Munición de núcleo de una pieza recubierto.

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.

Munición de núcleo de una pieza recubierto Campo de la invención:

La presente invención se refiere a proyectiles estabilizados por rotación disparados desde ánimas estriadas, y en particular a munición para armas de pequeño calibre.

Antecedentes de la invención

Históricamente, los proyectiles de pequeño calibre se han fabricado a partir de aleaciones de plomo o que contenían núcleos de plomo. El plomo es un metal fácil de conformar debido a su facilidad de maleabilidad (módulo de Young muy pequeño) y los núcleos de proyectil de este material se deforman fácilmente bajo los altos esfuerzos de forzamiento asociados con un proyectil que se está disparando desde un ánima estriada. Ambas de estas propiedades del material proporcionan ventajas para el diseño de proyectiles y permiten un buen rendimiento de precisión y un desgaste del ánima bajo.

Sin embargo, para mitigar el sarro de la pólvora asociado con proyectiles completamente de plomo de una pieza, se introdujeron envueltas de aleación de cobre-cinc (también conocidas como latón militar) como se muestran en la Figura 1. Estas envueltas de proyectil tienen un perfil lo suficientemente delgado y lo suficientemente dúctil para deformarse adecuadamente bajo los esfuerzos de forzado y trasferir el giro desde las estrías, y conservar todavía una integridad de proyectil suficiente cuando el proyectil abandona la boca del cañón. Estos proyectiles de dos piezas aún se encuentran en producción hoy en día, principalmente para la caza y algunas aplicaciones militares.

Avances adicionales en el diseño de proyectiles han dado como resultado balas con envuelta de cobre como en la Figura 2 con una forma ojival, una porción penetradora de acero endurecido en la porción frontal del proyectil y un núcleo de plomo cilindrico en la parte trasera de la porción del penetrador. Se ha mezclado antimonio con el plomo para una resistencia aumentada. La envuelta permite integrar los dos elementos de núcleo y penetrador para que alcancen juntos el objetivo y proporcionar del mismo modo el rendimiento balístico interior deseado. Este estilo de proyectil de tres piezas se denomina comúnmente munición de "bala". Este diseño ha mejorado los efectos balísticos terminales sobre los proyectiles de núcleo completamente de plomo y permite una penetración aumentada de objetivos duros debido a la adición de un penetrador muy duro mientras que aún permite una buena precisión y un desgaste del ánima aceptable debido al núcleo de aleación de plomo/antimonio.

Todo los 5,56 mm OTAN y las armas de infantería de pequeño calibre más comunes en servicio en la actualidad presentan actualmente tales proyectiles de núcleo de dos piezas debido a la relativa facilidad de fabricación, bajo coste de producción, fiabilidad de rendimiento y alta letalidad tras el impacto en el cuerpo humano. Aunque el rendimiento de penetración de los proyectiles tipo bala es superior en planchas de metal y otros objetivos duros, el rendimiento es algunas veces mínimo cuando se dispara sobre planchas de acero estándar de la OTAN durante las pruebas de aceptación del lote de producción en condiciones de clima frío. Por tanto, el diseño actual está en sus límites de diseño para penetración.

En los últimos tiempos, se ha mostrado que el plomo es una sustancia altamente tóxica y ha sido retirado de su uso en gasolina y pinturas, por nombrar dos productos comerciales que anteriormente contenían plomo. Además, muchas toneladas de plomo han entrado en el sistema de aguas cada año a través de la simple pérdida de las plomadas de pesca hechas de plomo, y estas ahora están prohibidas también en muchas localidades debido al efecto tóxico sobre el medioambiente y la cadena alimentaria. Adicionalmente, el proceso de fabricación puede exponer a las personas que trabajan en las inmediaciones de los equipos de producción de proyectiles al plomo y/o polvo de plomo, dando como resultado un riesgo potencial para la salud.

Estos mismos asuntos de salud están conduciendo a las agencias gubernamentales en todo el mundo a exigir la eliminación del plomo en la producción de munición de pequeño calibre. Esta tendencia se aplica tanto a productos comerciales como a militares, pero numerosos desafíos técnicos han retrasado este empuje para productos militares. Uno de los objetivos de la eliminación del plomo es reducir los contaminantes trasportados por el aire en la zona de respiración del tirador.

El primer desafío es encontrar un material de reemplazo adecuado para el plomo. El plomo es un metal económico y extremadamente blando, fácil de conformar, casi ideal para los propósitos de fabricación.

El plomo es también un material de alta densidad, lo que es una gran ventaja para la balística. Un proyectil más pesado para una forma dada cubrirá más distancia y conservará su velocidad mejor a alcances más largos.

El objetivo de cualquier combatiente de infantería es incapacitar al enemigo y esto se consigue de la forma más habitual mediante la transferencia de energía cinética al objetivo. Por tanto, un proyectil más pesado transferirá más energía a un objetivo dado, que una versión más ligera para impactos con la misma velocidad de incidencia.

Evidentemente, cualquier proyectil sin plomo debería tener idealmente la misma velocidad y masa en la boca del cañón que el proyectil tipo bala que contiene acero y plomo al que pretende reemplazar. La otra ventaja obvia de tener un proyectil sin plomo de una masa prácticamente Idéntica se refiere al requerimiento de conservar el mismo rendimiento balístico exterior. Por otra parte todos los sistemas de avistamiento de las armas actuales requerirían su reemplazo, reacondicionamiento o reajuste extensivo y las tablas de fuego balístico ya no serían válidas. Esto supondría una carga logística inaceptable en la mayoría de las fuerzas militares de cualquier tamaño significativo en el mundo.

El reemplazo del plomo como material de núcleo para proyectiles no ha sido una materia simple. Los diseños de proyectil previos considerados en el pasado no han sido capaces de mantener las propiedades mecánicas y físicas del plomo para conseguir un rendimiento balístico exterior comparable. Por ejemplo, la capacidad del proyectil de conservar su velocidad y energía se mide mediante su densidad seccional y es proporcional a la masa del proyectil dividida entre el cuadrado del calibre. Por tanto, se ha observado que un proyectil de una masa o densidad inferiores no conservará su velocidad ni energía tan bien como un proyectil de una masa y energía superiores. Esto conduce a la conclusión de que, para un calibre dado, un proyectil compuesto de un material de menor densidad debería ser más largo para conservar la misma masa que un proyectil cargado de plomo.

Esfuerzos recientes para reemplazar al plomo en los proyectiles se han centrado en metales en polvo de alta densidad, tales como wolframio con aglutinantes poliméricos o metálicos. Sin embargo, estos materiales de reemplazo aún no han reunido todos los objetivos de especificaciones y rendimiento deseados para estabilidad, precisión y economía de fabricación.

Se han considerado muchos materiales y combinaciones de materiales diferentes como sustitutos para el núcleo de plomo en la fabricación de proyectiles no tóxicos. Véase Patente de Estados Unidos 6.085.661, en la que se usa cobre como sustituto del plomo.

Otra solución que se está explorando es el reemplazo del plomo por otros metales de alta densidad, tales como el bismuto. El metal de bismuto posee propiedades de material similares a las del plomo. La munición para escopeta que utiliza perdigón de bismuto también está disponible en el mercado, pero la densidad de este metal es todavía únicamente el 86% de la del plomo (9,8 frente a 11,4 g/cm3), generando por tanto inquietudes con respecto al rendimiento balístico exterior. Dos problemas más con el bismuto son el alto coste del material sin procesar y su escasez relativa de suministro en el mundo.

El plomo se ha usado durante muchos años en forma de proyectiles granulados, tales como perdigones de escopeta para cazar aves acuáticas y otras aves de caza. Donde se ha prohibido el perdigón de plomo, algunas veces se ha usado perdigón de acero. Sin embargo, debido a la alta dureza y mucha menor densidad (7,5 frente a 11,4 g/cm3), los aceros son elecciones menos deseables para su uso como materiales de proyectiles debido al efecto balístico terminal reducido y desgaste del ánima aumentado.

Los fabricantes de cartuchos de perdigón granulado de acero recomiendan el uso de un perdigón de acero al menos dos veces más grande en tamaño que el de plomo para el mismo objetivo y distancias similares. Esto... [Seguir leyendo]

1. 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 cilindrica (16) y teniendo la sección cilindrica una longitud sustanclalmente inferior a la porción de sección Intermedia frustrocónica (14) y extendiéndose la sección cilindrica 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 cilindrica (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.

2. Un proyectil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la envuelta (11) no está soportada en la porción de sección intermedia (14) a lo largo de al menos una porción de la longitud de la porción de sección Intermedia (14), por encima de la longitud de la separación (15).

3. Un proyectil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la separación ahusada totalmente envolvente (15) está en forma de un hueco ahusado totalmente envolvente, presente entre la envuelta (11) y la longitud completa de la porción de sección Intermedia (14).

4. Un proyectil de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el ángulo semlcónlco de la porción frustrocónica (14) del núcleo (12) está entre 0,7° y 1,0°.

5. Un proyectil de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el ángulo semlcónico de la porción frustrocónica (14) del núcleo (12) está entre 0,85° y 0,95°.

6. Un proyectil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la porción cilindrica (16) del núcleo (12) es Inferior al 30% de la longitud de la porción de sección intermedia (14).

7. Un proyectil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la porción terminal ahusada hacia atrás (13) del núcleo (12) tiene un ángulo semicónico de aproximadamente 7 grados.

8. Un proyectil de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, en el que la separación ahusada totalmente envolvente (15) está ocupada por un medio compresible.

9. Un proyectil de acuerdo con la reivindicación 8, en el que el medio compresible es aire.

10. Un proyectil de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el núcleo central (12) está compuesto principalmente de un material seleccionado entre el grupo que consiste en acero al carbono, wolframio, aleaciones de wolframio, compuestos de wolframio-nailon y compuestos de wolframio-estaño.

11. Un proyectil de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el núcleo central (12) tiene dureza, y la dureza del núcleo central (12) es al menos 45 en la escala de dureza Rockwell C.

12. Un proyectil de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el núcleo (12) comprende una unión (17) entre la parte delantera y las porciones de sección intermedia (10, 14), proporcionando una zona de transición relativamente lisa.

13. Un proyectil de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material de la envuelta comprende latón militar.

14. Un proyectil de acuerdo con la reivindicación 13, en el que la envuelta de latón militar (11) comprende aproximadamente 90% de cobre y 10% de zinc.

15. Un proyectil de acuerdo con la reivindicación 14, en el que la envuelta de latón militar (11) tiene un espesor superior al espesor correspondiente de una envuelta usada en proyectiles de bala convencionales de calibre similar.

16. Un proyectil recubierto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el núcleo central (12) es un núcleo sólido de una pieza.

17. Un proyectil de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores en combinación con una vaina 5 para formar un cartucho, estando la vaina dlmenslonada para ajustarse en el interior de un arma de fuego en el que

la longitud total del proyectil es mayor que la de un proyectil de bala convencional de calibre similar y en la que el proyectil, cuando se ajusta en su vaina, proporciona un cartucho con una longitud adecuada para ajustarse en el interior de un arma de fuego que tenga una vaina del mismo diámetro.

10 18. Una combinación de proyectil y vaina en forma de un cartucho de acuerdo con la reivindicación 17, en la que

dicho cartucho está libre de componentes tóxicos.

19. Una combinación de proyectil y vaina en forma de un cartucho de acuerdo con la reivindicación 17, en el que dicho cartucho está libre de plomo.