ES2204970T3 - Aditivo compuesto para eliminar cobre para un propulsor. - Google Patents

Abstract

SE PRESENTA UN AGENTE DESCOBRADOR (30, 36) QUE SE AÑADE A UNA CARGA PROPULSIVA PARA RETIRAR EL COBRE DEL RAYADO DEL ANIMA INTERIOR DEL TUBO DE UN ARMA. EL AGENTE DESCOBRADOR (30, 36) CONSISTE ESENCIALMENTE EN UN ADITIVO PULVERIZADO SIN PLOMO (32) DISPERSADO EN UN AGLUTINANTE COMBUSTIBLE (34). UN AGENTE DESCOBRADOR APROPIADO (30, 36) ES UN METAL DE BISMUTO PULVERIZADO (32), DISPERSADO EN UN AGLUTINANTE DE NITROCELULOSA (34). EL METAL DE BISMUTO (32) BIEN SE VAPORIZA O LICUA CUANDO SE PRENDE LA CARGA PROPULSIVA Y BIEN AQUEBRADIZA O DISUELVE LOS DEPOSITOS DE COBRE FACILITANDO SU RETIRADA.

Description

Aditivo compuesto para eliminar cobre para un propulsor.

La invención se refiere a una adición a una carga de propulsor eficaz para eliminar depósitos de cobre de las superficies internas del cañón de un arma de fuego. Más particularmente, una adición de material compuesto que tiene un agente pulverizado para eliminar cobre dispersado en una matriz de combustible.

La mayoría de las armas de fuego de gran calibre tienen un cañón con un ánima interna estriada que imparte un movimiento de rotación estabilizante a un proyectil expulsado. El ánima interna se puede revestir con un material para revestimiento, tal como cromo, para minimizar el desgaste erosivo al incrementar el número de proyectiles que pueden ser disparados por el arma de fuego.

El típico proyectil de gran calibre tiene un diámetro ligeramente inferior que el diámetro del anima interna, Uno o más obturadores, o bandas de rotación, rodean la circunferencia del proyectil. En las bandas, el diámetro del proyectil es ligeramente mayor que el diámetro interno del cañón del arma de fuego. Cuando se expulsa el proyectil, las bandas de rotación se gravan por el estriado, contactando con el estriado a través de toda la longitud del tubo e impartiendo al proyectil un movimiento rotacional estabilizante.

El cañón del arma de fuego se fabrica con un material dura tal como acero y algunas veces está revestido con un material duro tal como cromo para revestimiento. El cañón del arma de fuego es más duro que la banda de rotación que normalmente es de cobre o una aleación de cobre. Como resultado, una porción de cobre procedente de la banda de cobre se deposita sobre el estriado dentro del cañón del arma de fuego. Esta deposición de cobre que se refiere como "incrustación de cobre" puede afectar a la balística del proyectil y una gran incrustación puede evitar que el proyectil se inserte y ubique, y se coloque de manera adecuada en el cañón antes de ser disparado.

En la actualidad, la incrustación de cobre es un gran problema para las grandes piezas de artillería, tales como obuses de 155 milímetros, y también se nota en cañones de calibre pequeño y mediano, tales como cañones de 20 milímetros. La solución en la actualidad a la incrustación de cobre es incluir un agente para eliminar cobre en la carga propulsora. El agente para eliminar cobre elimina el cobre sin dañar el cañón del arma de fuego o el estriado.

Un agente para eliminar el cobre común es una lámina de hoja de plomo depositada ente el propulsor y el proyectil. Durante la ignición de la carga de propulsor, el plomo se vaporiza y se difunde en el cobre. La aleación resultante es frágil y puede hacerse pedazos fácilmente. La combinación del calor generado durante la combustión del propulsor y el movimiento mecánico de los gases de propulsión separa la frágil aleación de plomo/cobre de la superficie del cañón. Los restos fracturados se arrastran a la boca del cañón con los gases de propulsión.

Una segunda teoría por la que la hoja de plomo es eficaz como agente para eliminar cobre es que el calor generado por la combustión del propulsor funde la hoja plomo. El plomo fundido se pone en contacto con la deposición de cobre y disuelve el cobre, la disolución de plomo que transporta el cobre se expulsa como un líquido de la boca con los gases de propul

\hbox{sión.}

Mientras que el plomo metálico y los compuestos de plomo son eficaces como agentes para eliminar cobre, los materiales son tóxicos para los humanos que trabajan alrededor de las armas. Existe una necesidad para un agente para eliminar cobre libre de plomo.

Entre los agentes para eliminar cobre libre de plomo que han sido propuestos están bismuto, subcarbonato de bismuto (BiCO_{3}), estaño y aleaciones de estaño. Los compuestos de bismuto son muy frágiles e incluso el bismuto metálico no se puede laminar en hojas delgadas como el plomo. Las aleaciones de metal de bismuto con otros metales pueden ser laminadas en hojas, pero las aleaciones son muy caras y menos eficaces como agente para eliminar cobre.

El documento US-A-5 463 956 describe un aditivo para una revestimiento próximo a un propulsor para armas de fuego de medio y gran calibre. El revestimiento comprende un agente para eliminar cobre que incluye un aditivo tal como bismuto u óxido de bismuto. El documento US-A- 5 463 956 se publicó el 7 de Noviembre de 1995, lo que es posterior a la fecha de prioridad de la presente invención.

Por lo tanto, existe una necesidad de un método para introducir de manera eficaz un agente para eliminar cobre libre de plomo dentro de la carga de propulsor y proporcionar este agente para eliminar cobre con una flexibilidad y perfil deseado no obtenido en los agentes para eliminar cobre libre de plomo de la técnica anterior.

De acuerdo con esto, es un objetivo de la invención proporcionar un agente para eliminar cobre libre esencialmente de plomo que pueda ser conformado en un perfil deseado. Es una característica de la invención que el agente para eliminar cobre es un material compuesto que contiene una matriz combustible y un aditivo para eliminar cobre dispersado por todas las partes de la matriz. Es otra característica de la presente invención que el agente para eliminar cobre está pulverizado antes de la dispersión en la matriz. Aún otra característica es que el material compuesto se coloca fácilmente en cualquier localización deseada dentro de la carga de propulsor. El aditivo pulverizado está esencialmente libre de plomo y se elige del grupo que consiste en bismuto metálico, aleaciones de bismuto, y compuestos de bismuto.

Es una ventaja de la invención que la matriz combustible se consuma substancialmente cuando se enciende el propulsor. El aditivo pulverizado para eliminar cobre es transportado a través del cañón del arma de fuego por los gases de propulsión. Aún otra ventaja de la invención es que el material compuesto puede estar formado de una lámina y colocarse entre la carga de propulsor y un proyectil. Aún otro ventaja es que el material compuesto se puede conformar en pelets de un perfil deseado y a continuación, dispersarlos por la totalidad de la carga de propulsor o almacenarlo en pequeño contenedores combustibles y añadirlos a la carga de propulsor.

Conforme a la invención, se proporciona un agente para eliminar cobre para una carga de propulsor. El agente para eliminar cobre consiste esencialmente en un aditivo pulverizado esencialmente libre de plomo que es eficaz para eliminar depósitos de cobre de un cañón de arma de fuego, y que se elige del grupo que consiste en bismuto metálico, aleaciones de bismuto y compuestos de bismuto.

Los objetivos, características y ventajas arriba establecidas será más aparentes a partir de la memoria descriptiva y de los dibujos que siguen.

La Figura 1 ilustra la representación de un corte transversal de un cañón de arma de fuego para disparar un proyectil de gran calibre como se conoce de técnica anterior.

La Figura 2 ilustra la representación de un corte transversal de un material compuesto de agente para eliminar cobre conforme a una realización de la invención.

La Figura 3 ilustra la representación de un corte transversal de otro material compuesto de agente para eliminar cobre conforme a una realización diferente de la invención.

La Figura 1 muestra la representación de un corte transversal de un cañón de arma de fuego 10 para disparar un proyectil de gran calibre 12. El cañón del arma de fuego 10 tiene un alma interna 14 con un estriado en relieve 16 que colabora con la banda de rotación 18 para impartir un movimiento de rotación al proyectil 12. El cañón del arma de fuego 10 se fabrica normalmente de acero y las superficies del alma interna 14 pueden estar revestidas con una material de revestimiento duro tal como cromo. La banda de rotación 18 normalmente está formada de un material relativamente blando tal como cobre o una aleación de cobre tal como una aleación dorada de cobre-cinc.

