專利名稱:作用速率控制系統(tǒng)的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的相互參照本專利申請(qǐng)是由本專利申請(qǐng)署名的發(fā)明人于2003年10月31日申請(qǐng)的題為“作用速率控制系統(tǒng)”序號(hào)為No.60/516,583的美國(guó)專利申請(qǐng)的先期申請(qǐng)的共同待審的臨時(shí)專利申請(qǐng)的正式申請(qǐng)。本專利申請(qǐng)按照管理臨時(shí)專利申請(qǐng)的法規(guī)特別是35U.S.C.§119(e)(1)與37CFR§§1.78(a)(4)和(a)(5)請(qǐng)求享有所引用的臨時(shí)專利申請(qǐng)申請(qǐng)日的優(yōu)先權(quán)。該臨時(shí)專利申請(qǐng)的說明書和附圖特別參考合并于此。
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明總的涉及輕武器，特別涉及用于控制氣體操作的輕武器的作用系統(tǒng)的作用速率控制系統(tǒng)。
發(fā)明背景“氣體操作的”輕武器如半自動(dòng)輕武器通常利用在一顆子彈的彈藥發(fā)火期間從輕武器的槍管逸出的內(nèi)孔壓力和/或燃燒氣體來驅(qū)動(dòng)輕武器的作用系統(tǒng)。通常，輕武器的作用系統(tǒng)包括一個(gè)附接在輕武器的槍栓裝置上并與其連通的作用套管裝置或滑道。在操作期間，在開火時(shí)，燃燒氣體從輕武器的槍管經(jīng)一系列孔轉(zhuǎn)移到該作用系統(tǒng)，這一系列孔通常是在槍管壁中機(jī)加工的圓孔。該轉(zhuǎn)移的燃燒氣體通常迫使該作用套管裝置向后到達(dá)一后邊界的停止點(diǎn)，使得所消耗的子彈被彈射出來；撞針被移到一扳機(jī)準(zhǔn)備位置；而當(dāng)該作用系統(tǒng)閉合時(shí)一顆新的彈藥子彈被裝載到輕武器的彈盒中。
這些槍管中孔的總體積調(diào)節(jié)氣體的量并因而調(diào)節(jié)傳送到輕武器作用系統(tǒng)的能量總量。但是，對(duì)于上膛的輕武器存在一個(gè)問題，也就是，在特定的口徑內(nèi)可以有大不相同的彈藥提供量(也即在獵槍、步槍和其它類型的輕武器中的開火的大劑量火藥的裝藥量相對(duì)于較輕的打靶裝藥量)，使得通過氣體體積來唯一地控制輕武器的作用系統(tǒng)的能量和/或移動(dòng)是不實(shí)際的。例如，來自用于子彈的打靶裝藥量的產(chǎn)生較小能量的裝藥量通常要求比產(chǎn)生較大能量的裝藥量要顯著較大的孔徑，以便提供足夠體積的氣體來驅(qū)動(dòng)作用系統(tǒng)。因此，通常將氣體操作的輕武器中的孔的幾何尺寸建立成能裝入產(chǎn)生最小能量的裝藥量，也即具有較大的孔，在一種試驗(yàn)中利用加入到作用系統(tǒng)中的補(bǔ)償裝置來減小當(dāng)使用產(chǎn)生較大能量的彈藥時(shí)傳送到作用系統(tǒng)的能量。
補(bǔ)償裝置通常包括彈簧加載的減壓閥，在系統(tǒng)中的操作能量或氣體壓力超過通常由該彈簧提供的一預(yù)定壓力時(shí)該減壓閥被驅(qū)動(dòng)，此時(shí)該補(bǔ)償閥或減壓閥將打開而一部分過多的能量/氣體被逸去或釋放。雖然此類補(bǔ)償系統(tǒng)能減小輸入能量(氣體壓力)，但可用來驅(qū)動(dòng)輕武器的作用系統(tǒng)的能量仍存在顯著的差別。通常利用槍栓速度作為引向作用系統(tǒng)的能量總量的相對(duì)度量，槍栓速度越高，引向作用系統(tǒng)的能量就越大。

