自发光材料、示踪弹药和照明装置制造方法及图纸

一种自发光固体材料，其包括含有铁的氧化物和至少一种稀土金属的人造金属混合物。所述材料通过火焰引燃可诱发为黄色～红色(577～700纳米波长)的自发光。一种隐秘示踪弹，其包括具有尖端和基部的射弹主体，以及配置于所述基部中的固体芯块。所述芯块可由前述的自发光固体材料或者其他合适的材料形成。当发射所述示踪弹时，所述芯块因加热而白热。所述示踪弹发射后向发射方向飞行时，白热芯块发出仅能从后面观察到的光。

Self-luminescent materials, tracer ammunition and lighting devices

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】自发光材料、示踪弹药和照明装置关于联邦政府赞助研究或开发的声明本专利技术是由美国陆军装备研究、开发和工程中心(ARDEC)授予的合同号CON00011161和CON00020616政府支持下所完成。政府拥有该专利技术的某些权利。
技术介绍
本专利技术一般涉及发光材料，尤其涉及新型的自发光固体材料及其在新型的示踪弹药中的用途。本专利技术还特别涉及到新型的发光体及其在新型的照明装置中使用。示踪弹药包括弹头和其他的射弹，其包括提供可见物体的机制，使射击者能够于发射后看到弹药的路径。示踪弹药可包括填充到制造在基部中的空腔中的小型焰火粉末装药。这种装药可通过燃烧枪火药点燃，并且一旦被点燃，就会非常明亮地燃烧足以使裸眼看见。所述示踪器允许射击者看到射弹轨迹并根据需要进行瞄准校正。传统示踪弹药的缺点是不仅射击者看到射弹轨迹而且其他人也可以看到射弹轨迹，包括潜在的目标或敌人。这使得敌人识别枪炮发射的来源并向射击者返回火力。常规的示踪弹药还具有以下缺点：当焰火粉末装药燃烧并离开空腔时，射弹的质量减小，作为结果是：该弹药具有不稳定的末端弹道，这降低了目标准确度。通常用于示踪弹药的焰火粉末材料产生环境问题和危险材料的问题。它们危险并且难以运输、处理和加工，这增加了成本。烟火材料的放热燃烧性质使它们成为火灾隐患。因此，例如，示踪弹药经常导致训练范围内火灾。这些专利文献包括与示踪弹药有关的专利技术。例如，Hollerman等人的美国专利第8,402,896号(路易斯安那大学)的“混合发光弹(Hybrid-LuminescentMunitionProjectiles)”涉及小型枪械示踪器及其可观察性。Riess等人的美国专利第7,661,368号(RUAGAmmotec)的“具有示踪器组合物的硬核夹套弹头......(Hard-CoreJacketedBulletwithTracerComposition...)”公开了含有发光体组合物的示踪弹头。这些专利在所使用的材料、作用方式和其他方面都与本专利技术不同。仍然需要一种改进的示踪弹药，其避免传统示踪弹药的性能的缺点和安全的缺点，并且其适用于军事和娱乐射击。发光的化学物质(又称发光体)广泛用于烟火和国防工业，以增加应用或事件的明亮效果。例如，军事基地经常在训练用枪射击人员时使用“定位”轮。这些轮包括包含发光体完全填充的弹头，发光体在碰撞时产生光的闪光，从而使射击人员跟踪该弹头撞击预定目标的接近情况并进行任何所需的瞄准调整。检测或“看到”该轮行进方向或者击中的位置的能力对于训练是至关重要的。这要求使用发光体，该发光体产生明亮信号，在射程距离以裸眼看到该明亮信号，该明亮信号持续足够长的持续时间(例如，≥1秒)。现有的发光体在它们信号的可见性或者持续时间上并不总是理想的。另外，现有的发光体包含对环境有害的化学物质，例如氯的衍生物(高氯酸盐)。即将出台的新环境法规要求消灭此类有毒物质和污染化学品的使用。专利文献包括与军事训练回合相关的专利技术，军事训练回合产生可视信号以标注它们撞击点。例如，Kroden(阿姆泰克公司(Amtec))等人的美国专利申请第2013/0199396号的“非哑弹信号训练弹药筒和射弹(Non-DudSignatureTrainingCartridgeandProjectile)”公开了一种军事训练弹药丸，其中含有烟火粉末，该烟火粉末点燃并燃烧以提供与物体撞击的芯块的可探测指示。Scanlon(合金表面公司(AlloySurfaces))等人的美国专利第8,783,186号的“在弹药训练弹使用烟火净荷材料(UseofPyrophoricPayloadMaterialinAmmunitionTrainingRounds)”公开了一种含有当该弹药击中目标时产生明亮的闪光的烟火金属粉末的弹药。这些专利文献在所使用的材料、所得信号和其他方面上与本专利技术的不同。