NO161462B - Ammunisjonspatron med plasthylse. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en ammunisjonspatronmontasje med separat metall- eller plasthylsehode.

Bruken av plasthylser til eksplosive patroner har i lengre tid vært ønsket. US Patentskrifter nr. 4,147,107 (Ringdal) og nr. 3,842,739 (Scanlon et al.) viser patronhylser av plast. Sammen-føyning av plasthylsen til et bunnstykke av metall har vært et vanskelig problem. En tett sammenføyning er nødvendig, og dette oppnås ved å strekke plasthylsen over metallbunnstykket i en presspasning. Denne presspasning påkjenner plasten. Før eller senere sprekker plasten, spesielt når patronen lagres lenge.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å skaffe en spesiell ammunisjonspatron med en plasthylse hvor spenningsbrudd og kryping i stor grad er redusert.

En annen hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å skaffe en spesiell flerkomponents ammunisjonspatron med plasthylse og med en høy grad av mekanisk pålitelighet av komponentmontasjen og meget god vanntetthet.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse har en patronmontasje et separat hylsehode av plast eller metall, et hylselegeme av plast og en spenningsmodulatorring. Hylsehodet har på overflaten anordnet mikroriller som står i kontakt med plasthylselegemet. Ved hjelp av en spenningsmodulatorring som utøver en initial, temporær kompresjonskraft, bringes plastmaterialet i hylselegemet, som står i kontakt med mikrorillene på hylsehodeoverflaten, til å flyte inn i det frie volum av mikrorillene. Mikrorillevolumet er slik at et noe større mikrorillevolum er tilgjengelig enn volumet av plastmateriale i hylselegemet som bringes til å flyte ved virkningen av spenningsmodulatorringen. Ved slutten av denne prosess er montasjen spenningsfri, vanntett og permanent sammenføyd.

Komponentene monteres permanent i en spenningsfri tilstand ved virkningen av spenningsmodulatorringen som forårsaker øyeblikke-lig flyting av plasthylselegemets materiale inn i det frie volum av mikrorillene under montasjeprosessen. Den spesielle art av hylselegemets plastiske kaldflyting inn i mikrorillene er den spenningsnormaliserende prosess som også frembringer en særdeles høy grad av mekanisk pålitelighet.

Spenningsmodulatorringen er anordnet rundt utsiden av kontakt-området mellom bunnstykket og hylselegemet og senkes inn i patronens konuslinje og forårsaker således flyting av plastmaterialet i hylselegemet. Flytingen er ekvivalent med kraften generert av den lille initiale presspasning og den momentane (men ikke varige) kompresjonskraft av den senkede spenningsmodulatorring inn i det frie mikrorillevolum. Spenningsmodulatorringen nøytraliserer den initiale lave periferistrekkspenning av plastlegemet på grunn av presspasningen ved å overføre volumet av plasthylselegemet og hylselegemets materiale som transporteres inn i mikrorillene på grunn av den kompressive senkevirkning. Det plastiske hylselegememateriale i mikrorillene blir nøytralt påkjent med hensyn på strekk eller kompresjon, da ekstra mikrorillevolum er tilgjengelig sammenlignet med det volum av plasthylselegeme som fortrenges inn i mikrorillene.

Oppfinnelsen er forøvrig kjennetegnet ved de trekk som fremgår av kravene.

I et eksempel på en utførelse av oppfinnelsen er patronen en .50 kalibers skarp eller løs patron. I andre utførelseseksempler er patronen er impulspatron og en detonator.

De ovenstående og andre hensikter, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil lettere forstås av den etterfølgende, mer detaljerte beskrivelse og de vedføyde krav.

Fig. 1 viser oppfinnelsen anvendt i en ammunisjonspatron,

fig. 1A viser mikrorillene mer detaljert,

fig. 1B viser et eksempel på en .50 kaliberts løspatronmontasje av plast,

fig. 2 viser oppfinnelsen anvendt i en stiftkontaktmontasje for en impulspatron,

fig. 3 viser oppfinnelsen anvendt i en impulspatron,

fig. 4 viser et riss av den lukkede ende av impulspatronen på fig. 3, og

fig. 5 viser dimensjonene for et eksempel på en 50 mm patron som de eksperimentelle resultater er basert på,

fig. 6 og 7 viser kurver som representerer de eksperimentelle resultater.

