化であり.郵丸の初速(砲ロにおける速度}の

m

大が必須となっている.初速の向上は部丸重量の低減や砲身長の延伸により可能となるが.発射薬盤や発事

t.

のエネルギー向上も初速に寄与するところは大き L 、一方，機関砲における速射スピードの向上や，砲身の耐用命数の改替の要*もあり.

昭和 6 3 年 2月 8日受理

・日本油脂欄武盤工場化築研究所

〒4 7 0‑ 2 3 愛知県知多郡武豊町字西門 8 2

TEL 056

ゅー

72‑1221

低燃焼温度を特徴とする発射薬も盟まれている.本研究の目的は，発射薬の燃焼温度は従来の発射薬と同等レベルとし，火薬のエネルギーは従来のものと比較して約

10%

の向上をはかるものとした.

2. 1

発射穫のエネルギーバランス

砲内蝉道計算において発射薬の燃焼によって発生するエネルギー (Q) • 郵丸が砲ロを出る際の燃焼ガス内部品ネルギー(的および際の弥丸の運動エネルギー

け

V)

は次式の関係がある。

Q=U+W

⁽ ¹ ⁾

各々の項を魯き変えると.次式となる"。

FC ̲ PC(V‑b) .

1

一一一一一一一一一一+:

r‑1 r‑1 . 2

.

mv²

( 2 ) ここで F は火薬力， CI1 発射薬1Ii:量.

r

は燃焼ガスの比熱比

P

は砲鐙内平均庄力，

V

はガスの体積，

b

はヨボリウム，

m

は郵丸の慣性質量および

8

は聖書丸の初速である.

(2)

式から火薬力の増加は，燃焼ガスの内部エネルギ‑

PC(v‑b)/(r‑1)

の増加と到 i 丸の運動エネルギー

1/2mv2

の地加をもたらす。今回目僚とした

10%

の火薬力の向上が初速の何%の向上につながるかについては，火砲の組顛や発射薬のグレインデザイン等砲内灘道特性に関し

i

洋細に検討する必要がある.本研究では砲内部道特性を決定する主要な因子であるグレインの燃焼速度について，密閉ポ

γ

プ試験により基礎データを取得した。

3.

継続ガスの熱カ拶的特性

発射薬の単位重量当りの内部エネルギーを示す火業力 (F) は次式で表される。

F=

長丸

⁽³⁾

‑106‑

工業火事

E

(2)

曹円︒

@J ZW

Tabla 1 Properties o( Oxidizcrs

d

曲

' n

﹃曲

r z ‑ ^Namc ^T_N_i^r_tⁱ_râ_a^m_tⁱ_e_(Tⁿô^gû_AGN)âⁿⁱ^dⁱⁿê ^Nⁱ_(NQ)^t^rô^gûâⁿⁱ^dⁱⁿê ^Hexogen_(RDX) Ôctogen_(HMX)

C¥ ........NH‑NH， HNOs c

、

^r

、

^，^NH. ^{/ C}^{H ¥}^z

Hz C‑NN0‑2 CH2

Formula H，N‑N= NH=

O，NN NH‑NH， NH‑NO， ^O，NN ‑NN02

，~ ^¥/Cl^L ^NNO，

H，C‑Nーム

N NO，

NO，

Moleculer Weight CHgN103 =167.1 CH.N.O， =104.1 CsHoNeOe =222.1 C.H8N808 =296.2

. 4

Ef (kcal/kg) ‑33.4 ‑184.9 +99.6 +84.6

. 4

H( (kcal/kg) ‑67.1 ‑213.3 +76.1

+伺.

4

Oxygen balancc ‑33.5 ‑30.7 ‑2

1 .

6 ‑2

1 .

6 Nitrogen content 58.68 53.83 37.84 37.84 Volumc o( dctonation 1206 895 929 782 gases (L/kg)

Heat of kegx

〉

plosion 830 889 1439 1435 (kcall

Density (g/cmS)

1 . 5

9

1 . 71 1 . 80 1 . 96 印〉

Melting point (

' C )

216 232 decomp. 204 282 Deflaglation point (

' C )

227 at melting point 2印 287

decomp.

