ES2879226T3 - Dispositivo y procedimiento de atenuación de impactos usando un mecanismo de pivote - Google Patents

Abstract

Un montaje de accesorio de arma (200) que comprende pivotes (260) y está configurado para fijar un accesorio de arma que comprende un cuerpo de accesorio de arma (310) a un arma configurada para disparar un proyectil en una dirección de trayectoria de proyectil, el montaje de accesorio (200) comprendiendo además un soporte de arma (350) que comprende una flexión (250) que comprende un primer extremo y un segundo extremo, la flexión (250) está configurada para recibir el cuerpo de accesorio de arma (310), el soporte de arma (350) comprendiendo una primera porción de pivote del soporte de arma (445) y una segunda porción de pivote del soporte de arma (445); caracterizado porque el cuerpo de accesorio de arma (310) comprende una primera porción de pivote del cuerpo de accesorio de arma (435) y una segunda porción de pivote del cuerpo de accesorio de arma (435); en el que el primer pivote (260) comprende un primer pasador de pivote (415) insertado a través de una primera abertura en la primera porción de pivote del soporte de arma (445) e insertado a través de una segunda abertura en la primera porción de pivote del cuerpo de accesorio de arma (435), la primera porción de pivote del soporte de arma (445) está configurada para convertir al menos una porción de energía de un retroceso de impacto de energía traslacional a energía rotacional.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y procedimiento de atenuación de impactos usando un mecanismo de pivote

CAMPO DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a la atenuación de impactos, y más en particular, se refiere con una montura de arma para un dispositivo óptico.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Los accesorios montados en las armas a menudo incorporan mecanismos de atenuación de impactos para proteger los accesorios del impacto resultante de la descarga del arma. La atenuación de los impactos se ha conseguido con mayor o menor éxito utilizando uno o más materiales amortiguadores/blandos tal como caucho, flexiones, muelles, técnicas de precarga, materiales neumáticos/hidráulicos, inercia, rigidez geométrica, selección de materiales, barras de torsión y puntales McPherson (y otras soluciones de suspensión de vehículos), entre otros.

Los accesorios que se pueden montar en las armas suelen estar unidos a un arma mediante un sistema de rieles. Si bien los sistemas de rieles son convenientes, pueden transmitir el impacto de retroceso del proyectil descargado al accesorio, lo que puede dañar el accesorio, por ejemplo, componentes ópticos delicados, tal como un tubo de intensificación de imagen (II) del arma. Se han implementado flexiones en dichos sistemas de montaje de tal manera que las flexiones absorban y/o disipen la energía de impacto en lugar de transmitir la energía de impacto al accesorio, como se muestra en la FIG. 1A. Un accesorio montado en el arma 110, una mira en este caso, se monta a través de flexiones 150 unidas por conectores 160 a un riel montado en el arma. Las flexiones 150 proporcionan un movimiento de traslación puro orientado a lo largo del riel 190, como indican las flechas. Sin embargo, la orientación de las flexiones 150 de esta manera puede requerir un espacio envolvente, del orden de varios milímetros por ejemplo, que puede no estar disponible en algunas aplicaciones. Dichas flexiones traslacionales 150 también pueden introducir modos secundarios indeseables, como se muestra en la FIG. 1B, lo que puede degradar el rendimiento. Además, las flexiones de traslación 150 pueden sufrir grandes tensiones bajo impactos extremos, por lo que pueden ser susceptibles de fallar y/o sufrir una distorsión permanente. Por último, las flexiones de traslación no suelen ser adecuadas para proporcionar una atenuación suficiente. Por lo tanto, es necesario que el sector solucione una o varias de las deficiencias mencionadas.

El documento US 2013/0305584 desvela un dispositivo de montaje para uso con un arma de fuego.

El documento DE 202012011 835 U1 también es relevante en este campo.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un dispositivo Z de atenuación de impactos de acuerdo con la reivindicación independiente 1.

