通用膛口裝置及方法

2023-05-14 04:11:51

專利名稱:通用膛口裝置及方法
本發明涉及用化學燃燒所產生高溫高壓氣體發射彈丸的槍炮附加裝置，也就是處於槍炮身管出口位置上的膛口裝置，與消聲器、制退器、消焰器類似。在本質上，膛口裝置就是對膛口氣流的處置，而消聲器、制退器和消焰器等則是以特定處置目的所形成的特殊膛口裝置。本發明通過對氣流處置原理再認識，結合新型的內部結構，從而形成具有通用性質的膛口裝置，並且從生產及運用的方法層面描述通用膛口裝置的特徵與性能。
在有關槍炮的技術中，膛口裝置只是作為配套附件的角色出現，然而隨著槍炮整體性能的不斷提高，使膛口氣流及其能量對槍炮性能、射手身心及周邊環境的影響變得越來越突出。現實情況是，對於手槍、衝鋒鎗等短身管輕武器，能使用的膛口裝置種類較多、性能較好，且大都以消聲為主；對於使用量較大的步槍、機槍、機關炮等長身管武器，往往只有種類有限且簡單的膛口裝置，大都以制退為主；火炮大都為長身管，其膛口裝置形式往往以消焰為主，兼顧制退。造成這種狀況的原因之一是由於受尺寸及重量的限制，膛口裝置處理含有極大峰值能量的氣流的能力有限。
因此膛口裝置有必要進行單獨系統化的研究，因為在理論上僅膛口氣體能量的合理利用，就可以抵消掉50％以上的後坐能量。在形式上，以消聲問題而言，由於槍炮所用的消聲器不可能做成像車用的那麼大、那麼長，而且槍炮消聲還要兼顧到彈丸的直線無障礙通過，因而在消聲效果上兩者是無法比較的。既然槍炮的膛口裝置無法做到像車輛那樣理想的消聲效果，那麼膛口裝置就應該考慮如何在有限的尺寸空間內，充分體現出綜合性的作用。
所謂綜合性的作用，就是將氣流的能量分散到各個可以降能的地方，這既包括讓氣體先於彈丸前衝，從而形成一個適合於彈丸飛行的膛口氣場，也包括氣體膨脹過程中傳給膛口裝置的振動能量，從而可以通過膛口裝置本身的諧振特性將振動能量吸收、消耗掉，還可以將允許的振動能量傳遞到槍體上。此外，膛口裝置的綜合作用還包括允許讓使用者附加配件，以達到使用者所需要的額外目的。
以此觀點，通過構思形成了本發明。雖然缺少實驗，但對於本發明的可實現性，是可以從已公開的相關專利中獲得驗證，為此以美國公開的專利為參照，現將與本發明相關的美國專利作為背景技術列舉如下美國專利us5136923公開了具有消音及消焰功能的膛口裝置，不僅給出了用於各種武器的膛口裝置的結構與尺寸，同時在美制M16A1式5.56毫米步槍上進行了測試。用於測試的裝置外形尺寸長約200毫米，直徑約44毫米，內管內徑1/4英寸，在其厚度達1/4英寸的管壁上開40至60個直徑為1/4或3/8英寸的孔。測試表明，當內外管之間為單一空間時，能夠將噪音從165分貝減弱至140分貝，而用螺紋或焊接方式固定的環形板將空間分隔成前後二個或三個時，可分別將噪音減弱至131分貝和130分貝。如果在空間中填充低密度吸音材料，還可以相應地降低幾個分貝。但由於該膛口裝置尺寸過長，內管開孔較密，對製作與使用都不利，而且裝置內部空間的效率不高。
美國專利us5036747的膛口裝置，是將上述的環形分隔板做成向後的碗狀，通過螺紋固定在直徑較大的內管上，同時在內管內與碗板對應的位置上用螺紋固定環形板，從而將空間分成內外二層、多個分段。這同樣存在製作複雜的問題，而且振動有可能使位置發生變動，如果還要採取額外固定如焊接等，那麼在固定之後螺紋又顯得多餘。
美國專利us4307652的膛口裝置，先用兩側引導管將氣流引入向後的兩根排氣管，其長度超過槍的最後端，因而不會傷及射手。而在膛口裝置的前端，用側孔將氣體引入向前開口的膨脹室，從而使氣體能夠先於彈丸排出，且不受彈丸的阻擋影響，使氣壓快速下降。但整個裝置的製作依然複雜，使用也不方便。
美國專利us5063827的膛口裝置，採用側向開有許多孔的氣管，並在靠近膛口的位置，放置一個向前的碗狀擋板，從而使該處的氣流向前流動，形成先前後側的膛口氣場形式。既可以避免對氣流射手的傷害，也可以減弱後坐能量。該裝置雖然簡單，但顯然沒有考慮消聲問題。
美國專利us5753846公開的方法是，將一個較大的管套在武器的身管上，用開孔的擋板與膛口氣室相連，在套管的後段開許多排氣孔，從而可以讓氣體轉向後方的側面排放。實際上就是將一個簡單膛口裝置與後面的排氣套管連接。這種方法適用於長身管武器，但膛口裝置本身還沒有充分發揮效率。
不難發現，上述幾種膛口裝置大都使用了環形的擋板，它不僅可以讓氣體擴散分流，而且可以在氣流的衝擊中獲得對後坐能量的制退作用，尤其是做成碗形的擋環效率更高，因而環形擋板的形狀、數量及固定方式就成為膛口裝置的關鍵。早在1916年，美國專利us1174165就提出了一種固定碗形擋板的方法，其主要特徵是用多根杆，等分地鑲嵌在擋板周邊的槽內，而杆的兩端用端板固定，從而將擋板夾在中間。而1920年的美國專利us1327897，則是用四根杆將多個擋板串在一起。然而，如果沒有外部筒體，這樣的結構很容易發生扭轉，且杆件的作用只限於結構。
