CZ25709U1 - Frangible střela s volitelným rozpadem - Google Patents

Description

Oblast techniky

Řešení se týká malorážového střeliva a zejména střely typu frangible vytvořené slisováním směsi práškových kovových materiálů a pojivá, u které se řeší proces rozpadu v cíli.

Dosavadní stav techniky

Tak zvané frangible střely jsou specielně konstruované střely, které se rozpadnou při dopadu na dostatečně pevnou plochu. Přitom rozpadnutí střely po dopadu je možno podle potřeby regulovat v poměrně širokých mezích složením výrobní směsi a výrobním postupem. Náboje tohoto typu jsou určeny jednak pro výcvik střelby a jednak pro bojové nasazení ve zvláštních podmínkách, například když je třeba na maximum omezit možnost ohrožení nezúčastněných osob apod. Typickým příkladem takovéhoto použití je například využití střely při zákroku v letadle, které by bylo při střelbě běžnou municí ohroženo. Existuje i řada dalších situací, kdy je využití tohoto typu střel účelné. Při nezasažení cíle a nárazu na pevnou překážku jako je zdivo, beton, tvrzené sklo, ocelové desky apod., dojde k rozpadu střely a tak taková střela nezpůsobí v místě zásahu významné škody. Některé z takovýchto střel jsou popsány například v US 2009101038, CA 2613696, GB 760481, US 2008178758 nebo v přihláškách PUV 2010-22499 a PUV 2011-24529.

Dosud jsou známy způsoby výroby a konstrukční řešení založená obecně na použití práškového kovu a pojivá. S výhodou se používá technologie výroby, kdy se tato směs pomocí plastikárenské technologie vstříkne za tepla do formy, takže výsledný výlisek - střela je vyráběn stříkáním.

Další možný způsob je lisování práškového kovu nebo směsí práškových kovů. Následným slinováním práškových kovů je možné regulovat vlastnosti výlisku.

Další možností je lisovat práškový kov nebo směsi kovů s pojivém na bázi plastické hmoty takovým lisovacím tlakem, aby došlo k vytvoření monolitního pevného výlisku. Obecně výhodou takovýchto frangible střel je, že jsou velmi pevné a při dopadu na pevný cíl se nerozpadají nebo jen částečně. Z tohoto důvodu však nejsou vhodné pro použití při výcviku ani k nasazení v uzavřených prostorách s výskytem většího množství nezúčastněných osob, např. v různých veřejných i soukromých místnostech, letadlech a podobných velikostí omezených prostorách.

Často se známé frangible střely vyrábějí za použití Cu prášku nebo jeho oxidů, což je však nevhodné z hlediska ekologie. V řadě případů, především při použití na uzavřených střelnicích, by bylo optimální materiál frangible střely opakovaně recyklovat, což však známá řešení zpravidla neumožňují.

Současně známá řešení frangible střel se tedy v místě dopadu rozpadají a to při kontaktu s cílovou plochou nebo objektem nebo cílem procházejí bez rozpadu a rozpadnou se až při nárazu na pevnější překážku jako je např. beton nebo ocelová deska nacházející se za cílem. Vlastnosti výlisku frangible střely jsou ovlivněny zvolenou technologií výroby a je možno je měnit zvoleným složením, zrnitostí materiálů a způsobem lisování, přičemž je možno dosáhnout i odlišnou hustotu střely v různých místech, například vyšší hustotu na povrchu střely a nižší hustotu uvnitř střely.

Cílem technického řešení je odstranit shora uvedené nedostatky a vytvořit střelu typu frangible, jejíž charakter, zejména proces rozpadávání při kontaktu s cílem lze měnit v širokých mezích a který je určen pouze materiálovým složením a hustotou její hmoty.

Podstata technického řešení

Je podstatné, že frangible střela s volitelným rozpadem je tvořená jedním nebo minimálně dvěma rozdílnými směsmi slisovaných práškových kovových materiálů a pojivém, kde pevnost vzájemného spojení částeček práškových kovových materiálů je nastavitelná v důsledku změny aktivace

-1 CZ 25709 Ul pojivá ve slisovaném těle střely. Aktivací pojivá se v tomto případě rozumí v závislosti na použitém pojivu buď částečné teplem vyvolané roztavení nebo tepelná degradace. První proces přichází v úvahu u pojiv typu fluoropolymerů, druhý proces nastává na příklad u polyetylénu. V obou případech je vázací schopnost pojivá částečně místně snížena.

Je rovněž podstatné že aktivace pojivá může být v jednotlivých oblastech těla střely různá. Stupeň aktivace pojivá je volen tak, že pevnost spojení jednotlivých částeček kovových prášků na povrchu těla střely je větší než pevnost spojení částeček uvnitř těla střely. Různý stupeň aktivace pojívaje dosažitelný rozdílným tepelným zpracováním střely po slisování.

Je dále podstatné, že střela obsahuje směsi kovových prášků v hmotnostním poměru 90/10 až 10/90, přičemž obsah pojivá tvoří 0,1 až 10 % hmotnostních ve výsledné lisované směsi.

Frangible střela s volitelným rozpadem obsahuje směsi kovových prášků vytvořené Fe a Sn, přičemž pojivém je fluoropolymer ECTFE, nebo teflon PTFE nebo jemný polyetylén.

Ve výhodném provedení frangible střela s volitelným rozpadem obsahuje 1 až 5 % hmotnostních pojivá, 45 až 49 % hmotnostních Fe a 45 až 49 % hmotnostních Sn, nebo 95 až 99 % hmotnostních Fe, nebo W.

Je rovněž podstatné, že střela obsahuje v množství do 5 % detekční látku jako je například ZnO nebo CuO nebo jinou anorganickou nebo organickou látku, která nereaguje s materiály střely a je přednostně netoxická a nemutagenní.

Střela typu frangible je vytvořená slisováním minimálně dvou různých směsí nebo samotných práškových kovových materiálů a příslušného pojivá. Jednotlivé směsi sestávají z alespoň dvou složek tvořených práškovými kovy a/nebo oxidy kovů a pojivá na podkladě plastické hmoty, jejichž chemické složení se v procesu výstřelu nemění. Střely po vlastní výrobě lisováním jsou tepelně zpracovány a při řízeném tepelném zpracování s volbou teploty a doby dojde k částečnému roztavení plastické hmoty-pojiva a tak se reguluje charakter materiálu, konkrétně jeho schopnost se rozpadnout po nárazu na cíl a to od povrchu do středu střely. S výhodou se používají polymer teflonu ECTFE nebo teflon PTFE a barviva, která se používají pro práškovou technologii povrchové ochrany kovů, která se při teplotě cca 200 °C taví.

Další možností je použít pojivá, u nichž při řízeném tepelném zpracování dojde k jejich částečné nebo úplné tepelné degradaci. S výhodou se v tomto případě používá jemný polyetylén.

Je také možné, aby pro zlepšení balistických vlastností a účinku byla střela opatřena povlakem vytvořeným galvanickým pokovením, nanesením plastické hmoty nebo nalakováním klasickým lakem apod. popřípadě aby byla na špičce opatřena plastovou číškou.

U předloženého řešení jsou zachovány všechny užitné parametry náboje jako je rychlost střely, precese střely, stálost parametrů po dobu záruk, bezchybná funkce v odpovídající zbrani apod.. Příklady provedení technického řešení

Příklad 1

Pistolová střela pro ráži 9 mm Luger podle předloženého řešení je vytvořena ze směsi práškových kovů o složení 46 % hmotnostních Fe a 46 % hmotnostních Sn a 3 % ve směsi tvoří plastové pojivo například fluoropolymer ECTFE, známý pod obchodní značkou HALAR a 5 % barvivo, které se aplikuje ve formě prášku. Barvivo je typ barviva, které se používá pro technologii práškového lakování.

Tato střela se vyrábí nasypáním shora uvedené předem připravené homogenní práškové směsi do specielní lisovací formy a v lisovací formě je tato směs lisována předepsaným tlakem na konečný výlisek střely ráže 9 mm.

Po vyjmutí střely z lisovací formy je střela umístěna do teplovzdušné pece a ohřívána při teplotě 220 °C po dobu 10 minut. Během této doby dojde k postupnému tavení plastické hmoty od po-2CZ 25709 Ul vrchu střely do jejího středu, přičemž však při uvedených podmínkách ve středu střely nedojde k úplnému roztavení plastické hmoty. Současně při tavení plastické hmoty se taví i barvivo a tak dojde k obarvení střely.

Vlivem použitých materiálů, obsahu pojivá a následným tepelným zpracováním a dobou tepelného zpracování je vytvořena střela jejíž frangibilita, tj. schopnost definovaného rozpadu, je nastavena tak, že má v cíli zvýšený průbojný účinek ve srovnání se střelou stejného složení ale bez tepelné úpravy a přitom má zachovaný frangible efekt.