Impact sensitivity (Nm) 4 49 no reaclion 7.5 7.4 Lead block tcst 350 305 4剖 4

^回

(cm⁸/10g)

Particle (orm colorless white

C i

ber‑i1ke colorlcss colorlcss crystal crystal crystal crystal

︿︒

‑・

・・品ω

Z0

M ‑

‑ ω

∞ ∞

旬 ︒

u w l '

(3)

の

u ' E

l

﹄

A V O

‑ ‑ a u

‑ 4

鶴

田

} u

‑od

︐

n u i

﹂削叫一叫山

/ 同計

h b

一公む刷叫

/JJmoo‑

ロ一山仙川

間一一宮川﹂阿川町

M

8 4 d m _刀

a q / / A F 1

‑ m d m c

同

︐

ld

t d n

M品開

︒

制

J U . u

v' E‑ aL V

柄引

制開問

2 百九

Fig. 1

山

TAGN

NC/NG

011 )

2500

lsochoric flame teop. (K)

Th

eoretical Force vs.

I s

ochoric Flame Tem.

peraωre

(NC/NG[l:

l]‑TAGN‑RDX

System)

3500 3000

TAGN

が楢加すると.ともに低下することがわかる。

3.3.2 NC/NG/DEP

パインダ系

ジエチルブタレート<D

EP)

を含有するパインダ系ここで

R

はガス常数，

M

は燃焼ガスの平均分子量そ

してれは燃焼ガスの定容系断熱燃焼温度である。

F をt 曽大させるためには

Z

を婚大させるか又は M を小さくする必要がある。れを上昇させると砲身内面の温度が過度に上昇し.砲身の焼蝕を引き起こし.砲身の耐用命数の低下をねたらす。そのためれは出来るだけ低〈押える必要がある。そこで生成ガスの平均分子盈(M)を小さくする事により

F

を

m

^{加させる事}

が本研究の目的である。低分子量燃焼ガスを発生させるためには，発射薬が含有する敵索を大幅に制限した尚早ネルギー.高水現時含有化合物を使用することが好

まし~

。.

3. 1

ニトラミン

環式ユトラミンには

RDX

と

HMX

が良く知られている。ニトラミンは正の生成熟を有する高エネルギー化合物であるため.爆発熱量が

1439kα

l /

kg

と極めて高い。また熱的に安定であり，密度も比般的高 L 、。価絡函から考えれば

RDXI1HMX

より安価であり，火砲周発射薬としては

RDX

の方が有銀である。

Table1

に発射薬の原材料の特性 {直を示す九

3.2 TAGN

TAGN

は組成式

CHgN₇03

に示される織に高水禁高窪索，低炭素含有化合物である .

TAGN

の燃焼ガス中には分子盆の低い

Hz

の発生が多いため単体での生成ガスボリウムは

12061/kg

となり非常に大きいことがメリットである.生成熟についても

z

トラミンほどではないが

‑33.4k

回l/

kg

と比絞的大き札、

3.3

組成選定

NC

をパインダとし，

RDX

と

TAGN

を組み合わせることによって.熱力学計算を行った。

この際目標値としては，トリプルベース

M30

の燃焼温度

3040K

以下に設定し，一方火薬力 (F) は，

M30

の火事

E

力

11091‑

同f 仰が

/kg

の約

10%

向上の

12• 000 l‑kgf/cm2/kg(

すなわち 1 1 7 7 J / g ) 以上を目標とした。

Fig.l

に従来の発射薬レベルユ対する目標値を示した.従来の発射薬は

MIL

標単組成品である九

3.3.1 NC/NG

パインダ系

Fig.2

にパインダとして

NC/NG=l

/1系について特徴致計算を行った結果を示した.このパインダ系では目標{[置に入るためにはパインダ

35%

以下，

TAGNI165%

以上含有しなければならな L 、パインダ盈と綱加させると燃焼温度は上昇するが.火薬カの噌加はわずかしか何られな L 、一方

RDX

が増加すると.火薬カ，燃焼温度ともに滑大し.