此外，美國專利us5814757公開的膛口裝置，是一個與身管螺紋連接的周身開孔內管，以及用螺紋連接的套在內管外的周身開孔外管，從而形成內外二層既開孔連通又無分隔板的排氣筒。美國專利us4907488公開了一種以消音為目的的膛口裝置，由多片碗形擋板組成，其邊緣處用短管相互隔開，最後由封閉的外殼連在一起，較為特別的是，外殼還一直向後延伸到身管的外部，與緊套在身管上的內管一起構成一個封閉的環形空間，許多擋板除了開有讓彈丸通過的孔外，還開有一些邊孔，從而能夠增加相互之間的空間連通，包括與後面的環形空間的連通，從而有助於提高消聲的效果。美國專利us4576083與us4907488基本接近，只是將分隔碗形擋板的短管直徑縮小，並在管上開孔，形成局部的內外二層連通空間，使短管同時擔負諧振的作用，這樣可提高零件的效率，但使用時短管移位問題不容易解決。
此外，美國專利us6595099也是一種具有參考價值的膛口裝置，它通過在外殼上開出密集的側縫及前端蓋上開出5條放射形狹縫來緩和氣流。該裝置通過在美式M4卡賓槍上發射M193型和M855型子彈進行測試，結果表明該裝置具有提高射擊密集度、降低後坐能量、消除射擊火焰及降低噪音等特性，因而是一種多功能膛口裝置。這種將膛口裝置多功能化的思想與本發明的思想是不謀而合的，但本發明無論從思想還是從內容都與其有顯著的差異。
關於用膛口裝置提高射擊密集度問題，由於槍炮在力學上是一種懸臂結構，射擊時很容易產生振動，從而使重複射擊的落點分散，解決的方法之一就是在管口配置一個質量物，通過抑制振動來提高射擊的密集度。因而在理論上所有的膛口裝置都具有提高射擊密集度的特性，只要保持膛口裝置的對稱性，使質量中心不發生偏離，以避免產生不利振動就可以，而密集度的程度高低則往往需要通過試驗與調整的方法才能得到優化。
由此可見，現有的各種膛口裝置要麼過於簡單，要麼過於複雜，在結構上缺少互通性；在形式上大都是有針對性的定型設計，因而不僅本身無法變動與調整，也不能在不同武器上互換使用；也有一些因加工難度較高或體積偏大，因而難以推廣應用；而膛口裝置本身也存在著使用壽命與成本之間的問題。本發明意在創造一種綜合性能較佳的膛口裝置，而評價膛口裝置好壞的標準應該包含這樣四個方面1、氣體的分流位置與洩壓位置的距離；2、氣體的分流總量及洩壓的效果；3、材料及元件的效能發揮；4、控制製作成本，實際上就是降低工藝難度。
本發明的目的就是要解決上述不足，但這是建立在一個全新的思想理念下，即膛口裝置本身首先應該是一個通用性強的平臺，雖然它不可能徹底解決任何問題，但可以做到讓所有問題得到緩解並保留用其他方法進一步解決的可能性。其次，這個平臺本身應該具備不同的組合變化的能力，以滿足不同的需要。第三，由於本發明的膛口裝置在形式上是一種創新，具有廣泛的適用性，因而不可能直接給出裝置的具體數據，但可以通過本發明給出的方法進行設計、製造，再經有限的試驗與定型，就可以獲得理想的實用產品。
總之，本發明的核心內容包括以下四個部分1、基本思想對高壓氣流進行全方位有序的流動導向與能量消耗。主要手段是對衝出膛口的氣流進行分流、減壓與洩氣，在可能的情況下充分利用零件振動來吸收氣體能量，同時利用零件諧振將振動能量轉化為其他能量形式，從而在膛口裝置的四周形成較為溫和氣場。
2、基本形式採用導向組件形成多種樣式的核心構件，充分發揮每個元件的作用。主要結構零件有外殼、前後蓋板、擋板、杆件和連接件，其中，擋板與杆件交叉嵌入，將內部空間分隔為多個與彈丸方向平行的細長空間，每個細長空間都與彈丸運丸運動空間連通，同時又通過開孔的方式向外部降壓排氣或選擇與其他空間連通。
3、各種變化採用不同形狀和數量的擋板和杆件、不同配件，就可以形成主體構件的不同目的的多種運用。主要內部配件有卡簧、填充塊、絲狀或多孔吸音材料等；而外部配件有前罩、後接管、外套管等，從而有較多的內外組合搭配使用方式。
4、降低成本使用低成本原料和工藝，便於大批量生產。主要方法是大量使用金屬薄板進行衝壓、拉伸等快速成型工藝，以及必要的焊接加固，再經簡單的手工裝配及整理檢驗即可完成，從而使通用膛口裝置能夠大量生產，成為槍炮的常規消耗型配件，就如同彈匣那樣。
具體地說，本發明就是一種用金屬材料製作的通用膛口裝置，它由外殼、前後蓋板、擋板、杆件及連接件組成，其特徵在於將多個擋板與杆件的相互交叉嵌入後，能夠將環形截面分成二個或以上的部分，從而使裝置內部除彈丸通過的中央空間外的環形空間被分成二個及以上的細長空間，形成多個與中央空間並行的空間；擋板的作用是將氣體引導到不同的周邊空間中，杆件的作用是引導氣體的流動方向，外殼將擋板及杆件組合成一個能夠承受氣體衝擊的結構整體，而連接件的作用是將膛口裝置與槍炮的身管口快速、方便及有效地連接在一起；氣體通過衝擊擋板釋放能量，並在細長空間中擴散與外洩，內部氣體及物體的振動通過裝置中各零件的諧振而弱化。
膛口氣體能量主要包含氣體膨脹能、物質動能和熱能以及未燃燒火藥潛能，其中，阻止未燃燒火藥再次爆發的辦法是降溫；物質的動能可以用來抵抗後坐能量；對於膨脹能，雖然可以用增加膨脹空間的辦法稀釋與緩衝，但所需要的空間較大。而實際情況往往是混和出現的，對火藥氣體而言，起主導地位的則是氣體膨脹，而膨脹時會引起氣體振動形成噪音。很顯然，單純採用加大膨脹空間的辦法，只能將已經膨脹的那部分能量釋放出來。只有將膨脹空間中的氣體釋放出去，才會使剩餘的氣體繼續膨脹並釋放能量，而只有當能量釋放時，膛口裝置才能發揮作用。因此，保持膛口裝置中的氣體合理流動，並通過流動分散能量及轉換能量，將原來單一方向的能量噴發，吸收與化解為各個方向的較溫和能量場，才是膛口裝置的核心任務。
本發明的目的及其解決技術問題的方法可以採取以下的技術措施來實現。即，依據本發明提出的一種通用膛口裝置，包括外殼和前後蓋板，以及導氣杆件、擋板、連接件和配件，其特徵在於導氣杆件及擋板的數量都不少於二個，通過一方或雙方對應開槽與相互嵌套，再加上前後蓋板及配件就組成膛口裝置的內部核心；處於外殼內的內部核心具有將進入的膛口氣體分流、導向及洩壓的功能。
本發明的目的及其解決技術問題的方法還可以採取以下的技術措施來進一步實現。即，前述的通用膛口裝置，其中，外殼、前後蓋板、杆件、擋板都是用金屬板材製作。
前述的通用膛口裝置，其中，在裝置的前端加前方開有孔洞的前蓋。
該通用膛口裝置，其中，前蓋採用拉伸方法製造，為內喇叭形，孔洞為呈放射狀排列的長條形。
前述的通用膛口裝置，其中，外殼用金屬細線或薄條纏繞內部核心所形成的軟殼。
該通用膛口裝置，其中，先包裹一至數層消聲織物後再用金屬細線或薄條纏繞。
前述的通用膛口裝置，其中，外殼的截面形狀為圓形或規則截面。
前述的通用膛口裝置，其中，杆件截面為U型。
前述的通用膛口裝置，其中，在裝置的後方、槍炮的身管外加後接段。
該通用膛口裝置，其中，支撐後接段外殼的槽型肋板與導氣杆件連成一體。
前述的通用膛口裝置，其中，安裝時內部核心用卡簧固定。
上述任一通用膛口裝置，其中，外殼和前後蓋至少有一處開孔排氣。
上述任一通用膛口裝置，其中，採用輔助杆件支撐擋板。
該通用膛口裝置，其中，輔助杆件與導氣杆件用一塊板折成。
一種使用通用膛口裝置的方法，其特徵在於通用膛口裝置固定在武器身管外的結構上，且該膛口裝置與武器的身管之間連接不固定。
下面將通過附圖作更為詳細的說明。附圖中普遍採用了軸測透視圖表現方式，其中
圖1為用半透明外殼表示的現有技術內部的基本原理示意圖。
圖2表示一種將圖1外形尺寸相同的物體分成相等二份的方法。
圖3及圖4用半透明外殼表示二種不同膛口裝置內部的示意圖。
圖5為一種本發明膛口裝置的三維立體外觀。
圖6表示了圖5的膛口裝置分解及部分剖切後的三維立體。
圖7用透明外殼進一步表示圖5的示意圖。
圖8示意本發明的膛口裝置的內部空間結構。
圖9示意一段方形外筒的膛口裝置。
圖10a及圖10b示意二種杆件的變化形式。
圖11示意多片耗能擋板組合的變化形式。
圖12示意內部核心組合構件的定形及定位方法。
圖13表示在圖5基礎上變化的一種膛口裝置。
圖14是圖13的分解圖。
圖15為圖14中內部構件的分解。
圖16為圖15中所杆件外的其他構件的分解。
圖17為擋板片段嵌入杆件及填充塊的局部示意圖。
圖18為圖17中的擋板及填充塊變化示意圖。
圖19為一種炮用整體式膛口裝置示意圖。
圖20、21、22及23都是圖19的局部示意圖及相關變化示意圖。
圖24為一種槍用一體化膛口裝置在槍中的位置示意圖。
圖25、26及27是圖24中膛口裝置的局部示意及變化圖。
圖28為圖27中膛口裝置外蓋的局部示意圖。
圖1為最簡單的現有技術，透過半透明外殼1和前蓋3可以較容易地看清其內部構造，彈丸與高溫高壓氣體可以無障礙地通過內管2，即便不用內管2，該空間仍然是彈丸與氣體必經之地。膛口裝置的作用在於，將氣體擴散到外殼1與內管2之間的空間中，前蓋3和後蓋5起封閉作用，使用擋板4可以將內部環形空間分開。氣體一開始衝擊擋板4及前蓋3時，它們會受到一個前衝力，這可以用來抵消後坐能量，但是當環形空間內的氣壓逐步與氣體接近時，前衝力就會下降到零。
及時地將減壓後的氣體向外排放，是膛口裝置的一個技術突破口。在圖2中，與圖1有相同外形尺寸的圓柱體6，可以分解為二個體積相等的物體7，它們的一端為環形，可以用來均衡進入的氣壓，另一端為二根扇形截面的柱。將該形體用於膛口裝置時，只要在扇形柱的遠端開孔向外排氣，就可以獲得較大的進氣與出氣距離，從而可以在這段距離上對流過氣體進行各種有效的減壓處理，因而無疑是增加了膛口裝置的有效長度。
本著這一思想，圖3的膛口裝置形式可以獲得最大的直線長度，透過半透明外殼8可以看到，與圖1相比該裝置取消了內管2，並在前蓋9及後蓋12分別增開了二個孔。而內部擋板11上則開了四個孔，不僅將擴散氣體分成前後二段，而且再通過四根二組排氣管10和13，將減壓後的氣體排放出去。這種方式可以獲得兩倍長度效果。
而圖4比圖3又進了一步，直接將四根二組內管改為U形杆件17和19，不僅可以讓外殼參與導流氣體，而且還可以在外殼上開孔側向排氣。由於排氣截面形狀16發生了改變，這就使前蓋15、後蓋14及擋板18的形狀發生相應的改變。比較圖1至圖4，圖4則具有較好的性能，也較容易實現。需要說明的是，即使前後蓋不開孔，只要在相鄰的外殼上開孔排氣也可以，也就是說排氣是必須的，即前後蓋及外殼必須至少有一個是開孔的，這同樣適用於以後要說明的本發明的各種膛口裝置中。
圖7是對圖4的再進一步改進，首先是將四根二組U形杆件28、29與前後蓋30、33及擋板32都相交，相交位置34表明，這些杆件可以參與前後蓋及擋板的支撐與穩定。在該圖中，還使用了多片相同形狀的擋板31，它們完全靠與杆件28相交來獲得支撐。這種杆件與擋板相交的形式就是本發明的核心技術體現，也更加清楚地闡述本發明的原理即，通過杆件與擋板的組合所形成的扭曲空間，將氣體分流至多個平行管道中，只要這些管道上開有孔洞或縫隙，通常在最末端，從而使氣體得以洩壓與流動。雖然吸收及消耗能量，以及重建外部能量分布場是所有膛口裝置的共同特徵，但本發明的突出之處在於杆件與擋板的組合形式。
更概括地講，本發明裝置的內部空間可以劃分成如圖8所示的多個不同功能區，即在一個與圖1體積形狀相同的圓柱體35中，可以分為出口部分空間36，中心空間37及由密集擋板組成的耗能空間38，而餘下的則是彈丸與氣體首先穿過的空間。圖6是可具體實施的膛口裝置的三維立體透視圖，其中，成135度夾角的剖切面23和24將切到的部位用深色顯示出來。圖中，氣體的流有三種方式，首先是從中心穿過；其次，通過導氣杆件62的開槽口66進入導氣杆件，從導氣杆件的截面202可以看到氣體可以從前方201流出，但後蓋板206則阻止氣體從後面流出；第三，氣體在前蓋板截面203、外殼截面204及導流擋板截面205的約束下，從導氣杆件之間的空隙207流出後蓋板206。
圖6中，外殼21的沿口25採用機壓內收的方法將調氣板26壓住，而槍口連接體22則採用螺紋27連接方法，調氣板26與槍口連接體22之間可以用焊接的方式連接在一起。圖5為該膛口裝置的外觀，其外殼21的前端也是採取折邊20的方式壓緊內部零件，由於視角關係，只能看到連接體的局部22。
圖13是一種外觀與圖5不同的膛口裝置51，筒體尾部50也採用了折邊的壓緊導流板81(與調氣板26相同)方法，前蓋53與外殼51連接的部位在52。圖14是圖13的初步分解圖，但方向正好相反。前蓋53可以用衝壓拉伸的方法一次加工成型，從而可以保證經濟地獲得光滑的轉角55以及數條呈輻射狀排列的條形孔54。外殼51用衝壓的方法開槽58，從而在內部出現突出部分56，既可以用來壓緊內部零件，又可以讓前蓋的折邊52壓入，起到連接的作用。為此外殼51需要向前延伸一段長度57，而在外殼上有規則地開一些小孔59，能夠降低外殼51所受到的氣體壓力。
前蓋53的作用是一方面利用內部空腔繼續擴散氣體，同時也可以混和由導氣杆件62傳來的擴散氣體，另一方面，由於來自導氣杆件62的氣體擴散速度大於彈丸的速度，因而將先於彈丸到達，通過前蓋53的穩壓後從條形孔54向前噴出，使前方的氣體預先有一個與彈丸飛行方向一致的氣體流，即降低阻力又排除其它射擊氣流的幹擾，這在交替發射的多管武器中較為重要，至少可以縮小相互之間的距離。但真正意義上的膛口裝置前蓋為擋板形式的薄板，即內部核心63中的前蓋板61，導氣杆件62的折邊部分60削去後，與前蓋板61一起被前蓋53的折邊52壓住。
圖15為內部核心63的分解圖，其中，與槍管的連接部分64由連接體79和導流板81組成，連接體採取套筒的形式，與圖6相比，連接部分的方向正好相反，實際上，內部核心63與圖5的區別就在於少了外殼及連接體形式不同這二點。不難看出，只要將導氣杆件62的兩端與前後蓋板焊接在一起，如採用點焊的方式，就可以使內部核心組合件65成為一體。而其的工作原理與圖7及圖8是相同的，其中，導氣杆件62的缺口66可以保證在全長狀態下仍然有氣體進入，從而可以使圖7中的U形杆件28可以直接長至底部，這有利於實際製作。
圖16將內部核心63除杆件62外的所零件在一條軸線上分列出來，由於圖13、14、15和16都是同一個膛口裝置，只是分別表示了不同的組合與分解狀態，因而通過三圖的相互對照更容易獲得確切的信息。其中，前蓋板61的邊緣69與外殼的內側接觸，開內孔67讓彈丸通過，四個槽口70既可以部分嵌入導氣杆件，又不會堵塞氣體的流動，小槽口68可以壓住導氣杆件的折邊。
多片擋板71組成了一個耗能區，它們的特徵在於，最大的邊緣72不接觸外殼的內壁，而槽口73的形狀與深度與前蓋板中的槽口70基本一致。但仍然存在多種變化的可能性，如圖11所示，可以將擋板40的槽口位置的板不切除，直接折向一邊，多片組合39時，只要保持相互間相同的折角41或42，即可以避免氣流的人為不均勻。
導流擋板74就是將擋板組71中的一片長邊的邊緣延長一段並折角成90度，其作用類似於圖4中擋板18與部分U型杆件19的組合。導流擋板74的彎折部分並不受到其他約束，如果射擊產生的氣體壓力過大，則可以將其205衝開，讓氣體直接向後207流出(詳見圖6及前面的描述)。後蓋板76的開槽77位置正好與導流擋板74的折邊配合，而最大的邊緣與筒體內壁相接。後蓋板76的四個孔洞75恰好可以讓連接體79的突起部分78嵌入，而導流板81可以在外殼內轉動，一方面改變氣流出口80的方位，另一方面可以通過內徑的轉動變化來夾緊槍管(未畫出)。
在圖17和18中，都是用U型折板杆件82的突出部分嵌入擋板83、87和88(只畫了一小部分)，使擋板側向受力面84加大，從而可以降低擋板上的局部應力，其中擋板87的嵌入部分彎折了一個角度，而扭轉擋板88的嵌入部分可以阻止U型杆件82的分離。通常杆件與擋板的交接點86是應力最為集中的地方，如果條件允許可採用點焊進行加固。
必要時還可以在U型杆件突出部分的後面填入支撐材料85、89，以保持零件形狀的穩定，其中填充材料89有部分傾斜。在小型膛口裝置中，填充材料為可硬化的軟性填充物嵌入，如加熱軟化的鋁；而大型時則可用硬性的填充塊，並用點焊將擋板與填充塊連接在一起。其中，填充塊可以用預製長杆製作，比如採取精密澆鑄成型方法，使其又成為杆件成型的模具，即製作杆件的板直接包在填充塊外，開槽時既可以同時一次進行，也可以只進半深後將填充塊取出，然後從填充塊的背面斜向切斷，其形狀如89，安裝前需要將嵌入的擋板先相應地彎折一個角度87。
由於杆件受力主要是由擋板傳來的縱向力，而側向氣體的衝擊力相對較小，因而填充塊最主要的結構作用是保持杆件的穩定性。又由於開槽擋板在杆件突出的內部彎折後就具有了一定的擋板間支撐力，因而對於氣體能量不大的場合可考慮用輕質填充料，若材料同時具有微孔吸音能力則更好。當然，還可以考慮直接用軟質吸音填充物。通常，填充材料的體積主要取決於折板杆件的嵌入寬度、深度及形狀。
折板杆件的嵌入深度還可以超出擋板，如圖19中的擋板內孔104擴大後，導致U型杆件的突出部分103外露，從而形成一種全新的變化形式，可以有多種運用，例如可以防止重型炮彈受重力影響而下落碰撞擋板，而在滑膛炮中還可用杆件支撐彈丸飛行，因此膛口裝置的實際內孔直徑可以接近炮口直徑。還可以參照圖23將不同高度的杆件連接在一起，例如，在有三條杆件的膛口裝置出口處接一段較高的杆件，即可用來切割綑紮尾翼穩定脫殼彈外殼的金屬線，從而使外殼在飛出膛口裝置後與彈體分離，而同樣的膛口裝置在發射其他炮彈時，由於下方的擋板內孔擴大而不容易發生碰撞。這種膛口裝置的使用前提是炮彈的下落程度不大，且膛口裝置的截面底邊與水平面基本平行，這可以通過轉動膛口裝置進行調整。
需要說明的是，在同一桿件上，可以通過不同的彎折形式以達到不同的嵌入深度，如圖10a。同樣，當用於杆件的板材為梯形時，也會產生兩端不同的寬度與深度變化，如圖10b。由此可以認為，通過杆件的形狀選擇及輔助性的材料支撐，是可以滿足較大氣體能量變化幅度的衝擊的，這為本發明的通用性提供了一種內在的結構上的支持。
擋板的作用主要是分離擴散的發射氣體，由於其受到的側面衝擊力被傳遞到杆件上，而徑向受到的力又相對較小，因而可以選取相對較薄的厚度。這對採用衝壓加工製作是有利的，而且如果將內孔衝壓形成的毛邊朝向武器的身管方向，更容易引發本身的振動。只要將這種振動能量以諧振的形式在材料內部轉化吸收，同時又防止共振現象的出現，那麼就相對減小了氣體中的能量。有關擋板的振動及諧振效率，可以通過試驗及相應的經驗公式獲得。
由於膛口裝置的振動所造成能量消耗，將直接導致氣體能量的相應減少，雖然吸音材料在本質上也是通過振動吸能，但本發明的思路是通過零件振動來體現的，因而可以說是各種膛口裝置的一種降能新途徑。然而，由於本發明缺少相關試驗與論證，因而不作為發明的目的，但並不等於忽視該內容的核心作用與應有的地位。也就是說，在本發明的技術領域：
內，已包含了對振動降能的相關內容公開。
進一步的公開說明是，只要人為地將擋板內孔做成鋸齒狀，就可以加大振動的形成與幅度，這也將意味著更多氣體能量的減少。幾乎只要氣體流過的地方或氣體與物體接觸面，都可以採取增加形狀變化來取得更大的振動。例如，擋板的外緣也可以鋸齒化，而板面可以採取壓、劃及化學處理，使氣體流過時能夠形成更大的振動效果。
再進一步，由於本發明的膛口裝置將內部空間分為多個可流動氣體的「管道」，因而經過處理的杆件及外殼才可以起到增加振動及參與諧振的作用。也正因為有如此的思想，本發明的膛口裝置也會考慮採用多零件非緊密嵌套的組合型連接方式。
此外，擋板形狀變化還可以有內部、外部衝壓成碗形，內部、外部分段彎曲，以及不等厚度、波浪形式等。這些變化形式不僅可以組合起來使用，而且在多片組合時，也存在組合上的變化，例如距離武器管口越遠的擋板，使其內孔直徑越大，從而既可以提高分離氣體的能力，又避免彈丸與擋板的碰撞。
從材料等價上看，擋板的組合是一個開孔率很高的內管，而且其內徑可變，但在生產加工時則更加簡便。而從效率等價上看，使用同等質量的材料，擋板受到的氣體能量比開孔內管更大。因此可以在較短的距離內快速一層層地剝離由發射產生的高壓氣體，使膛口裝置在取得同等分離氣體效果下將長度縮短。即使擋板與杆件的質量之和超過內管，但吸收與轉化的能量將遠大於後者，而縮短長度與消耗能量恰恰分別是膛口裝置的主要限制條件與根本任務。
上述各種變化形式實際上已包括了相應的設計計算、試驗生產方法。關於膛口裝置與槍炮的接口問題，可以分為通用接口與專用接口兩種，其中專用接口由武器生產商提供，而通用接口通常為螺紋連接形式，也可考慮精密套接方法。此外，就具體使用而言，本發明的實施方式可以有許多，現舉兩例有代表性的實施方案1、炮用整體式膛口裝置如圖19所示，該膛口裝置96具有後接段，即炮管90插入膛口裝置的後蓋92至膛口裝置96的前後分段處100，或者說，具有切角三角形截面94的膛口裝置有部分段是套在炮管90上的，而膛口裝置96內的所有零件都不能進入炮口內徑91所處的縱向空間。膛口裝置96的前蓋開孔98，導氣杆件99的突出部分接近內孔。但內部的導氣杆件突出部分102隻嵌入擋板的一半左右，以方便擋板的振動。
從局部透明化的外殼97可以看到槽形杆件93的截面中段緊靠在炮管上，兩側肋板既可以支撐外殼又可以分隔氣流為六股，但通常可分為方向相反的二組。只要槽型材料的盡端95不與後蓋92連接，就可以讓流入的氣體以相同的氣壓回流至前方。膛口裝置的外殼也可以做成其他形狀，如圖9所示的一段方形橫截面體形狀。
由於火炮的氣體能量都較大，因此需要用較多的擋板來耗能，但這樣會造成杆件106上開槽105過多、過密，解決的方法是增加輔助杆件107，如圖21所示。同時將擋板按半開槽、交錯開槽及不開槽等類型組合在一起101，但選用類型數量及排列的次序不論。還可以重複擋板組合101，從而使導氣杆件106上的開槽105數量下降、間距加大。此外，導氣杆件106還可以與輔助杆件107重新組合成圖22所示的異型杆件110，這樣可以用整塊板一次性彎折成型。但輔助杆件的側壁應該開設通氣孔108以保證兩側氣壓的一致，同時與外殼97的接觸面可以鑽孔109並用螺栓或鉚釘連接，以保持自身的穩定。
從圖21中不難看出導氣杆件106與輔助杆件107有著相似之處，即都是類似U型的折板，只要將輔助杆件反轉，就可以具備導氣的功能，但輔助杆件的定性為結構支撐，且主要用於支撐較多的擋板。因而可以這樣設計杆件只要尺寸允許，可以在擋板的圓周上設置儘可能多的導氣杆件，然後根據實際所需要的導氣量，將多餘的導氣杆件轉為輔助杆件，如果輔助杆件仍然較多，再考慮減少部分杆件，同時將保留的導氣杆件與輔助杆件從新均勻布置。
同時表明，輔助杆件的設置方式及與導氣杆件的組合方式可以有許多種，但要讓兩側的氣體壓力保持基本接近。輔助杆件的使用是很有必要的，可以克服導氣杆件開進氣口66時無法支撐擋板的問題，並使擋板的密度加大。當擋板的間距縮小後，就可以使擋板之間不同步振動時發生相互碰撞，從而消耗能量。
後段槽型杆件93與導氣杆件106(包括110)的側面肋板，在位置相同的情況下可以連接在一起。如圖23所示，通過加入連接板112將兩種杆件連接在一起，從而增強了膛口裝置整體的結構強度。而膛口裝置內核的後蓋板111(只畫了部分)，將氣體前後分開。
本裝置的後段利用槽型支撐杆件93使氣體反回的形式，主要用來進一步降低氣體的能量，且在末端100附近開孔排氣時，不會傷及炮身手，也間接地達到了縮短膛口裝置長度及增加裝置強度的目的；並可利用處於身管90上的杆件93進行散熱。由於後段的組合裝配及快速更換都比較容易，幾乎不可能引發射擊故障，同時也是對管身90的附帶防護。因而後段形式可用於其他具有長身管的武器上，並可與前段部分分開使用，以方便前段膛口裝置或其內部核心的快速更換。
本膛口裝置％由於輔助杆件107或110部分的存在，使膛口裝置抵抗氣體衝擊的能力增強；又通過設置密集擋板增強消耗氣體能量的能力，從而提高了制退效率；而套在身管90上的後段還可以增強身管的平均強度。由於相對增加了重量，因此需要額外動力操作，所以尤其適合於在各種具有獨立動力的運載平臺上的火炮使用。
2、槍用整體式膛口裝置圖24為一種整體式槍械115，可分為後段128及整體式膛口裝置即前段117，116為前後分段的位置。前蓋118與53基本相同，但可以採用內螺紋固定在整體式膛口裝置的外殼117上。圖25為直接使用圖13的膛口裝置121，透過透明化的外殼120可以看到槍管122插入膛口裝置121中，由於有了一個附加的外殼119，因而消聲的效果會更好。
圖25是將圖24中的膛口裝置121內殼去掉後所剩餘的內部核心123，透過透明化的外殼124可以看到新增的後支撐板125，從而將內部核心123託住，這樣部分切除的槍管就可以在連接套管中前後移動一個間隙126。而內部核心放大後如圖12所示，彈性卡簧43和44嵌入開槽47的導氣杆件49，即未開槽的導氣杆件62，卡簧內彎46可以防止移動造成導氣杆件49的脫離，而卡簧外折45可以臨時性固定在外部某個物體上。
顯然，卡簧是在裝配或安裝內部核心時的臨時手段，因而也同樣適用於圖5、圖13甚至是圖19的具有用杆件與擋板交叉嵌套的同類膛口裝置中，在導氣杆件49的折邊上開孔47，就可以用鉚釘及螺栓與外殼長期連接。方法是先將扎有卡簧的內部核心插入外殼，然後從外殼向內鑽孔並打穿導氣杆件49的折邊，從而形成孔洞47，若用抽芯鉚釘連接還可以作為筒體外殼上的排氣孔。
但在圖26中，由於內部核心與外殼有一定距離，如果沒有其他外部夾緊力，可以考慮用金屬細線或薄條密集纏繞的方法加固，還可以考慮在纏繞前先包上一層或數層軟性的透氣消聲材料，這種材料通常為織物。這種方法實質上就是一種軟外殼，其形狀與內部核心有關，而纏繞的密度與層數決定了排氣壓力與數量。這種方式適用於所有膛口裝置中，但從效果上看，比較適合於氣體能量小的槍械中。
在圖27的整體式膛口裝置方案中，採用兩片形狀對稱的小活動外殼113，通過其半圓形肋骨114將內部核心夾緊，見圖28，從而使外殼127的開口減小。
結合前面的描述表明，膛口裝置的外殼形狀幾乎可以是隨意的，但通常取截面較規則的形狀，而整體化的大外殼可以實現快速裝卸膛口裝置的內部核心，同時也增強了制退及消聲性能。此外，由於內部核心安裝在外殼上，因而將制動力首先傳遞到前段外殼117上，而槍管上的後坐能量也會傳遞給武器的後段外殼128，從而使射手最終只感覺到相互抵消後的後坐能量。這是一種新型的傳力途徑，適用於各種可用外部結構支撐膛口裝置而不是用身管支撐的武器中，尤其適合於新型一體化輕武器。
由此可見，本發明具有許多有益的效果。首先，通過空間劃分與摺疊，使裝置本身更加緊湊，從而可以有效地縮短膛口裝置的長度，這對長身管武器有利，尤其是各種口徑較大的火炮。其次，用擋板與杆件的組合，取代了通常的開孔內管，不僅折算開孔面積比率高，而且抵抗氣流衝擊的能力優於其他沒有內管的擋板形式，同時也便於數位化模擬與設計計算。第三，零件之間的連接形式獨特，既存在零件之間的運動間隙並產生振動，又由於相互之間的擠壓將該運動幅度限制在材料變形的彈性範圍之內，且由於同一零件上存在多個這樣的運動點，從而更容易諧振與消耗能量。第四，可使用薄板材料進行快速衝壓、拉伸等加工方式製造，便於大批量生產，如採取局部點焊的方法代替螺紋的加固、連接與總裝，可使加工更加方便，從而有可能採取快速報廢的方法避免膛口裝置性能下降所引發的各種問題，這點在使用量極大的輕武器領域尤為重要。
由於用火藥發射彈丸的槍炮仍然是目前各國軍事裝備中最基本的常規武器，而且其使用量極大，因而先進的膛口裝置將具有巨大的用武之地。此外，根據現有的各種膛口裝置特性，可以推斷本發明在制退、消焰、消聲及提高射擊密集度等方面都具有正面的效果與潛力，這是可以通過試驗驗證的。雖然膛口裝置本身不是武器，但其可以改善發射的負面影響，尤其是緩解射手的射擊心理反應，對提高戰鬥力具有不可估量的作用。正因為如此，本發明具有極為廣闊的進一步研發前景。
綜上所述，雖然膛口裝置的形式有多種多樣，且本發明也只是其中之一，但最終目的只有一個，即緩解槍炮射擊後的氣體能量。顯然，在形式與目的之間，就是由不同膛口裝置所表達的如何進行實用性的氣體能量處置方法。本發明在形式上是以環形擋板與杆件的交叉嵌入的結構為基本特徵，以及在這種簡單形式下所包含著的諸多變化，但基本思路是通過氣體的分流、降壓、洩氣、耗能等綜合手段來達到緩和氣體的目的。
由於不同種類的槍炮武器之間，存在著較大的差異，因而較難確切地說本膛口裝置的某一變化形式都具有普遍性。通常，口徑較小的武器，膛口裝置的外部尺寸相應也較小，所以其內部可使用的變化手段相應較少，反之，口徑越大，內部可使用的變化就越多。為此本發明採取統一描述各種變化，由實際使用者分級選用。所說的分級，就是根據不同武器的口徑尺寸，將膛口裝置劃分為多個標準尺寸的類型和級別。
一種可行的分類、分級方法是首先將槍炮分為二大類，在槍械中再設三類6級，即分為手槍型、機步槍型及重機槍型三類，每一類型中各設標準與高級二級；而在火炮中則按口徑分為四類10級，即40毫米及以下類，分30毫米上下二級；40毫米以上至100毫米類，每20毫米設一級共三級；100毫米以上至220毫米類，每30毫米設一級共四級；220毫米以上類只設一個自由級。
分級的依據是基於槍炮的口徑、發射火藥的能量、膛口裝置的外形尺寸及材料用量都呈成正比關係。原則上每級膛口裝置的最大直徑約為武器平均口徑的六倍，或身管外徑的二至三倍；長度約為彈丸平均長度的二倍，火炮的比例要低一些。從實用的角度看，膛口裝置的最大尺寸必須在長1米以內，直徑在炮管口外徑的三倍以內，具體標準尺寸略。
運用分級方法後，本發明就可以用少量的規格覆蓋現有各種用火藥發射彈藥的槍炮武器，因而具有普遍性和通用性。而在那些新設計的武器中，設計者還可以有更多的變化餘地，如膛口裝置與武器之間的不同連接方法、杆件與擋板的不同組合數量及形狀尺寸，但關鍵取決於設計者對消聲、消焰、制退等不同目的需要，最終還需要通過綜合性的測試與評估來確定最佳方案。
關於本發明的膛口裝置的使用壽命，由於考慮到振動所帶來的材料內部變化，因而需要設定一個發射次數的限制，但至少不能低於一場戰爭所需要的連續發射數量，或者是槍炮所配備的基本彈藥數。此外，超過一定年限的膛口裝置也要按保養情況進行壽命限制。本發明的膛口裝置不適宜採取完全分解的方式進行保養，因為有可能在折裝及清理過程中造成零配件的隱性損傷，但可以用外部敲打及噴水衝洗的方法，將內部火藥殘渣及雜物傾倒掉。
總之，本發明已對通用膛口裝置的核心內容及各種可能的變化作了充分的描述，一切與之相關的組合變化及試驗數據等內容，即便本文沒有提及，只要是在本專業技術人員所熟悉的範圍內，均未脫離本發明的技術範圍。
權利要求
1.一種通用膛口裝置，包括外殼和前後蓋板，以及導氣杆件、擋板、連接件和配件，其特徵在於導氣杆件及擋板的數量都不少於二個，通過一方或雙方對應開槽與相互嵌套，再加上前後蓋板及配件就組成膛口裝置的內部核心；處於外殼內的內部核心具有將進入的膛口氣體分流、導向及洩壓的功能。
2.根據權利要求
1的通用膛口裝置，其中，外殼、前後蓋板、杆件、擋板都是用金屬板材製作。
3.根據權利要求
1的通用膛口裝置，其中，在裝置的前端加前方開有孔洞的前蓋。
4.根據權利要求
3的通用膛口裝置，其中，前蓋採用拉伸方法製造，為內喇叭形，孔洞為呈放射狀排列的長條形。
5.根據權利要求
1的通用膛口裝置，其中，外殼用金屬細線或薄條纏繞內部核心所形成的軟殼。
6.根據權利要求
5的通用膛口裝置，其中，先包裹一至數層消聲織物後再用金屬細線或薄條纏繞。
7.根據權利要求
1的通用膛口裝置，其中，外殼的截面形狀為圓形或規則截面。
8.根據權利要求
1的通用膛口裝置，其中，杆件截面為U型。
9.根據權利要求
1的通用膛口裝置，其中，在裝置的後方、槍炮的身管外加後接段。
10.根據權利要求
9的通用膛口裝置，其中，支撐後接段外殼的槽型肋板與導氣杆件連成一體。
11.根據權利要求
1的通用膛口裝置，其中，安裝時內部核心用卡簧固定。
12.根據前述任一權利要求
的通用膛口裝置，其中，外殼和前後蓋至少有一處開孔排氣。
13.根據前述任一權利要求
的通用膛口裝置，其中，採用輔助杆件支撐擋板。
14.根據權利要求
13的通用膛口裝置，其中，輔助杆件與導氣杆件用一塊板折成。
15.一種使用通用膛口裝置的方法，其特徵在於通用膛口裝置固定在武器身管外的結構上，且該膛口裝置與武器的身管之間連接不固定。
專利摘要
一種用金屬材料製作的通用膛口裝置，它由外殼、擋板、杆件及連接件組成，其特徵在於將多個擋板與杆件的相互交錯嵌套後，能夠將環形截面分成二個或以上的部分，從而使裝置內部除彈丸通過的中央空間外的環形空間被分成二個及以上的細長空間，形成多個與中央空間並行的空間；擋板的作用是將氣體分流到不同的周邊空間中，杆件的作用是引導氣體的流動方向，外殼將擋板及杆件組合成一個能夠承受氣體衝擊的結構整體，而連接件的作用是將膛口裝置與槍炮的身管口快速、方便及有效地連接在一起；氣體通過衝擊擋板釋放能量，並在細長空間中擴散與外洩，內部氣體及物體的振動通過裝置中各零件的諧振而弱化。
文檔編號F41A21/34GKCN1821704SQ200610025052
公開日2006年8月23日 申請日期2006年3月24日
發明者徐永生 申請人:徐永生導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan