NO177366B - Pyroteknisk initiert prosjektil - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår generelt prosjektiler som inneholder sprengladninger, og mer nøyaktig et pyroteknisk initiert sprengstoff (PIE) prosjektil som antennes ved en pyroteknisk brannladning plassert i nesen til prosjektilet. Mer spesielt angår oppfinnelsen en barriere som hindrer for tidlig tenning av den pyrotekniske ladningen p.g.a. relativ frik-sjonsbevegelse mellom prosjektilkomponentene.

Potensialet for for tidlig tenning av brannmateriale eller eksplosiver holdt i prosjektilene under behandling og/eller akselerasjon, har lenge vært erkjent. Forskjellige forsøk på å dempe dette problemet eksemplifiseres ved de følgende US-patenter.

US-patent nr. 47.544 til Hotchkiss omfatter et spreng-våpenskall (sprenggranat) med transversale ribber for å dele opp den eksplosive ladningen, for på den måten å begrense friksjonen mellom skallinnholdene under oppspinning (rota-sjon) .

US-patent nr. 373.459 til Howell beskriver også et sprengskall med transversale skillevegger (membraner) mellom og som adskiller sprengladningen.

US-patent nr. 383.223 til Graydon beskriver et sprengskall som inneholder adskilte sprengladninger. Ladningene er adskilt ved tverrgående delevegger som også kan ha perforer-inger for å lede flammen mellom ladningene.

US-patent nr. 3.720.169 til Johnson et al omfatter et prosjektil med to nesebrannladninger adskilt fra hverandre med en deleskive.

US-patent nr. 4.876.964 til Strandli et al omfatter et brannstiftende prosjektil som har et innvendig belegg eller foring for å hindre utilsiktet tenning av brannstiftelsesmateriale hvis prosjektilet slippes.

Forskjellige utforminger av PIE-prosjektiler har blitt utviklet i de senere år for småkalibret ammunisjon med varier-ende grad av suksess. Et slikt prosjektil er omtalt i US-patent nr. 4.625.650 utstedt til innehaveren av den fremlagte oppfinnelse. Denne koppermantlede sprengkulen for å penetrere lett panser, har en indre, rørformet, penetrasjonshoveddel av tungmetall fylt med et høyeksplosivt sprengmateriale. Den har et neseparti foran penetratoren som er fylt med et brannmateriale. Brannmaterialet er konstruert for å tenne ved mål-anslag, som igjen tenner eksplosivene etter penetrering av et lett panser. Rundt utsiden av penetratoren og nesepartiet er en ytre koppermantel som danner den endelige aerodynamiske formen på kulen.

Et annet PIE-prosjektil er omtalt i US-patent nr. 4.353.302. Dette patentet omfatter et prosjektil med en rørformet stålhoveddel fylt med eksplosiver og som også har en nese fylt med et branntennemateriale. En underkaliber massiv wolfram-penetratorkjerne for penetrasjonen av lett panser er også innen den rørformede hoveddelen.

Under oppspinning av disse typer prosjektiler i våpenets boring, er det noe relativ bevegelse mellom mantelen og den rørformede hoveddelen. Denne bevegelsen kan resultere i for tidlig tenning av brannstiftelsesmaterialet og sprengstoffet i våpenboringen, som i høy grad er uønsket.

Årsaken til for tidlig tenning er i og for seg ikke den relative bevegelsen. Det er på grunn av tilstedeværelsen av små mengder av brannstiftelsesmateriale mellom mantelen og den rørformede hoveddelen ved stedet for relativ bevegelse. Brannstiftelsesmaterialet kan friksjonelt henge seg fast til mantelens sidevegg som et resultat av ladeoperasjonen. Under sammenstillingstrykk kan materialet også strømme inn i uønskede steder hvor normale deltoleranser tilveiebringer en åpning. Friksjonen fra relativ bevegelse, som oppstår under oppspinning, antenner denne lille mengden av brannstiftelsesmateriale som igjen antenner hovedbrannstiftelsesmaterialet (brannstifteren) og/eller sprengladningen.

Den fremlagte oppfinnelse forhindrer for tidlig tenning ved å tilveiebringe en fleksibel tetningsring-skillevegg mellom den rørformede hoveddelen og mantelen, hvor brannstifteren forbindes med den rørformede hoveddelen og mantelen, og ved å konstruere tetningsringen for å skrape den indre veggen av mantelen under installasjon for å fjerne gjenværende brann-stif telsesmateriale fra veggen av mantelen. Det er således intet gjenværende brannstiftelsesmateriale på mantelveggen når den rørformede hoveddelen er installert i mantelen. Videre har formen av tetningsringen en tendens til å styre seg selv under innsettingen i mantelen for å sikre koaksial innretning av tetningsringen med mantelen.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved et pyroteknisk initiert prosjektil, med i koaksial innretning en nesebrann-stif telsesladning, en hardmetall-penetratorhoveddel bak nevnte ladning med en fremre ende, en metallmantel over nevnte nese-brannstif telsesladning og ovennevnte penetratorhoveddel, kjennetegnet ved et fleksibelt svabermiddel anbragt mellom nevnte penetratorhoveddel og nevnte brannstiftelsesladning over nevnte fremre ende, et parti av nevnte fleksible svabermiddel strekker seg mellom nevnte mantel og nevnte penetratorhoveddel i kontakt med nevnte mantel.

Tetningsringen ifølge den fremlagte oppfinnelse omfatter en ringformet plasthoveddel generelt symmetrisk omkring en senterakse. Hoveddelen har et utvendig utsvingt fremre krageparti og et utvendig utsvingt bakre skjørtparti som er inte-grert forbundet til et sentralt rørformet parti. Det sentrale partiet har en innvendig fremstikkende kurvet leppe som stikker frem innover mot den sentrale aksen. Den kurvede leppen har en glatt konkav overflate orientert fremover mot prosjek-tilets nese.

Tetningsringen er konstruert for å installeres innen mantelen etter at brannstiftelsesmaterialet er anbragt i neseenden av mantelen og før innsettingen av den rørformede hardmetall-hoveddelen som inneholder høyeksplosivene. Tetningsringen er dimensjonert for å friksjonelt passe inn i prosjektilmantelen. Det fremre kragepartiet har en tilstrekkelig stor diameter, slik at det presses sammen under innsetting innen mantelen for å skrape eller stryke langs den indre veggen av mantelen for å fjerne ethvert brannmateriale som har klebet seg til den indre veggen. Således flyttes alt det gjenværende brannstiftelsesmaterialet til den fremre, hen-siktsmessige plasseringen under komponentsammenstilling. Det fremre kragepartiet har også en kort nok lengde, slik at materialet til kragen ikke rynkes når det formes til den indre veggen av mantelen.

Det bakre skjørtpartiet er dimensjonert noe større i diameter enn det fremre kragepartiet, for på den måten å virke som en skyttelhane under tetningsinnføring. Dette holder tetningen i riktig aksiell innretning. Det bakre partiet er også segmentert eller anordnet med utkuttede partier for å unngå rynking når den presses sammen under innsetting. Det bakre partiet er dimensjonert for å passe over den fremre enden av den rørformede hoveddelen, og er til sist senket mellom den rørformede metallhoveddelen og mantelen for å tette dette grensesnittet.

Til slutt tillater en sentral boring gjennom tetningsringen et brannstiftelsesmaterial-grensesnitt med den høy-eksplosive ladningen for å opprettholde kontinuitet i den eksplosive rekken. Størrelsen av denne boringen kan varieres for å kontrollere detoneringseffekten ved å tilveiebringe større innesperring av høyeksplosiver.

Andre mål, trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil bli mer åpenbare ved betraktning av den følgende detaljerte beskrivel-se, når den blir sett i sammenheng med tegningene og vedføyde krav. Fig. 1 er et langsgående seksjonssnitt av et PIE-prosjektil som innbefatter en foretrukket utførelse av tetningsringen ifølge den fremlagte oppfinnelse. Fig. 2 er et forstørret snitt av et parti av prosjektilet i fig. 1. Fig. 3 er et separat bakre endesnitt av tetningsringen vist før innsetting i prosjektilet i fig. 1. Fig. 4 er et seksjonssnitt av tetningsringen tatt på linjen 4-4 i fig. 3.

Et PIE-prosjektil 10, vist i fig. 1, omfatter fortrinnsvis en kopper-/sinkmantel 12, en rørformet penetratorhoved-del 14 av hardmetall koaksialt innen mantelen 12, en basisplugg 16 som lukker det bakre av penetratoren 14, en brannstiftelses-nese 18 foran penetratoren 14 og høyeksplosiver 2 0 pakket innen penetratoren 14. Bak basispluggen 16 er en blytetning 22.

Penetratoren 14 er fortrinnsvis en rørformet hoveddel av en wolframlegering med form av en hul sylinder konet foran og bak. Penetratoren 14 er fortrinnsvis fylt med et plastisert sprengstoff 20 som er konstruert for å fragmentere den rør-formede penetrator 14 ved detonasjon. Det høyeksplosive stoffet er fortrinnsvis tilstrekkelig for å fylle i det minste 80% av det innvendige volum definert ved den innvendige veggen av penetratorhoveddelen. Brannstiftelsesnesen 18 er plassert like foran det høyeksplosive stoffet 20 og kan stikke frem enten delvis innen penetrator 14 som vist i fig. 1, eller ligge helt foran penetratoren 14. Brannstiftelsesnesen 18 er konstruert for å tenne når prosjektilet 10 støter mot et mål med en passende hastighet, for derved å tenne det høyeksplo-sive stoffet 20 etter en tilstrekkelig tidsforsinkelse for at penetratoren14 skal kunne passere gjennom i det minste ett initielt lag av målmateriale. Følgelig vil det høyeksplosive stoffet detonere og fragmentere penetratoren 14 bak det initi-elle mållaget.

For å forebygge for tidlig tenning og detoneringer av det eksplosive stoffet 2 0 i boringen, er et tetningsmiddel installert som forhindrer brannstiftelsesmaterialet fra å fanges mellom penetratoren 14 og den indre veggoverflaten til kopper-mantelen 12. Dette tetningsmidlet, en fleksibel, generelt sirkulær tetningsring 24 ifølge den fremlagte oppfinnelse, installeres mellom penetratoren14og brannstiftelsesnesen18. Det omfatter en generelt ringformet hoveddel 26 som er sammen-trykkbar innover, elastisk forspent utover og som er symmetrisk omkring en sentral langsgående akse A. Hoveddelen 26 har et utvendig utsvingt fremre krageparti 28 og et utvendig utsvingt bakre skjørtparti 3 0 som er integrerende forbundet til et sentralt ringparti 32. Det sentrale partiet 32 har en innvendig fremstikkende kurvet leppe 34 som stikker frem fra dets indre side mot den sentrale aksen. Som vist i fig. 2 er den kurvede leppen 34 konstruert for å danne en glatt, kurvet, fremre konkav overflate mot brannstiftelsesmaterialet 18 når tetningsringen 24 er installert i mantelen 12, slik at ingen skarpe brudd eller hjørner er til stede mot brannstiftelsesmaterialet 18 som kan skape et friksjonelt klemmende sted under prosjektilsammenstilling og under akselerasjon og oppspinning. Det innvendige fremre kragepartiet 2 8 til tetningsringen 24 er følgelig dimensjonert for friksjonelt å tilpasse seg prosjektilmantelens 12 innvendige profil og fremdeles opprettholde en glatt kontur etter innsetting.

Ringen 24 er konstruert for å installeres innen mantelen 12 etter at brannstiftelsesmaterialet 18 er anbragt i neseenden av mantelen. Den kan installeres sammen med eller før innsettingen av den rørformede hardmetall-hoveddelen 14 som inneholder det høyeksplosive stoffet 20. Det fremre kragepartiet 28 til tetningsringen 24 har en maksimal ytre diameter større enn innsidediameteren til mantelen, slik at den fleksibelt opptas med den indre veggoverflaten til mantelen 12 under innsetting av tetning, for å skrape eller stryke bort ethvert gjenværende brannstiftelsesmateriale fra veggen for å sikre at det ikke er noe brannstiftelsesmateriale til stede på veggen når penetratoren 14 settes inn i mantelen 12. således flyttes alt det gjenværende brannstiftelsesmaterialet til det hen-siktsmessige fremre stedet under sammenstilling.

Frontkragepartiet 28 har kort nok lengde slik at materialet til kragen deformerer seg jevnt og skrukkes (rynkes) ikke når det trykkes og presses sammen for å forme seg til den indre veggoverflaten av mantelen 12. Det bakre skjørtpartiet 30 er dimensjonert noe større enn kragepartiet 28, og har en maksimal ytterdiameter større enn innsidediameteren til mantelen 12 for å fungere som en skyttelhane under innsetting av tetning. Denne utformingen opprettholder tetningsringen 24 i riktig aksiell innretning. Det bakre partiet 30 er også anordnet med utkuttede partier 3 6 for å forme segmenter for å unngå rynking og/eller uønsket materialfortykning når den presses sammen under innsetting. Det innvendige av det bakre partiet 30 er også dimensjonert for å passe rundt den fremre enden av penetratoren 14. Det bakre skjørtpartiet 30 er endelig forsenket mellom den rørformede metallhoveddelen til penetratoren14og mantelen 12 for å tette denne ved grense- flaten. Den kurvede leppen 34 strekker seg over frontenden av penetratoren 14, slik at tetningsringen 24 fremviser en glatt omrisset overflate 38 i kontakt med det bakre av nesebrann-stif telsesladningen 18.

Til slutt tillater en sentral boring 40 gjennom tetningsringen 24 et grensesnitt mellom brannstiftelsesstoffet 18 og den høyeksplosive ladningen 20 for å opprettholde kontinuitet av den eksplosive rekken. Størrelsen av boring 40 kan varieres for å kontrollere detoneringseffekten ved å fremskaffe større eller mindre innesperring av det høyeksplosive stoffet.

Basispluggen 16 har fortrinnsvis en sentral blindboring 42 som inneholder et parti av den høyeksplosive ladningen 20. Dette arrangementet tilrettelegger nedbrytning av basispluggen ved detonasjon av sprengstoffet. Basispluggen er fortrinnsvis laget av sintret sirkonium slik at den fragmenterer i mange brennende partikler ved detonasjon. I tillegg har basispluggen 16 et utvendig og fremre utsvingt parti 44 som opptar et konet bakre parti 4 6 til den rørformede penetratoren 14 for på den måten å låse sammen basispluggen 16 og penetratoren 14.

Grensesnittet mellom den høyeksplosive ladningen 20 og brannstiftelsesladningen 18 kan være en plan tverrgående overflate eller fortrinnsvis en forsenket, avtrinnet overflate 48 som vist i fig. 1. En slik forsenket, trinnet overflate 48 fremviser en større overflateareal-kontakt mellom det høyeks-plosive stoffet og brannstiftelsesmaterialet for effektiv detonasjon.

Sammenstilling av prosjektilet 10 starter med utformingen av mantelen 12. Så anbringes nesebrannstiftelsesmaterialet 18 i nesen til mantelen 12. Tetningsringen 24 kan så installeres. Tetningsringen 24 er normalt en svaber for å fjerne ethvert gjenværende brannstiftelsesmateriale fra mantelen ettersom tetningen eller svaberen passerer gjennom mantelen og plasseres mot brannstiftelsesladningen. Så sammenstilles penetratoren 14, basispluggen 16, det høyeksplosive stoffet 20, og blytetningen 22, og blir så installert, slik at den fremre del av penetratoren 14 støter mot den plane bakenden av den kurvede leppen 34 til tetningsringen 24. Det bakre parti et 30 er senket mellom penetratoren 14 og mantelen 12. Alter-nativt kan tetningsringen 24 først installeres på den fremre enden av penetratorsammenstillingen, og så settes begge sammen inn i mantelen 12.

Hvis penetratoren har en nedsenket fremre overflate som vist i fig. 1, kan den nedsenkede overflaten 46 fylles med en partiell ladning av brannstiftelsesmateriale før installasjon av penetratoren 14 i mantelen 12. Resten av brannstiftelsesmaterialet vil allerede ha blitt installert i mantelen som nettopp beskrevet. I dette tilfellet installeres tetningsringen 24 fortrinnsvis på den fremre enden av penetratorsammenstillingen som inneholder høyeksplosivet og den partielle brannladningen, og installeres så innen mantelen 12. Kragepartiet pusser eller skraper innsiden av mantelen ren for brannstiftelsesmateriale ettersom den settes inn. Til slutt krympes mantelen 12 over det bakre av blytetningen 22 for å komplettere sammenstillingen av prosjektilet 10.

Som det lett kan sees fra seksjonssnittene i fig. 1 og 2, vil p.g.a. tilstedeværelsen av tetningsringen 24 enhver relativ bevegelse mellom penetratoren 14 og mantelen 12 under akselerasjon eller oppspinning i våpenboringen, ikke involvere kontakt med brannstiftelsesmaterialet slik at det skapes for tidlig detonasjon av det høyeksplosive stoffet på grunn av tilstedeværelsen av tetningsringen 24. Denne ringen beskytter således penetratoren og skilleveggene, og hindrer enhver kontakt mellom brannstiftelsesmaterialet og den fremre enden av penetratoren. Videre vil tetningen gjøre prosjektilet ufølsomt for tøff behandling og nedslipping.

Tetningsringen 24 har fortrinnsvis en relativt stor

sentral boring 40 derigjennom, slik at brannstiftelsesmaterialet 18 har direkte kontakt med det høyeksplosive stoffet 20.

I noen anvendelser kan det imidlertid være ønskelig å begrense størrelsen av boringen for å fremskaffe en større initiell innesperring av det høyeksplosive stoffet, og således mer effektiv detonasjon. Detonasjonseffekten kan kontrolleres ved et hensiktsmessig valg av boringsstørrelsen til tetningsringen.

Tetningsringen 24 er fortrinnsvis laget av et høyt formbart materiale slik som polyetylen med lav tetthet. Et høyt brennbart materiale, slik som et formbart nitrocellulose-materiale kan også benyttes, hvilket kan minimalisere den parasittiske massen i prosjektilet.

Den installerte tetningsringen 24 hindrer også partikler av brannstiftelsesmateriale fra å plasseres mellom den fremre enden av penetratoren og mantelen under lagring, transport og behandling. Dette kan vesentlig redusere muligheten for antennelser på grunn av dårlig behandling og nedslipping av prosjektilene. Tetningen tillater ytterligere en mer kraftig koning ved frontenden av penetratoren enn hva som ellers ville vært tillatt, som vist i fig. 2, som kan være fordelaktig for noen pansermål.

Idet oppfinnelsen er beskrevet ovenfor med referanse til spesifikke utførelser av denne, er det klart at mange forand-ringer, modifikasjoner og variasjoner kan gjøres uten å avvike fra oppfinnelseskonseptet angitt her. For eksempel kan penetratoren være massiv eller rørformet, og prosjektilet kan eller kan ikke inneholde en høyeksplosiv ladning. Tetningsringen 24 kan eller kan ikke ha avkuttinger i kragepartiet for å hindre rynkinger som i det bakre partiet, og således tillate at kragepartiet er lengre, strekker seg ytterligere mellom brannstiftelsesmaterialet og mantelen 12 fremfor penetratorhoveddelen 14.

Claims (13)

1. Pyroteknisk initiert prosjektil (10), med i koaksial innretning en nesebrannstiftelsesladning (18), en hardmetall-penetratorhoveddel (14) bak nevnte ladning (18) med en fremre ende, en metallmantel (12) over nevnte nesebrann-stif telsesladning (18) og ovennevnte penetratorhoveddel (14),karakterisert vedet fleksibelt svabermiddel anbragt mellom nevnte penetratorhoveddel (14) og nevnte brann-stif telsesladning (18) over nevnte fremre ende, et parti av nevnte fleksible svabermiddel strekker seg mellom nevnte mantel (12) og nevnte penetratorhoveddel (14) i kontakt med nevnte mantel (12) .

2. Prosjektil (10) ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte penetratorhoved-del (14) er en rørformet penetrator med en høyeksplosiv ladning (20) deri, som kommuniserer med nevnte brannstiftelsesladning (18) gjennom en boring (40) gjennom nevnte svabermiddel.

3. Prosjektil (10) ifølge krav 2,karakterisert vedat nevnte høyeksplosive ladning (20) i nevnte penetrator (14) har en nedsenket fremre overflate (48) som grenser opp mot nevnte brannladning (18).

4. Prosjektil (10) ifølge krav 3,karakterisert vedat nevnte fremre overflate (48) som grenser opp mot nevnte brannstiftelsesladning (18) har en avtrinnet utforming.

5. Prosjektil (10) ifølge krav 1,karakterisert vedat det omfatter en basisplugg (16) koaksialt anordnet bak nevnte penetrator.

6. Prosjektil (10) ifølge krav 5,karakterisert vedat nevnte penetrator er en rørformet hoveddel (14) med sin bakre ende koplet sammen med nevnte basisplugg (16).

7. Prosjektil (10) ifølge ethvert av kravene 1 eller 4,karakterisert vedat nevnte fleksible svabermiddel omfatter en fleksibel tetningsring (24) mellom nevnte mantel (12) og nevnte penetratorhoveddel (14), nevnte fleksible tetning (24) har et sentralt parti (32), et elastisk fremre krageparti (28) som strekker seg forover fra nevnte sentrale parti (32) mellom nevnte ladning (18) og nevnte mantel (12), og et bakre elastisk skjørtparti (3 0) som strekker seg fra nevnte sentrale parti (32) senket bakover mellom nevnte mantel (12) og nevnte penetratorhoveddel (14).

8. Prosjektil (10) ifølge krav 7,karakterisert vedat nevnte krageparti (28), hvis ikke sammenpresset, divergerer utover fra nevnte sentrale parti (32) i en utvidelse som har en ytre diameter som er større enn nevnte mantel (12) ved et sted tilstøtende nevnte brannstiftelsesladning (18), slik at nevnte krage (28) trykkes sammen mot nevnte mantel (12) når nevnte tetningsring (24) er installert på innsiden av nevnte mantel (12) og mot nevnte nesebrannstiftelsesladning (18) .

9. Prosjektil (10) ifølge krav 8,karakterisert vedat nevnte sentrale parti (32) til nevnte tetningsring (24) videre omfatter en innvendig rettet periferisk leppe (34) som opptar den fremre enden av nevnte penetrator.

10. Prosjektil (10) ifølge krav 9,karakterisert vedat nevnte leppe (34) og nevnte krage (28) til nevnte tetningsring (24) danner en glatt konturert overflate (38) mot nevnte nesebrannstiftelsesladning (18).

11. Prosjektil (10) ifølge krav 10,karakterisert vedat nevnte sentrale parti (32) har en sentral boring (40) derigjennom som tilveiebringer direkte kontakt mellom nevnte nesebrannladning (18) og en høyeksplosiv ladning (20) innen nevnte penetratorhoveddel (14) .

12. Prosjektil (10) ifølge krav 11,karakterisert vedat nevnte skjørtparti (3 0) i det minste har ett avkuttet parti som former i det minste to adskilte segmenter for å hjelpe til med å forebygge rynking av skjørtpartiet (3 0) under innsetting av tetningen på innsiden av mantelen (12) til prosjektilet (10).

13. Prosjektil (10) ifølge krav 12,karakterisert vedat nevnte skjørtparti (3 0) har en større maksimal ytterdiameter enn nevnte krageparti (28) .