Otros sistemas, procedimientos y características de la presente invención serán o se tornarán evidentes para aquellos con experiencia en la técnica tras examinar los siguientes dibujos y la descripción detallada. Se pretende que todos estos sistemas, procedimientos y características adicionales se incluyan en esta descripción, estén dentro del alcance de la presente invención y estén protegidos por las reivindicaciones adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Los dibujos adjuntos se incluyen para proporcionar una mayor comprensión de la invención, y se incorporan constituyendo una parte de esta especificación. Los componentes de los dibujos no están necesariamente a escala, sino que se hace hincapié en la ilustración clara de los principios de la presente invención. Los dibujos ilustran realizaciones de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención.

La FIG. 1A es un diagrama esquemático de una flexión de montaje de armas de la técnica anterior que indica un movimiento de traslación.

La FIG. 1B es un diagrama esquemático de una flexión de montaje de armas de la técnica anterior que indica un movimiento de traslación y rotación.

La FIG. 2 es un diagrama esquemático de una primera realización de un dispositivo de montaje de accesorio de arma que proporciona flexiones pivotantes.

La FIG. 3 es un diagrama esquemático más detallado del dispositivo de montaje de accesorio de arma de la FIG. 2 desde un ángulo de perspectiva.

La FIG. 4 es un diagrama esquemático en despiece del dispositivo de montaje de accesorio de arma de la FIG. 3.

La FIG. 5A es un diagrama esquemático que aísla un soporte de arma del dispositivo de montaje de accesorio de arma de la FIG. 3 mostrado como deformado bajo la tensión transitoria de un retroceso de descarga de arma.

La FIG. 5B es un diagrama esquemático que aísla un soporte de arma del dispositivo de montaje de accesorio de arma de la FIG. 3 mostrado sin la tensión de un retroceso de descarga de arma.

La FIG. 5C es un diagrama esquemático superpuesto a las FIGS. 5A y 5B.

La FIG. 6 es un diagrama de flujo para formar un dispositivo de montaje de accesorio de arma.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Las siguientes definiciones son útiles para interpretar los términos aplicados a las características de las realizaciones desveladas en la presente memoria, y están destinadas únicamente a definir elementos dentro de la divulgación.

Tal y como se utiliza en esta divulgación, una "flexión" se refiere a un elemento flexible tal como una varilla, una viga o un muelle, o una combinación de elementos diseñados para proporcionar una rigidez baja especificada mientras se mantiene la integridad estructural bajo deformación y carga.

Tal y como se utiliza en esta divulgación, una "flexión pivotante" es una flexión con un mecanismo de bisagra o pivote, tal como un pasador incorporado en una porción del extremo de la flexión, que proporciona un eje para el movimiento de rotación alrededor de la bisagra o el pasador de pivote.

Tal y como se utiliza en esta divulgación, "sustancialmente" significa "muy cerca", por ejemplo, dentro de las tolerancias de fabricación.

Como se ha señalado en la sección de antecedentes, la obtención de una atenuación de impacto de los disparos suficiente para proteger los componentes ópticos delicados (tal como los tubos intensificadores de imagen y muchos otros), al tiempo que se proporciona la integridad estructural a lo largo de muchos pulsos de alta aceleración, es difícil de lograr en envolturas espaciales pequeñas y con poca masa. Los procedimientos de flexión se han hecho funcionar en el pasado, pero están limitados en estos aspectos. Por ejemplo, las flexiones anteriores en los sistemas de montaje de accesorio de arma destinados a absorber y/o disipar la energía de impacto de traslación pueden requerir un espacio significativo a lo largo de un riel de arma, pueden introducir modos secundarios degradantes, y/o pueden estar muy tensionados y tener una atenuación de la aceleración limitada.

La FIG. 2 muestra un diagrama esquemático de una primera realización de un dispositivo de montaje de accesorio de arma 200 que proporciona flexiones pivotantes 250. Las flexiones pivotantes utilizan uno o más pivotes 260 en el extremo de las flexiones 250 y un soporte de arma 350 (FIG. 3) con un modo propio de rotación para proporcionar un movimiento axial equivalente en el punto de interés, en este caso, en la ubicación del accesorio montado en el arma 110 dentro del dispositivo de montaje de accesorio de arma 200. La primera realización utiliza flexiones pivotantes 250 que pueden orientarse en una dirección completamente diferente a las flexiones tradicionales, en esta realización, mediante la flexión en una dirección normal (normal al riel 190) a la dirección crítica (de traslación a lo largo del riel 190), permitiendo así que las flexiones pivotantes 250 encajen en una envoltura de espacio más pequeña que las flexiones no pivotantes. Por ejemplo, la primera realización puede estar configurada para encajar en una envoltura de espacio del orden de 80x50x5 mm.

Por ejemplo, para una flexión no pivotante con un extremo único fijo, la deflexión máxima para el extremo no fijo puede modelarse como:

en la que W es la carga, I es la longitud de la viga de flexión, E es el módulo de elasticidad del material de la viga e I es el momento de área de inercia. Esto equivale a una primera frecuencia de resonancia f de:

en la que a es la longitud de la porción del extremo no fijo que se extiende más allá del lugar en el que se aplica la carga W.

Por el contrario, en la primera realización, la deflexión máxima para el extremo no fijo puede modelarse como: - I V i f

_Í£J (Ec 3)

con una primera frecuencia de resonancia de

Como se muestra en este caso, la primera realización reduce el primer modo al 50% de la flexión no pivotante. Por ejemplo, un modo de 700 Hz puede reducirse ventajosamente a aproximadamente 350 Hz.

Aunque los impactos pueden aplicarse en todas las direcciones, tal como las explosiones pirotécnicas experimentadas en los disparos, los impactos se controlan para lanzar un proyectil en una única dirección. Por lo tanto, los niveles de impacto más elevados tiendan a predominar a lo largo del eje de la dirección de disparo de proyectil. Esta dirección también coincide con el eje más susceptible de dañar dispositivos tal como los tubos intensificadores de imagen. Por lo tanto, la primera realización, aunque es aplicable para reducir los impactos en todas las direcciones, puede emplearse específicamente para concentrarse en atenuar los impactos en esa única dirección. También cabe señalar que la alineación de las flexiones como se describe en este caso proporciona una protección de atenuación beneficiosa similar en la dirección normal a la parte superior del riel del arma y un beneficio reducido en cualquier otra dirección.

La FIG. 3 es un diagrama esquemático más detallado del dispositivo de montaje de accesorio de arma 200 desde un ángulo de perspectiva con un cuerpo de accesorio de arma 310 representado omitiendo la mayor parte del accesorio montado en el arma 110 (FIG. 2) para mayor claridad. El cuerpo de accesorio de arma 310 está unido a un soporte de arma 350, que a su vez está unido al riel del accesorio montado en el arma 190.

La vista en despiece de la FIG. 4 puede ofrecer más claridad del dispositivo de montaje de accesorio de arma 200 que la FIG. 3. En particular, los pivotes 260 (FIG. 2) pueden incluir diversos elementos individuales, tal como los pasadores de pivote 415 que se insertan a través de los orificios de ubicación del cuerpo 435 en el cuerpo de accesorio de arma 310, y los orificios de ubicación de soporte 445 en el soporte de arma 350, y las piezas de fijación asociadas, tal como los pasadores de espirolado 425. Las realizaciones alternativas pueden incorporar diferentes mecanismos para retener los pivotes en el cuerpo.

El soporte de arma 350 se fija al cuerpo de accesorio de arma 310 utilizando los pasadores de pivote 415. El soporte de arma 350 está situado lateralmente entre las cuatro lengüetas del cuerpo de accesorio de arma 310. En otras realizaciones, se puede utilizar un número diferente de lengüetas/espigas, o se pueden utilizar otros mecanismos de fijación. Los pasadores de pivote 415 localizan el cuerpo de accesorio de arma 310 con respecto al soporte de arma 350 longitudinalmente y verticalmente. El soporte de arma 350 puede flexionarse debido a las flexiones 250 y/o girar alrededor de los ejes de los pasadores pivotantes 415. En esta realización, el intervalo de movimiento de rotación en los pivotes puede ser muy pequeño, por ejemplo varios (0-10) grados. En otras realizaciones, el intervalo de rotación puede ser mucho mayor. La libertad de movimientos de rotación, al menos parciales, que proporcionan los pivotes 260 permite una reducción de la rigidez que es una ventaja clave de esta configuración. Si bien la primera realización ilustra los pasadores pivotantes 415 insertados a través del soporte de arma 350, puede utilizarse cualquier tipo de conector/conexión que permita una libertad de rotación similar en los extremos del soporte de arma 350.

El cuerpo de accesorio de arma 310 puede estar unido a través de un mecanismo de pivote formado por la inserción de pasadores de pivote 415 a través de los orificios de ubicación del cuerpo 435 en el cuerpo de accesorio de arma 310, y los orificios de ubicación del soporte 445 en el soporte de arma 350. Los orificios de ubicación del cuerpo 435 y los orificios de ubicación del soporte 445 pueden estar dispuestos en las porciones delanteras y traseras del cuerpo de accesorio de arma 310 y del soporte de arma 350 respectivamente. En general, las flexiones más largas pueden proporcionar más movimiento/flexibilidad y, por tanto, una mayor atenuación de los impactos. En la práctica, el espacio disponible para una aplicación específica puede limitar la longitud de la flexión. Los pivotes 260 permiten una mayor flexibilidad en un tamaño de paquete más pequeño en comparación con una flexión no pivotante. En la primera realización, los pasadores de pivote 415 pueden incluir orificios de seguridad 427 en cada extremo de los pasadores de pivote 415 que pueden utilizarse para asegurar los pasadores de pivote 415 al cuerpo de accesorio de arma 310 y/o al soporte de arma 350. Los pasadores 425 pueden ser insertados a través de los orificios 428 en las porciones de pivote del cuerpo de accesorio de arma 310 y de manera similar a través de los orificios de seguridad 427 en los pasadores de pivote 415 para asegurar los pasadores de pivote dentro de los orificios de ubicación 435, 445. Las realizaciones alternativas pueden utilizar diferentes mecanismos para retener los pasadores de pivote 415 en el cuerpo de accesorio de arma 310, por ejemplo, pasadores de espirolado, pasadores de clavija, tornillos, cables de bloqueo, circlips o adhesivos, etc. Mientras que los pivotes delanteros y traseros 260 pueden utilizar respectivamente un único pasador de pivote 415 a lo largo de toda la longitud de los pivotes 260, en realizaciones alternativas cada pivote puede en cambio utilizar dos o más pasadores de pivote 415 más cortos que compartan un eje de rotación común insertado a través de los orificios de ubicación 435, 445 que no se extienden a lo largo de los pivotes 260. También son posibles otros tipos de mecanismos de pivote.

Si bien en la primera realización el dispositivo de montaje de accesorio de arma 200 incluye dos pivotes 260, a saber, un pivote de delantero y un pivote trasero, en realizaciones alternativas el dispositivo de montaje de accesorio de arma 200 puede tener un único pivote 260, por ejemplo, un pivote delantero 260 o un pivote trasero 260, mientras que el extremo opuesto al pivote 260 puede estar unido sin un pivote o mecanismo de pivote.

La FIG. 5A es un diagrama esquemático que aísla un soporte de arma 350 del dispositivo de montaje de accesorio de arma 200 de la FIG. 3 mostrado como deformado bajo la tensión transitoria de un retroceso de descarga de arma. La FIG. 5B es un diagrama esquemático que aísla un soporte de arma 350 del dispositivo de montaje de accesorio de arma 200 de la FIG. 3 mostrado sin la tensión de un retroceso de descarga de un arma. La FIG. 5c es un diagrama esquemático superpuesto a las FIGS. 5A y 5B. Una flecha muestra la dirección en la que el arma dispara el proyectil.

La incorporación de un pivote 260 en el extremo de una o más de las flexiones 250 permite la rotación de la flexión 250 en el extremo pivotado. Esto reduce significativamente la aceleración inducida por el retroceso del accesorio montado en el arma 110 (FIG. 2), por ejemplo, reduciendo la aceleración hasta un 50% en comparación con una flexión sin extremo pivotante. Si bien en la primera realización, las flexiones 250 pueden ser implementadas como una varilla o viga formada de un material adecuadamente rígido, en realizaciones alternativas, pueden ser empleadas otras configuraciones de flexión, por ejemplo muelles.

Aunque las flexiones se han utilizado en numerosos dispositivos, la orientación de las flexiones 250 combinada con la libertad de rotación que ofrecen los pivotes en la primera realización es nueva en esta aplicación de atenuación del impacto pirotécnico en dispositivos ópticos sensibles y/o frágiles, orientando las flexiones 250 para utilizar un modo propio de rotación en lugar de uno lineal, para proporcionar una protección lineal mejorada. Los pivotes 260 modifican el grado de fijación en el extremo de las flexiones 250, permitiendo así que se produzcan mayores desplazamientos. Los pivotes 260 pueden estar dispuestos mecánicamente para permitir la rotación libre en uno o más componentes acoplados. Los pivotes 260 proporcionan un mayor grado de movimiento, proporcionando así un mayor aislamiento de los impactos. Los pivotes adicionales pueden proporcionar un mayor movimiento, pero a costa de una mayor complejidad. En una realización preferente, las flexiones 250 están fabricadas a partir de aleación de aluminio y los pasadores de pivote 415 están fabricados a partir de aleación de titanio, pero otras realizaciones no están limitadas a estos materiales. El material utilizado para las flexiones 250 proporciona preferentemente baja rigidez y alta resistencia, por ejemplo, titanio, berilio, cobre o acero para muelles, entre otros. El material de los pasadores de pivote proporciona preferentemente alta resistencia y baja fricción, por ejemplo, acero y/o aluminio, entre otros. Los revestimientos de estos materiales también pueden utilizarse para mejorar estas cualidades deseables. El principio de pivote hace que las flexiones 250 se comporten como voladizos, en lugar de vigas con extremos incorporados, con lo que se puede cuadruplicar el movimiento en el pivote de la flexión. Las flexiones 250 (FIG. 2) que habilitan el accesorio montado en el arma 110 (FIG. 2) están protegidas, permitiendo que se desplace una distancia significativamente grande, por ejemplo, varios milímetros, cuando se aplica un impacto, por ejemplo, del orden de 1000 g a 2000 g, reduciendo así los niveles máximos de aceleración. Los mecanismos de pivote 260 (FIG. 2) proporcionan la amplificación de este desplazamiento, para disminuir significativamente en forma adicional el pico de aceleración, logrando así una protección satisfactoria del accesorio montado en el arma 110 (FIG.

2) cuando no sea posible de otro modo en el mismo espacio envolvente. Las flexiones 250 (FIG. 2) también pueden evitar otros modos de efectos secundarios no deseados, por ejemplo, valores de tensión más elevados en los componentes de montaje, y/o modos muy bajos, por ejemplo, de 100 Hz hasta 50 Hz o menos, en direcciones distintas de la paralela a la trayectoria de proyectil.

La primera realización impone un cambio de etapa en la capacidad de flexibilidad de las flexiones, sin el requisito de un aumento de la envoltura del espacio y de la masa, proporcionando así niveles de atenuación de impactos mediante dispositivos que hasta la fecha no eran posibles, y sin necesidad de mecanismos complejos.

Mientras que la primera realización representa el dispositivo de montaje de accesorio de arma 200 por la fijación de un arma a través de un riel, en realizaciones alternativas el dispositivo de montaje de accesorio de arma 200 puede fijarse directamente al arma, por ejemplo, al cañón del arma, sin un riel. Por ejemplo, el dispositivo de montaje de accesorio de arma 200 puede fijarse al arma mediante un pivote situado entre la flexión 250 y una porción de pivote fijada directamente al cañón del arma, o a otra porción del arma.

Procedimiento

La FIG. 6 es un diagrama de flujo 600 para formar un dispositivo de montaje de accesorio de arma. Cabe señalar que cualquier descripción de proceso o bloque en los diagramas de flujo debe comprenderse como una representación de módulos, segmentos, porciones de código o etapas que incluyen una o más instrucciones para implementar funciones lógicas específicas en el proceso, y se incluyen implementaciones alternativas dentro del alcance de la presente invención en las que las funciones pueden ejecutarse fuera del orden mostrado o discutido, incluyendo sustancialmente de forma concurrente o en orden inverso, dependiendo de la funcionalidad involucrada, como comprenderán aquellos con experiencia en la técnica de la presente invención. El diagrama de flujo 600 es descrito a continuación con referencia a la FIG. 3.

Un soporte de arma 350 para acoplar a un arma se forma como se muestra en el bloque 610. Por ejemplo, el soporte y las flexiones pueden estar formados a partir de una aleación de aluminio. El soporte está formado por una flexión 250 con una porción de pivote 260 en el extremo de la flexión configurada para fijar el cuerpo de accesorio de arma 310 en una primera región de fijación como se muestra en el bloque 620. Una segunda región de fijación se forma en la porción de pivote 260 en el extremo de una segunda flexión 250 como se muestra en el bloque 630.

La primera región de fijación y la segunda región de fijación pueden estar alineadas con la trayectoria de un proyectil disparado por el arma, por ejemplo, una línea trazada entre un punto que representa la primera región de fijación y un punto que representa la segunda región de fijación puede ser paralela al riel y/o al proyectil, como se muestra en el bloque 640, sin embargo, son posibles otras orientaciones de la región de fijación.

Será evidente para aquellos con experiencia en la técnica que se pueden realizar varias modificaciones y variaciones a la estructura de la presente invención sin apartarse del alcance de la misma. Por ejemplo, la fricción en el pivote 260 puede ser aprovechada para asegurar que ocurra la rotación. Esto puede lograrse, por ejemplo, mediante rodamientos en lugar de un contacto directo con el material. Se puede considerar la alineación de las flexiones 250 con los pivotes 260 para proporcionar la protección correcta, lo que puede implicar orientaciones adicionales y/o alternativas. La forma de las flexiones 250 no tiene por qué ser plana ni de espesor constante; es posible cualquier variación geométrica a condición de que se considere satisfactoria para la aplicación prevista en el análisis de diseño. Se pueden utilizar muelles en lugar de flexiones 250, aunque estos pueden interactuar de forma menos eficiente con los pivotes 260. Pueden utilizarse flexiones simples y/o múltiples 250. No hay ninguna restricción para el uso de dos, como se muestra en las ilustraciones. Pueden emplearse pivotes múltiples con múltiples flexiones y/o enlaces. En vista de lo anterior, se pretende que la presente invención abarque las modificaciones y variaciones de esta invención a condición de que estén dentro del ámbito de las siguientes reivindicaciones adjuntas.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Un montaje de accesorio de arma (200) que comprende pivotes (260) y está configurado para fijar un accesorio de arma que comprende un cuerpo de accesorio de arma (310) a un arma configurada para disparar un proyectil en una dirección de trayectoria de proyectil, el montaje de accesorio (200) comprendiendo además un soporte de arma (350) que comprende una flexión (250) que comprende un primer extremo y un segundo extremo, la flexión (250) está configurada para recibir el cuerpo de accesorio de arma (310), el soporte de arma (350) comprendiendo una primera porción de pivote del soporte de arma (445) y una segunda porción de pivote del soporte de arma (445); caracterizado porque el cuerpo de accesorio de arma (310) comprende una primera porción de pivote del cuerpo de accesorio de arma (435) y una segunda porción de pivote del cuerpo de accesorio de arma (435); en el que el primer pivote (260) comprende un primer pasador de pivote (415) insertado a través de una primera abertura en la primera porción de pivote del soporte de arma (445) e insertado a través de una segunda abertura en la primera porción de pivote del cuerpo de accesorio de arma (435), la primera porción de pivote del soporte de arma (445) está configurada para convertir al menos una porción de energía de un retroceso de impacto de energía traslacional a energía rotacional.

2. El montaje de accesorio de arma de la reivindicación 1, en el que un eje de la primera porción de pivote está dispuesto en una dirección sustancialmente normal a la dirección de trayectoria de proyectil.

3. El montaje de accesorio de arma de la reivindicación 1, en el que la flexión comprende además un primer extremo y un segundo extremo, el primer extremo del soporte de arma unido a la primera porción de pivote, en el que la flexión está configurada para unión al arma a través del soporte de arma.

4. El montaje de accesorio de arma de la reivindicación 1, en el que el segundo extremo de flexión está unido al arma a través de una segunda porción de pivote.

5. El montaje de accesorio de arma de la reivindicación 4, en el que un eje de la segunda porción de pivote está dispuesto en una dirección sustancialmente normal a la dirección de trayectoria de proyectil.

6. El montaje de accesorio de arma de la reivindicación 1, en el que la flexión comprende una aleación de aluminio y la primera porción de pivote comprende una aleación de titanio.