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爆雷は、潜水艦を標的付近の水中で爆発させ、破壊的な水圧衝撃を与えることで潜水艦を破壊するように設計された対潜水艦戦（ASW）兵器である。ほとんどの爆雷は、高性能爆薬を使用し、信管によって爆薬を特定の水深で起爆させる。爆雷は、艦船（通常は駆逐艦やフリゲート艦などの高速で機動性の高い水上戦闘艦）、哨戒機、ヘリコプターから投下される。
爆雷は第一次世界大戦中に開発され、潜水艦を水中から攻撃する最初の有効な手段の一つとなった。第一次世界大戦と第二次世界大戦で広く使用され、冷戦期にも多くの海軍の対潜兵器の一部として使用され続けた。冷戦期には、対潜ホーミング魚雷によって補完され、後に大部分が置き換えられた。
核弾頭を搭載した爆雷は「核爆雷」とも呼ばれる。これらは哨戒機から投下するか、安全な距離にある水上艦艇または別の潜水艦から対潜ミサイルで発射するように設計されていた。1990年代後半までに、米国、英国、フランス、ロシア、中国はすべての核対潜兵器を退役させた。これらは、対潜水艦戦技術の進歩に伴い精度と射程が大幅に向上した通常兵器に置き換えられた。
水中目標に対して爆薬を発射する最初の試みは、ランヤードに取り付けられた航空機爆弾で、ランヤードで起爆するものでした。同様のアイデアとして、ランヤード付きの缶に16ポンド（7.3kg ）の綿火薬を詰めたものがありました。これら2つを縛り合わせたものが「A型爆雷」として知られるようになりました。[ 1 ]ランヤードが絡まって機能しなくなるという問題から、化学ペレット起爆装置が「B型」として開発されました。[ 2 ]これらは約20フィート（6m ）の距離で効果を発揮しました。[ 2 ]
1913年の英国海軍魚雷学校の報告書には、対機雷用の装置である「投下機雷」について記述されている。ジョン・ジェリコー提督の要請により、標準のマークII機雷に、 45フィート（14メートル）の発射用に設定された静水圧ピストル（1914年にシェフィールドのトーマス・ファース・アンド・サンズ社によって開発）が取り付けられ、船尾プラットフォームから発射された。重量1,150ポンド（520キログラム）、有効射程100フィート（30メートル）の「巡洋艦機雷」は、投下艦にとって潜在的な危険物であった。[ 2 ]設計作業は、 HMSヴァーノンの英国海軍魚雷・機雷学校のハーバート・テイラーによって行われた。最初の有効な爆雷であるタイプDは、1916年1月に利用可能になった。これは、高性能爆薬（通常はTNTだが、 TNTが不足するとアマトールも使用された）を詰めた樽状のケースであった。[ 2 ]当初は2つのサイズがありました。高速船用の300ポンド（140kg ）の爆薬を搭載したタイプDと、より強力な爆薬が爆発する前に危険区域から脱出できないほど遅い船用の120ポンド（54kg ）の爆薬を搭載したタイプD*です。[ 2 ] [ 3 ]
選択された深度で水圧によって作動する静水圧ピストルが爆薬を起爆させた。 [ 3 ]初期の深度設定は40フィートまたは80フィート（12メートルまたは24メートル）であった。[ 3 ]生産が需要に追いつかなかったため、[ 4 ]対潜艦は当初、船尾のシュートから投下する爆雷を2発しか搭載していなかった。[ 3 ]最初の成功は、1916年3月22日にQシップ・ファーンバラによってアイルランドのケリー州沖でU-68が撃沈されたことである。 [ 3 ]ドイツは、1916年4月15日のU-67、および1916年4月20日のU-69に対する攻撃が失敗に終わった後、爆雷の存在を知った。 [ 3 ] 1916年に爆雷によって撃沈された他の潜水艦は、UC-19とUB-29のみである。[ 3 ]