圖1大體上例示一種傳統(tǒng)的補(bǔ)償式半自動(dòng)獵槍中產(chǎn)生高能量和低能量的彈藥子彈的槍栓速度比較。如圖1中所示，在這樣一種傳統(tǒng)的補(bǔ)償式輕武器中，對(duì)于使用的不同類型的彈藥，峰值槍栓速度和作用系統(tǒng)終端速度中存在顯著變化。通常，產(chǎn)生較高能量的子彈如大劑量彈藥的子彈有非常高的峰值速度如高達(dá)每秒400英寸。該槍栓速度在整個(gè)沖程內(nèi)相當(dāng)穩(wěn)定而不會(huì)減弱，直到槍栓移動(dòng)到其后止動(dòng)點(diǎn)而其進(jìn)一步的運(yùn)動(dòng)被停止。產(chǎn)生較低能量的子彈的峰值速度通常不像產(chǎn)生高能量的子彈那么高，通常為僅每秒300英寸，而且往往在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定。換句話說，傳統(tǒng)的補(bǔ)償系統(tǒng)通常很快到峰值，然后在輕武器的整個(gè)沖程或周期內(nèi)保持相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定，直到它撞到接受器的后部，而后突然停止而有可能造成損傷。對(duì)于產(chǎn)生較低能量的子彈和較高能量的子彈兩者，置入的能量總量是有限的，但能量在整個(gè)沖程期間并不消耗。
對(duì)于半自動(dòng)式輕武器，最佳的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)是，不管輕武器中彈藥子彈的類型，都能提供一致的槍栓速度分布圖，并能以足夠的能量操作，來保證全沖程具有最小的終端速度。在開火時(shí)，作用系統(tǒng)移動(dòng)的速度影響由于作用系統(tǒng)的操作而形成的各種相互機(jī)械作用的計(jì)時(shí)，而這類速度的變化能導(dǎo)致輕武器部件的可能很嚴(yán)重的錯(cuò)誤作用。過高的終端速度能導(dǎo)致輕武器各種部件的過早疲勞，而在整個(gè)沖程中，過大的作用系統(tǒng)能量(速度)如由高能子彈產(chǎn)生的能量必須消耗或處理掉。過高能量的消耗通常通過當(dāng)輕武器的槍栓裝置和作用系統(tǒng)在作用套管裝置的后止動(dòng)點(diǎn)處停止時(shí)的突然震動(dòng)的機(jī)械撞擊來完成。雖然已聯(lián)用了緩震器來軟化該撞擊，但作用系統(tǒng)速度的快速下降通常仍會(huì)將顯著的慣量負(fù)荷傳遞給各部件，當(dāng)大量射擊能量較高的彈藥時(shí)，有可能導(dǎo)致過早疲勞和失效。
因此，可以看出，有必要設(shè)計(jì)一種能處理該技術(shù)中上述和其它有關(guān)或未述及的問題的輕武器的作用速率控制系統(tǒng)。
發(fā)明概要本發(fā)明指向一種用于氣體操作的輕武器的作用速率控制系統(tǒng)。在一示范的實(shí)施例中，該作用速率控制系統(tǒng)包括一個(gè)作用套管和一個(gè)作用速率控制缸。該作用套管根據(jù)在輕武器開火期間產(chǎn)生的和從其槍管通過氣孔轉(zhuǎn)移的一定體積的燃燒氣體而沿一向后方向移動(dòng)。該作用速率控制缸用當(dāng)作用套管接近其移動(dòng)的后止動(dòng)點(diǎn)時(shí)能控制作用套管的移動(dòng)和減慢的連桿連接在作用套管上。由速率控制缸產(chǎn)生的阻力是作用套管移動(dòng)期間其速度的函數(shù)。
