CN1080871C - 小口径无毒穿甲子弹 - Google Patents

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Abstract

小口径的无毒穿甲子弹(50)具有串列的第一弹芯(52)和第H弹芯(54)，它们被弹壳(18)包容。第一弹芯的硬度高于第二弹芯的硬度，第二弹芯的布氏硬度在约20和约50之间。第二弹芯(54)的硬度大大高于铅的硬度以及当第一弹芯冲击靶板时，第二弹芯可抵抗被压缩形成鼓凸，其结果是更多的动能转移至第一弹芯(52)，而不是沿装甲靶板的表面扩散。更有效的转移动能使有可能使用低密度的第二弹芯(54)，例如退火的铜。

Description

小口径无毒穿甲子弹
本发明涉及小口径穿甲子弹。更具体地说，该穿甲子弹具有包容串列弹芯的弹壳。前弹芯的硬度高于后弹芯的硬度，后弹芯的硬度在布氏硬度约20和约50之间。
小口径，直径小于1.3厘米(0.5英寸)的穿甲子弹为世界各国军队使用。美国和北约军队大量使用含有4克(62格令)的穿甲子弹的M855弹夹。M855子弹具有两个串列的弹芯，被黄铜弹壳包住。钢弹芯位于子弹的前部以及2.1克(32格令)的铅弹芯被压入后部。典型地，子弹的尾部具有角度以增加弹道稳定性和改进空气动力学性能。总重量为4克(62格令)的M855子弹具有的动能要求由600米射击时可穿透10号规格厚的钢板。
穿甲子弹已公布在授予Platz的美国专利No.740,914和授予Bilsbury的美国专利No.5,009,166中。
当钢弹芯冲击靶板时，压缩力引起后部铅弹芯鼓凸。铅弹芯鼓凸的直径大于钢弹芯穿透靶板形成的孔。这样就引起铅弹芯在靶板表面上变形将冲量转移至靶板表面，而不是至钢弹芯。
在军事训练中，许多穿甲弹碎片消耗在击穿靶板范围内。子弹内所含大量的铅使得靶板范围内环境的再生困难且较费钱。
本发明的目的是提供一种成本低、无毒且穿甲效果好的小口径穿甲子弹及其制造方法。
为实现本发明的上述目的，本发明提供了一种小口径穿甲子弹，其特征在于具有第一弹芯和第二弹芯，第二弹芯与第一弹芯串列，其中上述第一弹芯的硬度高于上述第二弹芯的硬度，而上述第二弹芯具有布氏硬度在约20和约50之间；还具有包容上述第一和上述第二弹芯的弹壳，上述弹壳具有尖形的前部与上述第一弹芯邻接以及斜的凹进的后部与上述第二弹芯邻接，并带有设置在上述尖形的前部与上述斜的凹进的后部之间的普通圆筒形侧壁。
为实现本发明的上述目的，本发明还提供了一种制造穿甲弹的方法，其特征在于包括以下步骤：提供一个弹壳预制件，它具有尖形的前部和限定空腔的侧壁；将一个第一弹芯处理至第一硬度；将一个第二弹芯处理至低于上述第二弹芯硬度的第二硬度，第二硬度在约20HB和约50HB之间；将上述第一弹芯和上述第二弹芯顺序地插入上述空腔，上述第一弹芯邻接上述尖形的前部；以及机械变形上述弹壳预制件将上述第一弹芯和上述第二弹芯固定在上述空腔内以形成斜的凹进的后部与上述第二弹芯邻接。
本发明子弹的特点是子弹具有第一和第二弹芯，包容在弹壳内。前弹芯的硬度高于后弹芯。后弹芯具有的布氏硬度在约20和约50之间。希望冲击靶板后，这两个弹芯是不固定在一起而是分开的。
本发明的另一特点是当子弹冲击靶板时第二弹芯具有抵抗变形的足够的硬度，而仍可以用普通的机械子弹成形工艺变形。
本发明的穿甲子弹及其制造方法的优点是子弹实质上不含铅以及对环境无污染。第二个优点是后弹芯足够硬可以抵抗变形，在与硬靴板冲击时可以转移更多的动能量至第一弹芯。另一个优点是在最佳实施例中这两个弹芯是不固定住的以及在冲击靶板之后它们实质上是独立地起作用。还有一个优点是子弹易于使用机械变形工艺制造。
通过下面的说明和附图可更清楚上述目的，特点和优点，附图中：
图1示出现有技术中已知的代表性小口径穿甲子弹的横剖面图；
图2和3为示出现有技术有缺陷的后弹芯蘑菇形鼓凸的横剖面图；
图4示出的横剖面图表示靶板的压缩引起现有技术的子弹失效；
图5示出本发明穿甲子弹的横剖面图；
图6示出的横剖面图，用于说明本发明穿甲子弹的制造方法；
图7和8用于说明不固定住的第一和第二弹芯体现本发明的优点。
图1示出现有技术所知M855弹夹中的穿甲子弹10，它具有沿子弹10纵轴16的串列的第一弹芯12和第二弹芯14。
第一弹芯12由钢制成，而第二弹芯由铅制成。
包容第一弹芯12和第二弹芯14的是黄铜弹壳18。黄铜弹壳具有尖形的前部20，与第1弹芯12的前端22邻接。在这种专利应用中，前端是指在飞行中接近穿甲子弹弹尖的端部，而后端是指飞行中距穿甲子弹弹尖相对较远的部分。
与第二弹芯14的后端24邻接的是黄铜弹壳18的后侧壁25，它是斜的凹进的以改进弹道稳定性和空气动力学飞行，包括降低空气阻力。这种形状通常称作船尾形。在斜的凹进部26和尖形前部20之间一般为圆筒形的中壳身侧壁28。
当穿甲子弹10撞击装甲靶，例如10号规格厚的钢板时，有一些缺陷影响性能。参见图2，当第一弹芯冲击装甲靶30时，穿甲子弹10的速度迅速降低。第二弹芯14的冲量引起第二弹芯的软铅顶住第一弹芯12的后端32压缩变形，形成鼓凸34。典型地，当弹芯进入装甲靶时，黄铜弹壳18被剥离。