Příklad 2

Stejná pistolová střela pro ráži 9 mm Luger je vytvořena ze směsi práškových kovů o složení 47 % hmotnostních Fe a 47 % hmotnostních Sn a 5 % ve směsi tvoří plastové pojivo - práškový teflon - PTFE.

Tato střela se stejně jako v příkladu 1 vyrábí nasypáním předem připravené homogenní práškové směsi do specielní lisovací formy a v lisovací formě je tato směs lisována předepsaným tlakem na konečný výlisek střely ráže 9 mm.

Po vyjmutí z lisovací formy je střela umístěna do teplovzdušné pece a zahřívána při teplotě 260 °C po dobu 25 minut. V tomto případě dojde k tavení plastické hmoty v celém průřezu střely od jejího povrchu do středu, takže střela je homogenní, neboť i ve vnitřní části střely došlo k úplnému tavení plastické hmoty.

Vlivem použitých materiálů, obsahu pojivá a následným tepelným zpracováním vznikne střela, která si stále ještě zachová schopnost definovaného rozpadu, avšak má v cíli ve srovnání se střelou podle příkladu 1 ještě vyšší průbojný účinek.

Příklad 3

Třetím příkladem provedení je pistolová střela pro ráži 9 mm Luger vytvořená ze směsi práškových kovů o složení 46 % hmotnostních Fe a 46 % hmotnostních Sn a 3 % hmotnostní ve směsi tvoří plastové pojivo fluoropolymer ECTFE nebo teflon PTFE.

Zbývajících 5 % tvoří detekční přísada, například ZnO, CuO nebo jiná látka, kterou je možno zapracovat do směsi pro výrobu střely a která s jejími ostatními složkami nereaguje. Detekční přísada může být i organického původu, neměla by však být karcinogenní, toxická nebo mutagenní. Různými detekčními přísadami je možno odlišit jednotlivé výrobce a v důsledku toho i uživatele střel.

Střela podle třetího příkladu se vyrábí stejně jako v příkladu 1. I v tomto případě nedojde ve středu střely k úplnému tavení plastické hmoty a účinky jsou stejné jako ve shora uvedeném příkladu 1.

Příklad 4

Pistolová střela pro ráži 9 mm Luger podle dalšího příkladu je vytvořena ze směsi práškových kovů o složení 49 % hmotnostních Fe a 49 % hmotnostních Sn a 2 % ve směsi tvoří plastové pojivo, v tomto případě jemný polyetylén.

Tato střela se také vyrábí nasypáním předem připravené homogenní práškové směsi do specielní lisovací formy, kde je tato směs lisována předepsaným tlakem na konečný výlisek střely ráže 9 mm.

Po vyjmutí z lisovací formy je střela umístěna do teplovzdušné pece a zahřívána při teplotě 180 °C po dobu 10 minut, přičemž dojde k částečné tepelné degradaci plastické hmoty od povrchu střely do jejího středu. Přitom ve středu střely nedojde k úplné degradaci polyetylénu.

Schopnost předem definovaného rozpadu je také v tomto případě důsledkem použitých materiálů a obsahu pojivá, které ovlivní strukturu materiálu po následném tepelném zpracování střely.

-3CZ 25709 Ul

Tato střela, je-li laborována do náboje 9 mm Luger je typem frangible střely, která při rychlosti střely 350 m/s probíjí bez rozpadu ocelový plech o tloušťce 0,5 mm, avšak na plechu o síle 4 mm se rozpadá, aniž by plech probila.

Příklad 5

Pistolová střela pro ráži 9 mm Luger podle tohoto příkladu je vytvořena ze směsi práškových kovů o složení 90 % hmotnostních Fe a 5 % ve směsi tvoří plastové pojivo - jemný polyetylén. Zbývajících 5 % tvoří detekční přísada například ZnO, určená pro detekci výrobce střely. Lze použít i jiné drive uvedené detekční přísady.

Tato střela je stejně jako v předcházejících příkladech lisována předepsaným tlakem na konečný výlisek střely ráže 9 mm. Po vyjmutí z lisovací formy je střela umístěna do teplovzdušné pece a zahřívána při teplotě 250 °C po dobu 20 minut, následkem čehož dojde k degradaci plastické hmoty v celé střele.

Tato střela, je-li laborována do náboje 9 mm Luger je typem frangible střely, která při rychlosti 350 m/s probíjí bez rozpadu ocelový plech o tloušťce 0,5 mm, avšak na plechu o síle 2 mm se rozpadá aniž by plech probila.

Příklad 6

Pistolová střela pro ráži 9 mm Luger podle tohoto příkladu je vytvořena ze směsi práškových kovů o složení 90 % hmotnostních Fe a 5 % ve směsi tvoří plastové pojivo - jemný fluoropolymer ECTFE nebo teflon PTFE. Zbývajících 5 % tvoří detekční přísada například ZnO, určená pro detekci výrobce střely. Lze použít i jiné dříve uvedené detekční přísady.

Tato střela je stejně jako v předcházejících příkladech lisována předepsaným tlakem na konečný výlisek střely ráže 9 mm. Po vyjmutí z lisovací formy je střela umístěna do teplovzdušné pece a zahřívána při teplotě 250 °C po dobu 20 minut, následkem čehož dojde k roztavení pojivá. Dobou tepelného zpracování se řídí proces tavení pojivá a tak i vlastní frangibilita střely.

Tato střela, je-li laborována do náboje 9 mm Luger je typem frangible střely, která při rychlosti střely 350 m/s probíjí bez rozpadu ocelový plech o tloušťce 0,5 mm, avšak na plechu o síle 4 mm se rozpadá, aniž by plech probila.

Příklad 7

Pistolová střela pro ráži 9 mm Luger podle tohoto příkladu je vytvořena ze směsi práškových kovů o složení 90 % hmotnostních W a 5 % ve směsi tvoří plastové pojivo - jemný fluoropolymer ECTFE nebo teflon PTFE. Zbývajících 5 % tvoří detekční přísada například ZnO, určená pro detekci výrobce střely. Lze použít i jiné dříve uvedené detekční přísady.

Tato střela je stejně jako v předcházejících příkladech lisována předepsaným tlakem na konečný výlisek střely ráže 9 mm. Po vyjmutí z lisovací formy je střela umístěna do teplovzdušné pece a zahřívána při teplotě 250 °C po dobu 20 minut, následkem čehož dojde k roztavení pojivá. Dobou tepelného zpracování se řídí proces tavení pojivá a tak i vlastní frangibilita střely. Průmyslová využitelnost

Navržené řešení frangible střel a následně i náboje s případnou možností detekce místa dopadu a určení výrobce, je realizovatelné jak u výrobce samotné střely tak i u výrobce střeliva.

Claims (7)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Frangible střela s volitelným rozpadem vytvořená slisováním minimálně dvou rozdílných směsí kovových práškových materiálů a pojivá, vyznačující se tím, že pojivém je látka aktivovatelná ve slisovaném těle střely na různou pevnost vzájemného spojení částeček kovových materiálů, jako je fluoropropylen ECTFE nebo teflon PTFE nebo jemný polyetylén nebo jiná pojivá látka splňující podmínku aktivace na různou pevnost spojení částeček práškových kovových materiálů obsažených ve střele.
2. 2. Frangible střela s volitelným rozpadem podle nároku 1, vyznačující se tím, že aktivace pojivá a tím i pevnost spojení jednotlivých částeček kovových práškových materiálů je v různých částech těla střely různá.
3. 3. Frangible střela s volitelným rozpadem podle nároku 2, vyznačující se tím, že pevnost spojení částeček kovových prášků na povrchu těla střely je větší než uvnitř střely.
4. 4. Frangible střela s volitelným rozpadem podle nároků 1, 2a 3, vyznačující se tím, že obsahuje směs dvou kovových prášků v hmotnostním poměru 90/10 až 10/90, přičemž pojivo a popřípadě barviva tvoří ve výsledné vylisované směsi 0,1 až 10 % hmotnostních.
5. 5. Frangible střela s volitelným rozpadem podle nároku 4, vyznačující se tím, že obsahuje 1 až 5 % pojivá, 45 až 49 % hmotnostních Fe a 45 až 49 % hmotnostních Sn.
6. 6. Frangible střela s volitelným rozpadem podle nároků 4 a 5, vyznačující se tím, že obsahuje práškové barvivo, které taje při teplotě vyšší než 150 °C.
7. 7. Frangible střela s volitelným rozpadem podle nároků lažó, vyznačující se tím, že obsahuje v množství nejvýše 5 % hmotnostních detekční látku jako je ZnO nebo CuO nebo jiná detekční látka, přednostně netoxická a nemutagenní, která nereaguje s materiály střely.