Force

>

1171

. 1

/8

Fl

a皿etemp.<JOOO K

10 20 30 40 SO 60 70 80 90

r.ox

1250

..... 1200

司国

、

司

1150

‑ u

h

h ︒

1100

Fig.2

‑108‑

工業火薬

(4)

4.

実験

4. I

鼠科

発射薬グレインは溶剤 j 担和後.

7

孔管状議に匡伸した.その後裁断し.乾燥により溶剤を除去した.乾燥後のグレイン形状は外径6

.4‑6. 8mm

，孔径約O.7mm 薬長約l1

m m

である.一連の製造方法は従来の発射薬と同銀である.

4.2 S

閉ポンブIit

B

内容積 l S O c

c

の密閉ポンプを周い.発射寮は袋線密度

0.25cc/g

の条件で行った。計測システムは.ピエゾ式圧力センサー{キスラー社

6201

タイプ)，チャージアンプ{キスラー社5

007 9

イプ}及びデジタルオシロスヨープ{ニコレ社

20

宮o‑

3C)

を使用し，

GP‑IB

を通してマイョ

γ

(PC‑9801)

ヘデータを取りこみ.線燃焼速度を計算した。

5.

. 書果

5. I

パインダ含有量の効果

RDX

とTAGN の比率を

30/40

に一定とし，

パインダ量を2

0

，3

0

および40% とした鋤合の燃についての計算結果を

Fig.3

に示す。目標範囲に入る

ためにはここでもバインダは35% 以下となる。一方，

RDX

は30% 程度必要となる。パインダ盆を減少させれば燃焼温度は変化せず火薬力だけ上昇するとから.

パイ

γ

ダ盈を極力制限する必要がある.

Fig.2

，

3

から切らかなことは，

RDX

とTAGN の配合の組合せによって，非常に広い範囲の火薬力のレベルが可能となる点である.

TAGit

a

v a

・ h u

g M N げ到

司 ︐

?︿

司

U

.

﹀u

m 雌 ︒ l

eg

‑‑ z

RDX 10 20 30 40 SO 60 70 &0 90 NC/NC/DEP (tl/

2/

1)

1250

n v

n u ‑

‑ ︐ .

︐ .

︻品

︑﹁一‑

a u

'2

・・

︑•.

晶

副w

uh

︒

h

1100

2500 3000 3500 lsochorlc f1ace te

C? (K)

Fig.3

Th伺

reti回1Force vs. Isωhoric

Flam

e Tem‑

開拍民側

C

/N

G

/D

EP[3: 2: l]‑TAGN

ト

RDX

S y s

総

m)

.... 400

M

‑ ，

o .•

包@200

"

s 、~ 100

u z ⁴⁰ ⁵⁰

Blnder(t)

5

凶

30 d^ジ/レ 20

同

E ^S ₂₀ ^T^‑¹ ³⁰

L

・2 40 10

10 20 SO 100 300 Pressure (HPa)

Fig. 4 Burning

Ra

te vs. Pressure (Eff，舵tof RDX/TAGN

Ra

tio)

Table 2 Formulations & Theoretical Thermochemical Data Formulation Type Ingredient

L‑l T‑l L‑2 M・30 M‑9 NC

( 1

2.6 N%) 10.0 15.0 20.0

Nitroglyceri n 6. 7 10.0 13.3 DEP 3.3 5.0 6.7 TAGN (2μ) 47. 7 40.0 34.3 RDX (4p) 34.3 30.0 25.7

Force

， ( J

/g) 1204 1171 1138 1088 1142 Flame Temperature.

K

29宮O 2920 2840 3040 3799

Kogyo Kayaku

，

Vol.49. No.2

，

1988 ‑109

ー

(5)

すると.パインダ量30% で同等の物性備を示した。このことは

RDX‑TAGN

系発射薬は，図形成分を70%

までは充分合有させることが可飽であると言える。

5.2 RDX

とTAGN の混合比の効果

NC/NG/DEP

パインダ30% 含有する発射藁についてRDX‑TAGN の比率を変化させた組成について密閉ポンプ鼠験を突錯した.供試組成および特徴数を

Table3

に示す。使用した

NC

の蜜索盆は

M30

と同じ

12.6%

のものを用いた。

RDX

およCf

TAGN

は騎砕品を用いている。

RDX

量を期やせば火薬カ，燃焼温度ともに上昇する。

Fig.6

に密閉ポンプ総験から求めた燃焼速度を示す。

TAGN

含有盆をI 泊加させると著しく高燃速となる.また底力70MPa および

130MPa

付近において圧力指数の変化する点が存在する。圧力冗削

h

以下では圧対告書幻滅1J.