如图3所示，鼓凸34的直径大于第一弹芯穿透装甲靶30形成孔36的直径。第二弹芯14飞溅顶着装甲靶30的表面38和其仅有部分动能转移至第一弹芯12。
图4所示弹芯为单块或焊在一起的多块时显示的其他缺陷，当第一弹芯12穿透装甲靶30形成孔36时，侧壁40塑性和弹性变形以适应穿甲子弹10。顶住侧壁产生的相对的压缩力减少了孔36的直径。该压缩力阻碍了穿甲子弹通过孔36的运动。如果穿甲子弹10的全部动能被吸收，则仍部分镶埋在装甲靶30内的子弹停止前进。由于穿甲子弹10是要引起靶板内的破坏，穿透装甲靶的失效就是子弹失效。
图5示出本发明穿甲子弹50。该子弹50不会出现现有技术的缺点。穿甲子弹50的许多元件与图1所示的现有技术的穿甲子弹类似，这里不再重述。
本发明穿甲子弹50具有第一弹芯52和第二弹芯54。第一弹芯52和第二弹芯54沿子弹50的纵轴16串列，第一弹芯52排列在第二弹芯54之前。弹壳18典型地为黄铜(铜/锌合金)或镀铜的钢，包容第一弹芯52和第二弹芯54。第一弹芯较硬。较硬表示第一弹芯52比第二弹芯54的硬度高。第一弹芯适宜的材料为钢、钨和碳化钨。
第二弹芯的布氏硬度在约20和约50之间，最好为布氏硬度约35至约45。布氏硬度以HB数表示，即施加的载荷与布氏硬度计压头印痕面积之比，按下式计算：
    HB＝2P/πD(D2-d2)0.5
式中P-施加载荷，kgf；
    D-压头球的直径，mm；
    d-形成压痕的平均直径，mm。
如果布氏硬度超过约50HB，那么标准的子弹制造中用的机械锻制不能有效地形成船尾。必须随后切削或磨削弹芯的后部成船尾形，并且在把弹壳用机械法包容在过硬的弹芯时，要限制弹壳与弹芯碰撞。其结果是弹壳和船尾之间的间隙高达0.51cm(0.20inch)。当射击子弹时，推进气体被压缩在弹壳与弹芯之间，导致弹壳形状扭曲，使精度和稳定性丧失。
为了防止这种扭曲，在底部必须装入软材料，例如铅，以阻碍推进气体。
如果第二弹芯的布氏硬度低于约20HB，那么产生后弹芯的鼓凸和由于飞溅引起的动能损失。
第二弹芯的适宜材料包括铜和铜合金，铋锡合金，金，银，锡锑铜合金以及有机聚合物，例如尼龙或橡胶，并填充粉末重金属钨或铜。最优选的材料是退火的铜合金，如CDA公司的铜合金C10200(含最少99.95％铜)，布氏硬度约42。
对第二弹芯不太适合的材料是软的、可压缩金属，如硬化铅(布氏硬度约7)和锡(布氏硬度为4)。
图6说明本发明穿甲弹的制造方法。穿甲弹的弹壳56是由可锻材料如黄铜或镀铜钢制成。弹壳预制件具有尖形的前部58，圆筒形的中筒身侧壁60和后侧壁66。第一弹芯52处理至第一硬度，即比第二弹芯54的硬度高。如果第一弹芯为钢制，则所希望的硬度可用热处理工艺如渗碳或加工硬化达到。
第二弹芯的布氏硬度在约20和约50之间，以及希望在约35至约45之间。两个弹芯随后顺序地插入弹壳预制件56限定的空腔内，并使第一弹芯邻接尖形的前部58。虽然第一弹芯52的后端32可与第二弹芯54的前端62焊在一起、在最佳实施例中，两个弹芯相互邻接，但不固定住。使用锻模或其他机械变形设备随后将弹壳预制件56加工成图5所示的有效的弹壳。由后侧壁66形成一翻边和把第一弹芯52和第二弹芯54机械固定就位。机械变形步骤进一步将弹壳预制件56和第二弹芯54变形为船尾。
优选地，第一弹芯52与第二弹芯54相互邻接，但不固定住。参见图7，当子弹的动能足够高时，第一弹芯52和第二弹芯54穿透靶板30，在靶板内释放的是2个弹芯，而不是1个，从而大大增加了破坏能力。
参见图8，如果子弹的动能稍低于图7所示子弹提供的，例如，如果至靶板的距离过长导致冲击时子弹速度降低，则压缩力42将使第二弹芯54的动能降至零，使子弹停止前进。第一弹芯52仍在靶板内释放以及能引起破坏。
本发明的优点可通过以下实例进一步了解。
实例
制成两组5.56cm的穿甲子弹，它们均具有黄铜弹壳和前钢弹芯。在控制组中，2.1gm(32grain)的铅芯串列在钢芯的后面。最终的控制子弹的重量为4.0gm(62grain)。在本发明组中，C10200退火铜合金的体积与控制子弹的铅体积相等，串列在钢芯的后面，铜芯的重量为1.6gm(25grain)，最终的子弹重量为3.6gm(55grain)。
两组子弹的其他尺寸(单位cm)如下：
子弹长度          2.304；
船尾长度          2.286；
钢弹芯长度        0.8128；
尖头长度          1.082；以及
圆筒形中筒身长度  0.931。
由于重量的减少，本发明无铅子弹的动能比控制子弹的动能低10％。然而，当由600m，650m和700m距离射击10号规格厚的钢板时，两种子弹具有相同的穿透能力。
显而易见，按照本发明提供的穿甲子弹，完全满足了上述的目的、特点和优点。本发明虽然结合专门的实施例来叙述，但对本专业技术人员来说显然可以根据上面说明作出许多变动和改进。因此，在所附权利要求书的精神和范围内，应当包括这些变动和改进。