艦艇1隻あたりの爆雷搭載数は、1917年6月には4個、8月には6個、1918年には30～50個に増加した。[ 4 ]爆雷とラックの重量により、重砲や魚雷発射管を取り外して補償しない限り、艦艇は不安定になった。[ 4 ]改良されたピストルにより、 50フィート（15メートル）刻みで、50～200フィート（15～61メートル）の深度設定が可能になった。[ 2 ] [ 5 ]低速の艦艇でも、 100フィート（30メートル）以下の深度で10ノット（19km /h、12mph ）以上の速度でD型を安全に使用できたため、[ 4 ]比較的効果の低いD型は廃止された。[ 5 ]爆雷の月間使用量は、1917 年中に月 100 個から 300 個に増加し、第一次世界大戦の最後の 6 か月には月平均 1745 個に達した。[ 5 ]その時点では、D 型爆雷は300フィート (90 m)の深さまで起爆可能であった。戦争終結までに、イギリス海軍は 74,441 発の爆雷を配備し、16,451 発が発射され、合計 38 隻を撃沈し、さらに 140 隻の撃沈に貢献した。[ 4 ]
米国は1917年3月にこの装置の完全な動作図面を要求した。図面を受け取った米国海軍兵器局のフリンワイダー司令官と米国海軍技師ミンクラーはいくつかの修正を加え、米国で特許を取得した[ 6 ]。これは元の発明者に支払うことを避けるためだったという意見もある[ 7 ] [ 8 ]。
イギリス海軍のD型爆雷は1939年に「マークVII」と命名された。[ 9 ]初期沈下速度は7フィート/秒（2.1メートル/秒）で、船尾から投下した場合、または爆雷投下装置から水面に接触した場合、水深250フィート（76メートル）での終端速度は9.9フィート/秒（3.0メートル/秒）であった。 [ 9 ] 1940年末にマークVIIに150ポンド（68キログラム）の鋳鉄製重りが取り付けられ、沈下速度は16.8フィート/秒（5.1メートル/秒）に増加した。[ 9 ]新しい静水圧ピストルにより、最大爆発深度は900フィート（270メートル）に増加した。[ 9 ]マーク VII の290ポンド (130 kg)アマトール爆薬は、20フィート (6 m)の距離で7 ⁄ 8インチ (22 mm)の潜水艦の耐圧殻を破壊し、その 2 倍の距離で潜水艦を浮上させる能力があると推定されていた。[ 9 ] 1942 年末に爆薬がトーペックス(またはミノール) に変更されたことで、これらの距離は26フィート (8 m) と 52 フィート (16 m)に伸びると推定されていた。[ 9 ]
イギリスのマークX爆雷は重量が3,000ポンド（1,400kg ）で、旧型駆逐艦の21インチ（530mm ）魚雷発射管から発射され、 21フィート/秒（6.4m /秒）の沈下速度を達成した。発射艦は損傷を避けるために11ノットでその海域を離れる必要があり、この爆雷はめったに使用されなかった。[ 9 ]実際に発射されたのはわずか32発で、それらは厄介なことで知られていた。[ 10 ]
涙滴型の米国製マーク9爆雷は1943年春に就役した。[ 11 ]爆雷は91kgのトーペックス爆薬で、沈下速度は4.4m/s、最大深度は180mだった。[ 11 ]後のバージョンでは、重量増加と流線型の改善により、深度が300m 、沈下速度が6.9m / sに向上した。[ 11 ]
第二次世界大戦で使用された標準的なアメリカ製の600ポンド（270kg ）マーク4およびマーク7爆雷の爆発は標的にとって神経をすり減らすものであったが、爆雷が約15フィート（5メートル）以内で爆発しない限り、Uボートの耐圧殻は破裂しなかった。この射程内に爆雷を命中させることは運次第であり、標的が回避行動を取るため、まずあり得ないことであった。爆雷によって沈没したUボートのほとんどは、単一の爆雷ではなく、長時間の爆雷攻撃による累積的な損傷によって破壊されたものであり、多くのUボートは数時間にわたって数百発の爆雷攻撃に耐え抜いた。例えば、 1945年4月に678発の爆雷攻撃を生き延びたU-427などが挙げられる。
最初の投下方法は、移動中の攻撃艦の船尾にあるラックから「爆雷箱」を転がすという単純なものだった。当初、爆雷は単にスロープの上に置かれ、転がされるのを待っていた。第一次世界大戦末期には、複数の爆雷を収納し、トリガーで遠隔操作で投下できる改良型ラックが開発された。これらのラックは、構造がシンプルで再装填が容易だったため、第二次世界大戦を通して使用され続けた。
1917年と1918年に対潜水艦作戦に使用されたイギリス海軍のトロール船の中には、船首楼に単一の爆雷を投下する投下装置を備えていたものもあったが、それが実戦で使用された記録はないようだ。[ 5 ]ラック式爆雷と併用してより広い散布パターンを生成するために、特殊な爆雷投下装置が開発された。[ 5 ]これらの最初のものは、イギリス陸軍の塹壕迫撃砲から開発された。[ 12 ] 1277基が支給され、174基が1917年と1918年に補助艦艇に搭載された。[ 13 ] [ 14 ]それらが発射した爆弾は軽すぎて真に効果的ではなく、それらによって沈没したUボートは1隻しか知られていない。[ 13 ]
ソーニークロフトは、爆薬を40ヤード（37メートル）飛ばせる改良型を開発した。[ 13 ]最初のものは1917年7月に搭載され[ 13 ]、8月に運用可能になった。[ 5 ]合計で351隻の魚雷艇駆逐艦と100隻のその他の艦艇に装備された。[ 13 ]ソーニークロフトの投射機を基に米国海軍兵器局が開発した「Y砲」（その基本形状にちなんで）と呼ばれる投射機[ 13 ]は1918年に利用可能になった。Yの腕が船体中央線上に外側を向くように設置され、各腕に挿入されたシャトルに2つの爆雷[ 13 ]が載せられていた。Y砲の垂直柱で爆発性の推進薬が起爆され、爆雷が船体の両側に約45ヤード（41メートル）[ 13 ]飛ばされた。 Y砲の主な欠点は、船の甲板の中心線上に設置する必要があり、その場所には上部構造物、マスト、または砲を設置できるという点だった。最初のY砲は、1917年11月24日からニューロンドン造船機関会社によって建造された。 [ 13 ]
1942年に制式化されたK砲は、主爆雷投射機としてY砲に取って代わった。K砲は一度に1発の爆雷を発射し、艦の甲板周辺に設置できたため、貴重な中央部のスペースを有効活用できた。通常、1隻あたり4～8基のK砲が搭載された。K砲はしばしば艦尾ラックと併用され、6～10発の爆雷によるパターンを形成するために使用された。いずれの場合も、攻撃艦は爆雷が爆発する前に危険区域から脱出できるだけの速度で航行する必要があった。
爆雷は航空機から潜水艦に対して投下することもできた。第二次世界大戦の開戦時、イギリスの主要な航空対潜兵器は100ポンド（45kg）対潜爆弾であったが、軽すぎて効果的ではなかった。これに代わるものとして、イギリス海軍の450ポンド（200kg ）マークVII爆雷は、流線型のノーズフェアリングと尾部の安定フィンを追加することで航空用に改良され、1941年にマークVII空中爆雷として就役した。他の設計は1942年に続いた。
対潜爆弾の効果が不十分でRAFと同じ問題を抱えていたフィンランド空軍第6飛行隊のビルガー・エク大尉は、海軍の友人に連絡を取り、フィンランド海軍の爆雷を航空機から使用することを提案した。その結果、1942年初頭に同部隊のツポレフSB爆撃機が爆雷を搭載できるように改造された。[ 15 ]
その後、航空機専用の爆雷が開発された。これらは現在でも有用であり、特にホーミング魚雷が効果を発揮しにくい浅瀬での使用に有効である。爆雷は、海底に潜むディーゼル潜水艦を「追い出す」際に特に役立つ。
爆雷を効果的に使用するには、攻撃時に多くの人々の資源とスキルを結集する必要があった。ソナー、操舵、爆雷担当の乗組員、そして他の艦船の動きを綿密に調整しなければならなかった。航空機による爆雷戦術は、航空機がその速度を利用して水平線の彼方から急速に現れ、昼夜を問わず水面（潜水艦がほとんどの時間を過ごす場所）にいる潜水艦を奇襲することに依存していた（夜間はレーダーで目標を探知し、攻撃直前にリーライトで目標を照らした）。そして、潜水艦が攻撃から逃れるために急降下することが多いため、位置が特定されたらすぐに攻撃を行った。
大西洋の戦いが長引くにつれ、イギリス軍と英連邦軍は特に爆雷戦術に長け、ドイツのUボートを積極的に探し出して撃沈する最初のハンターキラー部隊を編成した。
水上艦艇は通常、潜水艦を探知するためにASDIC（ソナー）を使用していた。しかし、爆雷を投下するには、艦艇は目標の真上を通過して艦尾から投下する必要があった。攻撃直前にソナーの探知が途絶えるため、探知艦は決定的な瞬間に目が見えなくなってしまう。これは、熟練した潜水艦艦長に回避行動を取る機会を与えてしまう。1942年、ソナー探知を維持したまま、接触信管付きの爆弾を「スタンドオフ」距離から前方に散弾発射する「ヘッジホッグ」迫撃砲が導入され、その有効性が証明された。
第二次世界大戦中の太平洋戦線において、日本軍の爆雷攻撃は当初は失敗に終わった。これは、アメリカ海軍の最新鋭潜水艦がそれほど深く潜航できることを知らなかったためである。浅瀬で捕捉されない限り、アメリカの潜水艦は日本軍の爆雷攻撃よりも深く潜航することができた。日本軍は、試験深度が200フィート（61メートル）の旧型アメリカS級潜水艦（1918～1925年）に基づいた攻撃パターンを使用していたが、第二次世界大戦中のバラオ級潜水艦（1943年）は400フィート（120メートル）まで潜航できた。
1943年6月、下院軍事委員会のアンドリュー・J・メイ下院議員がメイ事件を引き起こしたことで状況は一変した。メイ議員は太平洋戦線から帰還したばかりで、米海軍から機密情報と作戦ブリーフィングを受けていたが、記者会見で日本の爆雷戦術に欠陥があることを明らかにした。[ 16 ] [ 17 ]様々な報道機関が深度の問題に関する報道を行った後、日本帝国海軍は爆雷をより効果的な平均深度である75メートル（246フィート）で爆発するように設定し始めた。太平洋における米潜水艦隊の司令官であるチャールズ・A・ロックウッド中将は後に、メイの軽率な発言により米海軍は最大10隻の潜水艦と800人の水兵が戦死したと推定した。[ 18 ]
上述の理由から、爆雷は対潜兵器として一般的に取って代わられた。当初は、イギリスが開発したヘッジホッグや後に開発されたスクイッド迫撃砲のような前方投射兵器がこれに取って代わった。これらの兵器は、攻撃艦の前方に弾頭を投射し、水中目標を挟み込むように配置した。ヘッジホッグは接触信管式であったのに対し、スクイッドはゼンマイ式起爆装置を備えた3発の大型440ポンド（200kg）爆雷を投射した。その後、マーク24「フィド」音響ホーミング魚雷（および後継の同様の兵器）や、核爆雷を搭載したSUBROCなどが開発された。ソ連、アメリカ、イギリスは核爆雷を開発した。2018年現在 イギリス海軍は、アグスタウェストランド ワイルドキャットおよびマーリン HM.2 ヘリコプターから展開できる Mk11 Mod 3 と呼ばれる爆雷を保持している。[ 19 ] [ 20 ]
ロシアはS3V Zagonや90SGなどのホーミング機能付き（ただし推進機能なし）爆雷も開発している。[ 21 ]中国もそのような兵器を製造している。[ 22 ]
冷戦中、相手側の潜水艦に探知されたことを知らせる必要があったが、実際に攻撃を開始しなかった場合、低出力の「信号爆雷」（「訓練用爆雷」とも呼ばれる）が使用されることがあった。これは、他の通信手段が不可能な場合に探知されるのに十分な威力がありながら、破壊力はない。[ 23 ]
爆雷内の高性能爆薬は、約26,000フィート/秒 (8,000 m/s)の速度で急速な化学反応を起こします。その反応によって発生した気体生成物は、一時的に固体爆薬が占めていた体積を非常に高い圧力で占めます。この圧力が損傷の原因であり、爆薬の密度と爆速の二乗に比例します。爆雷のガス泡は、周囲の水の圧力と等しくなるように膨張します。[ 24 ]
このガスの膨張は衝撃波を伝播します。膨張するガス泡と周囲の水との密度差により、泡は水面に向かって上昇します。爆発が十分に浅く、ガス泡が最初の膨張中に大気中に放出されない限り、ガス泡から離れる水の運動量により、周囲の水よりも圧力の低いガス空洞が形成されます。その後、周囲の水圧により、ガス泡は内向きの運動量で崩壊し、ガス泡内部に過剰な圧力が生じます。ガス泡の再膨張により、別の潜在的に損傷を与える衝撃波が伝播します。周期的な膨張と収縮は、ガス泡が大気中に放出されるまで数秒間続くことがあります。[ 24 ]
したがって、爆雷が浅い深度で爆発し、爆発後すぐにガス泡が大気中に放出されるような爆発は、映画ではより劇的で好まれるものの、実際には非常に効果が低い。効果的な爆発深度の目安は、水面がわずかに上昇し、しばらくしてからようやく水しぶきとなって噴出することである。
核兵器を含む非常に大きな爆雷は、複数の破壊的な衝撃波を発生させるのに十分な深さで爆発する可能性がある。このような爆雷は、海底や海面からの反射衝撃波が収束して放射状衝撃波を増幅する場合、より遠くまで被害をもたらす可能性がある。潜水艦や水上艦艇は、自らの爆雷爆発の収束域で活動している場合、損傷を受ける可能性がある。[ 24 ]
水中爆発が潜水艦に与える損傷は、一次衝撃波と二次衝撃波によって生じます。一次衝撃波は爆雷の最初の衝撃波であり、潜水艦のすぐ近くで爆発すれば、潜水艦内の人員や機器に損傷を与えます。二次衝撃波は、ガス泡の周期的な膨張と収縮によって発生し、潜水艦を前後に大きく曲げ、船体に致命的な損傷を与えます。これは、プラスチック製の定規を折れるまで素早く前後に曲げ続ける様子に例えることができます。実験では、最大16回の二次衝撃波の発生が記録されています。二次衝撃波の影響は、最初の爆発から時間的に近い場所で別の爆雷が船体の反対側で爆発すると増幅される可能性があるため、爆雷は通常、異なる爆発深度で2個ずつ同時に発射されます。
爆雷の殺傷半径は、爆発深度、爆雷のペイロード、潜水艦の船体の大きさや強度によって決まります。通常、1000トン級の潜水艦に対して、約100kgのTNT（400MJ）の爆雷の殺傷半径（船体破壊を引き起こす半径）はわずか3～4mですが、無力化半径（潜水艦が沈没せず、運用不能になる半径）は約8～10mになります。ペイロードが大きくなっても半径はわずかにしか増加しません。これは、水中爆発の効果は目標までの距離の3乗に反比例して減少するためです。