7

である杭匡カ7O‑mMPa の施闘では約1.

1

となり.圧力

130MPa

以上では再び低下し，約0.9 となる。これは従来の発射奈の圧力指数

0.8

前後と比較して若干大き L 、火砲の実用化されている最大股庄は.

200MPa

以上である。この

E

カ領成において.

RDX‑TAGN

系発射薬は，約

0.9

という匡力指数となっているため.実用上は問焼速度と物伎を評価した

o Tablc2

にこれらの組成お

よび特徴数を示すとともに.比般としてトリプルベースM30 およびダプルベースの中で般も高火薬カの

M9

組成を示した。

M9

組成と比般すれば.肉等火薬力を得るためには燃焼温度は

1000K

近〈低くても達成される。このことは，

RDX‑TAGN

発射羨が砲身の焼蝕を低減させるために.非常に有効であることを示して L る。

Fig.4

に偲鏡速度を示した.パインダ量を低下させると高燃速となる。このことは"パインダ系を

RDX

・

/TAGN= 30/40

系と比絞すると，パインダ系の方の燃焼速度が遅いことを示している。またパインダ20%

系においても安定な燃焼が得られたことは，

RDX

や

TAGN

のパインダとして

NC

が適していることを示している。

発射薬のグレインの庄縮試験のデ‑!1をF

ig.5

に示した.パインダ含有量が低下すると圧縮率が低下することが示された。従って物性函から考えればパインダ盈は多い方が好ましい。トリプルベース

M30

と比較

20 SO 100 Pressure

( I ! P

a)

Buming

Ra

te vs. Pressure (Effect of Binder Content)

骨

‑n.l.08

T I Q I α

^{〉開放}α3

R・1 0 70 R‑2 1 0 ω

R

・

3 2 1 1 50 T

・1 ω 3 0 R・4 ω 1 0 400

A

F

、

2 ・u ω 4200

I

a

i

100

v

. .

包

.SO

.

営

30

・

4

f 20

国

~

~ 、d

30

唱

3

喝

20

提唱

10包

ロ

司4

o e

'

CI)

•

^〉

司開4

句 "

。

担 E

S

、》手

← 一一

¥v/??jj‑c

とごミピ三二土ーー。

生

匂

.s

_~₁₄₀

。

M M "

。100

>

....

嶋

闘。

h E

U

60 20

300 10

10 vs. Compressive

(Th

e Effect of .. 30 L・2 T・1 L‑l

40 30 2O Compr^凶sive Strength S回

i n

at Max. Load.

So

lid Content) Blnder∞

Fig.5

Fig.6

Formulations & Theoretical Thermochemical Data Table 3

Formulation Type

R ・ 4

15 10 5 60

10

1 1 0 6

2610 T‑l

15 10 5 40 30

1 1 7 1

2920 R‑3

15 10 5 20 50 1230 3240 R‑2

15 10 5 10 60 1257 3400 R‑l

FbnvRd

白

oou'AAU

' 且

' a ' ' o O

勾 ︐

‑

︒ ︐

e a

' 且の

﹄

NC (12.6 N%) Nitroglycerin DEP TAGN (2μ) RDX (4μ

〕

Force，

(J/g)

Flame Temperature

，

K Ingredient

‑110 ー工業火薬

(6)

Table 4 Formulations

&

Theoretical Thermochemical Data Ingcdicnt

NC (12.6 N%) Nitroglyceri n DEP

TAGN RDX (4μ

〉

Force， O/g)

Flame Tcmperature. K

"，，""

400

o

.

300

. .

:; 200

• •

、.! 100

~

70 : : 50

岨 40

~ 30

!

;

20

曲

Formulation Type 5‑4

15 15

印 (2μ

〉

10 1202 3031

S・5 15 15 60(

鈎 μ〉

10 1202 3031

10

10 20 30 50

l .

