CN1040795C - 带加强芯的打猎子弹 - Google Patents
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Abstract
一种受控胀开的小口径子弹(90)具有一个隔壁式的子弹，一个充填着密实铅芯的后凹腔(86)，及一个或多个设在后凹腔的前部的位子铅芯和弹体(72)之间的高强度的嵌入件(92、94)。
Description
本发明一般地涉及打猎子弹，更具体地说是带加强芯的打猎子弹。
打猎子弹一般是小口径的，即小于0.5的口径。它们一般有一“空心尖头或软金属的鼻部，借以增大子弹(或称弹头)冲击在动物身体组织上时的胀开能力，为的是使更多的能量被目标动物体吸收。铅质的空心尖头子弹用在打猎上有显著的缺点，它们容易在较短的穿透距离内较大地打破(或镦平)和胀开，因此不适宜用作深穿透。当子弹进入动物体内打到骨头上时特别是这样情况。猎人们通常瞄准目标动物的肩部区域，为的是在动物被射击后减少它逃脱的机会，并且因为动物的重要器官都在动物的象肩部这样同一的一般区域内。
在子弹穿透柔软的动物身体组织时子弹最好能胀开，以便使子弹慢下来，从而将更多的能量传递给目标物。如果子弹没有显著地胀开并且没有打中在骨头或重要器官上，它就会穿过动物而没有把它杀死或使它倒下。为了使子弹能成功地穿透动物的骨头并且还能使重要器官受到损害，子弹必需具有密度、足够的结构完整性和保留的重量。
我们现有的美国专利5,127,332号所公开的打猎子弹曾提出过一些上述这样的需要，它所公开的内容是，一个具有一般为H形纵剖面的单一的金属体在前面有一中空而不充填的尖头，而在后面的凹腔内则充填着密度高的材料如铅。后凹腔用一圆片封闭，使铅和环境隔绝。这种子弹有一些优点但也有缺点。一个优点是它有一个保留得很好的重量，由于铅被封在后凹腔内，所以在穿透目标时即使前面的瓣片脱落，子弹的重量也不会有显著损失，因为子弹前面的空心尖头部分与子弹密实的后部相比，重量是比较轻的。另一优点是在冲击而迅即减速时由于较重的铅芯向前的惯性和动能，子弹后凹腔侧壁的前部容易鼓起，这种鼓起有助于造成一个直径较大的创伤沟道，但却使穿透深度减少。这种子弹的缺点是曾经发现当它以接近离开枪口时的初速击中粗大的骨头时由于鼓起而致裂开不能发挥作用。
因此需要改进，以便保持我们现有的美国专利5,127,332号的子弹的优点而排除其缺点。
下面将说明并提出权利要求的本发明的子弹可以解决这个问题，其中有一抗拉强度高的薄衬里放在后凹腔的前部，以防侧壁裂开。在本发明的一个较优实施形式中，隔壁具有足够厚度，以便防止后芯在迅猛减速时去穿隔壁，并曾发现嵌入件须有足够的长度，以便防止空心尖头向后裂瓣所形成的瓣片刺穿侧壁。
参考附图将可更好了解本发明，其中：
图1为图3中子弹用的一个较优弹体预型件的轴向剖面图。
图2为图3中子弹用的一个较优嵌入件的轴向剖面图。
图3为按照本发明构造的子弹的轴向剖视图。
图4为图3中子弹在冲击柔软的动物身体组织后的部分剖开的侧视图。
图5为图3中子弹在加上封闭圆片后的轴向剖面图。
图6为图3中子弹在冲击一个硬目标后的部分剖开的侧视图。
图7为按照本发明构造的具有增厚嵌入件的子弹的轴向剖面图。
图8为按照本发明构造的另一个具有多个嵌入件的子弹的轴向剖面图。
图9为按照本发明构造的另外一个具有带锥度套的子弹的轴向剖视图。
图10为采用本发明的嵌入件的铜/铅隔层子弹的轴向剖面图。
本发明是从彻底了解制造和使用打猎子弹的方式开始的。特别是已经认识到偶而发生的子弹不穿透的事实。其次，是认识到不穿透的原因在于子弹的裂开。然后认识到我们现有美国专利5,127,332号中的子弹发生裂开的原因，于是确定解决方案，该方案制造起来经济，但仍保持子弹的优点(增大的密度、在软组织中良好的穿透以及发射时合理的腔压)。子弹体内的金属要比骨头强，因此我们曾决定子弹本身必须在失效区域加强，但该区域在什么地方并不清楚。我们认识到子弹冲击骨头而减速是突然发生的，以致后芯将凹腔的侧壁裂开。但我们发现加厚侧壁并不会减少鼓起及/或瓣片的打穿。在一次试验中，使我们十分惊奇的是，我们发现空心尖头的瓣片直接在图4中标号56所示位置戳穿侧壁前部。我们尝试只把一个不带凸缘的火帽209放在后凹腔中，奇怪的是子弹居然能阻止失效而仍能保留将近90％的重量。反复试验指出，采用这个看似简单的修改，可使子弹令人惊奇地和出乎意料地得到所需的通过骨头或软组织的优越的穿透性能。这种子弹就是马上要生产出来的以WinchesetR Black TalanR为商标的中心击发的来复枪弹。
按照本发明构造的受控胀开或成蘑菇状的小口径子弹在图1-10中示出。首先参阅图1，所示出的圆筒形管状子弹体预型件10具有一个向前敞开、向后带斜度的前凹进部12和一个向后敞开圆筒形的后凹进部或后凹腔14以及一个一般地成为圆形的横向壁或“隔壁”16。预型件10最好由铜合金制成。凹进部12、凹腔14和隔壁16沿管状预型件的中心轴线排成一条纵列。图2所示出的杯形管状嵌入件20具有一个圆筒形的侧壁22和一个内凹的底24。嵌入件20的外径略小于预型件10凹腔14的内径并且底24与隔壁16的后表面相适应。
图3示出的本发明的较优的子弹具有300 WinchesterR Mag-num口径9.72克(180格杯)的中心击发的来复枪子弹一般具有的外形。对其他口径，尺寸要稍作修改。子弹30具有一个一般为H形纵剖面的均一的金属体32和一个前凹进部34、一个后凹腔36及一个在它们两者之间的隔壁37。所谓“隔壁”只是用来指位在凹进部34的后端或“底”与后凹腔36的前端或“底”之间的材料。形成子弹30时，先将嵌入件20完全嵌入到预型件10的后凹腔14内，然后将铅芯38嵌入到后凹腔14和嵌入件20内(或者将铅芯嵌入到嵌入件内然后将结合起来的铅芯和嵌入件嵌入到后凹腔14内)，再将结合起来的预型件、嵌入件和铅芯一同变形，以形成子弹30。
在使用时，子弹除了要象上述那样组装外，还要装到一个带有所需火药量的可用火帽击发的弹共筒壳内，以便产生一个带药的整发枪弹，如同“Winchester Black Talon Fail Safe Suprene”牌。300Winchester Magnum口径中心击发的来复枪弹。将该整发枪弹装在合适的来复枪内便可用来射击所要射的目标如鹿。如果子弹穿过动物的软组织，瓣片46会沿44那样的路线向后卷转直到环绕后凹腔36的子弹外壁上的某点48为止。“打破的”子弹在一次典型地冲击到动物软组织(或军用明胶)后的外形在图4中画出，但由于旋转的子弹在冲击时减速的旋转力，瓣片在正常情况下还应相对于子弹轴线转过一个角度。打破的子弹50有一鼓起52，由于密实的铅芯向前的动量和作用在弹体32上的向后的外部阻力，带有尖端56的打破的瓣片54和铅芯38向前移动到线58。参阅图3和4，鼓起52本来是潜在的使子弹失效的祸根，但现在被防止住了，因为嵌入件20具有比弹体32还要高的抗拉强度。铜合金由于其柔软性和易刻压性用作弹体是比较好的，可以防止腔内产生过高的压力，如果弹体是由钢或硬铜制成，腔内便会产生过高压力。如果瓣片的外形象图4那样，而弹体的侧壁和嵌入件又没有足够的强度，那么瓣片尖端56也会成为使子弹失效的根源，此时的失效是由于瓣片54穿透弹体并使铅芯得以挤出而引起的。嵌入件20可大大减少发生这种情况的可能性，因为嵌入件的强度比瓣片大，因此瓣片只好继续变形或裂开而不会穿透嵌入件。曾发现SAE1008钢是用作嵌入件20的合适材料。因为当子弹击中骨头或其他硬物时，巨大的轴向力将会施加在子弹30的前面，嵌入件须能防止凹腔36的壁破损。子弹30前部的瓣裂使子弹的前面形成一个比以前大得多的直径，这对子弹在没有击中骨头或目标内其他硬物的情况下要放慢速度是需要的。在动物软组织内的减速是由于大大增加的直径使阻力增大而导致的。瓣片可使子弹在动物软组织内放慢到所需的程度，以完成所需的穿透深度。所需的穿透深度通常就是动物的全部厚度再多一点，以便使子弹从远边出来时只有很小的速度(由于安全的原因并且因为不转移给动物而残余的出口动能通常是浪费)。
在本发明的一个实施例中，隔壁37的轴向长度大于嵌入件20的厚度。
在本发明的另一个实施例中，如图5所示，有一封闭圆片60放在芯核38的后面，以便使芯核与外界环境隔绝。芯核38可用铅或钨粉制成，后者可用适当的粘合剂如塑料固结为一起。弹体32的边缘61折转盖在封闭圆片60的一个沿径向向外伸出的凸缘部分62上，以便封闭芯核38。圆片60可以只是一个具有沿径向向外伸展的环状凸缘的平圆片，该凸缘与子弹尾部的一个向内折转的环状边缘接合，借以将芯核材料和圆片锁定在金属体上。圆片60最好用与金属体32相同的材料制成，以便减少形成原电池的可能性，该原电池能促进弹体32及/或芯核材料38的腐蚀，并有害地影响弹药筒壳内的火药。作为替代办法，圆片60可用不导电的材料如塑料制成。
在本发明的另一个实施例中，盲孔34的轴向长度大于子弹的直径，但小于隔壁37和嵌入件20的轴向长度之和的1.5倍。
在又一个实施例中，后凹腔36的直径大于盲孔34的直径的4倍。
图6所示为图3中的子弹50在打中一个硬目标如骨头后的情况的侧视图。子弹50在第一鼓起52的后面又形成一个第二鼓起63。第一鼓起52和第二鼓起63最好都要缩小或不使它们发生，因为鼓起是可能使套壳破裂的部位并可减少穿透深度。虽然图2中的嵌入件20可有效地用来缩小鼓起的形成，但主要是在软组织被打中时，而在图7-10中示出的实施例则在硬目标被打中时更为有效。
图7所示为按照本发明的一个实施例的受控胀开子弹70的轴向剖面图。如同以前的实施例，该子弹70具有一般为“H”形轴向剖面的单一的金属体72，其上有一尖顶的鼻部74、一个位在鼻部74后面的一般为圆筒形的尾部76和一个在鼻部74与尾部76之间的整体的隔壁78。一个通过鼻部74、尾部76和隔壁78的中心轴线可将这些部件对称地划分。鼻部74有一由向后延伸、向前敞开的中心盲孔84形成的中空的尖头82。尾部76有一向后敞开的凹腔86，该凹腔充填着一个密实的例如用铅或铅基合金制成的芯核。其他密实材料，可以不带铅的，也可适用。
一个或多个由抗拉强度比金属体72高的材料构成的管状金属嵌入件88也设在后凹腔76内。这些管状嵌入件同心地环绕中心轴线80设置并和其他子弹部件一样具有对称性。最好管状嵌入件88的一端封闭而另一端敞开，且封闭端设在密实芯核86与隔壁78之间。
添加嵌入件88后子弹70便可抵制鼓起。几个嵌八件的总厚度或单一嵌入件88的厚度在图6的实施例中约从0.13到2.54mm(0.005-0.100英寸)，最好约众0.38到2.03mm(0.015-0.080英寸)。
子弹70的弹体72由一种铜合金如CDA210(铜材开发协会规定的以重量计含有铜95％和锌5％的合金)或其他铜基铜/锌合金制成。嵌入件88可由任一种抗拉强度比铜制弹体72大的材料制成。通常，嵌入件88是金属的并且最好由S.A.E(汽车工程师学会)规定的1008号钢(以重量计的公称组成为碳0.10％、硅0.30％、锰0.50％、磷0.070％、硫0.060％、其余为铁)制成。
钢制嵌入件88能给传统的不带嵌入件的子弹带来很多好处。钢制嵌入件88能提供额外的强度来减少隔壁正后方的鼓起，并能在子弹打中目标后鼻部形成的瓣片向后折转而接触弹体72时，为尾部区域76提供增添的结构上的支撑。如果没有钢制嵌入件88，尾部区域76就会被折转的瓣片戳穿，这样就会引起尾部的裂开和通常为铅制的密实芯核的泄漏。钢制嵌入件88位在子弹70的重心附近，因此不会显著影响子弹的空气动力性能。
与实心的铜弹不同，本发明的子弹在增加钢制嵌入件后不会不利地增加枪管腔内的压力。具有韧性并承垫子弹70尾部76的密实芯核86可减少刻压力，从而可避免或限制压力的增加。在紧接隔壁78后面的区域89内增加铜制弹体72的厚度可进一步提高子弹70对鼓起的抗力。增加的厚度提供增加的强度，可以用来抵挡鼓起和戳穿。另外增加延性比钢制嵌入件88大的铜的体积可给枪管提供缓冲，从而可减少刻压力，使起爆压力受到控制。在紧接隔壁78后面的区域89内弹体72的厚度约从0.25到2.03mm(0.010-0.080英寸)，并且最好为约从0.38到1.27mm(0.015-0.050英寸)。
钢制嵌入件88最好形成有大的半径91。当打中硬目标时，大的圆角半径91可使在嵌入件88和尾部76的界面上的特别有延性的铜产生较好的打破效果。如果圆角半径过小，即使采用钢制嵌入件，也会产生能使套壳破裂的应力点。
采用较多的铜是有利的，因为在该区域高速目标颗粒所造成的侵蚀是很厉害的。当子弹斜向打在目标上时能有效阻止形成应力点的圆角半径91通常约从0.51到3.81mm(0.020-0.150英寸)，最好为约从1.00到2.54mm(0.040-0.100英寸)。
虽然图7的嵌入件88能有效地防止套壳被戳穿，但仍有一些鼓起会形成，因为能有效防止套壳被戳穿的单一钢制嵌入件88所具有的厚度和刚度使得嵌入件在铜制弹体72镦压过程中不能与之保持一致。结果密实的芯核材料如在子弹尾部内的铅能被挤压到在嵌入件88与弹体72之间的界面93内。被挤压的铅能在尾部区域76形成一个鼓起，而该鼓起可导致弹体裂开和铅芯泄漏，从而打破原来设置嵌入件的目的。
防止铅芯泄漏的一个方法是使钢制嵌入件的敞开端95具有斜度，使敞开端的厚度小于封闭端的厚度。钢制嵌入件88的封闭端的厚度最好约从0.25到2.54mm(0.010-0.100英寸)，而敞开端的厚度约从0.13到1.52mm(0.005-0.060英寸)，最好为约从0.13到0.64mm(0.005-0.025英寸)。
虽然使单一钢制嵌入件88具有斜度以使其敞开端薄一些可以解决密实芯核的密封问题。但一个厚的单一嵌入件88毕竟是僵硬的。当子弹70以斜角打在硬目标上时，钢制嵌入件的动量会把足够的力集中在弹体的一个边上，其时通过隔壁78的侵蚀可能发生，造成子弹失效。
图8为采用多个钢制嵌入件的子弹90的轴向剖面图。虽然任何数量的钢制嵌入件都可采用，但采用两个就足够使子弹具有增大的柔韧性。第一嵌入件92邻接在金属体72上。第二嵌入件94和每一个增添的嵌入件(如果有)都设置在第一嵌入件92与密实芯核86之间。第一嵌入件92和第二嵌入件94可用抗拉强度比用来构造弹体72的铜或铜合金大的任何材料制成。如上所述，金属材料如SAE1008钢是较适宜采用的。
第一嵌入件92和第二嵌入件94可具有相同的厚度或不同的厚度。如厚度不同，最好第二嵌入件94，即在较内侧的做得厚些。多个嵌入件的厚度之和大致等于图7中单一嵌入件88的厚度。
第一管状嵌入件92可具有带斜度的腿102，借以减少铅芯密封，如上所述。因此嵌入件敞开端的厚度小于封闭端的厚度。敞开端的厚度较好约为从等于到75％的封闭端的厚度。
两个嵌入件可具有相等的长度，但通过较大的柔韧性而获得的较好的效果是在第一嵌入件92的长度大于第二嵌入件94的长度时得到的。对于多个嵌入件，越靠近金属体的嵌入件应该越长。第二嵌入件94的腿96的长度应足够地延伸到形成第一鼓起(参阅图6中的标号50)的区域98的下面。这个腿长从第一嵌入件92的圆角半径100算起通常约为从1.27到6.35mm(0.050-0.250英寸)。第一嵌入件的腿102的长度以能有效地阻止第二鼓起的发展为准。这个长度约为第二嵌入件94的腿96的长度的1到2.5倍，最好约为腿96的长度的1.2到2.0倍。这个长度从圆角半径100算起通常约为从2.54到12.7mm(0.100-0.500英寸)，最好约为从5.1到1.20mm(0.200-0.400英寸)。
当打在硬目标上而使子弹90弯曲时，第一嵌入件92和第二嵌入件94各自独立动作。因此钢制嵌入件的动量不象上述实施例的单一嵌入件那样都集中到一个点上。结果，子弹90就有这样的特征：柔韧度增加及戳穿套壳72的倾向减少。
第二嵌入件94比第一嵌入件92具有较短的腿可以提供增添的弯曲柔韧度，并可改进密封以便当冲击在目标上而打破时防止铅芯从嵌入件的组合体与铜套之间泄漏出去。
增添钢制嵌入件会导致子弹的长度增加。如图9的轴向剖面图所示，减少金属体104在第一管状嵌入件106后面的壁厚可减少子弹长度的增加。金属体104的壁厚的减少还可使套壳在枪筒内得到较好的密封并增加子弹组装的容易度。套壳在最外面嵌入件106后面区域的壁厚最好约为套壳108在邻近嵌入件腿的区域的壁厚的60％到90％。最好壁厚的缩减约为套壳在邻近嵌入件108的区域的壁厚的10％到40％。
除了图3、7、8和9所示的铜鼻子弹外，嵌入件还可应用于其他型式的子弹如隔壁子弹120，在图10中示出其轴向剖面图。在子弹120中，尾部122的裂开主要是由于铅的密封而不是由于瓣片的戳穿，因为套壳部124较薄并且刚性较差。由于这个原因，隔壁子弹120在低速时的打破性较好，因此用于低速子弹如30-30Winch-ester枪弹。
·金属体124由铜或合适的铜合金如CDA210制成。后部126和前部128各自分别填充着密实的延性材料如铅或铅合金。嵌入件130可具有上面说过的任一种构形。
虽然本发明是按照空心尖头子弹来说明的，但它同样适用于其他型式的子弹。上面说过的任一种子弹都可另外包括一个密封圆片，如果需要的话。
从下面的实例可更明显地看出本发明的优点。这些实例只是示范性的，并不能用来限制本发明的范围。
实例
多种子弹射向不同目标以便确定镦压(或打破)特性。子弹具有标准尺寸：35.56mm(1.4英寸)长，7.82mm(0.308英寸)的直径和9.72克(180格林)的重量，从.300Winchester magnum的枪弹中射出。如表1所示，本发明的两个嵌入件在以45.7m(50码)的冲击速度射击多种目标时能对鼓起和套壳的被瓣片戳穿提供最好的抗力。
表一
子弹试件型式 目标 结果
无嵌入件 明胶 尾部鼓起
骨头/明胶 100％碎裂
单个嵌入件 明胶 减少的尾部鼓起
骨头/明胶 尾部鼓起
20-50％尾部裂开
两个嵌入件 明胶 几乎没有鼓起
骨头/明胶 微小的鼓起
0％的尾部裂开
Claims (13)
1.一种子弹(30，70，90，110，120)，该子弹包括：
一个单一的金属体(32，72，124)，其上有一尖顶式的鼻部(33，74，128)，一个在所述鼻部(33，74，128)后面的基本为圆筒形的尾部(35，76，122)和一个在这两者之间的整体隔壁(37，38)，上述三者均沿一条穿过其中的中心轴线(80)排列，所述尾部(35，76，122)有一向后敞开的凹腔(36，126)，
一个充填在所述尾部凹腔(36，126)内的密实的芯核(38，86)；和
至少一个抗拉强度比所述金属体(32，72，124)高的第一管状金属嵌入件(20，92，130)，它设置在所述尾部凹腔(36，126)内。
2.根据权利要求1的子弹(30，70，90，110)，其特征是：
所述单一的金属体(32，72)具有基本为“H”形的轴向剖面；
所述鼻部(33，74)具有一由向后延伸、向前敞开的中心盲孔(84)形成的中空的尖头。
3.根据权利要求1的子弹(120)，其特征是，所述第一管状嵌入件(92)具有一封闭端(24)和一敞开端，所述敞开端的厚度小于所述封闭端的厚度。
4.根据权利要求3的子弹(120)，其特征是，所述第一管状嵌入件(130)同心地环绕所述中心轴线(80)设置，并且其所述封闭端(24)设在所述密实的芯核(86)和所述整体隔壁(37)之间。
5.根据权利要求2的子弹(30、70、90、110)，其特征是，所述第一管状嵌入件(20，92)同心地环绕所述中心轴线(80)设置并且其一端(24)是封闭的。
6.根据权利要求5的子弹(30、70、90、110)，其特征是，所述封闭端(24)设在所述密实芯核(38、86)和所说整体隔壁(37、78)之间。
7.根据权利要求1的子弹(90)，其特征是，所述第一管状嵌入件(92)邻近所说金属体(72)设置，并有一第二管状嵌入件(94)设在所说第一管状嵌入件(92)和所说密实芯核(86)之间。
8.根据权利要求7的子弹(90)，其特征是：所述第一管状嵌入件(92)的长度大于所说第二管状嵌入件(94)的长度。
9.根据权利要求2或3或7的子弹(90)，其特征是，所述第一管状嵌入件(92)的长度选定成当所述子弹(90)击中一个硬目标时可以有效地防止第一鼓起(52)和第二鼓起(60)的形成。
10.根据权利要求2或3或7的子弹(90)，其特征是，所说第一管状嵌入件(92)的敞开端的厚度小于其所述封闭端(24)的厚度。
11.根据权利要求2或3或7的子弹(90)，其特征是，所述金属体(72)在所述第一管状嵌入件(92)后面的壁(104)的厚度小于与所述第一管状嵌入件(92)的封闭端(24)邻近的所述壁(104)的厚度。
12.根据权利要求2或3或7的子弹(90)，其特征是，所述第一管状嵌入件(92)的所述封闭端(24)的曲率半径(100)选定成当所述子弹(90)斜向打在一个目标上时，能有效地防止应力点(52)的形成。
13.根据权利要求12的子弹(90)，其特征是，所述曲率半径基本为0.51mm到3.8mm。
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