仍然存在对改进的“绿色”发光体的需求，以使它们符合环境法规，特别是适用于芯块的发光体，并且保持或超过替代它们的化学物质的发光性能。专利技术概述一种自发光固体材料，其包括含有铁的氧化物和至少一种稀土金属的人造金属混合物。所述材料通过火焰引燃可诱发为黄色～红色(577～700纳米波长)的自发光。一种隐秘示踪弹药，其包括具有尖端和基部的射弹主体，以及配置于所述基部中的固体芯块。所述芯块可由前述的自发光固体材料或者其他的合适的材料形成。当发射所述弹药时，所述芯块因加热而白热。所述弹药发射后向发射方向飞行时，所述白热芯块发出仅能从后面观察到的光。一种发光体，其包括包含铁的氧化物和至少一种稀土金属的人造金属混合物的双峰混合物。所述双峰混合物是较小尺寸碎片和较大尺寸芯块的混合物。所述发光体响应弹道能而能点燃和弥散以产生照明。例如，所述弹道能可以是发射和/或与目标撞击时施加到该发光体的能量，所述照明可以是流光或者闪光。一种照明装置，其包括具有内部空腔的主体，将所述主体构造为作为射弹发射或者构造为包含射弹。例如，所述照明装置可以是射弹或者散弹(shotgunshells)以用作路径或者目标的侦察弹(spottinground)。所述发光体配置在所述主体的所述空腔中。所述发光体包含合适的发光材料的双峰混合物。例如，所述发光体材料可包含前述的人造金属混合物或者其他的人造金属混合物，其包含至少一种稀土金属。所述发光体响应弹道能而能点燃和弥散以产生照明。在参照附图进行阅读时，从下文对较佳实施例的详细描述中，本专利技术的不同方面对于本领域技术人员会变得显而易见。附图的简要说明图1A是本专利技术的隐秘示踪弹头的侧剖视图，该弹头包括成形为自发光固体材料的直圆柱盘。图1B是示出了随着弹头的下段射程距离增加，图1A的盘的发光面积减小的示意图。图2A是本专利技术的隐秘示踪弹头的另一实施方式的侧剖视图，该弹头包括成形为自发光固体材料的锥形盘，该锥形的尖端从弹头后部向外指向。图2B是示出图2A的盘的发光面积随弹头射程距离增加而增加的示意图。图3是本专利技术的隐秘示踪弹头的另一个实施方式的侧剖视图，该弹头包括成形为自发光固体材料的中心穿孔直圆柱盘。图4是本专利技术的发光体的侧面剖视图，该发光体包含铈铁的双峰混合物。图5是本专利技术的照明装置的剖视图，该照明装置是一种具有填充有发光体的空腔的射弹。图6是以光的流光(streamer)或者光的闪光的形式照明的横截面图，该光可由本专利技术的照明装置产生。图7示出了包含弹头、推进剂和底火(primer)的弹药。优选实施方式的详细描述本专利技术涉及新型的自发光固体材料及其应用。在某些实施方式中，本专利技术涉及使用这些材料制得的新型的示踪弹药。本专利技术还涉及新型的发光体及其应用。在某些实施方式中，本专利技术涉及包含所述发光体的新型的照明装置，例如，射弹或者散弹。本专利技术还涉及一种协同火力的方法，在某些实施方式中，该方法包括可变颜色示踪弹药或者闪烁示踪弹药的使用。下面更详细地描述本专利技术不同的实施方式。自发光固体材料本专利技术涉及一种人造固体材料，当将其暴露于具有足够高温度的火焰时，“自发光”不仅源于加热，还源于化学反应，特别是源于放热。这些材料提供了解决使用现有示踪弹药和其他应用中所存在的问题的构成(form)、适应性和功能。自发光的固体材料包含含有铁的氧化物和至少一种稀土金属的人造金属混合物。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隐秘示踪弹药，其包括：射弹主体，其具有尖端和基部；和固体芯块，其配置于所述射弹主体的所述基部中；当发射所述示踪弹药时，所述芯块因加热而白热；所述示踪弹药发射后向发射方向飞行时，白热芯块发出仅从后面观察到的光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.01 US 15/366,269;2016.12.01 US 15/366,323;1.一种隐秘示踪弹药，其包括：射弹主体，其具有尖端和基部；和固体芯块，其配置于所述射弹主体的所述基部中；当发射所述示踪弹药时，所述芯块因加热而白热；所述示踪弹药发射后向发射方向飞行时，白热芯块发出仅从后面观察到的光。2.如权利要求1所述的隐秘示踪弹药，其中，所述芯块包含含有铁的氧化物和至少一种稀土金属的人造金属混合物。3.如权利要求2所述的隐秘示踪弹药，其中，所述人造金属混合物包含混合稀土。4.如权利要求3所述的隐秘示踪弹药，其中，所述人造金属混合物包含铈铁。5.如权利要求4所述的隐秘示踪弹药，其中，所述铈铁是富含铁的氧化物的铈铁。6.如权利要求1所述的隐秘示踪弹药，还包括具有开口端的壳体，所述壳体是金属、聚合物、复合材料、或者高能材料的壳体，所述射弹主体装有所述的壳体开口端中，所述壳体包含当发射所述弹药时燃烧以产生所述射弹主体的推进力的推进剂，所述推进剂的燃烧将所述芯块加热，以使所述芯块白热。7.如前述权利要求中任一项所述的隐秘示踪弹药，其中，所述弹药发射后向发射方向飞行时，所述白热芯块的质量不减少。8.如前述权利要求中任一项所述的隐秘示踪弹药，其中，所述发光的形状和大小由所述芯块的形状和大小限定。9.如前述权利要求中任一项所述的隐秘示踪弹药，其中，对于小口径弹药，射击者在最远约800米的距离裸眼看得见所述发光，对于中等口径弹药，射击者在最远约1200米的距离裸眼看得见所述发光，对于大口径弹药，射击者在最远约4000米的距离裸眼看得见所述发光。10.如前述权利要求中任一项所述的隐秘示踪弹药，其中，所述发光的持续时间为约1～10秒。11.如前述权利要求中任一项所述的隐秘示踪弹药，其中，在所述推进剂停止燃烧后，所述发光持续。12.如前述权利要求中任一项所述的隐秘示踪弹药，其中，所述发光面积随着所述弹药的射程距离增加而增加，以在所述距离增加时保持可见性。13.如前述权利要求中任一项所述的隐秘示踪弹药，其中，所述发光的直径为约5～25毫米。14.如前述权利要求中任一项所述的隐秘示踪弹药，其中，所述芯块的直径是0.22英寸～40毫米中小口径弹药直径约85％～约95％，或者是105毫米～155毫米大口径弹药直径约15％～约15％。15.如前述权利要求中任一项所述的隐秘示踪弹药，其中，所述芯块是盘。16.如权利要求15所述的隐秘示踪弹药，其中，将所述盘成形为锥形、金字塔形、直圆柱形、或者中心穿孔的直圆柱形。17.如前述权利要求中任一项所述的隐秘示踪弹药，其中，所述芯块嵌入所述基部中。18.一种自发光固体材料，其包括：人造金属混合物，其含有铁的氧化物和至少一种稀土金属；所述材料通过火焰引燃可诱发为黄色～红色(577～700纳米波长)的自发光。19.如权利要求18所述的自发光固体材料，其中，在将所述材料暴露于所述火焰后，所述自发光持续约10秒～约30秒，所述火焰的温度至少约1600℃(2912℉)。20.如权利要求18-19中任一项所述的自发光固体材料，其中，在约300米～约800米范围的距离处，所述自发光足够亮到在白天裸眼可见，并在夜间使用热或红外可视观察仪器可见。21.如权利要求18-20中任一项所述的自发光固体材料，其中，所述自发光的形状、尺寸、持续时间和可见性由所述金属的形状和尺寸限定。22.如权利要求18-21中任一项所述的自发光固体材料，其中，所述自发光是由放热引起。23.如权利要求18-22中任一项所述的自发光固体材料，其中，所述材料保持其最初的物理形式，并在自发光期间不减少其质量。24.如权利要求18-23中任一项所述的自发光固体材料，其中，所述材料是具有尖端和基部的锥形盘或金字塔盘，当所述尖端指向观察者时，所述自发光的面积在所述材料向发射方向移动时增加，在所述材料和所述观察者之间的距离增加时，保持发射位置的可见性。25.如权利要求18-24中任一项所述的自发光固体材料，其中，所述金属混合物是混合稀土。26.如权利要求25所述的自发光固体材料，其中，所述混合稀土是富含铁的氧化物。27.如权利要求25所述的自发光固体材料，其中，所述混合稀土是铈铁。28.一种照明装置，其包括：主体，其具有内部空腔，将所述主体构造为作为射弹发射或构造为包含射弹；和发光体，其配置在所述空腔中，所述发光体包含发光材料的双峰混合物；所述发光体响应弹道能而能点燃和弥散以产生照明。29.如权利要求28所述的照明装置，其中，所述照明包括流光和/或闪光。30.如权利要求28-29中任一项所述的照明装置，其中，在发射期间和/或撞击时，所述弹道能施加到所述发光体上。31.如权利要求28-29中任一项所述的照明装置，其中，将所述主体构造为作为射弹发射，所述照明包括飞行中的流光和/或撞击时的闪光。32.如权利要求28-29中任一项所述的照明装置，其中，所述主体是包含所述射弹发光体的散弹壳，所述照明包括飞行中的流光。33.如权利要求28-29中任一项所述的照明装置，其中，所述发光材料包含含有铁的氧化物和至少一种稀土金属的人造金属混合物。34.如权利要求28-29中任一项所述的照明装置，其中，所述发光材料包括铈铁。35.如权利要求28-29中任一项所述的照明装置，其中，所述双峰混合物是...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·鲁瑟，P·E·肖克罗斯，C·M·克克斯，R·L·洛泽，J·R·里奇，J·E·保基，E·M·泰尅特，J·D·刚芭斯克，
申请(专利权)人：巴泰勒纪念研究所，
类型：发明
国别省市：美国,US