CN1950667A - 无铅子弹头 - Google Patents

Abstract

小口径子弹头(100)具有一个由顿巴黄铜制成的外壳(5)、一个由淬硬钢制成的硬弹核(4)和一个空心的同样也由顿巴黄铜制成的壳芯(8)。当击中一个目标(Z)时动能基本就传到硬弹核(4)上，从而穿过目标(Z)。延展性的外壳(5)由位于里面的壳芯(8)支承并爆炸成一种变形的外壳(5’)，而并不炸碎。子弹(100)具有良好的飞行特性和高的末端弹道功率；它可以制成完全无铅的。

Description

无铅子弹头

本发明涉及一种无铅小口径带壳子弹头。

这种弹药已知有各种不同的结构型式。它可以分类成具有钢制硬弹核的子弹头、具有由致密烧结材料制成的硬弹核的子弹头和具有一种附加介质用于硬弹核的子弹头。附加介质如铅、铝和/或空气。这种商业通用的弹药都有一个大多设计成全外壳的钢外壳，也就是一种电镀的钢外壳或者一种由铜/锌合金制成的外壳(顿巴黄铜外壳)。外壳包有一个或多个核和其它介质并且至少为液体密封地包围住它们。

EP-A2-0106411公开了一种小口径子弹头及其制造方法。相应优化的子弹头主要用作为步兵弹药并具有良好的空气动力学性能。但这种子弹并不具有射手所要求的高的弹道末端能量，这是穿透装甲所必要的。同样也是不利的是在弹核里硬铅的成分很高(98％铅+2％锡)，这种弹核无论在训练弹药中还是作为战斗弹药都会在环境中引起有毒作用，因此目前不受欢迎或者在个别国家甚至被禁用了。

提高了射穿效率和命中精度的一种带壳子弹(WO99/10703)具有一种由碳化钨制成的硬核并且作为附加介质具有一个由铅(铅/锡60/40)制成的软核，该软核传力连接地并且致密地通过一个黄铜盘保持在外壳里。因此避免了在射击时产生重金属和/或蒸气；但毒性作用在目标空间里一直还存在。另外，一种这样的子弹的制造比较费事，对于大量使用来说(步兵弹药)太昂贵。

用于口径为9mm的手枪的另外一种带壳子弹头在商业上标注为SWISS P SELF 9mm Luger(RUAG Ammotec，Thun/Schweiz，以前的RUAG弹药Thun/Schweiz)。这里子弹由二个相互推入的套筒组成，其中内套筒在后部封闭住并向前敞开，同外套筒封闭住一个大的空气腔。但这种子弹只是设计用于软目标并且允许在那里实现光滑的射穿；它可以制成无铅的。

因此发明的任务是提供一种适用于硬目标的小口径子弹头(小口径就是＜0.5”的口径)，它可以经济地制成，具有高的射穿效率和命中精度，而且既不在发射时也不在目标空间里释放出重金属。这所要提出的子弹应尤其是在弹核里不含有铅。

按照权利要求1所述的子弹头可以容易地制造并且在一种硬目标(金属板)等等里面几乎将所有动能都传递到击穿目标的硬弹核上。其中质量保持到100％，在射入孔处由顿巴黄铜外壳形成一种蘑菇状凸缘，它相当于外壳的原始重量。因此证明了：并没释放重金属和/或金属蒸气。

对于按照权利要求2所述的主题可以发现是同样的。这种子弹尽管并不存在有横断面全面积的硬弹核，但具有高的末端弹道功率；同样也已经在实际试验中发现在目标里并没有炸开解体。

在从属权利要求中叙述了发明主题的有利的改进方案。

弹道上特别有利的是一种按权利要求3所述的具有尖拱形外形和一个空气腔的子弹头。业已表明，硬弹核可以精确地并用相对较小的力来实现必要的压入。此外弹核的冲击传输可以在一个短的移动行程之后使弹核以小的能量损失击穿外壳。

按权利要求4所述的方案很有利于从壳芯至硬弹核的中心的冲击输送。

子弹的飞行特性很大程度上由重心的位置来决定，这在权利要求5中提到了。重心可以通过硬弹核，尤其是壳芯里的空腔(孔)的结构设计和尺寸设定来优化。

合金工具钢很适用于硬弹核并且可以用通常的方法来加工和表面处理(权利要求6)。

同一种材料用于外弹壳和壳芯按照权利要求7业已证实为很经济的，而且同时涉及到密度、连接和热膨胀。

按权利要求8所述的一种收缩改善了与弹壳的连接并可使其装配简单。

在权利要求9中所述的外壳在其前部的变厚减小了在斜角射击到硬目标上时的弹跳并且同样也用于确定重心。

以前所述的子弹头的方案特别适合于权利要求10所述的口径和子弹类型。

对无铅子弹头的现实的要求由在权利要求中所述的材料选择得以保证，请参见权利要求11。也可以不采用在传统的子弹头中通常的由重金属组成的填充材料，因为重心位置可以通过各个元件和空腔的尺寸确定来最佳地设定。

以下根据附图和实施例公开此发明。

附图所示为：

图1：一种按照发明的子弹头，装入在一个本身已公开的弹壳里；

图2：经过按图1所示子弹头的一种优选实施形式的一个剖视图；

图3：无铅子弹头的另一种可选方案的剖视图；

图4a：命中目标时(按现有技术的)一种传统的子弹头；

图4b：命中目标时按图2所示的一种子弹头；

图4c：命中目标时按图3所示的一种子弹头。

图1中用1标出了子弹头100的尖部。在周边收缩6的减小的直径里压入一个卷边21，该卷边21是本身已知的弹壳20的组成部分。在弹壳20里有通常的炸药24，它起到子弹100的发射药包的作用。在弹壳20的底部22装入一个击发引线23(SINTOX，位于Fürth的德国RUAG Ammotec公司的商标)。

优选的旋转对称的子弹头100在图2中一个放大的剖视图中示出。

真正的顶尖1是假定的；实际上是指一个球拱2形状的顶尖。在子弹头100的内部有一个小的空气腔3，它是由于在硬弹核4和外壳5之间不同的半径而形成的。接着这硬弹核4通过传力连接的是一个壳芯8，它具有一个中央的盲孔状的空腔10。子弹头的重心7位于空腔10的上部。在其上面是一个外环绕的环形槽6，在这里按特征表示为直径，见图1。

在后面外壳5的端部呈锥形逐渐变细并以α为30°角的阶形终止，该阶形转变成一个端面的卷边9并使硬弹核4和壳芯8传力连接地结合起来。

这用K标出的子弹头100的直径，就是口径，此处为5.56mm并且为型号SS 109。收缩部位的直径6为5.45mm。硬核4重量4g，并由淬硬的工具钢制成(按DIN 1.5511的材料)，并且已经按照使用硬度(压入深度＝0.3-0.5mm)进行磷化。表面硬度达570HVI。

在这实施例中硬弹核4有一个成90°的下锥状顶尖，它传力连接地紧贴在壳芯8上部里的沉下部位(锥口孔部位)里。这种构形布局可以任意地变化；但有利的是一种中心对中作用的类似形状，这使芯核的推入或压入更容易并保证了子弹的旋转对称。

一种由顿巴黄铜制成的硬弹核4同样也得到了验证；这种硬弹核更为惊奇地产生了一种类似的末端弹道功率。

子弹头可以用通常的生产装备成本有利地并广泛使用深冲和压制来制造。

硬弹核同样也可以由其它材料来制造，例如由烧结材料如碳化钨。也可以考虑用其它的子弹外壳，它们具有如同顿巴黄铜类似的延展性。壳芯同样也可以由另外的材料构成，它们具有类似的或者更高的密度。在所有合金中但要注意在射击和在目标里时的重金属析出。

图3表示了上面所述子弹头的一种变型方案，此处相同的功能部件采用相同的标号。

与图2所示的子弹头不同，这里没有硬弹核。唯一的一个壳芯8’同样填满图2所示的硬弹核4的空腔。附属的空腔10’相比于空腔10是缩短了并且具有较小的直径。因此增大了整个子弹100的质量，从而可以达到近似相同的末端弹道功率和在目标里的效果。

在前面空腔10’逐渐变小并至少几乎是封闭起来，因此与外壳5的前面部分一起在目标里弹跳时形成一种紧凑的顶尖。

测量结果、理论分析以及与其它子弹头(现有技术)的比较都表明对于这二种方案来说具有令人惊奇的好结果：

空腔10或者10’允许在枪管(步枪)中有一种横向收缩，这种收缩相比于实心子弹头来说会减少磨损(磨擦)，尤其在发射过程中。同时子弹头100或者100’在枪口部的发射速度V₀要高于没有空腔10或者10’的子弹。

按发明的5.56mm的子弹头(SS 109型)的小的阻力系数Cw在570m飞行距离(北约目标)之后的击中速度还有470m/s；所用的钢板Stamag 4172厚度为3.5mm，HRB 55-70(400N/mm²)并被光滑地击穿。

精密的自旋稳定对于稳定性和飞行轨迹的再现，即使在有侧面风时也有正面影响。作为材料选择和高的发速速度的后果其动能要大于可以比较的子弹，正如试验同样也指出的那样。采用这发明方案可以提高常规武器的精度。因此例如所有发射的枪弹(点射)在目标距离为25m时都在一个直径小于＜50mm的分散圆里。在300m射击距离内可以确定标准偏差s_A＜35mm。在实践中这意味着：在20个发射出的子弹中其中18颗位于110mm直径的一个圆面积里；只有二颗子弹大约偏离中心(目标点)80mm。

同样，如在射击肥皂试验所表明的那样，CICR(国际红十字会)涉及到杀伤弹道学方面的要求完全满足了，这不同于按现有技术的无数其它的子弹头。

图4a表示了一种传统的硬弹核子弹头200(现有技术)在撞击在目标Z(钢)前和撞击时的情况。钢外壳50在目标Z上炸碎，由钨或者钢组成的硬弹核40穿过目标Z，而随后的铅核30由于高动能在撞击时局部发生液化，而且局部甚至升华蒸发。这可以通过蒸气云30’了解到，它即使在凝结之后也在目标上留下铅痕迹。

在子弹头200中发生了一种弹性冲击和塑性冲击的组合，其中这种冲击具有高的变形功(材料向所有方向爆炸开)。在目标Z处已炸碎的但还可以确定的子弹头200的材料不再等于其在发射口处的起始重量。

与之相对比，在图4b所示子弹头100上也在目标Z处可以发现质量是一样的。硬弹核4(钢或顿巴黄铜)同样地穿过目标Z。外壳5在目标Z处蘑菇状变形成为一个变形的外壳5’并将差不多100％的动能通过其同样也是延展性的壳芯8传到硬弹核4上；无论是外壳5还是壳芯8上都没有发生材料。冲击方向保持不变。

图4c表示类似的情况：相比于图4b修正过的子弹100’撞击在目标Z上并用一个压平的顶尖1’钻入。冲击方向同样也保持不变，壳芯8’在撞击时移动到空气腔3里压缩并镦粗，在这里用8”表示。

附图标记列表

1     顶尖(假定的)

1’        压平、镦粗的顶尖

2     球拱

3     空气腔(空腔)

4     硬弹核(钢淬硬；顿巴黄铜)

5     外壳(顿巴黄铜)

5’         变形的外壳5

6     收缩/直径

7     质量重心

8     壳芯

8’         壳芯

8”        镦粗的壳芯8’

9     在5上的卷边

10    8里的空腔

10’ 8’里的空腔

20    弹壳

21    20上的卷边

22    20的底部

23    击发引信

24    炸药/发射药包

30    铅芯

30’      铅蒸气Z

40    硬弹核(钨；钢)

40’      铅蒸气(升化的铅)

50    钢外壳

100，100’ 子弹头

200   传统的硬弹核弹药(子弹)

K     口径

Z     目标(钢板)

α          角度(基础角)

Claims (11)

1.小口径子弹头(100)，具有一个尖拱形或锥形前部、一个圆柱形中部和一个末端为锥形的后部，它由以下部分组成：

-一个由铜/锌合金制成的外壳(5)，其中外壳(5)封住一个近似成圆柱形的空腔；

-一个向着空腔顶尖部推入的硬弹核(4)，它由钢或一种烧结材料制成，

-一个形状配合连接地连于硬弹核(4)上的壳芯(8)，它由一种铜/锌合金制成，

其中

-壳芯(8)的空腔(10)位于中央并且一侧开口，

-空腔(10)的开口侧靠在硬弹核(4)上并使之封闭住，

-壳芯(8)的后部至少周边被外壳(5)的后部传力连接地固定住。

2.小口径子弹头(100’)，具有一个尖拱形或锥形的前部、一个圆柱形中部和一个末端为锥形的后部，它由以下部分组成：

-一个由铜/锌合金制成的外壳(5)，其中外壳(5)封住一个近似圆柱形空腔，

-外壳(5)的空腔包含有唯一的一个具有一个空腔(10)的壳芯(8’)和一个空气腔(3)，

其中

-空腔(10’)具有一个前面逐渐变小的开口，其里面边缘部位至少部分地接触，

-壳芯(8’)的后部至少周边上被外壳(5)的后部传力连接地固定住。

3.按权利要求1所述的小口径子弹头，具有一个尖拱形前部，其顶尖至少近似设计成一种球拱形，其中

-圆柱形空腔在前面内部以一种球拱形状分界，

-硬弹核(4)在其顶尖处同样也具有球拱形状，

-空腔的球拱半径大于硬弹核顶尖的半径，因此，在外壳的空腔里的顶尖部留有一个空气腔(3)。

4.按权利要求3所述的小口径子弹，其中

-硬弹核(4)的后部设计成锥形的，而且

-锥尖伸入壳芯(8)的空腔(10)里。

5.按权利要求1至4中任一项所述的小口径子弹，其中

-子弹的质量重心(7)位于纵向轴线上并在壳芯(8)的空腔(10)部位里。

6.按权利要求1或3任一项所述的小口径子弹头，其中

硬弹核(4)由一种合金工具钢或者高密度的烧结材料，如碳化钨构成。

7.按权利要求1或2所述的小口径子弹头，其中

外壳(5)和壳芯(8)由同一种铜/锌合金构成。

8.按权利要求1，2或5中任一项所述的小口径子弹头，其中，外壳(5)具有一个环绕的周边的收缩，弹壳(20)的前端(21)卷边到这收缩部位上。

9.按权利要求3所述的小口径子弹头，其中

外壳(5)在其前部，相对于其圆柱部分和其后部来说材料加厚了，至少达到系数2。

10.按上述权利要求中至少一项所述的小口径子弹头，其中

其口径为5.56mm(0.223”或0.224”)。

11.按上述权利要求中至少一项所述的小口径子弹头，其中该子弹是无铅的。

Images