Una carga de propulse se enciende por medio de cualquier medio convencional (no mostrado) y expulsa el proyector 12 del cañón del arma de fuego 10. A medida que el proyectil 12 viaja a través del alma interna 14 del cañón del arma de fuego 10, la banda de rotación 18 se grava por el estriado 16, impartiendo de ese modo un movimiento de rotación al proyectil 12. Una porción de la banda de rotación de adhiere al estriado 16. Para eliminar del estriado 12 este depósito de cobre, normalmente se deposita un agente para eliminar cobre 12 entre la carga de propulsor 20 y el proyectil 12. El calor de ignición de la carga del propulsor 20 vaporiza o licúa el agente para eliminar cobre de plomo de baja temperatura de fusión 22, el cual a continuación fragiliza los depósitos de cobre sobre el estriado 16, eliminado de manera eficaz los depósitos de las superficies del alma interna 14 del cañón del arma de fuego 10.

Para sustituir el agente para eliminar cobre con plomo tóxico, los Solicitantes utilizan el agente para eliminar cobre ilustrado en la representación del corte transversal en las Figuras 2 y 3. La Figura 2 ilustra un pelet 30 que puede tener cualquier perfil deseado. El pelet 30 es un aditivo pulverizado esencialmente libre de plomo 32 dispersado en un aglutinante combustible 34.

El aditivo pulverizado 32 es un material eficaz para eliminar los depósitos de cobre de un cañón de arma de fuego, es decir, un material elegido del grupo que consiste en metal de bismuto, aleaciones de bismuto y compuestos de bismuto. Por eficaz se entiende que el depósito de cobre se elimina substancialmente sin una corrosión significativa, erosión u otro ataque al cañón del arma de fuego o al estriado.

Los compuestos de bismuto preferentes incluyen subcarbonato de bismuto (BiCO_{3}) y trióxido de bismuto (BiO_{3}). Otros materiales adecuados incluyen nitrato de bismuto y antimoniuro de bismuto.

La elevada solubilidad del cobre en bismuto fundido el significante efecto de conferir fragilidad del bismuto al cobre y a las aleaciones de cobre hacen del bismuto y los compuestos del bismuto que sean los más preferidos.

El aditivo pulverizado se proporciona preferentemente como un polvo, bien esférico, irregular u otro perfil, que tiene un diámetro máximo medio de corte transversal desde aproximadamente 0,00025 mm (0,00001 pulgadas) a aproximadamente 1,27 mm (0,05 pulgadas) y más preferentemente, que tiene un diámetro máximo medio de corte transversal desde aproximadamente 0,025 mm (0,001 pulgadas) a aproximadamente 0,13 mm (0,005 pulgadas). El perfil de corte transversal del aditivo no es necesariamente redondo. Por lo tanto, el diámetro se obtiene de manera general por medio de la longitud de la línea recta que pasa de un lado del aditivo a otro lado pasando a través del centro del aditivo.

El aglutinante combustible 34 es cualquier material que se queme de manera enérgica en la ignición del propulsor. El aglutinante combustible 34 debería quemarse con una mínima generación de ceniza y otros residuos. El aglutinante combustible es preferentemente un material polimérico que contiene al aditivo pulverizado 32 de manera conjunta como un pelet u otro perfil deseado. El aglutinante preferentemente también proporciona combustible y oxígeno a la carga propulsora durante la combustión. Un aglutinante preferido es la nitrocelulosa que tiene o un bajo grado de nitración (nitrada alrededor de un 12,6% en peso) o un elevado grado de nitración (nitrada alrededor de 13,5% en peso). La nitrocelulosa con un grado intermedio de nitración, normalmente 13,15%, es normalmente usada en propulsores de armas de fuego y es fácilmente disponible. Una nitrocelulosa que es preferida tiene de aproximadamente 12,6% a aproximadamente 14% de nitración y, más preferentemente, de 13,1% a aproximadamente 13,5% de nitración. El grado de nitración se elige para proporcionar una capacidad de ignición y una velocidad de combustión deseadas.

Otros aglutinantes energéticos también pueden ser usados, como aglutinantes no energéticos. Los aglutinantes no energéticos apropiados, tal como acetato-butirato de celulosa, son menos preferidos por que no contribuyen a la reacción de combustión en el mismo grado a como lo hace la nitrocelulosa.

El pelet 30 puede tener desde aproximadamente 5% a aproximadamente 95% en peso de aditivo pulverizado 32. Si el pelet 30 tiene un bajo porcentaje de aditivo pulverizado 32, para alcanzar una cantidad eficaz de material para eliminar cobre puede requerir una gran número de pelet para eliminar cobre 30. Esto puede dar como resultado que una cantidad significante usado en la actualidad es desplazado y la balística interior global puede ser alterada de manera perjudicial. Si los pelets para eliminar cobre se fabrican con un elevado porcentaje de aditivo pulverizado, pueden con quemarse apropiadamente y dejar un residuo no deseado en la recámara. El pelet 30 contiene desde aproximadamente 5% a aproximadamente 95% en peso del aditivo pulverizado. Preferentemente, el pelet 30 contiene desde aproximadamente 25% a aproximadamente 75% en peso de aditivo pulverizado y más preferentemente, el aditivo pulverizado está presente en una cantidad desde aproximadamente 30% a aproximadamente 45%.

El peso específico (densidad) de los pelets 30 se controla por el proceso de manufacturación. La capacidad de ignición y la velocidad de combustión de los pelets es directamente proporcional al área superficial inicial y a la cantidad de área superficial durante la combustión de propulsor. Un pelet poroso (bajo peso específico) tiene más área superficial inicial y tendrá una ignición más rápida. Un pelet más denso (mayor peso específico) tiene menos área superficial inicial y tendrá una ignición y una velocidad de combustión más lenta.

Preferentemente, cuando los pelets comprenden bismuto en una matriz de nitrocelulosa, el peso específico es desde 1,0 a aproximadamente 4,0 gramos por centímetro cúbico, y más preferentemente desde aproximadamente 1,5 a aproximadamente 2,5 g/cm^{3}. Cuando el peso específico es mayor de aproximadamente 4,0 g/cm^{3}, la velocidad de combustión es generalmente demasiado lenta para usar en cargas propulsoras. El pelet deja residuos sin quemar en la recámara o en el cañón. Un peso específico de menos de 1 g/cm^{3} carece de la necesaria resistencia mecánica para soportar la incorporación a una carga y a la manipulación que la carga puede sufrir antes de ser disparada. Si los granos se deshacen durante la carga o la manipulación, no se quemarán de forma apropiada durante la combustión.

Además del aditivo pulverizado 32, también se pueden dispersar otros materiales en el aglutinante combustible 34. Estos otros materiales son para propósitos deseables tales como suprimir el fogonazo de la boca del cañón e inhibir el desgaste del cañón. Por ejemplo, se puede añadir de 1% a 95% en peso de sulfato de potasio (K_{2}SO_{4}) como supresor del fogonazo de la boca del cañón. Una cantidad preferente de K_{2}SO_{4} es desde aproximadamente 20% a aproximadamente 75% en peso, con una cantidad más preferente que es desde aproximadamente 20% a aproximadamente 40% en peso.

Para inhibir el desgaste del cañón se puede añadir dióxido de titanio (TiO_{2}) en una cantidad desde aproximadamente 1% a aproximadamente 95% en peso, y preferentemente desde 25% a aproximadamente 75% en peso. Una cantidad más preferente de TiO_{2} es desde aproximadamente 20% a aproximadamente 40% en peso.

Un plastificante energético se puede añadir para incrementar la velocidad de combustión de los pelets 30 para de ese modo minimizar o eliminar los residuos después del disparo. El plastificante energético es también apto para modificar las propiedades mecánicas de los pelets 30, para incrementar la velocidad de energía de los pelets y para incrementar la temperatura de llama de los pelets. Plastificantes energéticos adecuados incluyen ésteres nitrato tales no nitroglicerina y dietilenglicol-dinitrato presentes en una cantidad, en peso, de desde aproximadamente 1% a aproximadamente 40%. Preferentemente, la cantidad de plastificantes enérgicos es desde aproximadamente 1% a aproximadamente 20% en peso.

Los aditivos adicionales se pueden añadir de manera única o en combinaciones múltiples.

El pelet 30 como se ilustra en la Figura 2 tiene un perfil de corte transversal substancialmente redondo, como por ejemplo un disco plano. Sin embargo, su puede usar cualquier perfil, reconociendo que la capacidad de ignición y la velocidad de combustión del pelet depende del área superficial global a medida que el grano se quema. El perfil geométrico se puede ajustar y cambiar para mejorar la capacidad de ignición y la velocidad de combustión. Los granos con mayor área superficial, tales como con forma de cruz, pelets lobulados y perforados de manera múltiple se quemarán más rápido. Otros perfiles, tales como discos planos, discos circulares rígidos (sólidos y perforados una vez) y esferas tiene una menor área superficial y tendrán una ignición más lenta. Esta propiedad de controlar el perfil del pelet da a los diseñadores de cargas de propulsor el beneficio adicional de la flexibilidad en poder adaptar la capacidad de ignición y la velocidad de combustión del grano de aditivo a una carga de propulsor específica.

Los pelet 30 se introducen en la carga de propulsor según las necesidades del diseñador de la carga de propulsor. Los pelets se pueden coser a una bolsa de fibra u otro contenedor especial, se pueden adjuntar a las paredes de la carga del propulsor o a la base del propulsor con un adhesivo u otro medio de unión, se pueden añadir directamente al lecho de propulsor, añadir a otros materiales tales como una carga de inflamación o a un material primario o unir o estar contenido en el material primario.

El agente para eliminar cobre puede ser en la forma de una lámina 36 como se ilustra en la representación del corte transversal en la Figura 3 revistiendo la carga de propulsor o colocarse entre la carga de propulsor y el proyectil.

Mientras que el agente para eliminar cobre de la invención se ha descrito más particularmente en relación a armas de fuego de gran calibre, es igualmente apropiado para cañones de armas de fuego de calibre medio y de calibre pequeño. Es igualmente apropiado para cargas de artillería de largo alcance, aquellos que operan a presiones y temperaturas altas, además de para cargas de artillería de corto alcance, aquellas que operan a presiones y temperaturas bajas. Por supuesto, el peso específico y el perfil de los pelets se adaptará para una capacidad de ignición y una velocidad de combustión apta para cada tipo de carga de artillería.

Un método preferido de fabricación para cualquiera de los dos, el pelet de la Figura 2 o la lámina 36 de la figura 3, es proporcionar un aditivo pulverizado esencialmente libre de plomo por cualquier medio apropiado. Por ejemplo, el metal de bismuto se puede pulverizar por molienda mecánica o cualquier otro medio apropiado. A continuación, se dispersa el aditivo pulverizado en una disolución líquida viscosa que contiene nitrocelulosa disuelta en una mezcla de agua y un éster orgánico. Antes de la disolución, la celulosa se nitró al grado deseado según una práctica de nitración convencional.

A continuación, la disolución líquida viscosa conteniendo la nitrocelulosa disuelta y el aditivo suspendido se extruye a través de una matriz que tiene los orificios del perfil de corte transversal deseado. Los filamentos extruidos se cortan al espesor deseado y a continuación, se elimina el componente líquido por evaporación, preferentemente ayudado por la adición de calor.

Se manifiesta que en el presente documento se ha proporcionado conforme a esta invención, un agente para eliminar cobre para una carga de propulsor que satisface completamente los objetivos, medios y ventajas establecidos al principio.

Claims (9)

1. Un agente para eliminar cobre (30, 36) para una carga de propulsor, caracterizado por un aditivo pulverizado (32) que es eficaz para eliminar depósitos de cobre de un cañón de arma de fuego y está dispersado en una matriz aglutinante combustible (34), en el que dicho aditivo pulverizado (32) está esencialmente libre de plomo y se elige del grupo que consiste en bismuto metálico, aleaciones de bismuto y compuestos de bismuto.

2. El agente para eliminar cobre (30, 36) de la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aglutinante combustible (34) es nitrocelulosa.

3. El agente para eliminar cobre (30, 36) de la reivindicación 1, caracterizado porque dicho aglutinante (34) es acetato-butirato de celulosa.

4. El agente para eliminar cobre (30, 36) de cualquiera de la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque dicha nitrocelulosa (34) tiene un grado de nitración de desde aproximadamente 12,6% a aproximadamente 14% en peso.

5. El agente para eliminar cobre (30, 36) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho aditivo pulverizado (32) es bismuto metálico.

6. El agente para eliminar cobre (30, 36) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque dicho aditivo pulverizado (32) tiene un diámetro máximo medio de desde aproximadamente 0,00025 mm (0,00001 pulgadas) a aproximadamente 0,127 mm (0,050 pulgadas).

7. El agente para eliminar cobre (30, 36) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que contiene además de aproximadamente 1% a aproximadamente 95% en peso de sulfato potásico.

8. El agente para eliminar cobre (30, 36) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que contiene además de aproximadamente 1% a aproximadamente 95% en peso de dióxido de titanio.

9. El agente para eliminar cobre (30, 36) de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que contiene además de aproximadamente 1% a aproximadamente 40% en peso de un plastificante enérgico constituido por éster nitrato.