1∞ 200筑耳目

Pressure (HPa)

Fig.7 Burning Rate vs.

Pr.欄間(E

ffectof T AGN Partic1e Size)

題ないと考えられる。

5.3 TAGN

の組子笹の効果

平均敏子径

2μm

と

20pm

の

TAGN

を

60%

含有する組成について燃焼温度を評価した。組成および特徴敏

を

Table4

に示した。パイ

γ

ダ系は

NC/NG=l/l

のものを使用し，高エネルギー化し.燃焼温度は約

3000K

の条件において評価した。

Fig.7

に総焼速度を示した。

庄カ

50MPa

付近において庄力指散は

2pm

のもので.

1 .

33

，

20pm

のものでは1.

62

であり大きい健を示した.

しかし.圧力

100MPa

以上の圧力指数は再び低下し，

1 .

0

以下となる

oTAGN

の敏子径により燃焼特性が変化することは，

a

^{力レベルによゥて}

^TAGN

^の燃焼挙

動が変化していることが示唆される.

6.

結節

( 1 )

RDX

および

TAGN

を

70%

含有する発射薬はトリプルベース

M30

と同等燃焼温度において，約

10%

の火薬力の向上を可館とする。

(2) TAGN

の含有量をlt1加させると発射薬の燃焼速度が著しく上昇する.

(3) RDX‑TAGN

系発射薬1:1.庄力

70MPa

にお L 、て.

E

力指数が上昇し，圧力

150M

Paまでの匡力指数は， 1 .

0

を超える.しかし.庄カ

150MPa

以上の領畿では再び低下し，

0.9

程度となる.これは砲内側道性能上問題ないと考えられる.

(4) NC

パインダ

30%

系によ

4

てトリプルベース

M30

組成と同等の物性(ifi.が得られる.

文献

1 )

F. R. W. Hunt

，・

IntemalB

a l l i

sticsヘHMSO

Pu

b

1 i

cation

，

New York

，

London1951

，

p.67‑70 2) R. Mayer

・

E却1ωives.Verlag Chemie，

Weinheim， New York， 1977

3) Engin

館市

19O鎚ignHandbook ‑

B a l l i

stic S

剖

es

，・In

teriorBallistic of Guns. AMC Pam‑

phlet

，

^AMCP 7⁰

^6‑

¹⁵⁰

，

^F^e^b^.¹⁹⁶⁵

、，町、併、，崎相側、，

Kogyo Kayaku

，

Vol.49

，

No.2

，

1988 ‑111

ー

(7)

Combustion Characteristics of RDX‑T AGN

‑B

ased Propellants by Kenji SUMIKAWA*， Kanji NAKATSUKA* and Takaaki FUKUDA*

The object of this work is to provide improved gun propellant fonnulations having higher force

白

anM30 triple base fonnulation under equivalent flame temperature. Thennochemical calculations of RDX

，

T AGN and NC binder fonnulation indicated about 10% inαease of force level. sasic data of combustion behavior were eva1uated by closed bomb test app^釘'atus，as a result， the addition of T AGN shows higher burn‑ ing rate

由加白紙

ofRDX，佃d

出

eparticle size of T AGN affects the burning rate位・

ponent sign

祖国

ntly.A solvent

偲加

sionp飢餓 isavailable wi

出

70%

印刷

loading and a nitrocellulose binder， which yields almost the same physical prope

同

yof M30 propel1ant.

け

TaketoyoPlant

，

Nippon O1 i

&

Fats Co.

，

Ltd Taketoyo‑cho

，

Chita‑gun

，

Aichi

，

470

ー

23，Japan)

重荷著紹介

""n

，，， " ，，，，，，，，，

n

，，，，，，，，，，

JANAF

熱化学表郷

s版(1985)

熱化学の計算に必要なデータ.

Cp

，

S.. AG

，

AH"

Kp等が

OK

より

30

凹

K

までまたは

600k

まで

100K

おきに

1

化合物.元素毎に

I

頁になっていて.

900

頁の本

2

冊

1m

であります。第

2

飯

(97

1)は

1123

頁ですからその差は

m

加分です.自信

2

阪はロケット用物質が目的のため軽元索が主体でしたが，米国エネルギー省の要請も入れて.一般燃料関係が追加されました.そして

SI

単位に変わりました。しかし;段々の必要とする諸物質.有..物はなく.高分

子物質も出ていません.

これらについては

LANDOLT‑BORNSTEIN

の方が良い点もあります。出ている項目については極めて跨細，見やすく便利にまとめられています.

著者は前と同じくダウケミカルの M.W.

CHASE

外のグループですが.今回は空軍の媛助に止まらず，

NBS

，エネルギー省.米化学会等広い後緩を得て，

J. Phys. Chem^，Ref. Data， 14

追加版(1

985)

の形で米化学会より発行されています.

(水島容二郎)

‑112‑

系発射薬の燃焼特性

研 究 詰 文

系発射薬の燃焼特性

澄川研二て中原漢二へ福田孝明寺

従来の発射薬と比較して高

ネルギーでかつ低燃焼温度の特徴をもっ発射薬として，

系をとりあげ，熱力学計算による組成検討を行った.その結果， トリプルベース

組成と比般して，同等燃焼温度において，約

の火察力の向上が可自きであることが明らかと なった。これら発射薬の宙開ポンプ試験により燃焼速度を測定した結果，

の添加は

の添加と比べて極めて高燃速化をもたらし，

の粒子径は圧力指数に大きな膨密が あることがわかった.固形成分である

およ

を

含有しても，

パインダに

より溶剤匡仰が可能であり，

と同等の物性値を示す.

1 . 緒 官

今日実用化されている発射薬は大きくわけて三勉類 である。=トロセルロース(以後

と略記)を主成分 とするシングルベース，

とニトログ H セリン{以 後

と略記)を主成分とするダブルベースおよびダ ブルベースにユトログアニジンを印%前後含有するト

リプルベースである。 トりプルベ

発射楽は戦後各 国で使用される様になり，戦車砲や摘普賢砲周発射薬と

して用いられている。

ここ十数年間各国において新しい組成の発射薬が活 発に研究されている。その目的とするところの一つは 発射薬の高エネルギー化による火砲の性能向上であり.

もう一つは，

発射薬と呼ばれ事事業の脆弱性の 改良をはかるものである。

本研究では.従来の発射薬と比較して尚早ネルギー な組成でありながら.燃焼温度は従来の発射薬と同等 レベルの組成を倹肘することであり，主成分として

Cyclぽ由昭出

加

凶単位宙誕

と

也抑 制

n i

を含有する組成を取りあげた。

火砲の性能向上

近年の火砲の要求性能は.徹甲弥の侵徹威力の向上 や.大口径火砲の長射程化であり.郵丸の初速(砲ロ における速度}の

大が必須となっている.初速の向 上は部丸重量の低減や砲身長の延伸により可能となる が.発射薬盤や発事

のエネルギー向上も初速に寄与 するところは大き L 、一方，機関砲における速射ス ピードの向上や，砲身の耐用命数の改替の要*もあり.

昭和 6 3 年 2月 8日受理

・日本油脂欄武盤工場化築研究所

〒4 7 0‑ 2 3 愛知県知多郡武豊町字西門 8 2

ゅ ー

低燃焼温度を特徴とする発射薬も盟まれている.本研 究の目的は，発射薬の燃焼温度は従来の発射薬と同等 レベルとし，火薬のエネルギーは従来のものと比較し て約

の向上をはかるものとした.

発射穫のエネルギーバランス

砲内蝉道計算において発射薬の燃焼によって発生す るエネルギー (Q) • 郵丸が砲ロを出る際の燃焼ガス内 部品ネルギー(的および際の弥丸の運動エネルギー

け

は次式の関係がある。

( 1 )

各々の項を魯き変えると.次式となる"。

FC ̲ PC(V‑b) .

一一一一一一一一一一+:

.

( 2 ) ここで F は火薬力， CI1 発射薬1Ii:量.

は燃焼ガスの 比熱比

は砲鐙内平均庄力 ，

はガスの体積，

はヨ ボリウム ，

は郵丸の慣性質量および

は聖書丸の初速 である.

式から火薬力の増加は，燃焼ガスの内部エネルギ‑

の増加と到 i 丸の運動エネルギー

の地加をもたらす。今回目僚とした

の火薬力の向 上が初速の何%の向上につながるかについては，火砲 の組顛や発射薬のグレインデザイン等砲内灘道特性に 関し

洋細に検討する必要がある.本研究では砲内部道 特性を決定する主要な因子であるグレインの燃焼速度 について，密閉ポ

プ試験により基礎データを取得し た 。

継続ガスの熱カ拶的特性

発射薬の単位重量当りの内部エネルギーを示す火業 力 (F) は次式で表される。

長 丸

工業火事

曲

﹃ 曲

、

、

. 4

. 4

+伺.

研究詰文

系をとりあげ，熱力学計算による組成検討を行った.その結果，トリプルベース

の火察力の向上が可自きであることが明らかとなった。これら発射薬の宙開ポンプ試験により燃焼速度を測定した結果，

の粒子径は圧力指数に大きな膨密があることがわかった.固形成分である

1 . 緒官

今日実用化されている発射薬は大きくわけて三勉類である。=トロセルロース(以後

と略記)を主成分とするシングルベース，

とニトログ H セリン{以後

と略記)を主成分とするダブルベースおよびダブルベースにユトログアニジンを印%前後含有するト

リプルベースである。トりプルベ

発射楽は戦後各国で使用される様になり，戦車砲や摘普賢砲周発射薬と

ここ十数年間各国において新しい組成の発射薬が活発に研究されている。その目的とするところの一つは発射薬の高エネルギー化による火砲の性能向上であり.

発射薬と呼ばれ事事業の脆弱性の改良をはかるものである。

本研究では.従来の発射薬と比較して尚早ネルギーな組成でありながら.燃焼温度は従来の発射薬と同等レベルの組成を倹肘することであり，主成分として

也抑制

近年の火砲の要求性能は.徹甲弥の侵徹威力の向上や.大口径火砲の長射程化であり.郵丸の初速(砲ロにおける速度}の

大が必須となっている.初速の向上は部丸重量の低減や砲身長の延伸により可能となるが.発射薬盤や発事

のエネルギー向上も初速に寄与するところは大き L 、一方，機関砲における速射スピードの向上や，砲身の耐用命数の改替の要*もあり.

ゅー

低燃焼温度を特徴とする発射薬も盟まれている.本研究の目的は，発射薬の燃焼温度は従来の発射薬と同等レベルとし，火薬のエネルギーは従来のものと比較して約

砲内蝉道計算において発射薬の燃焼によって発生するエネルギー (Q) • 郵丸が砲ロを出る際の燃焼ガス内部品ネルギー(的および際の弥丸の運動エネルギー

⁽ ¹ ⁾

は燃焼ガスの比熱比

は砲鐙内平均庄力，

はヨボリウム，

は聖書丸の初速である.

の火薬力の向上が初速の何%の向上につながるかについては，火砲の組顛や発射薬のグレインデザイン等砲内灘道特性に関し

洋細に検討する必要がある.本研究では砲内部道特性を決定する主要な因子であるグレインの燃焼速度について，密閉ポ

プ試験により基礎データを取得した。

発射薬の単位重量当りの内部エネルギーを示す火業力 (F) は次式で表される。

長丸

﹃曲

^回

一公む刷叫

ロ一山仙川

8 4 d m _刀

百九

を含有するパインダ系ここで

^{加させる事}

が本研究の目的である。低分子量燃焼ガスを発生させるためには，発射薬が含有する敵索を大幅に制限した尚早ネルギー.高水現時含有化合物を使用することが好

が良く知られている。ニトラミンは正の生成熟を有する高エネルギー化合物であるため.爆発熱量が

と極めて高い。また熱的に安定であり，密度も比般的高 L 、。価絡函から考えれば

より安価であり，火砲周発射薬としては

の方が有銀である。

に示される織に高水禁高窪索，低炭素含有化合物である .

の発生が多いため単体での生成ガスボリウムは

となり非常に大きいことがメリットである.生成熟についても

トラミンほどではないが