På fig. 1A og 1B har et bunnstykke av metall 11 for en .50 kalibers patron en rekke mikroriller 12 rundt omkretsen. Sagrillene vises bedre på fig. 1A. De omfatter like ved hver-andre liggende riller med toppunkter 13 og 14, som definerer den mellomliggende rille, fin vegg av rillen strekker seg perpendiku-lært fra toppunktet og den andre veggen skråner i bevegelses-retningen mellom bunnstykket 11 og plastelementet 15 under montasj e.

Mikroriller i henhold til den foreliggende oppfinnelse er meget små, omtrent 0,010 in. dype, skarpt spisse spor med sider som er rette og møtes uten noe mellomrom ved bunnen av rillen. Dette i motsetning til forhøyninger med mellomliggende flate bunnriller, slik som vist i det ovennevnte Ringdals patent og som benyttes til å feste en patronhylse til bunnstykket. Hensikten med mikrorillen ved den foreliggende oppfinnelse er å frembringe plastens kaldflyting som hurtig normaliserer den opprinnelige kompresjonskraft som utøves når en spenningsmodulatorring 16 senkes på hylsen. Montasjen er deretter spenningsfri. På den annen side forhindrer de store mellomrom mellom forhøyningene i Ringdals patent muligheten av lett å tvinge plasten i det ytre hylselegeme inn i disse store riller. De store korrugeringene eller forhøyningene i Ringdals patent må passe inn i riller 4

støpt i ytterlegemet av plasthylsen. En tett pasning gjør at plasthylsens ytterlegeme konstant påkjennes i periferistrekk, hvorimot mikrorillene i henhold til den foreliggende oppfinnelse normaliserer spenningen i plasten.

På fig. 1A og 1B er plastelementet 15 en sylindrisk patronhylse. Etter montasje vil plasten i hylsen 15 krype inn i rillene og normalisere spenning i plasten forårsaket ved senking av spenningsmodulatorringen 16 på hylsen.

Spenningsmodulatorringen 16 av metall omgir plasthylsen 15 i

området for rillene 12. Under montasje utøves kraft på ringen 16 for å senke patronhylsen på bunnstykket.

Bunnstykket 11 har en utdragerkrage 17. Spenningsmodulatorringen 16 strekker seg fra utdragerkragen 17 og danner et utkasterspor langs omkretsen av patronens ende.

Plastpatronhylsen 15 inneholder en drivladning. På fig. 1 er et projektil 18 plassert i patronhylsen ved motsatt ende av metallbunnstykket 11.

Fig. 2 viser oppfinnelsen i en stiftkontaktmontasje for en impulspatron. Metallbunnstykket er en stift 19 med mikroriller 20 rundt omkretsen for å normalisere spenning i plastelementet

21. En låsering 22 av metall omgir plastelementet 21. Under

montasje tvinges stiften 19 inn i plastelementet for å utvide dette og danner derved en god tetning med låseringen 22. Etter dette flyter plasten inn i rillene 20 for å normalisere spenningen i plasten. I stiftkontaktmontasjen på fig. 2 forbinder en broledning låseringen 22, som normalt holdes ved jordingsspen-ning, og stiften 19 som tilføres en spenning for detonasjon. God hermetisk tetning er nødvendig, og dette oppnås ved metall/- plast-tetningen som kan fås i henhold til den foreliggende oppfinnelse uten at det dannes spenning som senere kan føre til sprekker i plasten og ødelegge den hermetiske tetning.

Fig. 3 viser en impulspatron med to anvendelser av den foreliggende oppfinnelse. Impulspatronen har en stiftkontaktmontasje 23 med en stift med mikroriller lik den nettopp beskrevet med henvisning til fig. 2. Impulspatronen har en plasthylse 24 med en presspasning på metallbunnstykket 25. Mikroriller 26 i metallbunnstykket 25 normaliserer spenningen i plasten etter at presspasningen er dannet. En modulatorring 27 av metall omgir plasten i området for rillene. Ringen 27 presses sammen for å danne presspasningen.

Patronhylsen 24 har en åpen ende som bunnstykket 25 settes inn i og en lukket ende 28. Som best vist på fig. 2 har den lukkede ende 28 svekkede partier 29 som revner ved en eksplosjon for å frembringe en impuls fra den lukkede ende. Impulspatronen benyttes i anvendelser som utskytningsseter for fly, hvor en eksplosiv impuls behøves.

Tester som viser den bedrede ytelse oppnådd med oppfinnelsen ble utført med en .50 kalibers ammunisjon av typen vist på fig. 1B. Montasje og testing av en slik ammunisjon er beskrevet nedenfor.

Under den endelige montasjetilstand av løspatronen ble det ladede hylsehode satt inn i den åpne ende av løspatronens plasthylselegeme. Spenningsmodulatorringen ble anordnet på plasthylselegemet forut for denne endelige montasjeoperasjon. På dette punkt hadde plasthylseveggen en lett kompresjonstilstand mellom spenningsmodulatorringen og den innsatte del av hylsehodet på grunn av en liten presspasning mellom komponentene. En nominell negativ klaring på 0,002-0,005" kan brukes.

Den monterte patron ble skjøvet inn i en splittringsenke. Denne handlingen presset spenningsmodulatorringen inn i den normale konuslinjen for patronene. En initial kompresjonskraft ble dannet i plasten rundt mikrorillene på hylsehodet. Denne kompresjonskraft ble hurtig normalisert når plasten fløt eller krøp inn i det frie volum av mikrorillene.

Fig. 5 gir dimensjonsreferanser og et utgangspunkt for graden av fylling av mikrorillens frie volum ved plasten for å oppnå optimal mikrorilleutforming.

Mikrorillens frie volum er lik halvparten av det totale volum mellom legemene frembragt av de to diametre.

For en minimum negativ klaring på 0,002" mellom den innsatte del av hylsehodet og plasthylsens innvendige diameter er volumet av mikrorillen fylt av den initiale presspasning som følger.

For en maksimum negativ klaring på 0,005 in. mellom den innsatte del av hylsehodet og plasthylsens innvendige diameter er volumet:

Reduksjonen i diameter forårsaket av senkingen av spenningsmodulatorringen frembringer en økende diameterreduksjon i samsvar med patronens konuslinje. Et estimat av plastmaterialet som presses inn i mikrorillene etter den initiale sammenpresning kan gjøres ved å benytte den gjennomsnittlige diameterreduksjon av spenningsmodulatorringen (SMR). Selv om spenningsmodulatorringen er litt kortere enn mikrorillelengden vil plastmaterialet over hele mikrorillelengden påvirkes av senkeoperasjonen for spenningsmodulatorringen.

Det totale volum av plast fortrengt ved senking er derfor:

Prosenten av mikrorillevolum fylt (minimum negativ klaring på 0,002" pluss SMR) er:

Prosent av mikrorillevolum fylt (maksimum negativ klaring på 0,05" pluss SMR) er:

Således kan det sees at mikrorillevolumet som kan fås på hylsehodet er istand til å oppta plastvolumet av den negative klaring frembragt av den initiale negative klaring mellom den innsatte del av hylsehodet og den innvendige diameter av plasthylselegemet. Dette optimale mikrorillevolum er også istand til å oppta plastvolumet som skyldes senkingen av SMR. De initiale kompresjonsspenninger frembragt av de ovennevnte handlinger normaliseres når plasten bringes til å flyte inne i mikrorillene.

En karakteristikk av de optimale mikrorilleparametere er gitt ved:

hvor F = kraften i lb som er nødvendig for å trekke hylsehodet tilbake fra plasthylselegemet etter senking av spenningsmodulatorringen ,

N = antall sagtannmikrorillespisser på den innsatte del av hylsehodet i kontakt med plasthylselegemet,

S = de initiale kompresjonsspenninger i psi som utøves på plasthylselegemet ved senking av spenningsmodulatorringen og den initiale presspasning.

P = stigningen av sagtannmikrorillene, og

a = toppvinkelen til sagtannmikrorillen som er i kontakt med plasthylselegemet.

Den korrekte proposjonalitetskonstant ble funnet ved hjelp av eksperimentelle data.

Ved å benytte denne konstruksjonsformel er det mulig å undersøke virkningen av de relevante variable på evnen til å fastholde hylsehodet i plasthylselegemet under avfyring av løspatronen. For å benytte denne formel effektivt, må man kjenne grense-betingelsene som gjelder for en .50 kalibers plastløspatron. To betingelser er vesentlige for denne patronkonstruksjon.

Den første angår den mekaniske pålitelighet av lastlåsingen mellom hylsehodet/plastlegemet. Det ble funnet eksperimentelt at denne lastlåsing eller mekaniske sammenføyning ble sterkere enn plastmaterialet i den nedre sidevegg av hylsen når kraften for å trekke hylsehodet fra hylselegemet viste omtrent 1050 lb. Det er vesentlig for tilfredsstillende ytelse av patronen i det automatiske våpen at denne betingelse for festet hylsehode/- hylselegeme kan oppnås. Vare eksperimentelle iakttagelser viste at denne betingelse kunne oppnås for en rekke kombinasjoner av alle de faktorer som er gitt i den ovenstående konstruksjonsformel .

Den annen grensebetingelse angår graden av initial kompresjon som kan fås under monteringens senkeoperasjon. Dette ble beskrevet tidligere og vist på fig. 6. i hovedsak er den gjennomsnittlige reduksjon i spenningsmodulatorringens diameter omtrent 0,056". Også ved tilføyelse av en nominell presspasning mellom hylsehodet og plasthylselegemet på 0,03" var den totale kompresjonsvirkning lik 0,086".

Med disse to grensebetingelser ble en serie analytiske beregnin-ger utført med bruk av konstruksjonsligningen. For å frembringe en realistisk kompresjonsfaktor for S-leddet, ble en kompre-sjonsdefleksjonskurve for høytetthets polyetylen fremstilt ved hjelp av et belastningsstempel med en flate lik spenningsmodulatorringens i kontakt med plasthylsematerialet. Kurven er vist på fig. 6. Konstruksjonsdataene er oppsummert i tabell 1.

Fig. 7 representerer konstruksjonskurver som viser virkningen og antall mikroriller pr. inch og graden av spenningsmodulatorring-kompresjon som er nødvendig for den ønskede virkning. Det kan sees at størrelsen av spenningsmodulatorring-kompresjonskravet er mindre etter som sagtannmikrorillespissene pr. inch økes. Kontrollgrensebetingelsene blir tilfredsstilt når 50 sagtannmikrorillespisser/inch benyttes og den passende initiale presspasning kombineres med senkingskompresjonen på spenningsmodulatorringen. En utførelse med 50 sagtannmikrorillespisser/- inch er optimal for .50 kalibers plastløspatronutførelse basert på den ovenstående analyse.

Claims (8)

1. Ammunisjonspatron som har en hylse med minst ett parti (15, 21, 30) som er dannet av et plastmateriale og et bunnstykke (11, 19, 25, 31) som er dannet med skarpe forhøyninger (13, 14) og riller (12) slik at partiet av plastmateriale er festet i rillene, karakterisert vedat en spenningsring (16, 27) står i inngrep med partiet av plastmateriale i området for rillene, slik at spenningen i plastmaterialet moduleres, og at rillene utgjør organer for normalisering av hovedsakelig all den av spenningsringen frembragte spenning i partiet av plastmateriale, idet partiet av plastmateriale danner et spen-ningsnormalisert plastelement.

2. Ammunisjonspatron i henhold til krav 1,karakterisert vedat rillene (12) og for-høyningene (13, 14) er dannet på den ytre omkrets av bunnstykket .

3. Ammunisjonspatron i henhold til krav 1,karakterisert vedat spenningsringen ved hjelp av et senkeverktøy er senket på plastmaterialet til hylsen i områdene for rillene (12).

4. Ammunisjonspatron i henhold til krav 1 eller 3,karakterisert vedat bunnstykket (11, 25) er av metall og har en utdragerkrage (17), og spenningsringen (16, 22, 27) strekker seg fra utdragerkragen.

5. Ammunisjonspatron i henhold til krav 4,karakterisert vedat ringen (16) og utdragerkragen (17) danner et utkasterspor rundt omkretsen av enden av patronen.

6. Ammunisjonspatron i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat forhøyningene er adskilt med mellomrom på ca. 0,5 mm.

7. Ammunisjonspatron i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat plastmaterialet ikke fullstendig fyller rillene (12).

8. Ammunisjonspatron i henhold til et av de foregående krav,karakterisert vedat rillene (12) er skilt av skarpe forhøyninger (13, 14) og at sidene til rillene er rette og møtes i en vinkel ved bunnen av hver rille (12).