Claims (15)

1.一种小口径穿甲子弹(50)，其特征在于具有第一弹芯(52)和第二弹芯(54)，第二弹芯与第一弹芯串列，其中上述第一弹芯的硬度高于上述第二弹芯的硬度，而上述第二弹芯具有布氏硬度在约20和约50之间；还具有包容上述第一和上述第二弹芯的弹壳(18)，上述弹壳具有尖形的前部与上述第一弹芯邻接以及斜的凹进的后部与上述第二弹芯邻接，并带有设置在上述尖形的前部与上述斜的凹进的后部之间的普通圆筒形侧壁。
2.按照权利要求1所述的穿甲子弹(50)，其特征在于上述第一弹芯(52)的材料选自钢、钨和碳化钨这组中。
3.按照权利要求1或2所述的穿甲子弹(50)，其特征在于上述第一弹芯(52)为钢制。
4.按照权利要求1所述的穿甲子弹(50)，其特征在于上述第二弹芯(54)的材料选自铜、铜合金、铋/锡合金、金、银、锡锑铜合金和重金属填充的有机聚合物这组中。
5.按照权利要求4所述的穿甲子弹(50)，其特征在于上述第二弹芯(54)具有布氏硬度为约35至约45。
6.按照权利要求2所述的穿甲子弹(50)，其特征在于上述第二弹芯(54)为退火的铜合金。
7.按照权利要求6所述的穿甲子弹(50)，其特征在于上述第一弹芯(52)为硬化钢。
8.按照权利要求7所述的穿甲子弹(50)，其特征在于它是无铅的。
9.按照权利要求7所述的穿甲子弹(50)，其特征在于上述第一弹芯(52)和上述第二弹芯(54)处于邻接，但不固定住的关系。
10.一种制造穿甲弹(50)的方法，其特征在于包括以下步骤：
提供一个弹壳预制件(56)，它具有尖形的前部(58)和限定空腔的侧壁(60)；
将一个第一弹芯(52)处理至第一硬度；
将一个第二弹芯处理至低于上述第二弹芯硬度的第二硬度，第二硬度在约20HB和约50HB之间；
将上述第一弹芯(52)和上述第二弹芯(54)顺序地插入上述空腔，上述第一弹芯邻接上述尖形的前部；以及
机械变形上述弹壳预制件将上述第一弹芯和上述第二弹芯固定在上述空腔内以形成斜的凹进的后部与上述第二弹芯邻接。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于上述第一弹芯(52)为钢制。
12.按照权利要求11所述的方法，其特征在于上述第二弹芯的材料选自铜、铜合金、铋锡合金、金、银、锡锑铜合金和重金属填充的有机聚合物这一组中。
13.按照权利要求12所述的方法，其特征在于上述第二弹芯(54)是铜合金制。
14.按照权利要求10～13中任一项所述的方法，其特征在于上述第二弹芯(54)退火至布氏硬度为由约20至约50。
15.按照权利要求14所述的方法，其特征在于上述弹壳预制件(56)是用锻模进行机械变形。
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