在本發(fā)明的另一方面中，一種氣體操作的輕武器包括一個(gè)槍管、一個(gè)槍栓裝置、一個(gè)聯(lián)接在槍栓裝置上的作用系統(tǒng)和一個(gè)聯(lián)接在作用系統(tǒng)上的速度控制缸。該作用系統(tǒng)包括一個(gè)套管裝置，后者受當(dāng)彈藥子彈開火時(shí)從槍管轉(zhuǎn)移的一定體積的燃燒氣體的驅(qū)動(dòng)。該速率控制缸控制由該一定體積的燃燒氣體驅(qū)動(dòng)的套管裝置的速度。由速度控制缸產(chǎn)生的阻力是槍栓裝置向后移動(dòng)期間槍栓裝置速度的函數(shù)。因?yàn)榕c開火有關(guān)的能量負(fù)荷被速度控制缸吸收，所以槍栓裝置的速度遵循一種受控的和逐漸的減小。
附圖簡(jiǎn)述結(jié)合附圖閱讀下列本發(fā)明的詳述將更好地理解本發(fā)明。
圖1是例示對(duì)傳統(tǒng)補(bǔ)償式半自動(dòng)獵槍上的高低能量子彈的槍栓速度相對(duì)于時(shí)間的比較的曲線表示。
圖2是例示對(duì)包括本發(fā)明的示范的速度控制系統(tǒng)的輕武器上開火的高低能量子彈的槍栓速度比較的曲線表示。
圖3是示意例示本發(fā)明的示范的速率控制系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖4是示意例示本發(fā)明的示范的速率控制系統(tǒng)的透視圖。
圖5是一種輕武器的側(cè)視圖，為清楚起見省去了一些部件，用以例示在一種輕武器的示范環(huán)境中的本發(fā)明的示范的速率控制系統(tǒng)。
發(fā)明詳述下面用當(dāng)前已知的最佳實(shí)施例來描述本發(fā)明。相關(guān)技術(shù)的專業(yè)人員將理解，所描述的實(shí)施例可進(jìn)行許多變化而仍然能獲得本發(fā)明的有利結(jié)果。也可以清楚，通過選擇本發(fā)明的一些特點(diǎn)而并不利用其它特點(diǎn)，也可獲得本發(fā)明的一些所希望的好處。因此，該技術(shù)的工作員將理解，本發(fā)明可以進(jìn)行許多修改和改進(jìn)，這些在某些情況下甚至是希望的并成為本發(fā)明的一部分。因此，下列描述僅作為本發(fā)明原理的例示而不起限制作用，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求
書限定。
本發(fā)明設(shè)計(jì)成提供一種輕武器用的作用速率控制系統(tǒng)，更具體地用于氣體操作的輕武器如半自動(dòng)步槍、獵槍和手槍。雖然圖5中所示的本發(fā)明的示范實(shí)施例是一種氣體操作的自動(dòng)裝彈的獵槍，但該技術(shù)的專業(yè)人員將會(huì)理解，本發(fā)明的速率控制系統(tǒng)也能夠適用于各種其它類型的氣體操作的輕武器，包括步槍和其它長(zhǎng)槍以及手槍。本發(fā)明的速率控制系統(tǒng)還設(shè)計(jì)成在氣體操作的輕武器中基本上不需要壓力補(bǔ)償或輸入能量調(diào)節(jié)。此外，本發(fā)明提供一種依賴于速度的速率控制系統(tǒng)，使得，不管能量輸入多少，無論來自彈藥的高能子彈還是低能子彈，都可以更一致地控制槍栓速度，從而減小沖擊和劇烈震動(dòng)，并改進(jìn)輕武器作用系統(tǒng)的部件和功能的可靠性。
如圖3～5中所示，本發(fā)明的作用速率控制系統(tǒng)10通常安裝在輕武器F(圖5)中，并包括一速率控制缸11(圖3～5)。速率控制缸11通常為液壓缸或氣動(dòng)缸，可以選擇該缸提供某種最小的或所希望的阻力水平，或該缸可以是一種能按需調(diào)整的阻力可變的缸。速率控制缸11通常包括一根缸桿12，缸桿12可伸入和伸出速率控制缸11并在其自由端或遠(yuǎn)端13處附接到一支承板或連接器14上。支承板或連接器14通常連接在作用套管連接器或連桿16上，后者轉(zhuǎn)而連接到輕武器的作用系統(tǒng)17上并由其驅(qū)動(dòng)。該作用系統(tǒng)還包括一個(gè)有一個(gè)或多個(gè)作用桿19的作用套管裝置18，桿19的一端連接連桿16而其另一端連接作用套管21，套管21通常安裝在輕武器的彈盒管(未示出)上并沿其滑動(dòng)。
