CN1281547A

CN1281547A - 电子底火

Info

Publication number: CN1281547A
Application number: CN98812068A
Authority: CN
Inventors: T·D·库克; D·K·施卢克比尔; R·B·尚克斯; J·W·斯通; S·D·维尔德曼; D·R·丹纳; 小J·M·德怀尔; F·G·洛帕塔; D·龙凯宁; D·S·沃尔特曼
Original assignee: Remington Arms Co LLC
Current assignee: Remington Arms Co LLC
Priority date: 1997-12-11
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2001-01-24
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: US6487972B1; US6131515A; IL136136A0; WO1999030104B1; EP1659361A2; EP1036298A1; EP1036298B1; EP1659361A3; DK1036298T3; DE69834939T2; CA2314181C; CA2314181A1; US6272993B1; ATE330204T1; WO1999030104A1; DE69834939D1; CN1096602C; EP1036298A4

Abstract

一种用于小型武器弹药发射的电子底火,包括:一个导电杯(10),一个形成在杯底(11)上的孔(12),一块导电炸药(13),一个导电触点(14),一个突出部分(15)和一个绝缘衬(16)。

Description

电子底火

发明背景

以前，电子底火用于多种大型军事武器发射弹药。随着电激发轻武器的发展，很难提供这样一种的底火，即：该底火能够通过电流加以可靠激发，而且不存在被意外的激励源激发的危险，所述激励源是从电源线和变压器以及无线电频率发射机发出的例如静电荷、磁场、电磁辐射等，同时，该底火还具有适于用在小型武器中的尺寸。

发明概述

本发明提供了一种电子底火，它具有能够用在小型武器弹药中的尺寸，并且能够可靠地与这种弹药一起使用。

特别是，本发明提供了一种用于小型武器弹药的电子底火，包括：

(a)一个具有底部并且在底部上开有孔的导电杯；

(b)一块位于杯内的导电炸药；

(c)一个导电触点，它位于炸药和杯底之间，并具有向着杯底的孔延伸的部分；

(d)一个位于杯内的绝缘衬，它将杯子与触点隔离，该绝缘衬由聚合材料制成；和

(e)一个位于炸药顶部的保持装置；其中导电炸药构造成如下形式，即：在导电触点和杯子之间形成了电通路；并且绝缘衬构造成如下形式，即：它装配在触点和杯子之间，以在炸药发射后将电触点保持在杯子内。

附图简要说明

图1是本发明所述的底火的顶部平面图；

图2是本发明所述的底火沿图1所示2-2剖开的纵向截面图；

图3是本发明所述的另一种底火的纵向截面图；以及

图4是本发明所述的再一种底火的纵向截面图。

对发明的详细描述

通过参考图1-4，将能更全面地了解本发明，这些附图表示了本发明的底火。图2以截面图的形式表示了一种优选的底火。这里，带有一个底部11和该底部中形成有孔12的导电杯10包括有导电炸药13。如图所示，象图3和图4一样，杯的侧壁制成利于装配底火的形状。特别是，在这种优选结构中，侧壁10A的上部基本上是直的，杯的内径在该处具有最大的周长。接着，制有一个锥形部分10B，用于帮助插入别的元件，再接着是第二个基本上为直的部分10C。该杯可由很多种导电材料制成，优选材料是黄铜。

这种特定的导电炸药可以加以选择，以便与由武器产生的所期望电输入负载相符合。特别推荐的炸药是在Shanks等人的美国专利5，646，367中所描述的炸药，该专利作为参考文献包含在本文中。所述导电炸药构造成如下形式，即：在导电触点和杯之间形成一个电通路，所述电通路既可以直接相连也可以穿过保持装置。如图所示，提供了一个直接相连的电通路，该通路穿过底火混合物，并位于触点和那些不被绝缘衬覆盖的杯体部分之间，当采用了导电保持装置时，它还穿过保持装置。

在一个替换实施例中，如图3所示，绝缘衬延伸到保持装置。在这种情况下，通向杯子的电通路穿过保持装置及其导电部分。

有一个导电触点14位于炸药和杯子的底部之间，并具有一个向着杯子底部的孔延伸的突出部分15。这样，一旦开火，触点基本上不会变形，并且不会丧失保持在该装置上的原始压装配合状态。如果采用了一个不带突出部分的触点，那么触点可能变形为适应于未被撞针支撑的适当空间的形式，并且直径减小，丧失了原始的压装配合状态并产生了不期望的气体泄漏情况。形成在杯子底部的孔具有足够的尺寸以使电极接触到杯子内的导电触点而不是杯体本身。对于所述杯子，可以采用多种导电材料，优选的材料是黄铜。

