NO321517B1 - Blyfritt tinnprosjektil - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører blyfrie prosjektiler som avfyres fra rifler og pis-toler. Mer spesielt fremviser en koppermantlet kule med en hovedsakelig ren tinnkjerne ytelsesegenskaper lignende bly uten å fremvise miljøulempene med bly.

De fleste kuler avfyrt fra pisoler og rifler har en blybasert kjemelegerings-kjerne som betyr at kjernen enten fullstendig eller for mer enn 50 vektprosents vedkommende består av bly. Miljøulempene med bly er velkjent. Blyholdige kuler avfyrt i grunnen er antatt å bevirke grunnvannsforurensning ved utluting. Et ytterligere problem som skyttere støter på er at når en kule med udekket bly avfyres vil blyholdig støv fra prosjektilet bli avgitt. Disse blydamper er giftige og hvis de inha-leres frembyr de en helsefare for skytteren. En ytterligere fare består i at bly utlu-tes i grunnvannet fra kuler som ikke er oppsamlet.

Mange alternativer til en blykjemekule er fremkommet. US patentskrift nummer 5.399.187 Mravic et al., viser en sintrert kulekjerne dannet fra en kombinasjon av et materiale med en densitet mindre enn bly og et annet materiale med en densitet større enn bly. En vist kombinasjon er en blanding av tinn og wolfra.

US patentskrift nummer 5.500.183 Noordegraaf et al. viser en ikke-mantlet kule tildannet fra en tinnbasert legering som inneholder en eller flere av kopper, antimon, vismut og sink, som en legeringstilsetning.

US patentskrift nummer 5.679.920 (Hallis et al. viser mantlede kuler med en kjerne tildannet fra snodde og kompakterte kabler av sinktråd.

Mens kulene omhandlet i de ovennevnte US patentskrifter er blyfri, er kjer-nene i disse kuler hardere enn bly, og dette bevirker at kulene vil ha en uaksep-tabel grad av rikosjettering. I tillegg kan sinkholdige kjerner også bety en miljøfare. Sinkdamper er i ASM Handbook. bind 2, anført som mistenkt for å ha en skadelig virkning på helsen.

Det er derfor fremdeles et behov for et prosjektil som både er blyfritt og sinkfritt og har ytelsesegenskaper lignende tilsvarende for en kule med en blybasert kjerne. Blant ylelsesegenskapene av bly som øker yteevnen for kulen er smi-barhet, densitet og lav pris.

Det er følgelig et formål for oppfinnelsen å tilveiebringe et blyfritt prosjektil med anslagsegenskaper tilsvarende som for bly uten miljøfarene med bly. Det er trekk ved oppfinnelsen at prosjektilet har en hovedsakelig ren tinnkjeme omgitt av en kopperlegeringsmantel.

Blant fordelene ved oppfinnelsen er at prosjektilet har anslagsegenskaper lignende som for bly, og ved at det er blyfritt, har det en redusert virkning på miljø-et. Prosjektilene er egnet for alle typer av mantlede kuler, inklusive kuler for pistol og rifle. Prosjektilene ifølge oppfinnelsen er brukbare for kuler med myk spiss, delt spiss og hul spiss, såvel som andre kulekonfigurasjoner.

Målene med foreliggende oppfinnelse oppnås ved et vesentlig eller fullstendig blyfritt prosjektil omfattende en metallmantel med en ytre overflate som avgrenser en aerodynamisk profil og en indre overflate som avgrenser minst et hulrom; kjennetegnet ved at nevnte minst et hulrom er fylt med hovedsakelig rent tinn med et innhold på minst 99,85 vektprosent, en flytstyrke fra 8 til 15 Mpa og en hardhet fra 3 til 5 HB.

De ovenfor angitte formål, trekk og fordeler vil fremgå klarere fra den føl-gende fremstilling med tegninger. Fig. 1 og 2 illustrerer riflekuler i samsvar med oppfinnelsen vist som tverrsnittstegning. Fig. 3-5 illustrerer i tverrsnittstegning pistolkuler i samsvar med oppfinnelsen.

Med henvisning til fig. 1 har et prosjektil 10 samsvar med oppfinnelsen en metallmantel 12. Metallmantelen 12 har en indre overflate 14 som avgrenser minst et hulrom som er fylt med et kjernematerial 16 som er blyfritt. Blyfri skal angi at bly tilsettes med hensikt som en legeringstilsetning. Selv om det fra et miljøsynspunkt ønskes null bly er tilfeldige blyforurensninger, i en mengde på opptil 0,05 vektprosent, innenfor oppfinnelsens ramme. Et foretrukket kjernemateriale 16 er hovedsakelig rent tinn.

En ytre overflate 18 av metallmantelen 12 har en aerodynamisk profil. Typisk har den ytre overflate generelt sylindrisk form med et innover kjegleformet frontparti 20, et.sentralt parti 22 med hovedsakelig konstant diameter og et helpar-ti 24 som er generelt perpendikulært tit det sentrale kroppsparti 22. Et overgangs-parti 26 mellom kroppspartiet 22 og helpartiet 24 kan ha en forholdsvis liten ra-dius, eller som illustrert i fig. 1, et avsmalnende parti, benevnt som en båtende.

Metallmantelen 12 er tildannet fra et hvilket som helst egnet materiale som kopper, aluminium, kopperlegeringer, aluminiumlegeringer eller stål. Kopperba-serte legeringer inneholdende sink er foretrukket med en kopperforgyllingslege-ring (nominell vektsammensetning 95% kopper og 5% sink) som mest foretrukket.

Kjernematerialet 16 er tildannet fra et metall med deformerbarthets-egenskaper tilsvarende bly. Blylegering L50042 (nominell vektsammensetning

minst 99,94% bly) har en flytstyrke på mellom 12 og 14 MPa rent «Grade A» tinn (nominell vektsammensetning minst 99,85% tinn) har en flytstyrke på 11,0

MPa. Foretrukket har metallkjernen ifølge oppfinnelsen en flytstyrke mindre enn 20 MPa og foretrukket er flytstyrken fra omtrent 8 MPa til omtrent MPa. Hardheten

er mindre enn 20 HB, og er foretrukket fra omtrent 3 til omtrent 5 HB. Både flytstyrke og hardhetsverdier er angitt ved romtemperatur, mellom omtrent 20°C og 23°C.

Som illustrert i tabell 1 øker små tilsetninger av de fleste tegeringselementer flytestyrken og hardheten av en tinnbasert kjerne. Jo mindre deformerbar kjernen er desto større er faren for rikosjettering.

En foretrukket metallkjerne 16 er hovedsakelig rent tinn. Den tinnbaserte kjerne har maksimalt 0,5 vektprosent totalt innhold av legeringstilsetninger og ikke mer enn 0,25 vektprosent av noen legeringstilsetning. Mer foretrukket er den tota-le mengde av samtlige legeringstilsetninger mindre enn 0,2 vektprosent, med ikke mer enn 0,1 vektprosent av noen av legeringstilsetningene. Visse elementer mistenkt for å utvikle giftige gasser eller å bevirke miljøskade bør være tilstede i mindre mengder. Som skissert i ASM Handbook. bind 2, inkluderer disse skadelige tilsetninger aren, bly, kadmium og sink. Hver skadelig tilsetning er foretrukket til ste-de i en vektmengde på mindre enn 0,005% og mer foretrukket i en mengde mindre enn 0,002%.

Et foretrukket materiale for metallkjernen er av ASTM (American Society for Testing and Materials) som «Grade A» tinn. Dette metall har en minimums vekt-messig tinnrenhet på 99,85% tinn og maksimalt resterende forurensninger med 0,04% antimon, 0,05% arsen, 0,030% vismut, 0,001% kadmium, 0,04% kopper, 0,015% jern, 0,05% bly, 0,01 % svovel, 0,005% sink og 9,01 % (nikkel + kobolt).

Legeringstilsetninger som ikke tydelig endrer flytstyrken eller hardheten av den tinnbaserte legering kan være tilstede i større mengder. Det antas f.eks. at magnesiumtilsetninger opptil 5 vektprosent og foretrukket fra omtrent 1,5% til omtrent 2,5 vektprosent er egnet.

Det hovedsakelig rene tinn oppvarmes til over sin smeltetemperatur og smeltet metall helles inn i en koppformet mantelforløper. Mantelforløperen blir så mekanisk senkesmidd til en ønsket mantelform. Fig. 1 illustrerer et prosjektil 10 egnet som en mantlet riflekule med myk spiss. Densiteten av tinn, 7,17 gram pr. cm<3>, er omtrent 63% av densiteten av bly som er 11,35 g/cm<3>. Prosjektilene ifølge oppfinnelsen har derfor en vekt som er lavere enn vekten av et prosjektil med blykjerne med ekvivalente dimensjoner. Den reduserte vekt nedsetter ikke signifikant yteevnen av pistolkuler bestemt for bruk på kort hold. For riflekuler vil en mindre økning i kulelengden oppnå en kulevekt tilsvarende et prosjektil med blykjeme. F.eks. har et 5,56 mm koppermantlet prosjektil med myk spiss, av typen illustrert i fig. 1, en nominell lengde på 1,7 mm, og en full vekt på 3,56 g når det er tildannet med bly. Ved å øke lengden til 2,10 cm, oppnår et prosjektil med en hovedsakelig ren tinnkjerne den samme vekt.

Fig. 2 illustrerer et annet prosjektil 30 brukbart som en riflekule. Prosjektilet 30 har en delt konstruksjon med en hul nesespiss 32 tildannet fra en metallmantel 12. Metallmantelen 12 avgrenser et bakoverrettet hulrom fylt med hovedsakelig rent tinn 16. En lukkeskive 34, typisk tildannet av messing, er presspasset inn i helpartiet 24 av prosjektilet 30 for å hindre utpressing av tinn når prosjektilet akse-lereres hurtig under avfyring.

Det er eventuelt anordnet en eller flere koppformede innlegg 36 mellom det hovedsakelig rene tinn 16, og den hule nesespiss 3. Som omhandlet i US patentskrift nummer 5.385.101 (Corzine et al.) vil det koppformede innskudd 36 eller flere slike innskudd, nedsette utpressing av metallisk materiale fra hulrommet inn i byttedyret som treffes av prosjektilet 30 til et minimum. Integriteten av metallmantelen 12 kan brytes ved treff mot ben, eller annen hard struktur, eller bli gjennom-stukket av krumbladlignende spisser fra den hule nesespiss. De koppformede innskudd 36 tilveiebringer ekstra styrke for å forhindre tap av kjememateriale.

Fig. 3-5 illustrerer prosjektiler ifølge oppfinnelsen egnet for avfyring fra en pistol. Fig. 3 illustrerer et prosjektil 40 benevnt mantlet pistolkule med myk spiss. Nesepartiet 41 er tildannet fra hovedsakelig rent tinn. Eksempelvise kalibre for prosjektilet 40 er et 9 mm Luger mantlet prosjektil med myk spiss, 0,38 Special mantlet prosjektil med myk spiss, 0,40 S&W mantlet prosjektil med myk spiss, 0,45 Auto koppermantlet prosjektil med myk spiss, 5,56 mm mantlet prosjektil med myk spiss og 10 mm Auto mantlet prosjektil med myk spiss. Strukturer illustrert i fig. 3-5 som ér lignende dem som er illustrert og beskrevet i fig. 1 og 2 er identifisert ved tilsvarende henvisningstall.

Prosjektilet 42 illustrert i fig. 4 er et mantlet prosjektil med myk spiss. Nesepartiet 41 inkluderer et bakoverforløpende, ringformet hulrom 43 som åpner seg forover. Eventuelt strekker nesepartiet 32 av metallmantelen 12 seg inn i det åpne

ringformede rom 43. Et eksempelvis kaliber for dette prosjektil er en 9 mm Luger koppermantlet kule med hul spiss.

Fig. 5 illustrerer et prosjektil 44 for et delt håndvåpen. En generelt H-formet, delt metallmantel 46 har et sentralt anordnet deleparti 47 som separerer et bakre hulrom 48 og et fremre hulrom 50. Både det bakre hulrommet 48 og det fremre hulrommet 50 er fylt med det metalliske kjemematerialet 16. En lukkeskive 34 kan være presspasset til helpartiet 24 av metallmantelen 46 for å holde det metalliske kjemematerialet 16 inne i det bakre hulrom 48.

Prosjektilene ifølge oppfinnelsen er egnet for bruk med en hvilken som helst konvensjonell ammunisjon, inklusive uten begrensning «center-fire» pistol «center-fire» rifle, «center-fire» revolver og «rimfire» ammunisjon. Prosjektilene er ikke begrenset til spesifikke kalibre og de hovedsakelig rene tinnkjerner ifølge oppfinnelsen er egnet for hvilket som helst mantlet prosjektil som i dag har en metallisk blykjerne.

Prosjektiler med en størrelse effektiv til å bli avfyrt fra en pistol under anvendelse av en «center-fire» ammunisjon er i størrelse fra 0,25 kaliber til omtrent 0,458 kaliber og prosjektiler med en størrelse effektiv til å kunne avfyres fra en rifle under anvendelse av en «center-fire» ammunisjon er i området fra 0,22 kaliber til omtrent 0,50 kaliber. Prosjektiler for «rim-fire» ammunisjon er typisk 0,22 kaliber for både pistol og rifle.

Mens prosjektilene ifølge oppfinnelsen er særlig konstruert til i det minste å bli delvis innesluttet i en metallmantel, er det innenfor oppfinnelsens ramme å ti I— danne umantlede prosjektiler fra det hovedsakelig rene tinhmateriale omhandlet i det foregående, særlig for avfyring fra en pistol.

Fordelene med oppfinnelsen vil fremgå klarere fra de følgende eksempler.

EKSEMPLER

Eksempel 1

9 mm Luger koppermantlede prosjektiler med myk spiss, av typen illustrert i fig. 3, ble fremstilt med en hovedsakelig ren tinnkjerne og skyteprøver ble gjen-nomført ved bruk av en 9 mm Luger SAAMI (Sporting Arms and Ammunition Ma-nufactures Institute) standard testløp. Alle testede kuler ble funnet å ha optimale indre og ytre ballistiske egenskaper i tillegg til en forutsigbar kuleflukt, nøyaktighet og lavt rikosjetteringeringpotensiale. På grunn av at densiteten av tinn er lavere enn for bly veide de 9 mm Luger prosjektiler ifølge oppfinnelsen gjennomsnittlig 6,80 g, sammenlignet med en konvensjonell 9 mm Luger kule med blykjerne med tilsvarende design som veide gjennomsnittlig 9,53 g.

Eksempel 2

0,40 Smith & Wesson (S&W) koppermantlede prosjektiler med myk spiss ble fremstilt med hovedsakelig ren tinnkjerne. Skyteprøver ble gjennomført med disse kuler ved bruk av en 0,40 S&W SAAMI standard testløp. Alle kuler ble funnet å ha optimale indre og ytre ballistiske egenskaper i tillegg til en forutsigbar kulebane, nøyaktighet og lavt rikosjetteringspotensiale. På grunn av at densiteten av tinn er lavere enn for bly hadde de 0,40 S&W prosjektiler ifølge oppfinnelsen en gjennomsnittlig kulevekt på 9,07 g sammenlignet med en konvensjonell 0,40 S&W konstruert med de samme dimensjoner med en gjennomsnittlig kulevekt på 11,66 g.

Eksempel 3

9 mm Luger koppermantlede prosjektiler med hul spiss, av typen illustrert i fig. 4, ble fremstilt med en hovedsakelig ren tinnkjerne. Avfyring av prosjektilene fra et 9 mm Luger standard testløp demonstrerte at alle kuler hadde optimale indre og ytre ballistiske egenskaper i tillegg til en forutsigbar kulebane, nøyaktighet og lavt rikosjetteringspotensiale. De 9 mm mantlede prosjektiler med hul spiss ifølge oppfinnelsen hadde en gjennomsnittlig vekt på 6,74 g sammenlignet med 9,53 g for sammenlignbare standard produksjonsmateriale av 9 mm Luger mantlede kuler med hul spiss.

Ti av kulene ifølge oppfinnelsen ble fylt inn i en standard 9 mm Luger pat-ronhylse med «Ball Powder®» drivmiddel («BALL POWDER» er et handelsnavn for Primex Technologies, Inc, St. Petersburg, Florida. Drivmidlet kan fås fra Olin Corporation, East Alton, llinois) til en ladningslegnde på 2,832 cm ± 0,025 cm. Prosjektilhastigheten ved avfyring var 335 m/s ± 6 m/s.

I samsvar med ammunisjonsprøveprotokoll ifølge Federal Bureau of ln-vestigation ble fem av kulene ifølge oppfinnelsen skutt inn i en gelatinblokk fra en avstand på 3,05 m. Kulene hadde en gjennomsnittlig hastighet på 348,7 m/s og penetrerte gelatinen til en gjennomsnittlig dybde på 28,3 cm.

Ytterligere fem skudd ble avfyrt mot en gelatinblokk dekket med et lag av lerret dekket med et lag av dun. Kulene ble avfyrt fra en avstand på 3,05 m og

oppnådde en gjennomsnittlig hastighet på 353,6 m/s og hadde en gjennomsnittlig penetrasjonsdybde på 28,9 cm.

Både hastigheten og penetrasjonsdyben for kulene ifølge oppfinnelsen kan sammenlignes meget gunstig med standard blykjerneprosjektiler. Andre egenskaper inklusive anslagsdiameter og vektbibeholdelse var sammenlignbare med de tilsvarende for konvensjonelle blyprosjektiler.

Eksempel 4

9 mm Luger koppermantlede prosjektiler med myk spiss fremstilt med en hovedsakelig ren tinnkjerne som beskrevet i eksempel 1, ble satt inn i standard 9 mm patronhylser som beskrevet i eksempel 3 og sammenlignet med en 9 mm

Luger sinkkjernekule av den type som er omhandlet i US patentskrift nummer 5.679.920. Den gjennomsnittlige vekt av kulen ifølge oppfinnelsen var 6,80 g og av den sinkbaserte kule 6,48 g. Når de ble avfyrt ved en temperatur på 21 °C, hadde kulene ifølge oppfinnelsen en gjennomsnittlig hastighet på mellom 352 og 279 m/s. Sinkkjernekulene hadde en gjennomsnittlig hastighet på mellom 374 og 382 m/s.

Nøyaktigheten av kulene ble vurdert. Fem skudd bie avfyrt fra hver av tre forskjellige 9 mm Luger testløp mot et mål i avstand 45,7 m. Hver test ble gjentatt fem ganger og ekstrem spredning, i cm, mellom hvert sett på 5 skudd oppført i tabell 2. Den ekstremt høye nøyaktighet av prosjektilene ifølge oppfinnelsen til-nærmer seg konkurransekvalitet.

BBL = 9 mm Luger testløp.

Rikosjetteringspotensialet ble bedømt ved avfyring av fem prosjektiler med hovedsakelig ren tinnkjerne og fem sinkkjemeprosjektiler mot et mål av 0,635 cm vanlig stålplate med en Brinnel hardhet på mellom 55 og 60 HB. Målet var anbrakt i avstand 15,24 m foran et 9 mm Luger testløp med en null graders avbøynings-vinkel. Tabell 3 angir resultatene av anslaget mellom prosjektilet og målet.

BJ = kulemantel («Bullet Jacket»)

Det er klart at det i samsvar med oppfinnelsen er tilveiebrakt et blyfritt prosjektil som fullt ut tilfredsstiller formålene, egenskapene og fordelene som angitt i det foregående. Selv om oppfinnelsen er beskrevet i kombinasjon med utførelses-former derav er det klart at mange alternativer, modifikasjoner og variasjoner vil være nærliggende for de fagkyndige på området i lys av den foregående beskri-velse. Det er følgelig meningen å omfatte alle slike alternativer, modifikasjoner og variasjoner som faller innenfor ideen og den brede ramme for de etterfølgende patentkrav.

Claims (15)

1. Vesentlig eller fullstendig blyfritt prosjektil (10; 30; 40; 42; 44) omfattende en metallmantel (12; 46) med en ytre overflate (18) som avgrenser en aerodynamisk profil og en indre overflate (14) som avgrenser minst et hulrom; karakterisert ved at nevnte minst et hulrom er fylt med hovedsakelig rent tinn (16) med et tinn-innhotd på minst 99,85 vektprosent, en flytstyrke fra 8 til 15 Mpa og en hardhet fra 3 tii 5 HB.

2. Prosjektil (10; 30; 40; 42; 44) ifølge krav 1, karakterisert ved nevnte flytstyrke er 11,0 Mpa eller mindre.

3. Prosjektil (10; 30; 40; 42; 44) ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte hovedsakelig rene tinn (16) har maksimalt 0,1 vektprosent av hvilken som helst legeringstilsetning.

4. Prosjektil (10; 30; 40; 42; 44) ifølge krav 3, karakterisert ved at nevnte hovedsakelig rene tinn (16) har et maksimalt sinkinnhold på mindre enn 0,005 vektprosent.

5. Prosjektil (10; 30; 40; 42; 44) ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at nevnte hovedsakelig rene tinn (16) inneholder på vektbasis: maksimalt 0,04% antimon, maksimalt 0,05% arsen, maksimalt 0,030% vismut, maksimalt 0,001% kadmium, maksimalt 0,04% kopper, maksimalt 0,015% jern maksimalt 0,05% bly, maksimalt 0,01 % svovel og maksimalt 0,01% (nikkel + kobolt).

6. Prosjektil (10; 30; 40; 42; 44) ifølge krav ethvert av kravene 1 til 5, karakterisert ved at nevnte metallmantel (12; 46) er tildannet fra et metall valgt fra gruppen bestående av kopper, aluminium, kopperlegeringer, aluminiumlegeringer og stål.

7. Prosjektil (10; 30; 40; 42; 44) ifølge krav 6, karakterisert ved at nevnte metallmantel (12; 46) er tildannet fra en kop-persinklegering.

8. Prosjektil (10; 30; 40; 42; 44) ifølge krav 1 til 7, karakterisert ved at nevnte prosjektil er tilpasset for å avfyres fra en pistol.

9. Prosjektil (10; 30) ifølge ethvert av kravene 1 til 7, karakterisert ved at nevnte prosjektil er tilpasset for å avfyres fra et gevær.

10. Prosjektil (10; 40; 42) ifølge ethvert av kravene 1 til 9, karakterisert ved at nevnte prosjektil (10; 40; 42} har et neseparti (41) tildannet fra nevnte vesentlige rene tinn (16).

11. Prosjektil (42) ifølge krav 10, karakterisert ved at nevnte neseparti (41) innbefatter et bakoverforlø-pende fremre åpent sylindrisk hulrom (43).

12. Prosjektil (44) ifølge ethvert av kravene 1 til 11, karakterisert ved at nevnte metallmantel (46) har et sylindrisk anbrakt deleparti (47) som separerer et bakre hulrom (48) og et fremre hulrom (50) idet hovedsakelig rent tinn (16) inneholdes i både nevnte bakre hulrom (48) og nevnte fremre hulrom.

13. Prosjektil (30) ifølge ethvert av kravene 1 til 9 og 12, karakterisert ved at nevnte prosjektil (30) har et neseparti tildannet fra nevnte metallmantel (12).

14. Prosjektil (30) ifølge krav 13, karakterisert ved minst et koppformet innlegg (36) er anbrakt i det nevnte minst ene hulrom mellom nevnte hovedsakelig rene tinn (16) og nevnte neseparti.

15. Patron omfattende et prosjektil (10; 30; 40; 42; 44) som angitt i ethvert av kravene 1 til 14.