ES2550628T3 - Munición de núcleo de una pieza recubierto - Google Patents
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Abstract
Un proyectil recubierto que tiene los extremos frontal y trasero separados por la longitud del proyectil y que comprende: a) una envuelta que puede forzarse (11), que tiene una superficie interior, y b) un núcleo central de una pieza (12), tendiendo el núcleo central (12) un extremo delantero ojival (10) que se extiende hacia una porción de sección intermedia frustrocónica (14), extendiéndose la porción de sección intermedia frustrocónica (14) desde la misma hacia una sección cilíndrica (16) y teniendo la sección cilíndrica una longitud sustancialmente inferior a la porción de sección intermedia frustrocónica (14) y extendiéndose la sección cilíndrica hacia el interior de una sección terminal ahusada hacia la parte trasera (13), en la que: la superficie interior de la envuelta está en contacto continuo con el núcleo central (12) a lo largo del extremo frontal ojival (10), la sección cilíndrica (16) y la porción terminal ahusada (13), y la porción de sección intermedia frustrocónica (14) está ahusada, ahusándose únicamente hacia el extremo frontal del proyectil para proporcionar una separación ahusada completamente envolvente (15) entre la envuelta (11) y el núcleo (12) a lo largo de al menos una porción de la longitud de la porción de sección intermedia frustrocónica (14), permitiendo así un forzamiento progresivo de la envuelta (11) cuando el proyectil se dispara a través de un ánima estriada.
Description
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El núcleo del proyectil es una pieza con una porción delantera que tiene un extremo delantero ojival, opcionalmente truncado en su punta delantera, seguido de la porción frustrocónica o ahusada, que se ahúsa hacia su vértice proyectado en la dirección delantera. La unión entre la parte trasera de la porción del extremo frontal ojival y el extremo frontal de la sección intermedia/porción frustrocónica proporciona preferentemente una zona de transición relativamente suave entre las dos secciones, por ejemplo, sin crestas ni salientes.
Hacia la parte trasera de la porción de sección intermedia, el núcleo del proyectil se proporciona con una porción cilíndrica más corta, preferentemente con un diámetro circular constante. En esta región, la envuelta está en contacto sustancial con el núcleo. Esta región cilíndrica se extiende hacia atrás, hacia una porción terminal final, que se ahúsa hacia el interior hacia atrás -una "cola de barca". Preferentemente, la porción cilíndrica del núcleo es inferior a un tercio, más preferentemente inferior al 30% de la longitud de la porción de la sección intermedia. Preferentemente, la porción terminal de cola de barca, cónica, que se ahúsa hacia el interior y hacia atrás del núcleo, tiene un ángulo semicónico de aproximadamente 83º. La envuelta del proyectil recubre tal porción terminal que se ahúsa hacia el interior y se extiende preferentemente sobre la superficie del extremo final del núcleo para asegurar una unión eficaz de la envuelta al núcleo.
Para conseguir la misma masa de proyectil (para conservar el nivel requerido de energía cinética en la boca para un rendimiento balístico terminal equivalente sobre el objetivo), un núcleo completamente de acero de una pieza fabricado de acuerdo con la realización preferida de la invención es más largo que el cartucho de bala correspondiente con un penetrador de acero convencional y un núcleo de plomo. La longitud del proyectil de la invención preferentemente es aproximadamente la misma longitud que la del cartucho trazador convencional, consúltese Figura 3, del calibre correspondiente. Además, el proyectil de la invención se ajusta en el interior de una vaina de cartucho de manera que proporciona un cartucho que tiene la misma longitud total que un cartucho convencional correspondiente, posibilitando que el proyectil de la invención funcione en armas existentes sin modificar.
Las realizaciones preferidas de la presente invención proporcionan un proyectil no tóxico recubierto que:
- 1.
- no contiene plomo;
- 2.
- tiene un núcleo de una pieza, preferentemente de acero;
- 3.
- tiene un núcleo adaptado para un rendimiento de penetración mejorado en objetivos duros;
- 4.
- reúne los requerimientos industriales y de especificación militar para desgaste del ánima del cañón;
- 5.
- proporciona una presión controlada en la recámara;
- 6.
- proporciona la precisión requerida;
- 7.
- mantiene la integridad del proyectil;
- 8.
- conserva la estabilidad en vuelo; y
- 9.
- no se fragmentará tras el impacto en gelatina balística, incluso a alcances muy cortos.
La invención puede comprenderse adicionalmente mediante la descripción de las realizaciones preferidas, junto que los dibujos, que siguen ahora.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 muestra una vista de sección trasversal de un proyectil tipo M193 de la técnica anterior con un núcleo de plomo de una pieza recubierto. La Figura 2 muestra una vista de sección trasversal de un proyectil de tipo SS109 o C77 de la técnica anterior que incorpora una porción de penetrador de acero frontal. La Figura 3 muestra una vista lateral de un proyectil trazador más largo, C78, de la técnica anterior. La Figura 4 muestra una vista lateral del núcleo de un proyectil de acuerdo con la invención. La Figura 5 muestra una vista lateral de sección trasversal de un proyectil completo de acuerdo con la invención. La Figura 6 es una vista lateral como en la Figura 4 que indica las dimensiones angulares preferidas para la porción de núcleo central y porciones terminales traseras del proyectil, de acuerdo con la invención.
Descripción de la Realización preferida
De acuerdo con una realización preferida de la invención como se muestra en las Figuras 4, 5 y 6, se proporciona un proyectil con un núcleo completamente de acero 12 que está contenido dentro de una envuelta 11 de aleación de cobre o latón. Una sección de extremo frontal ojival 10 del proyectil facilita la alimentación del proyectil desde los cargadores y/o cinturones del arma presentando una superficie lisa sin ángulos para que pueda ser capturado en los componentes del arma durante la alimentación a la recámara. El núcleo 12 tiene una forma ojival correspondiente, sin embargo, el núcleo puede estar truncado en su parte delantera, dejando un hueco de aire opcional, pequeño, en la punta delantera del proyectil como un artículo de fabricación.
Extendiéndose hacia atrás desde el extremo frontal ojival 10 hay una sección intermedia que incorpora una porción frustrocónica 14 del núcleo completamente de acero 12, tendiendo la porción frustrocónica 14 un ángulo semicónico pequeño, por ejemplo, un ángulo de aproximadamente 0,85º. Este ángulo pequeño de ahusado facilita asegurar que
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la unión 17 del extremo frontal ojival y la porción frustrocónica 14 sea una unión 17 relativamente lisa y homogénea, aunque no es necesario que las superficies estén perfectamente coalineadas en su unión. La presencia del pequeño ahusamiento cónico en la porción frustrocónica 14 posibilita que se forme la envuelta parcialmente cilíndrica 12 de manera que la superficie exterior de la porción frustrocónica 14 no esté en contacto continuo con la superficie interior de la envuelta del proyectil 11, retirando el soporte que de otro modo se proporcionaría a la envuelta 11 si esta fuera adyacente al núcleo. Por tanto, en la realización preferida representada existe un hueco 15 que separa la envuelta del proyectil 11 y la porción frustrocónica 14 de manera que las dos no están en contacto continuo por encima de la porción de sección intermedia del proyectil. En la realización preferida, el hueco 15 entre la envuelta 11 y el núcleo 12 está cargado con aire.
El punto de inicio de la separación se muestra en la Figura 5 como coincidente con la unión entre la porción frontal ojival 10 y la sección intermedia del núcleo 12. Este está ligeramente hacia adelante de la unión entre la porción frontal ojival de la envuelta 11 y el inicio de la porción cilíndrica de la envuelta 11 mediante la que se forma el hueco
15.
Una sección cilíndrica corta 16 del núcleo 12 se extiende hacia atrás desde la porción frustrocónica 14. La envuelta 11 está en contacto con el núcleo 12 en esta región de manera que esta sección sirve como el área de banda conductora principal. Sobre la sección cilíndrica 16, la envuelta 11 quedará completamente grabada al disparar. Hacia atrás de la sección cilíndrica corta 16 hay una sección terminal ahusada hacia atrás más corta 13 con un ángulo cónico complementario exterior de aproximadamente 83º o un ángulo semicónico de 7º.
El núcleo del proyectil 12 en su formato de acero está hecho preferentemente de acero AISI 1038 endurecido, u otro material duro con una dureza Rockwell de 45 o superior en la escala "C" para ayudar en la penetración mejorada de objetivos duros. La envuelta 11 del proyectil está hecha preferentemente de una aleación dúctil de cobre/zinc o latón militar que contiene aproximadamente 90% de cobre y 10% de zinc. El espesor de la envuelta 11 en el área de la banda conductora de la realización preferida, y opcionalmente en todas partes, es ligeramente más grueso que el de la envuelta de proyectiles de bala convencionales, por ejemplo, 0,635 mm para un nuevo cartucho de 5,56 mm en oposición a 0,559 mm para un cartucho de bala de 5,56 mm convencional. La paredes de la envuelta 11 no necesitan ser de espesor constante. Una envuelta de aleación de cobre más gruesa no requiere ningún revestimiento adicional u otro tratamiento especial para reducir la fricción y actuar como medio de reducción de la fricción entre el núcleo de acero duro 12 y el ánima del cañón.
El proyectil se ensambla con la envuelta 11 en contacto directo con el núcleo de una pieza 12 a lo largo del extremo frontal ojival 10, la sección cilíndrica corta 16 y la porción terminal ahusada hacia atrás más corta 13. Sin embargo, debido a la forma frustrocónica de la porción media que interviene 14 y el hecho de que la envuelta 11 tiene una forma generalmente cilíndrica, particularmente en su superficie interior, existe una pequeña separación o hueco 15 entre la envuelta del proyectil 11 y la porción frustrocónica 14 del núcleo 12. El ángulo semicónico de la porción frustrocónica 14 es, para un cartucho de 5,56 mm, preferentemente de 0,85º a 0,95º, pero puede variar preferentemente entre 0,7º y 1,0º. Este hueco 15 permite que el material de cobre de la envuelta fluya plásticamente durante el forzamiento y sin que se rompa por ninguna interferencia significativa del núcleo de acero duro que no se deforma plásticamente de debajo, al menos en la porción delantera de la sección intermedia. La deformación de la envuelta 11 debe ser la suficiente para mantener los valores de presión aceptables en la recámara, pero no tan grande como para impedir la transferencia de rotación al proyectil requerida para estabilidad. El intervalo de ángulos permitidos para la porción ahusada 14 del núcleo 12 también es importante para asegurar la precisión del proyectil durante el vuelo, pero este no es el único factor implicado.
El valor del ángulo de la porción frustrocónica es adicionalmente importante puesto que un ángulo demasiado grande podría dar como resultado una porción de extremo frontal ojival no soportado 10 por la que el proyectil podría no ajustarse adecuadamente en el cañón. Esto puede conducir a un aumento en la guiñada del proyectil durante el vuelo y reducir la precisión sobre el objetivo. Si el ángulo de la porción frustrocónica 14 es demasiado pequeño, el hueco 15 será demasiado pequeño y surgirán las fuerzas de forzado del proyectil elevadas.
Además, es altamente preferible que la longitud de la porción paralela cilíndrica 16 sea inferior a la longitud de la porción frustrocónica 14, preferentemente, sustancialmente inferior. La razón para esto es como se indica a continuación.
La relación de la longitud de la sección cilíndrica corta 16 del núcleo 12 con respecto a la sección frustrocónica más larga 14 es importante para mantener la estabilidad del proyectil durante el vuelo. Preferentemente, esta relación debería ser inferior a un tercio, más preferentemente inferior a 0,3, variando entre 0,3 y 0,1, obteniéndose los mejores resultados a una relación de aproximadamente 0,2 en proyectiles de 5,56 mm. Si la porción paralela cilíndrica16 es demasiado larga, dará como resultado una presión en la recámara excesiva y el desgaste del ánima. Si esta porción 16 es demasiado corta, el proyectil resbalará en el estriado del ánima del cañón y disminuirá su estabilidad durante el vuelo, afectando así a la precisión.
La sección de proyectil recubierto que actúa como el área de banda conductora principal (sobre la porción cilíndrica 16 del núcleo) está en contacto continuo con el estriado, mientras que la sección frustrocónica 14 del núcleo 12 está
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únicamente soportada parcial y progresivamente contra la envuelta 11 mientras está en contacto con el estriado. Las fuerzas de forzado son las mayores sobre la porción cilíndrica 16. El hueco ahusado 15 entre la envuelta 11 y la porción frustrocónica 14 es un aspecto importante de la invención, puesto que permite que el proyectil tenga características de rendimiento balístico internas y externas aceptables, con propiedades balísticas terminales enormemente mejoradas debido al núcleo de acero duro. El ahusamiento permite la acumulación gradual de esfuerzos de forzado para asegurar que solo surgen esfuerzos aceptables mientras se mantiene una buena precisión sobre el objetivo.
Se intentaron otros diseños, en los que el hueco 15 era cilíndrico o de otras formas no cónicas con el resultado de que se consiguió menos precisión sobre el objetivo satisfactoria, aunque funcional.
Según el proyectil recubierto comienza a avanzar por el estriado del cañón desde su posición de partida en el cono de forzado del estriado, este se fuerza gradual y progresivamente en los campos y surcos del estriado. El punto de iniciación exacto del forzamiento se da en alguna parte a lo largo de la longitud de la sección frustrocónica 14 y el forzamiento está totalmente completo cuando este está en contacto completo con la sección cilíndrica corta 16. Esta característica es importante puesto que las diversas plataformas de armas de pequeño calibre tienen diferentes diámetros de campos y surcos, y pueden encontrarse en diversos estados de desgaste. El uso del proyectil de la invención puede dar cabida a estas diferencias.
El hueco 15 puede estar vacío u ocupado por una sustancia o material. El material seleccionado para ocupar el hueco 15 es preferentemente económico, fácil de fabricar, fácilmente compresible y por tanto sin ninguna tendencia a producir ningún efecto perjudicial en la envuelta del proyectil 11 durante la acción compresiva de forzamiento. Por otra parte, tal material podría provocar potencialmente que la envuelta 11 se rompa cuando se está deformando a través del forzado. Se ha encontrado que el aire es la sustancia más satisfactoria. Pueden emplearse otros gases o también podría emplearse un sólido compresible o que pueda forzarse.
Por consiguiente, cuando se hace referencia en el presente documento a un "hueco de aire" o "hueco", esto pretende referirse a la región entre el núcleo 12 y la envuelta 11 en el sentido más general. Sea cual sea el material que ocupe el espacio, este es aceptable siempre y cuando proporcione inicialmente poco o ningún soporte a la envuelta y permita que el proyectil responda adecuadamente cuando el proyectil está engranado con el estriado durante el disparo.
La longitud del proyectil de la invención es preferentemente de la misma longitud que un cartucho trazador convencional, consúltese Figura 3, del calibre correspondiente. Además, el proyectil de la invención está preferentemente ajustado en el interior de una vaina de manera que proporciona un cartucho que tiene la misma longitud total que un cartucho convencional correspondiente. Esto posibilita que el proyectil de la invención funcione en armas existentes sin modificar. Aunque que el proyectil alargado invada por completo el toda la profundidad del alojamiento en la vaina, sin embargo, como en los cartuchos trazadores, queda espacio suficiente para proporcionar una carga propulsora completa, eficaz para conseguir el rendimiento deseado. Deben tomarse precauciones, sin embargo, al seleccionar un propulsor adecuado para evitar una compresión excesiva del propulsor en el interior de la vaina.
El radio en la unión de la cara trasera de la sección ahusada hacia atrás 13 (la sección de cola de barca) debe ser lo suficientemente grande para permitir el emparejamiento adecuado de la envuelta de aleación de cobre 11 sobre la base del núcleo 12. Si el radio es demasiado pequeño, el material de la envuelta no se adhiere, o cierra, adecuadamente. Esto puede dar como resultado que los gases propulsores de alta presión se infiltren entre los dos componentes (núcleo 12 y envuelta 11) y provoque el desprendimiento del proyectil en el momento en el que el proyectil abandona el cañón y ya no está soportado por el estriado del ánima del cañón.
Se realizaron varias pruebas durante el desarrollo de este nuevo proyectil; que implicaban diversas combinaciones de ángulos y longitudes de las dos porciones principales del núcleo 14, 16. Se midieron presiones en la recámara altas (380 Mpa) cuando la longitud de la sección cilíndrica 16 era demasiado larga. Esto está por encima de los límites de especificación OTAN y es potencialmente peligroso. La configuración final dio como resultado presiones en torno a 330 Mpa.
También se realizaron varias pruebas para establecer el ángulo óptimo de la sección frustrocónica 14. La primera prueba dio como resultado un cañón que se había desgastado más allá de los límites aceptables después de haber disparado únicamente 2.000 cartuchos en aproximadamente 90 minutos, según las especificaciones de pruebas de la OTAN. En el segundo intento, después de varios meses de intentos de diseño, el ángulo se incrementó ligeramente y la longitud de la sección cilíndrica 16 se redujo. Esta vez el cañón solo se había desgastado excesivamente después de haber disparado 4.000 cartuchos.
Al tercer y satisfactorio intento, el diámetro del núcleo de acero 12 en la región de la banda conductora, y la longitud de la sección cilíndrica 16 se redujeron ligeramente. Con este cambio, el proyectil superó los requerimientos de rendimiento de desgaste del ánima de la OTAN, incluso después de haber disparado 5.000 cartuchos. Cuando el
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