如圖5中所示，作用套管21與輕武器槍管23的氣缸22連通。輕武器槍管23將包括一系列形成于其中的氣孔(未示出)，從而引導(dǎo)從彈藥的燃燒或點(diǎn)火/著火產(chǎn)生的氣體向著套管裝置18或使其轉(zhuǎn)向。從這些轉(zhuǎn)向的燃燒氣體來的壓力推動(dòng)作用套管21和作用桿19，使其沿箭頭24的方向(圖3和4)向后移動(dòng)，以便引出和排出一顆開火的子彈；扳上撞針；在后終止點(diǎn)或限止處停止作用套管裝置18；以及從彈盒釋放和裝載下一顆子彈，這轉(zhuǎn)而脫開作用系統(tǒng)17，閉合而準(zhǔn)備射擊下一顆子彈。同時(shí)，因?yàn)樽饔锰坠苎b置被向后驅(qū)動(dòng)，所以這樣的運(yùn)動(dòng)和能量被通過連桿16傳向本發(fā)明的速度控制缸11。如圖3～5中補(bǔ)充指示的，在作用系統(tǒng)17操作期間，輕武器的槍栓裝置25將停止在作用系統(tǒng)17上并與其一起移動(dòng)。
如圖3～5中所示，本發(fā)明利用一個(gè)液壓速率控制系統(tǒng)，其中由缸產(chǎn)生的阻力正比于槍栓速度的平方，因此作用套管裝置18驅(qū)動(dòng)得越快，由速度控制缸11提供的阻力就越高。通常，使用的氣孔系統(tǒng)(未示出)是以產(chǎn)生較低能量的裝彈(如打靶裝彈)為基礎(chǔ)的，因而將包括在槍管中形成的較大的氣孔，以容納或提供從槍管逸出的所需壓力或氣體體積，從而驅(qū)動(dòng)用于產(chǎn)生最低能量的彈藥的輕武器的作用系統(tǒng)17。
如圖2中所示，利用本發(fā)明的速率控制系統(tǒng)，在開火時(shí)，當(dāng)燃燒氣體從輕武器的槍管轉(zhuǎn)向時(shí)，該作用系統(tǒng)將被迫向后。圖2進(jìn)一步表示利用本發(fā)明的速率控制系統(tǒng)時(shí)對(duì)于從輕武器開火的產(chǎn)生高能的和產(chǎn)生低能的子彈的速度對(duì)時(shí)間的曲線的比較。如圖所示，對(duì)于兩種類型的彈藥，當(dāng)剛開火時(shí)，速度將有一個(gè)大的尖峰，在那上面從每顆子彈的開火得到的槍栓速度將在其最高尖峰上。產(chǎn)生較高能量的子彈被圖示為具有比產(chǎn)生較低能量的子彈更大的速度尖峰。但是，與具有傳統(tǒng)的補(bǔ)償?shù)妮p武器系統(tǒng)的終止速度中的尖銳的下降(其中作用系統(tǒng)或作用套管裝置的運(yùn)動(dòng)被帶到一個(gè)突然的和可能劇烈震動(dòng)的停止)不同，本發(fā)明的作用系統(tǒng)的過多能量被速度控制缸所吸收和緩沖。結(jié)果，利用本發(fā)明，產(chǎn)生較高能量的(大劑量火藥)子彈和產(chǎn)生較低能量的(打靶)子彈遵循一個(gè)類似的受控特性曲線，該特性曲線顯著地減小了對(duì)輕武器的作用系統(tǒng)的震動(dòng)，并對(duì)輕武器的作用系統(tǒng)和槍栓裝置的部件提供更加控制的作用，從而顯著地減小其上的磨損和疲勞。
如圖2中還指出的，雖然產(chǎn)生較高能量的裝藥量會(huì)產(chǎn)生高得多的初始槍栓速度，但這樣的槍栓速度通常迅速降低到由產(chǎn)生較低能量的子彈所產(chǎn)生的終端槍栓速度，其后遵循更受控制的、符合一致的和逐漸減小的終端速度。因此，使用本發(fā)明的速率控制系統(tǒng)能不管開火的彈藥類型而建立一個(gè)非常一致的槍栓速度分布圖，從而提供開火周期的更受控制的相互機(jī)械作用，該開火周期如扳上撞針、在其后止動(dòng)點(diǎn)處停止作用系統(tǒng)、從彈盒釋放下一顆子彈和脫開作用系統(tǒng)，以便閉合而準(zhǔn)備下一顆子彈。此外，圖1和圖2終端槍栓速度的比較表明，與傳統(tǒng)的補(bǔ)償系統(tǒng)相比，利用本發(fā)明的作用速率控制系統(tǒng)，在滿沖程時(shí)槍栓裝置和作用套管裝置的沖擊速度顯著減小，從而減小傳送到作用系統(tǒng)部件上的慣性力，而且減小其它不希望有的影響如輕武器的反沖。
該技術(shù)的專業(yè)人員可以理解，雖然上面公開了優(yōu)選的實(shí)施例或特點(diǎn)，但可以對(duì)上述說明進(jìn)行各種增補(bǔ)、變化和修改而并不偏離其范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種氣體操作的輕武器，包括一根槍管；一個(gè)槍栓裝置；一個(gè)聯(lián)接到該槍栓裝置上的作用系統(tǒng)，包括一個(gè)由一顆子彈的彈藥發(fā)火時(shí)從該槍管產(chǎn)生的一定容積的燃燒氣體驅(qū)動(dòng)的套管裝置；以及一個(gè)聯(lián)接在該套管裝置上的速率控制缸，用以控制受該一定容積的燃燒氣體驅(qū)動(dòng)的該套管裝置的終端速度。
2.權(quán)利要求
1的氣體操作的輕武器，其特征在于，該速率控制缸包括一個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)缸。
3.權(quán)利要求
1的氣體操作的輕武器，其特征在于，該速率控制缸包括一個(gè)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)缸。
4.權(quán)利要求
1的氣體操作的輕武器，其特征在于，該速率控制缸包括一根可伸入和伸出該速率控制缸并在一遠(yuǎn)端處聯(lián)接到一個(gè)支承板上的缸桿。
5.權(quán)利要求
4的氣體操作的輕武器，其特征在于，該套管裝置包括一個(gè)安裝在彈盒管上并沿該彈盒管滑動(dòng)的套管；一個(gè)由作用控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)并聯(lián)接到該支承板上的套管連接器；以及一根一端聯(lián)接該套管連接器而另一端聯(lián)接該套管的作用桿。
6.權(quán)利要求
5的氣體操作的輕武器，其特征在于，該套管還聯(lián)接在槍管的氣缸上，該槍管包括多個(gè)孔，以便將一定容積的燃燒氣體從該氣缸轉(zhuǎn)向該套管裝置。
7.權(quán)利要求
6的氣體操作的輕武器，其特征在于，在子彈開火時(shí)該套管裝置被燃燒氣體移向后方，而該向后的運(yùn)動(dòng)和相關(guān)的能量負(fù)荷通過該套管連接器而傳到該速率控制缸。
8.權(quán)利要求
7的氣體操作的輕武器，其特征在于，在該向后的運(yùn)動(dòng)期間，該槍栓裝置隨該套管裝置移動(dòng)。
9.權(quán)利要求
8的氣體操作的輕武器，其特征在于，由該速率控制缸產(chǎn)生的阻力在該向后的運(yùn)動(dòng)期間是該槍栓裝置速度的函數(shù)。
10.權(quán)利要求
9的氣體操作的輕武器，其特征在于，當(dāng)該相關(guān)的能量負(fù)荷被該速率控制缸吸收和緩沖時(shí)，該槍栓裝置的速度遵循一個(gè)受控的逐漸減小的特性曲線。
11.權(quán)利要求
10的氣體操作的輕武器，其特征在于，與該槍栓裝置速度有關(guān)的能量負(fù)荷沿該槍栓裝置的整個(gè)沖程由該速率控制缸消耗。
12.一種用于氣體操作的輕武器的作用速率控制系統(tǒng)，包括一個(gè)根據(jù)在開火時(shí)從該輕武器的槍管轉(zhuǎn)移的一定體積的燃燒氣體而可移動(dòng)的作用套管；以及一個(gè)通過一連桿而連接在該作用套管上的作用速率控制缸，用以當(dāng)該作用套管接近其移動(dòng)的后邊界時(shí)控制并減緩其移動(dòng)。
13.權(quán)利要求
12的作用速率控制系統(tǒng)，其特征在于，該速率控制缸包括一根通過一支承板而聯(lián)接在該連桿上的可以伸縮的缸桿，在該作用套管移動(dòng)期間，該缸桿滑入和滑出該速率控制缸。
14.權(quán)利要求
12的作用速率控制系統(tǒng)，其特征在于，該速率控制缸包括一個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)缸。
15.權(quán)利要求
12的作用速率控制系統(tǒng)，其特征在于，該速率控制缸包括一個(gè)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)缸。
16.權(quán)利要求
12的作用速率控制系統(tǒng)，其特征在于，在開火時(shí)該作用套管向該速率控制缸施加一個(gè)能量負(fù)荷。
17.權(quán)利要求
16的作用速率控制系統(tǒng)，其特征在于，該速率控制缸產(chǎn)生一個(gè)阻力，在該作用套管移動(dòng)期間該阻力是該作用套管速度的函數(shù)。
18.權(quán)利要求
17的作用速率控制系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)該能量負(fù)荷被該速率控制缸吸收時(shí)，該作用套管的速度遵循一條受控的減小的特性曲線。
19.權(quán)利要求
18的作用速率控制系統(tǒng)，其特征在于，在該輕武器的槍栓裝置的一個(gè)完整沖程內(nèi)該能量負(fù)荷被該速率控制缸消耗。
20.權(quán)利要求
19的作用速率控制系統(tǒng)，其特征在于，該槍栓裝置被固定在該作用套管上，并在整個(gè)沖程期間隨作用套管而移動(dòng)。
21.權(quán)利要求
12的作用速率控制系統(tǒng)，其特征在于，該作用套管聯(lián)接在該槍管的氣缸上。
22.權(quán)利要求
21的作用速率控制系統(tǒng)，其特征在于，該輕武器的槍管包括多個(gè)孔，在開火時(shí)這多個(gè)孔向該作用套管轉(zhuǎn)移該一定容積的燃燒氣體。
專利摘要
一種用于氣體操作的輕武器的作用速率控制系統(tǒng)(10)，該系統(tǒng)包括一作用套管(21)和一作用速率控制缸(11)。作用套管(21)根據(jù)在輕武器開火期間產(chǎn)生而從輕武器槍管(23)通過氣孔轉(zhuǎn)移的一定體積的燃燒氣體而沿向后方向移動(dòng)。該作用速率控制缸(11)用一連桿(12～16)連接到作用套管(21)上，該連桿當(dāng)其接近其移動(dòng)的后止動(dòng)點(diǎn)時(shí)控制作用套管(21)的移動(dòng)并使其減緩。由速率控制缸(11)產(chǎn)生的阻力是作用套管(21)移動(dòng)期間其速度的函數(shù)。該氣體操作的輕武器包括槍管(23)、槍栓裝置(25)、連接在槍栓裝置上的作用系統(tǒng)(12～16)及聯(lián)接在作用系統(tǒng)(12～16)上的所述速率控制缸(11)。
文檔編號(hào)F41A25/00GKCN1902458SQ200480039447
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2004年10月29日
發(fā)明者M·D·基尼, M·B·雅貝 申請(qǐng)人:Ra牌子公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan