非致命武器射弹

摘要

本发明涉及一种非致命武器的射弹，在纵向轴线(L)上整体呈圆柱形状并包括具有呈球形或者接近球形盖帽形状的前端部(4)和后端部(2)。根据本发明，射弹包括：由泡沫铝制成的芯部(6)，所述芯部(6)具有以所述轴线(L)为中心的整体上的圆柱形状，包括呈球形或者大致球形盖帽形状的前端部(16)和具有后端面(14)的后端部(13)；基部(5)，其与所述芯部(6)的后端部(13)组装，所述基部(5)包括横向于所述轴线(L)布置的前壁(9)，其覆盖所述芯部(6)的所述后端面(14)，和外部壳体(7)，其至少覆盖所述芯部(6)的前端部(16)。射弹的重心和推力中心完美对应，从而使得射弹具有良好的外部弹道。

说明书

本发明涉及一种非致命武器射弹，该非致命武器射弹能够撞击目标，诸如 能够实施射弹的猛烈打击，同时限制由此撞击引起的破坏和/或外伤，特别是针 对个体(特别是头部)的敏感性和未得到保护的区域。

LLW射弹(用于非致命武器)通常是由法律实施和武装力量在外部行动时 使用，从而达到压制或者引起特定个体逃跑的作用，防止他们受伤或者将受伤 或者引起的伤害减至最小程度。

发射这些射弹时使用来复(导向)发射管，其最常用的是40mm(NATO标 号：40mmX46)口径。

很通常地，这些LLW射弹具有整体上圆柱形状，其长度大小是50-70mm 并且其直径大小，正如前面特别描述的，是40mm，其前端部是整体上半球形 盖帽的形状。它们通常是通过模制热塑性泡沫材料形成。

当今，在非致命(LL)和特别是在相应的射弹的终端效果的改进方面的新 的动力军需品研究领域，已有技术是非常匮乏的。

确实，已有的致力于更多延展性的实施方式的材料包括这些射弹，其认为 射弹越“软”越是非致命。直到本申请人意识到：对于在以人类为目标的LL射弹 撞击过程中物理参数与伤害效果之间的关系的理解上没有给予正确的具体想 法。对“正确”的物理参数的识别使其有可能寻找恰当的技术上的解决方案。

为了响应此目标，通过试验和模拟进行了研究、论证和验证：

——能量并不是有关严重程度的绝对的机械参数

——此参数实际上是撞击时的力。

回想利用非致命的射弹控制低可能性的导致致命结果，在个体上的严重的 伤害或者永久的外伤并不容易得到，这是因为在后来的过程中由于空气阻力引 起的在射弹的弹道上的速度损失，这对于弹道学专家来说是公知的物理现象。 这样，对于目前的射弹，在50m的距离上可具有很低水平的有效性并且在10m 时才具有有害效果的实际水平，这样就对法律实施和武装力量的使用带来了很 大的问题。

正如前面所说的，从外伤的有效性的观点来说，在撞击时是非常重要的物 理参数是施加在目标上的力。

为了改善非致命射弹的有效性和非致命性，本发明的主要目标是给撞击传 递一个总是相同的或者基本上相同的程序化的力，而不考虑最终的速度并且相 关地不考虑射击距离(并且这是包括在撞击时的通常的速度范围内，即大约在 50—100m/s)。

为此，根据本发明的在纵向轴线L上整体是圆柱形状的LLW射弹，具有呈 球形或者接近球形盖帽形状的前端部和后端部，其特征在于，其包括：

——由泡沫铝制成的芯部，所述芯部具有以所述轴线L为中心的整体上的 圆柱形状，包括呈球形或者接近球形盖帽形状的前端部和具有后端面的后端部，

——基部，其与所述芯部的后端部组装，所述基部包括横向于所述轴线L 布置的壁，其覆盖所述芯部的所述后端面，和

——外部壳体，其至少覆盖所述芯部的前端部。

通过允许放入转动射弹的武器的管的刮擦，在射击过程中射弹的基部变形。

由泡沫铝制成的芯部非常轻并且其提供了压碎的特征并且吸收能量的特 征，这些能量是非常令人感兴趣的，在各个方向是均匀的并且都是独立于变形 的速度，外部壳体使其有可能最优化射弹的弹道飞行并且减小第一射弹-目标 接触的时刻的撞击。

此射弹的撞击力是恒定的或者几乎是恒定的，而与其速度(在传统的撞击 速度范围内，特别是50m/s和100m/s之间)无关。此撞击力特别是根据泡沫铝 的密度，泡沫铝的密度是根据要求的撞击力所选择的参数。

优选地，根据本发明用于LLW射弹的芯部的泡沫铝的密度在30kg/m³和 300kg/m³之间。

射弹的基部有利地由热塑性材料制成并且其壳体是热塑性泡沫材料。

根据值得注意的特征，基部的横向壁通过管状壁朝向后延伸，并以纵向轴 线L为中心，界定开口的后部腔。

根据一种特定的实施方式，基部的横向壁通过管状延伸部朝向前延伸，并 以纵向轴线L为中心，从而形成接收由泡沫铝制成的芯部的后端部的壳体。

再次根据特定的实施方式，所述后管状壁或者所述前管状延伸部，包括用 于引导的环形外部圈。

再次根据特定的实施方式，基部的横向壁通过轴向榫朝向前延伸，此轴向 榫用于射弹的前部的定心。

再次根据另一特定的实施方式，外部壳体延伸到后基部从而覆盖芯部的整 个露出的端面。

在特定的值得注意的实施方式中，外部壳体的后端部包括向内引导的珠缘， 其穿入布置在由泡沫铝制成的芯部中的环形接收凹槽中。

在此情况下，基部的前端部有利地覆盖外部壳体的后端部从而在接收凹槽 中将所述珠缘锁定就位。

另外，基部的前端部和外部壳体的后端部更优选地通过互补的肩部配合协 作。

另一方面，芯部可以包括开口进入其后端面面对基部的前横向壁的轴向凹 部。此凹部使得其特别地有可能通过选择泡沫铝的两个密度来设定两个水平的 撞击力。其可以保持为或者填充有更高或者更低密度的泡沫铝从而对撞击的严 重程度进行编程。

再次根据特定的实施方式，射弹包括在其前端部和后端部之间的环形收缩 部，相应地直径减小，所述的收缩部从基部的前端部朝向前延伸。

这个特点特别用于在与目标倾斜撞击时防止基部的接触的目标。

另一方面，根据本发明的射弹包括由能够可逆变形的材料制成的结构，位 于轴线L上，在外部壳体和芯部之间在前面插入。该材料可以是热塑性泡沫材 料或者可包括微珠缘。

射弹的基部、芯部和外部壳体均可以独立实施并且其可以通过任何合适的 方式组装。

本发明将通过下面的几个可能的实施方式的描述进一步解释，而不是任何 方式的限制，仅仅是示例并且在后面的附图中示出，其中：

附图1是根据本发明的LLW射弹的透视图；

附图2是附图1中的射弹的轴向截面视图；

附图3是根据本发明的第一可替换的实施方式的射弹的轴向截面视图；

附图4是根据本发明的第二可替换的实施方式的射弹的透视图；

附图5是附图4中的射弹的轴向截面视图；

附图6和7是根据本发明的射弹在撞击期间根据时间示出的力的变化的曲 线；

附图8是根据本发明的第三可替换的实施方式的射弹的轴向截面视图。

在附图1和2中示出的LLW射弹1具有纵向轴线L的整体圆柱形状。其长 度大小可以是50-70mm并且其直径大小可以是35-45mm。

此射弹1的后端部2根据垂直于纵向轴线L的平面终止。在此水平下，开 口的轴向凹部3允许常规接收一定的引爆推进(pyrotechnic propulsion)，或者其 它推进方法。其前端部4是球形或者类似球形盖帽的形状。

围绕其纵向轴线L对称的此射弹1包括后基部5，其通过芯部6朝向前延 伸，芯部6的外部端面基本上由壳体7整体覆盖。

后基部5包括以轴线L为中心的圆柱管状壁8，在其前端部通过横向壁9 封闭。管状壁8向后不封闭，并且通过前部横向壁9界定所述的轴向凹部3。

面对此前部横向壁9，注意到管状壁8包括具有向外突出延伸的单件式环 形圈10。整体上呈圆柱形状的此圈10的外侧表面，限定了射弹的最大外侧阻碍 物并且其构成在推进武器的套筒的内侧的引导表面。

管状壁5的外侧表面具有这样的直径，其比单件式圈10的引导表面的直径 小几个毫米。

在引导朝向射弹的前端部4的端面11的侧面上，基部5的横向壁9包括以 轴线L为中心的圆柱形单件式榫12。此榫12具有射弹1的直径的一半的量值 的直径；其高度是几个毫米。

包括管状壁8、横向壁9、圈10和榫12的基部5通过模制热塑性材料(例 如聚碳酸酯)而实施为单件。使用的热塑性材料的密度可以是1200—1600kg/m³量值。

其起到给出射弹质量的实质部分，允许其推进以及在部分的前部的连接， 此部分吸收能量并且对冲击的力量进行编程。

射弹1的芯部6具有以轴线L为中心的整体上的圆柱形状。

其后端部13具有稍微小于基部5的圈10的引导表面的直径的直径，并且 其后表面14构造成和榫12紧绕基部5的前端面。

为此，此后表面14在基部5的前端面11的平面中延伸，并且其包括对应 于榫12的形状的轴向备用部15。

芯部6的前端部16是以轴线L为中心的球形或者接近球形盖帽的形状。

此芯部6可以具有在30-50mm之间的长度。其由泡沫铝(蜂窝状的铝) 制成，其密度有利地在30kg/m³和300kg/m³之间。根据要求的撞击的力量和根 据要吸收的能量的量值确定使用的芯部6的长度和泡沫铝的密度。

通过模制或者任何其它成型方法或者蜂窝材料机加工形成芯部6。

例如，使用的泡沫铝是由CYMAT公司(加拿大)制造的名称为“cymat稳 定化泡沫铝)”(注册商标)的产品，或者由SHINKO WIRE公司(日本)制造 的名称为“Alporas”(注册商标)的产品。

这样的芯部结构6用于在能量的吸收过程中限制预先设定的撞击力量的撞 击，而与射弹的撞击速度无关。另外，在此蜂窝状结构的前面的形状使其有可 能保持撞击的力量的时间直到标称水平，例如小于去皮(scalp)的极限爆裂值。

通过任何合适的方法，例如胶合，将芯部6的后端部13和基部5的前端部 11、12组装在一起。

芯部6的前端部16由壳体7覆盖，壳体7优选地由热塑性泡沫材料制成； 此热塑性泡沫材料的密度优选地在100kg/m³和150kg/m³之间。例如可以使用橡 胶、EPDM材料或者腈-聚四氟乙烯混合物(特氟隆-注册商标)。

此外部壳体7具有几个毫米的厚度(例如1—3mm，优选地是2mm量值)。

在示出的实施方式中，其覆盖芯部6的所有前部和横向外部表面，除了所 述芯部6的后端部13的环形带18。这样其外部表面位于此“自由”环形带18的 外部表面的延伸部中，壳体7容纳于布置在面对芯部6的外部端面的适应性备 用部19。

在前端部通过球形或者大致球形的盖帽封闭的管状形状的此壳体7通过任 何合适的方式，例如胶合，固定到芯部6。

此壳体7用于改善射弹的弹道的飞行行程，防止第一目标—射弹接触时目 标的生物材料的局部爆炸并且允许铝的蜂窝结构的事先的破碎。

附图3示出了附图1和2示出的射弹的可替换的实施方式。与前面的实施 方式相同的部分使用相同的附图标记从而方便理解。

在相对应的射弹1’中，芯部6包括开口进入其后端面14的不通的轴向凹部 20。此凹部20有利地具有圆柱形状，其直径最接近的间隙对应于基部5的轴向 榫12的直径。其作用是使得根据严格的要求，在撞击力分布图的两个事先编程 的水平之间实施。

仍然是在可替换的实施方式中，可以在凹部20中填充附加的材料。此附加 的材料例如可以是由泡沫铝构成，其比现在使用的芯部6的周边的密度大，从 而增加射弹的撞击效果。

关于此射弹1’，注意芯部6的长度小于附图1和2中的射弹芯部1的长度。

附图4和5示出了根据本发明的射弹的另一个可能的实施方式。

仍旧，与附图1—3的实施方式相同的部分使用相同的附图标记从而方便理 解。

对应的射弹1”，包括后基部5，其通过由泡沫铝制成的芯部6朝向前延伸， 芯部6的外部表面由壳体7覆盖。

注意，基部5的管状壁8通过管状单件式延伸部21朝向前延伸超出横向壁 9。引导圈10面向基部5的横向壁9延伸超过管状壁8的一部分并且基本上超 过延伸部21的整个长度。

此延伸部21和基部5的壁9形成用于接收芯部6的后端部13的壳体22。 前面实施方式的单件式榫12不再出现。

仍旧，芯部6和基部5通过任何合适的方式组装，优选地通过胶合。

另一方面，在此实施方式中，注意壳体7覆盖芯部6的所有的露出的表面； 其延伸到基部5，特别地到延伸部21的前端部。

附图4和5的实施方式与前面的实施方式明显不同还在于具有收缩部23， 相应地其在后端部2和前端部4之间直径减小。

此收缩部23可以防止，当射弹倾斜撞击时，塑料基部一目标的接触，防止 通过泡沫铝产生的与编程不相容的水平的接触撞击。

其基本上通过减小芯部6的后端部13的直径得到。

收缩部23在芯部6的特定纵向部分相配合，其通过珠缘或者膨胀的形状的 前端部16，整体上是球形形状，延伸到圆柱形状的后端部13。

此射弹1”的前端部4的表面是特定的，球形端部表面4a通过截头圆锥体表 面4b延伸，截头圆锥体表面4b本身通过圆柱表面4c延伸(相应地，其直径接 近圈10的直径)，圆柱表面4c再一次通过在收缩部23终止的“重新加入”表面 4d延伸。射弹1”的前端部4的此特定形状使得其能够校准效率的增加速率(在 一段时间内达到编程的力量的水平)，因此，防止生物结构本身的爆炸(去皮， 例如，颅脑撞击)。

为了达到良好的外部弹道，这些射弹的形状都具有在其重心和其推力中心 之间的完美的对应性。

附图6是曲线，其示出了根据撞击时间在撞击过程中力的变化，其一方面 是附图1和2中的射弹1和1”，另一方面是4和5。

下面这些是很明显的：

——爬升速率(爬升速率b后的恒定力a)

此爬升速率必须小于极限值从而不爆裂生物表面的结构；

——由泡沫铝的密度和芯部的尺寸确定的力的恒定的水平。

校准此水平a从而事先确定损坏和严格的追求。

——撞击c结束，仍然是常数或者基本上是恒定的力a。

附图7示出了具有(诸如在附图3中示出的)双倍密度的射弹的力/时间的 变化。通过芯部的周边泡沫得到水平d，并且由芯部的中心泡沫确定水平e，其 密度高于周边泡沫的密度。

附图8进一步示出了根据本发明的射弹的另一可能的实施方式。

在对应的附图中，与附图1—5的实施方式相同的部分使用相同的附图标记 从而方便理解。

此射弹1”’，包括后基部5，其覆盖由泡沫铝制成的芯部6的后部分，前部 分的外部端面由壳体7覆盖。

对于这些不同的部分5，6和7使用的材料对应于相关的附图1—5中的实 施方式中相关的描述。

正如在附图8中看到的，壳体7覆盖芯部6的前面部分并延伸到基部5。

在其后端部，此壳体7包括向内突出的珠缘24，其插入布置在由泡沫铝制 成的芯部6上的保留部分或者环形凹槽25，用于两个元件6和7之间的组装。

芯部6的此环形槽25在垂直于射弹1”’的纵向轴线L的平面中延伸。

在壳体7的后端部，还要再次注意到肩部26的存在，其向外指向，面向珠 缘24。

由于组成此壳体7的材料的弹性，在芯部6的前端部的壳体7的合适的设 置通过强制嵌入实现。

在其一侧，基部5包括后横向壁9，其通过覆盖由泡沫铝制成的芯部6的后 端部13的管状单件式延伸部21朝前延伸。

横向壁9的内部端面推抵芯部6的后端面14。管状延伸部21的外端面包括 突出的引导圈10。

在其前端部上，延伸部21包括向内指向的环形肩部27。基部5的此环形肩 部27与壳体7的环形肩部26互补。

在壳体7设置就位之后，基部5附加在芯部6的后端部上。

在此构架中，其环形肩部27覆盖壳体7的互补的肩部26，以此方式来锁定 壳体7/芯部6组件。

基部5通过任何合适的方式，更优选地是通过胶合，固定于芯部6的后端 部。

管状延伸部21的内端面包括更优选的条纹或者一组凹槽/肋，其有可能最优 化相应的胶合。

另一方面，更优选地，基部5和壳体7还通过在其互补的肩部26和27胶 合成为一体。

连接之后，基部5的前端部和壳体7的后端部的外部端面相互连续布置。

在芯部6的前端部上的壳体7的胶合的缺失使得在压碎期间壳体7有可能 是自由的并且防止，至少有可能限制，在偏离撞击中相对于纵向轴线L基部5 和目标之间的接触。

如果需要的话，管状壁21可以朝向后延伸超出横向壁9，从而包括开口后 腔，其类似于附图1—5中的实施方式中出现的腔3。

正如在附图8中所示的，芯部6的前端部可以是截去端部的从而允许结构 28的定位(正如虚线所示)从而使得其有可能在冲击时减震。

此结构28可以附加在壳体7和芯部6的前端部之间；可以使用具有可逆变 形的冲击吸收材料，例如具有合适持续时间的热塑性泡沫材料或者微珠缘(例 如在0.5mm和2mm之间的直径，由弹性材料或者具有双向变形的任何其它材 料制成)。

在可替换的实施方式中，冲击吸收结构28可以与壳体7作为一体形成，其 通过包括壳体7的材料。