在设计触点使之适应于特定装置的时候，从杯底到触点突出部分的距离(h)是根据该系统的构造和几何尺寸来决定的，所述突出部分延伸到杯底上制有的孔中。特别是，为了避免由于几何尺寸而从能量源引出静电放电(ESD)，所需的最小距离(h)与孔的直径、从ESD源到突出触点的距离和ESD源的半径有关，并由下式决定：

h = R + L - \frac{{(2 R + 2 L)}^{2} - D^{2}}{2}

其中，R是ESD源的顶部半径，L是从ESD源到突出触点的最小距离，D是底火杯子中的孔的直径。采用这一公式，假设ESD源的半径处于最不利的状态，杯子装置的几何尺寸也能够加以调整以保证ESD源始终对接地的杯子放电，从而避免了电流穿过导火混合物。该设计方案的距离(h)可以总是比最小的计算深度更深。

在杯中有一个绝缘衬16，它将杯子与触点隔离。绝缘衬的厚度将根据底火的尺寸和施加到底火上的电位而不同，对于本领域的技术人员来说，这是很明显的。该层最好由聚合材料制成。通常，绝缘衬由至少一种下述聚合材料制成，即该材料的冲击强度至少约为1英尺-磅／英寸，在264磅／平方英寸压强下的热畸变温度至少约为175°F，弹性模量至少约为130，000磅／平方英寸，所有这些参数都是用传统的检测方法进行测量的。可以采用很多种聚合材料，包括聚丙烯、聚碳酸酯、聚砜、聚醚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚醚砜、聚苯并咪唑和聚醚醚酮。当然，已发现聚醚醚酮(PEEK)的机械和电子性能是特别令人满意的，在本发明中，这些聚合物都是优选用作绝缘衬的材料。通常，对于那些具有结晶态和非结晶态的聚合物来说，最好选用非结晶态的，这是因为尽管它们的热畸变温度和化学电阻方面的性能稍差，但它们通常能提供较好的强度。

绝缘材料最好还包括例如碳等少量的导电材料，以使材料获得至少约为100欧姆-厘米的电阻率。这还会增加底火内、即从触点到杯子的分流通路的数量。这还降低了ESD的敏感度。导电材料的特定浓度将根据使用的特定隔离材料和导电材料而不同，并足以提供所需的导电性，但又小于会使聚合物的拉伸性能变差的那一浓度。通常，需要比标准结构或高密度碳黑材料有更高的碳纤维浓度以提供所需的电阻率。总之，对于优选的PEEK聚合材料来说，可以采用大约从0．5％到60％的碳。对于碳纤维，为了获得期望的电阻率，最好采用重量百分比大约从20％到60％的碳。对于标准结构的碳黑，例如商业上可以从Cabot集团公司获得的Vulcan XC-72，可以使用重量百分比大约从10％到40％的碳。对于高密度的碳黑，例如商业上可以从Akzo获得的Ketjenblack C-600 JD或从Degussa获得的Printex XE-2，可以有效使用重量百分比大约从0．5％到12％的碳。

在本发明的另一个实施例中，对于绝缘衬可以采用粘接剂。尽管对于这种绝缘衬可以采用很多种粘接剂，但这些材料应基本上不是胺类，因为胺类会降低底火内的高浓度炸药的敏感度。已经发现在该实施例中环氧树脂是特别令人满意的。

绝缘衬可以构造成基本上完全将导电触点和导电杯隔离的形式，并具有一个向着杯底上的孔延伸的部分16A。在本发明的一个优选实施例中，绝缘衬延伸到孔中，以提供一个物理屏障来防止导电式的污染以及使触点和杯子短路，并进一步保证来自撞针的电荷直接施加到触点而不是杯子上。为了有助于将触点保持在杯子中，绝缘衬的侧面最好带有凸起20，这些凸起形成在绝缘衬的侧面上。

底火还包括保持装置17，它们位于炸药的上方。特定的保持装置可以是各种各样的，并包括漆片(lacquer)、金属或非金属的箔片和一个按压装配在杯子内的砧铁中的一个或多个。可以使用的箔片或漆片可以是导电或非导电的。例如，可以单独使用漆片或者与金属箔一起使用。为了形成导电的漆片，可以加入重量百分比至少大约0．5％的导电填料，例如碳纤维。如果导电箔片用作保持装置，则箔片最好具有在20℃下大约从1．5到12微欧-厘米的电阻率。在本发明的另一个实施例中，所述保持箔片是带孔的。这样做的好处是在制造过程中有助于干燥。

当砧铁用作保持装置时，该构造可以是多种多样的，并能针对制造工艺和特定结构的性能要求来加以调整。一个很重要的需求是要准备一条用于炸药爆炸的路径，使之能到达邻近于辅助炸药的壳体内的孔。这例如可以是中央孔或圆周通道或槽。例如，可以使用带有中央孔的盘，并将该盘按压装配到杯子中。另一种结构是三叶形的，如图1所示，该构件也可以按压装配到杯子中。在另一个实施例中，箔片的直径比杯子的直径大，这种箔片可以按压装配到口中。所插入的箔片上收拢的外边缘将进一步有助于保持底火内装物。

导电触点和保持装置的结构最好可以调整，以使导电触点上的任一点和箔片之间的距离基本上一致。保持装置可以并且最好包括一个位于箔片或漆片上方的砧铁18。该砧铁可以按压装配到杯子中以便在弹药发射之后有助于保持那些元件。另外，或者作为替换形式，在弹药发射后用于保持那些元件定位的其他方法包括：在制造过程中将隔离件的顶部边缘热固定在那些元件的上方，或者在隔离件的内表面制有突起以使触点能够卡在隔离件中并得以保持。用于保持那些元件的另一种方法包括：在隔离件上制成口，该口在装配后要小于那些元件。这就能在隔离件的外径上形成牵引角，例如，每侧2度。在装配之后，材料能够继续沿径向向内移动以使隔离件的口小于触点直径。这就进一步有利于在开火后保持那些元件。

炸药最好制成下述形式，即在触点和保持装置之间形成了基本上一致的距离。因此，炸药通常包括一个中央凹陷部分19，该部分19大致与触点的突出部分15相符合。

在选择材料和结构的时候，希望静态阻抗越低越好。在本发明的优选实施例中，采用了导电箔片和砧铁，阻抗大约是0．2到3K欧姆。在这种情况下，对ESD、磁场、无线电频率发射机和电磁波的敏感度明显降低。尽管这种效果还不能从理论上完全解释清楚，但应该相信，这一结果来源于穿过炸药混合物的多电流通路，从而导致了各个电流通路内电流更小，由此使阻抗热量降低到低于初始数值的温度。

本发明的另一个替换实施例如图4所示，其中触点和隔离件是结合在一起的。在该图中，这些元件装配在杯底的单一盘41中。该盘包括顶面和底面42和43、一个包括顶部44和底部48的中央导电部分。底部48邻近于杯子底部中的孔，其直径小于那个孔。该盘还包括一个由绝缘材料制成的将杯子与中央导电部分隔离的环形部分45。该中央导电部分通常是通过在盘的顶部和底部上镀覆区域、并通过一个贯穿盘的孔将这些区域电连接来形成的，所述孔充满了导电材料46，例如焊料。导电镀层的底部最好还包括一个由例如焊料等导电材料制成的突出部47。

在图4所示的实施例中，基盘可由多种商业上可以获得的材料制成，这些材料通常用于制造电路板。盘的中央导电部分可以是金属，也可以是其他导电材料，最常用的是镍和铜。

本发明的底火能够可靠地由电流激发，并且不存在被意外的激励源激发的危险，所述激励源是从电源线和变压器以及无线电频率发射机发出的例如静电荷、磁场、电磁辐射等。另外，底火具有适于用在小型武器弹药中的尺寸。这里，有限的空间是一种关键的设计限制。准备这种小到用在运动比赛武器中的底火是很困难的，因为用于适当的底火的有效空间受到了限制，而且还需要承担辅助炸药的工作压力。本发明就能够容纳小到当前在运动比赛武器中使用的最小底火。这种能装配到小口径运动武器的底火容器中所需的最小到最大的底火元件体积分别是最小的军用电子底火体积(20mm)的14％到22％。

尽管在上面的说明书中描述了最佳实施例，但对于本领域的技术人员来说，很明显地可以对特定元件加以改进和变形以及将它们结合起来。

Claims

1．一种用于小型武器弹药的电子底火，包括：

(a)一个具有敞开的顶部和底部的导电杯，在底部上形成有一个孔；

(b)一个位于杯内的绝缘衬，该衬由至少一种下述聚合材料制成，即该材料的冲击强度至少约为1英尺-磅／英寸，在264磅／平方英寸压强下的热畸变温度至少约为175°F，弹性模量至少约为130，000磅／平方英寸；

(c)至少一块位于绝缘衬和杯内的导电炸药组合物；

(d)一个导电触点，它位于炸药和杯底之间，该触点具有邻近于杯底上孔的部分；和

(e)一个位于炸药顶部的保持装置；

其中所述绝缘衬被定位以将杯子和触点电隔离，并且绝缘衬具有至少一个装置，以便在炸药发射后将导电触点保持在杯子内。

2．如权利要求1所述的电子底火，其特征在于，保持装置包括一个箔片。

3．如权利要求2所述的电子底火，其特征在于，箔片基本上由金属构成。

4．如权利要求1所述的电子底火，其特征在于，保持装置基本上由漆片构成。

5．如权利要求2所述的电子底火，其特征在于，保持装置还包括一个漆片。

6．如权利要求4所述的电子底火，其特征在于，漆片包括至少重量百分比大约为0．5％的碳纤维。

7．如权利要求3所述的电子底火，其特征在于，保持装置还包括一个漆片，该漆片具有至少重量百分比大约为0．5％的碳纤维。

8．如权利要求3所述的电子底火，其特征在于，炸药和保持箔片的结构形成了在导电触点的任一点和箔片之间的大致相同的距离。

9．如权利要求2所述的电子底火，其特征在于，保持装置还包括一个按压装配到箔片顶部上的杯子中的砧铁。

10．如权利要求3所述的电子底火，其特征在于，保持装置还包括一个按压装配到箔片顶部上的杯子中的导电保持器。

11．如权利要求1所述的电子底火，其特征在于，绝缘衬包括聚醚醚酮。

12．如权利要求12所述的电子底火，其特征在于，聚醚醚酮是基本上非结晶的。

13．如权利要求1所述的电子底火，其特征在于，绝缘衬包括粘接剂。

14．如权利要求1所述的电子底火，其特征在于，隔离件具有一个内表面和形成在其上的突起，以便在炸药发射后将触点保持在杯子内。

15．如权利要求1所述的电子底火，其特征在于，隔离件具有一个向内成形的口部，以便在炸药发射后将触点保持在杯子内。

16．如权利要求1所述的电子底火，其特征在于，绝缘衬延伸到杯底中的孔内。

17．如权利要求3所述的电子底火，其特征在于，保持箔片上带有孔。

18．如权利要求3所述的电子底火，其特征在于，隔离件的侧壁延伸到保持装置上并且金属箔片与杯子的侧壁接触。

19．如权利要求19所述的电子底火，其特征在于，保持箔片上带有孔。

20．如权利要求1所述的电子底火，其特征在于，绝缘衬还包括电阻率至少约为100欧姆-厘米的导电填料。

21．如权利要求17所述的电子底火，其特征在于，保持件还包括一个位于金属箔片顶部的导电砧铁。

22．如权利要求17所述的电子底火，其特征在于，导电箔片上带有孔。

23．如权利要求10所述的电子底火，其特征在于，保持装置还包括漆片。

24．一种用于小型武器弹药的电子底火，包括：一个形成在底部的孔；

(a)一个具有顶部和底部的导电杯，在底部上形成有一个孔；

(b)至少一块位于杯内的导电炸药组合物；

(c)一个位于杯底的盘，该盘包括顶面和底面以及一个邻近于杯底上孔的中央导电部分，底部导电部分在盘的顶部和底部具有导电表面，其中盘的底部上的至少一个导电表面的直径小于孔，该盘还包括一个由电绝缘材料制成的环形部分，该环形部分将杯子与中央导电部分隔离；和

(d)一个位于炸药顶部的保持装置。

25．如权利要求25所述的电子底火，其特征在于，保持装置包括一个箔片。

26．如权利要求26所述的电子底火，其特征在于，箔片基本上由金属构成。

27．如权利要求25所述的电子底火，其特征在于，保持装置基本上由漆片构成。

28．如权利要求26所述的电子底火，其特征在于，保持装置还包括一个漆片。

29．如权利要求28所述的电子底火，其特征在于，漆片包括至少重量百分比大约为0．5％的碳纤维。

30．如权利要求27所述的电子底火，其特征在于，保持装置还包括一个漆片，该漆片具有至少重量百分比大约为0．5％的碳纤维。

31．如权利要求29所述的电子底火，其特征在于，保持装置还包括一个按压装配到箔片顶部上的杯子中的砧铁。

32．如权利要求27所述的电子底火，其特征在于，保持装置还包括一个按压装配到箔片顶部上的杯子中的导电保持器。

33．如权利要求27所述的电子底火，其特征在于，保持箔片上带有孔。