発射とは？
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ペットボトルを使用した水ロケットの簡易発射台です。市販の発射台は高価であるので、授業等ではゴム栓を利用した自作の発射装置が多く見られます。しかし、それらはロケットにゴム栓を強くねじ込まないと飛距離が出にくいので、力が弱い女子などには不向きでした。本発射装置はそれらの欠点をカバーした物です。 ペットボトルを利用した水ロケットの実験は、小・中・高等学校の区別なく、様々な場面で行われるようになりました。理科の授業から離れて、単に飛距離を競うものもあれば、作用・反作用の実験として詳しく実験してみたり、果ては空気抵抗から飛行に関する理論まで展開する授業などの例も報告されています。 これらの授業で指導者を悩ますのは、広大な発射場所の確保と発射台の製作であることが多いようです。場所はともかく、ペットボトルロケット本体の方が割と身近な部品で簡単に製作可能であるのに対して、発射台は仕方なく市販品を購入したと言う声をよく聞きました。 そこでゴム栓を利用した簡易発射台を製作しました。ゴム栓利用の発射台は以前からありましたが、どれもロケットにゴム栓を強く差し込むほど圧力に耐えるので距離が出やすいという特徴があります。言い換えれば、差し込む力が弱ければ距離が出ないということで、力が弱い女子などにはどうしてもハンディがあり不評でした。 本発射装置は、差し込む力の強弱による飛距離の差が出にくいように、「体重を掛けて押し込む」ことができるように工夫した物です。また、発射装置への取り付け時の水漏れも一切なくなるという思わぬ効果もありました。 足踏みポンプ部（写真左）とロケット装着部（写真右）に分かれます。まずロケットに水を入れ、上から写真右のロケット装着部のゴム栓を軽く押し込みます。その後ロケットと発射装置をひっくり返せば水が一切こぼれることなく、次（右）の写真のような状態になります。 ちなみにこの撮影で使っているロケットは手づくりの「ミニドリルタイプ」です。羽根の取り付けなど独自の工夫をしています。詳しくはペットボトルロケットのページで紹介します。 この状態でロケットを両手で持ち、しっかり体重を掛けてロケットをゴム栓に押し込みます。 普通の自転車用の空気入れで構いません。高圧タンク付きのものはさらにポンピングしやすいです。試作品は足踏み式・高圧タンク付きの空気入れに、空気入れがポンピング中に転倒しないように転倒防止用の底板を取りつけました。さらに滑り止めのゴムマットも貼り付けています。 これにより、力が弱い児童・生徒でも楽にポンピングができるようになりました。なお、市販の発射装置では使用厳禁である電動空気入れも、ゴム栓タイプの発射装置には使用可能ですが、空気の圧縮にかなり力が必要なことを学ばせるのも大切だと思いますのであまりお奨めはできません。 水ロケット用の炭酸系ペットボトル（非炭酸系は破裂の危険が多く使用不可）の口は、外径は同じであるが内径は２種類ありますので、用意するゴム栓も２種類必要です。ロケット毎にゴム栓を付け替えても良いですが、空気入れが２本用意できるならば、初めから２タイプ用意する方が手間が掛からず便利です。どちらもボール用の空気針を差し込むみますが、ゴム栓の上部を約１ｃｍほど切り取って、空気針の先がゴム栓の先に出やすいようにしておきます。 廃棄されるリレー用のプラスチック製カラーバトンなどを利用します。長さは適当です。筒の途中に空気入れの管が通るだけの穴を、ドリルやヤスリ、ハンダこての熱を利用するなどして開けます。そこから空気入れの管を入れ、筒の先端に出し、空気針を取り付け、ゴム栓に差し込みます。その後、ゴム栓は筒の先端に取りつけます。 理科実験用の鉄製スタンドで構いません。ロケット押し込み用補助具の筒の下部を差し込めるような棒を、発射角（約６０度が良く飛ぶ）をつけてスタンドに取りつけておきます。 適量の水を入れたペットボトルロケットに補助具ごとゴム栓を上から軽く差し込みます。その後、ロケットと補助具を逆さまにして地面に置きます。はじめから発射台にゴム栓が固定されている場合、取り付けの時にボトルの口から水が漏れますが、この装置ではそれが一切ありません。地面に置いたらロケット本体をしっかり持って、体重を掛けて、下向きにロケット本体をゴム栓に押し込みます。押し込みが完了したら、補助具の下端を角度付き棒に差し込んで、空気入れでポンピングします。市販の専用発射台と違って、発射のタイミングがわからないので、ポンピング中に発射台前方には絶対に立ち入らないようにして下さい。 主に学校現場の先生方に利用していただきたいという観点から、平成８年度「青少年のための科学の祭典・京都大会」において展示をしました。また、平成９年度「青少年のための科学の祭典・和歌山大会（全国大会）」では展示の他、祭典の冊子にも記載し、ブースで製作方法説明などを行ないました。学校での利用の際は、各先生方のさらなる工夫が加わることを期待したいと思います。 ゴム栓利用の発射台は、簡単ですぐに作製できますが、一度でもそれを使ったことがある人なら、差し込みをいかにして強くするかが大切であるかがわかると思います。「ロケットの差し込み・発射方法に不公平をなくす」というコンセプトで作られ、付加価値として「取り付け時の水漏れなし」などが加わった本発射装置は海老崎功のオリジナルです。 |
[ 33] 発射装置
[引用サイト] http://web.kyoto-inet.or.jp/people/ebisan/hassya.htm
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潜水艦発射弾道ミサイル (Submarine Launched Ballistic Missiles、SLBM)は、射程に限らず潜水艦から発射する弾道ミサイルを指す。現用兵器は全て核弾頭を装備する戦略兵器である。 第二次世界大戦の末期、ナチス・ドイツは射程の短いA4/V2弾道ミサイルを防水キャニスターに収めてUボートで曳航し、北米沿岸から発射してアメリカ国内を攻撃する計画を持っていた。防水キャニスターは上部がミサイル格納庫、下部がミサイル燃料タンクとなっており、必要に応じてUボート共に潜航が可能だった。この計画は実現前に終戦となった。弾道ミサイルが開発されたばかりのこの時期に、すでに潜水艦の隠密性を利用して弾道ミサイルをもって敵地を急襲するアイデアが検討されていたことになる。 冷戦初期のソ連では核弾頭を備えたR-11FM（SS-1B Scudの改良型）を二基搭載したズールー級通常動力潜水艦が1958年に開発され、作戦配備についた。この史上初の戦略弾道ミサイル搭載潜水艦は、通常動力であるため低速であり、定期的に浮上して空気を補充しなければならなかったほか、ミサイル発射に当って浮上しなければならなかったため、能力は限定されていた。続く1960年にはR-13 (SS-N-4) 、R-21 (SS-N-5) を三基搭載したホテル級原子力潜水艦と同じミサイルを搭載するゴルフ型通常動力潜水艦が就役するが、ミサイルの性能は満足のゆくものでは無く、攻撃のためには沿岸に接近する必要があった。防備が固められた沿岸に接近することはきわめて危険であり、乗組員は自らの任務を神風特攻隊になぞらえていたといわれている。 1945年に世界初の核保有国となったアメリカでは核攻撃任務は航空爆弾と爆撃機による組み合わせで実現されており、アメリカ空軍の独占状態が続いていた。また空軍は1949年には無人爆撃機とも言うべきB-61 マタドール巡航ミサイルの初飛行にも成功しており、1956年から開発が始まったソー中距離弾道ミサイルは1957年には初発射されている。アメリカ陸軍はフォン・ブラウンらを迎えてレッドストーン短距離弾道ミサイルを開発していたが開発は進展せず、その配備は1958年までずれ込んだ。またアメリカ海軍は大型の航空爆弾を搭載する大型の攻撃機とそれを搭載する超大型空母ユナイテッド・ステーツの建造計画を持っていたが空軍の横槍もあって1949年に計画が頓挫していた。海軍は旧日本海軍の技術を参考にしたといわれるグレイバック級通常動力潜水艦とそれに搭載される潜水艦発射巡航ミサイルであるレギュラスIを開発しており1958年に就役させたものの、発射には浮上が必要などソ連のズールー級潜水艦と同様にその戦略的価値には疑問があるものであった。そして1955年に陸軍と海軍は共同でジュピター中距離弾道ミサイルの開発に着手する。その後海軍はジュピターから手を引き独自にポラリスSLBMを開発することとなる。そんな中、1955年に世界初の原子力潜水艦ノーチラスの開発に成功したアメリカでは、1960年にはスキップジャック級原子力潜水艦の設計を元に、ポラリスSLBMを搭載するミサイル区画をはめ込んだSLBM搭載原子力潜水艦 (SSBN) ジョージ・ワシントンを就役させた。SSBNの就役を急ぐアメリカ海軍は船台上で建造中のスキップジャック級潜水艦の3番艦を改造してジョージ・ワシントンを建造したのであった。 ポラリスは潜航中の潜水艦から発射可能な全段固体燃料の弾道ミサイルであり、外洋から内陸の目標が攻撃出来るようになったためミサイルプラットフォームとしての潜水艦の価値を飛躍的に高めることに成功した。また潜水艦の動力が原子力機関となったことで、作戦行動範囲や速度が大きく向上した他、潜航時間が長くなったことで隠密性が増し、他の核攻撃手段に比べて生残性が際立って大きくなることとなった。一方で移動するプラットフォームである潜水艦から発射される弾道ミサイルの命中精度は陸上配備の大陸間弾道弾 (ICBM) に比べて一段劣り、搭載艦のサイズに由来するミサイルのサイズの制限は射程とペイロードの減少をもたらし、結果的にICBMに比べて短射程で、低威力の弾頭しか積めないこととなる。第一撃（先制攻撃）として敵の硬化サイロを攻撃するためには精度、威力共に不足していたため、いわゆるアメリカの「核の三本柱」にあってSLBMは都市を目標とする第二撃以降の報復攻撃兵器として位置付けられていた。 米ソ以外の核兵器保有国では、開発のしやすい航空爆弾としての核爆弾を第一の装備とし、陸上配備の弾道ミサイルを第二装備とすることが多かった。冷戦終了後の軍備縮小に伴って敵の攻撃に脆弱なこれらの核兵器は縮小傾向にある。一方で優れた生残性を持つSSBNはSLBMの性能向上もあって次第に核戦力の主戦力とみなされるようになり各国とも海軍を自国の核戦力の中心にシフトさせつつある。SLBMは原子力潜水艦に装備しなければ価値を大きく減じることになるが、もともと潜水艦の開発・建造ができる国は少なく、さらに原子力機関の開発が可能な国は限られる。21世紀初頭の段階でSLBMを運用する国は5ヶ国に限られている。 SLBMを搭載するSSBNの運用は攻撃型潜水艦に比べて大きく異なり、独特のものがある。その運用は先駆者であるアメリカ海軍の影響が強いこともあって各国とも概ね同様の運用形態をとっている。高価なSSBNは多数を建造できず、最小限の数を持って効果的な戦略パトロールを実施するためには艦の運用効率を高める必要がある。このため一隻のSSBNに二つ以上の運用チームを割りあて、交代で戦略パトロールに出る方式を取っている。数回のパトロール毎に整備のためにドック入りし、その間は他の艦がパトロールを続ける。一隻のSSBNを常時戦略パトロールに出すためには4隻のSSBNが必要となる。うちわけは作戦中一隻、整備中一隻、作戦領域へ進出中、または帰還中が一隻、予備一隻である。作戦中の艦は敵の攻撃型潜水艦の探知を避けつつ隠密行動をとりながら実際のミサイル発射に備えて発射演習を繰り返す。 SSBNにはミサイル整備施設が必要なため、専用基地となるケースが多い。潜水艦自体のドック入りにあわせてミサイルの整備が行われる。ミサイルは潜水艦の発射管から引き出され、整備施設に運ばれて機能が検査される。 通信のために浮上することの無いように、SSBNへの指令は海中にも届く電波である超長波(VLF)が用いられる。VLFは波長が極めて長いため、その発信にはアンテナ延長が数キロにもなる巨大な無線基地か、E-6 マーキュリーのような空中に長大なアンテナを展張する通信中継機が必要になる。またVLFは情報の伝達に長時間を要するため文章そのものではなく通信符丁のみの送信となる。SSBNは定期的にVLFの到達可能深度まで浮上して司令部と連絡を取っているが、一定以上の連絡途絶が確認されれば司令部が攻撃を受けて全滅したと判断され艦長の判断でミサイルの発射が許可されているといわれている。 通信によってミサイル発射が指令されると、まず発射深度まで潜水艦が浮上する。次に安全装置が解除されミサイル発射管を覆う整流用外扉と発射管の耐圧扉が開放される。発射管内部のミサイルと外扉の間には柔軟な素材で防水が施されており、発射深度での水圧に耐えて防水が確保されている。艦長によってミサイル発射ボタンが押されると、まず発射管下部のガス発生装置が高圧ガスを発生させ、発射管に送る。発射管内部のミサイルは下からの高圧ガスによって発射管から防水皮膜を突き破って打ち出され海中を上昇して海面上に飛び出す。海面上数メートルまで達すると第一段のエンジンが点火しミサイルが上昇を開始する。以降はICBMと同様な飛行経路を通って目標へ到達する。 弾道ミサイルは発射プラットフォーム安定が命中精度に大きく影響するため、SSBNには巨大なジャイロが搭載され、発射に当ってこれを回転させ、船体の安定を図る方式が取られている。 ポラリスはアメリカで最初のSLBMであり、固体二段式ミサイルで、A-1、A-2、A-3の三つのバージョンが、ジョージ・ワシントン級原子力潜水艦や、イーサン・アレン級原子力潜水艦などで運用された。 ポセイドンはポラリスの後継ミサイルで、固体二段式ミサイルだった。ポセイドンC-3では射程はポラリスと同じながら命中精度が向上し、MIRVとなった。ポラリスを換装した他、ラファイエット級原子力潜水艦に搭載されて運用された。 トライデントにはポセイドンの射程延伸を目指して開発されたC-4(UGM-96 Trident-I)と、能力向上型のD-5(UGM-133 Trident-II)のバージョンがある。いずれも固体三段式ミサイルである。C-4はラファイエット級とオハイオ級前期建造艦8隻に搭載され、D-5は後期建造艦10隻に搭載されて運用されている。D-5はC-4に比べて射程が大きく延伸し、天測による命中精度の向上や、搭載能力の向上による大型大威力の核弾頭によって硬化サイロを攻撃することが可能になった。このため報復だけでは無く先制攻撃にも使用できる核兵器となった。冷戦が激化した1980年代にあってトライデントの登場は当時のソ連にとって「アメリカの挑発」と受け取られていた。 MIRVの固体三段式ミサイル。タイフーン級に搭載。トライデントを凌駕するミサイルを目指して開発されたが性能が思わしく無く、また冷戦が終了したこともあって、逐次退役しつつある。 現在開発中の新型SLBM。MIRV化された固体三段式ミサイル。RT-2PM2トーポリM(SS-27)の艦載型。 イギリスはアメリカからの空中発射弾道ミサイル(ALBM)導入に失敗した結果、代わりにSLBMを導入し、4隻のSSBNに搭載して運用している。 イギリス製核弾頭を搭載するトライデントD-5。ヴァンガード級原子力潜水艦に搭載されて運用されている。 複数弾頭(MRV、MIRVとする資料もある)の固体三段式ミサイルで、ル・トリオンファン級原子力潜水艦に搭載されて運用されている。 中国はSLBMを独自開発し、一隻のSSBN(夏級原子力潜水艦)で運用している。(094型原子力潜水艦1隻が公試中)したがってその能力は限定的である。 巨浪一号(Ju-Lan1、JL-1)は単弾頭の固体二段式ミサイルで、夏型原子力潜水艦に搭載されて運用されている。射程延伸型のJL-1Aが開発済みとされている。 |
[ 34] 潜水艦発射弾道ミサイル - Wikipedia
[引用サイト] http://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%BD%9C%E6%B0%B4%E8%89%A6%E7%99%BA%E5%B0%84%E5%BC%BE%E9%81%93%E3%83%9F%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%83%AB
