根据本发明的第一示范性的实施例，气体操作的火器包括机匣 (receiver)、发射机构、具有发射膛室的枪管、贯穿枪管而通入发射膛 室的多个孔、具有锁紧位置的枪栓，在该位置中枪栓邻近枪管的第一 膛室端部，以及包括气缸的气体操作系统。气缸具有至少一个活塞孔， 该活塞孔经由枪管中的多个孔与枪管流体连通。枪管中的孔可布置成 离枪管的膛室端部不同距离的单个孔或成组的孔。
根据本发明的一方面，火器能够发射不同弹药筒装药量，不同的 弹药筒装药量通常对应于不同的弹药筒长度。枪管中的孔可布置成使 得当发射较短、较轻装药量的弹药筒时，弹药筒壳体足够短，使得可 不干预枪管中的任何孔，或者，不使枪管中的任何孔“不起作用”。发 射产生的气体由此不受阻碍地通往气体操作系统，并提供维持火器的 动作所需的能量。当发射对应于较重装药量的较长的弹药筒时，弹药 筒的壳体可在膛室中延伸到足够的长度，使得枪管中的一个或多个孔 至少部分地被封闭、被遮掩或由弹药筒壳体以其它方式而变得“不起 作用”。通常，弹药筒装药量越重，则弹药筒越长，相应地在发射较 长的弹药筒的过程中更多数目的孔被使得不起作用。不起作用的孔的 数目越多，则被用来使火器循环的发射气体的百分比就越小。较重装 药量的弹药筒由此得以补偿，因为弹药筒装药量越多，则发射气体的 通往气体操作系统以使火器循环的百分比越小。
根据本发明的另一方面，火器能够发射宽范围的射击装药量，而 无需对火器进行主动调节。被输送用于使火器循环的气体改为相应于 弹体壳体的长度而被动地或自动地被调节。
根据本发明的又一方面，任意数目和/或组合的孔可形成于枪管 中，且对应的孔形成于气缸中，以便适应发射各种各样的弹药筒装药 量。
通过参照以下优选实施例的详细描述，结合附图并根据所附的权 利要求可对本发明其它的方面、特征和实施例的细节有更全面的理 解。
根据一般惯例，以下所讨论的附图的各种零件未必按比例绘制。 附图中不同零件和元件的尺寸可被放大或缩小，以便更清楚地说明本 发明的实施例。

图1是火器的局部截面示意图，该火器具有根据本发明的第一实 施例的气体操作系统。
图2是基于第一实施例的气体操作系统的分解图。
图3A是气体操作系统的气缸的透视图。
图3B是气缸的侧正视图。
图3C是气缸的俯视图。
图4是气缸的仰视图。
图4A是沿图4中的A-A线截取的截面图。
图4B是沿图4中的B-B线截取的截面图。
图4C是沿图4中的C-C线截取的截面图。
图4D是沿图4中的D-D线截取的截面图。
图4E是沿图4中的E-E线截取的截面图。
图5A和图5B是说明当发射第一弹药筒类型时气体操作系统的操 作的截面图。
图6A和图6B是说明当发射第二弹药筒类型时气体操作系统的操 作的截面图。
图7A和图7B是说明当发射第三弹药筒类型时气体操作系统的操 作的截面图。

通过以下所讨论的实施例举例说明的发明大致涉及用于自动装 载火器的气体操作系统。气体操作系统允许用户在给定的弹体口径或 规格下发射不同的装药量，而同时避免由发射过量的装药量所导致的 不希望有的高的枪栓速度，并保证当发射较轻的装药量时武器充分地 循环。气体操作系统通过控制发射膛室中“起作用”的孔的数目来控 制从枪管中导出以用来操作火器动作的气体量。“起作用”的孔通常 定义为至少部分地未被弹药筒壳体遮蔽并由此可被用于导出发射过 程中所产生气体的放气孔。基于本发明，气孔可位于枪管的膛室区的 后部。不同尺寸和装药量的弹药筒壳体相应于弹药筒壳体的长度而有 选择地盖住气孔并使气孔不起作用。
图1是气体操作的滑膛枪械火器150的局部截面示意图，该滑膛 枪械火器150结合有根据本发明的第一实施例的气体操作系统5。气 体操作的霰弹枪150包括枪管153，枪管153具有纵向孔154，纵向 孔154又带有纵向轴线或中心线CL。枪管153包括弹药筒发射膛室 155，该弹药筒发射膛室155通过截头锥体的收缩部分159与枪管153 的筒形部分157连接。枪管153的圆筒形部分157可延伸到枪管的枪 口端(未示出)。示范性的弹药筒C被装入发射膛室155中。枪栓161 由来自多个气孔(总体地通过参考标号101和201表示)的气体所促动， 促动方式将在下面进一步详细地介绍。气体操作系统5的各气孔101 与枪管153中的孔201中的对应的一个相对准。孔101和201允许发 射过程中产生的气体从发射膛室155中导出，以使火器150循环。在 所显示的示范性实施例中，枪栓161具有转动头163，该转动头163 可以是(例如)在美国专利No.4,604,942中所描述的类型。其它类型的 枪栓也可以使用，而为了简明起见，枪栓161的操作在本文中不详细 地重复。
图1是局部示意图，其中孔101中的几个和对应的枪管153中的 孔201可在弹药筒发射膛室155的截面图中看到。如在图4A-4E中进 一步详细地显示以及以下所讨论的，孔101偏置于气体操作系统5中 不同的径向位置和纵向位置，且因此，不能在单个平面截面图中看到 所有的孔101。发射膛室155中的孔201中的每一个各与孔101中的 一个对准，所以多个孔201也可能无法在单个截面图中都被看到。
气体操作系统5包括第一和第二活塞推杆10(仅一个活塞推杆10 显示在图1中)、第一和第二气体换向器和罩子20(仅有一个显示在图 1中)、第一和第二气体止动件50(仅有一个显示在图1中)和气缸100。 气缸100可附连至火器枪管153或形成为火器枪管153的一部分。在 显示在图1中的示范性的实施例中，火器150的膛室155的下侧支撑 在气缸100的上表面上，而气缸100钎焊到枪管153的下侧。形成于 气缸100中的气孔101中的每一个各与枪管153中的气孔201中的一 个对准并成流体连通。气体系统5的结构和操作在下面进一步详细地 描述。
图2是气体操作系统5的部件的分解的透视图。气体操作系统5 包括第一和第二活塞推杆10(仅有一个活塞推杆10显示在图2中)、第 一和第二气体换向器和罩子20(仅有一个显示在图2中)、第一和第二 气体止动件50(仅有一个显示在图2中)和气缸100。气缸100通常分 成第一纵向地延伸的段和第二纵向地延伸的段122，124。在显示在图 1中的示范性的火器实施例中，火器150的膛室155支靠在气缸100 的筒状凹形上型面118上，该上型面118与枪管153下侧的形状相配。
活塞推杆10各自包括细长的筒形的活塞主体12，该活塞主体12 又具有多个间隔开的环状的清扫凸缘14和头部16。第一活塞推杆10 可容纳于布置在气缸100的第一段122中的第一纵向活塞孔102的后 端并可在其中平移。与第一推杆10结构类似或相同的第二活塞推杆 10(未示出)可容纳于第二纵向活塞孔104的后端，并可在第二纵向活 塞孔104的后端中平移，该第二纵向活塞孔104布置在气缸100的第 二段124中。
第一气体换向器和罩子20可容纳于第一纵向活塞孔102的前端， 并且可在螺纹25处与活塞孔102以螺纹的方式接合。截头锥体杆22 从换向器和罩子20的一端起延伸，并邻近环状凹槽23，该环状凹槽 23的尺寸设置成可容纳O形圈40。当安装在第一活塞孔102中时， 该O形圈40为罩子和换向器20提供气体密封。罩子27延伸自罩子 和换向器20的前端，并包括周缘地间隔开的孔31。周边孔31可设置 成(例如)允许工具插入以将换向器和罩子20拧入活塞孔102，以及将 换向器和罩子20从活塞孔102中拧出。纵向减重孔29可延伸穿过罩 子和换向器20的端部。结构类似或相同的第二气体换向器和罩子 20(未示出)可在第二纵向减重孔104的前端中被容纳并以螺纹的方式 接合。
第一气体止动件50可容纳在气缸100的第一纵向段122中的第 一放气孔106的前端中。放气槽120(见图1)形成于气缸100的第一段 122的一侧，并与第一放气孔106成流体连通。第一气体止动件50自 第一放气孔106的前端起延伸，并终止于接近放气槽120处，如图1 中所示。第二放气槽120形成于气缸100的第二段124中，并与第二 段122中的第二放气孔108成流体连通。结构类似或相同的第二气体 止动件50容纳于第二放气孔108的前端中。气体止动件50可自由地 在其相应的孔106，108中平移，并分别由孔102，104中的罩子和换 向器20固定到位。
根据本发明的一方面，多个气孔101形成于气缸100中，与枪管 153中的多个孔201成流体连通(图1)，并允许不同“强度”的弹药筒 装药量从火器150中发射。三个气孔101显示在图2中，并利用参考 标号110，112，114表示。气缸100中多个孔101中的其它的气孔130， 132，134显示在图3A-3C中，并在下面详细地讨论。
图3A是气缸100的上表面的透视图，其显示了气孔110，112，114， 130，132，134在气缸中的布置。图3B是气缸100的侧正视图，而图 3C是气缸的俯视图。气孔110，112，114，130，132，134沿着气缸100 的第一和第二段122，124的长度布置，并大致地延伸经过气缸从气 缸100的上表面至气缸100的下表面。气孔110，112，114，130，132，134 的上端在图3A和3C中可看到。
参照图3B，段122，124中的放气槽120与气缸100的后端间隔 开距离D1。参照图3C，气孔110，112，114，130，132，134错开在离气 缸100的后部三个示范性的距离D2，D3，D4处。形成于第一段122中 的孔112，114以及形成于第二段124中的孔132，134布置在距离气 缸100后部D2距离处。孔110形成于第一段122中并位于距离D3处。 孔130形成于第二段124中并位于距离D4处。不同长度的弹药筒弹体 可选择成全部地或部分地封闭、关闭或以其它方式盖住错开的气孔 110，112，114，130，132，134中的一个或多个，由此使被封闭的气孔“不 起作用”。不起作用的气孔在将发射过程中产生的气体输送给纵向活 塞孔102，104时或者全部地或者部分地失效，由此不能完全地贡献 作用在活塞推杆10(显示在图2中)上的、向后的、迫使枪栓向后的力。
图4是气缸100的仰视图，其显示了气缸中的气孔110，112，114， 130，132，134的底部末端。如在截面图4A-4C中所示，孔110，112，114， 130，132，134可在气缸100中形成于不同的角度方位上。
图4A是沿图4中的A-A线截取的横断的截面图，其显示了形成 于第二段124中并位于距离气缸100后端D4处的气孔130。孔130定 向成相对于垂直的参考线呈角度α。图4B是沿图4中的B-B线截取 的横断截面图，其显示了形成于第一段122中并位于距离D3处的孔 110。孔110定向成在相对于垂直的参考线而言的角度β上。图4C是 沿图4中的C-C线截取的横断截面图，其显示了形成于距离D2处的 孔112，114，132，134。孔112，132在相应的段122，124中相对于垂 直的参考线呈角度γ。孔114，134在相应的段122，124中相对于垂 直的参考线呈角度θ。
图4D是沿图4中的D-D线截取的气缸100的横断截面图。图4E 是沿图4中的E-E线截取的气缸100的纵向截面图。图4D和4E显示 了形成于气缸100下侧的放气槽120。放气槽120可通过(例如)对气缸 100下侧进行铣削而形成。参照图4D，气缸100的上表面118可大致 为凹的筒形。
使用火器150发射不同的弹药筒以及气体操作系统5的伴随的功 能在下面参照图1和5A-7B进行讨论。为了说明简便，图1、图5A-7B 这样地为部分示意性的，即，其中，气缸100中所有的孔110，112，114， 130，132，134和枪管153中相应的孔201被显示在单个截面图中并且/ 或者被由单个截面图中的参考标号而表示。如以上参照图3A-4C所讨 论的，孔110，112，114，130，132，134以不同的角位置和纵向位置而位 于气缸100中，并且所有的孔本不能在单个纵向平面截面图中被看到。 在图5A-7B中，形成于枪管153中的孔201编号为210，212，214，230， 232，234，以分别与形成于气缸100中的、与其对准并且成流体连通 的孔110，112，114，130，132，134相对应。
图5A和5B是显示气体操作系统5的操作的截面图，该气体操作 系统5带有第一弹药筒类型C1。在该实例中，弹药筒C1在长度上相 对较短，这通常对应于较轻装药量的弹体。因为弹药筒C1具有相对 较轻的装药量，所以使发射过程中产生的气体更大部分可用以进入气 缸100并由此维持火器150的动作。
参照图1和5A，弹体C1被装载入膛室155中，并且枪栓161关 闭，将弹体C1送弹上膛。枪栓头部163锁到枪管153上，或者在枪 管节套存在的情况下锁到枪管节套上。锁紧枪栓头部163可保证在弹 体C1发射之后弹药筒C1固定于发射膛室155中。在所显示的实例中， 枪栓结构为转动结构，但是其它类型的枪栓也可以使用。一般而言， 通过触发发射机构来发射弹体C1，诸如通过扣动扳机以释放撞针，撞 针本身又撞击弹药筒的底火(未示出)。底火被点燃并又点燃弹体C1中 的主火药装药。当在弹药筒壳体和膛室155中建立起压力时，弹塞和 射击柱(shot column)在枪管153中下移。
当射击柱在枪管153中向下移动时，枪管153中一定百分比的高 压发射气体被导出并被引入气缸100中。参照图5B，当发射第一弹药 筒类型C1时，弹药筒C1的壳体在其展开时呈现出延伸的形式C1’。 在该实例中，延伸的弹药筒形式C1’并没有盖住或以其它形式至少部 分地遮掩枪管153中的孔210，212，214，230，232，234中的任何孔。所 有的孔210，212，214，230，232，234由此保持起作用，以分别经由其对 应的孔110，112，114，130，132，134输送气体。还参照图1，经由孔110， 112，114输送的气体被输送到第一活塞孔102中，并迫使第一活塞推 杆10在箭头方向上向后抵靠着枪栓161。经由孔130，132，134输送的 气体被输送到第二活塞孔104(未显示在图5B中)中，并迫使第二活塞 推杆10向后地抵靠向枪栓161。发射过程中产生的气体由此能够经由 所有的孔110，112，114，130，132，134输送(即所有的孔均起作用)至孔 102，104中的第一和第二活塞推杆10，这可提供能量以松开枪栓161 的锁止并向后地推动枪栓161。当活塞推杆10向后移动并使放气槽 120露出时，发射气体经由孔106，108和槽120排放。
当枪栓161向后移动时，废壳体C1从膛室155中被拉出，并从 火器150中被弹出。枪栓161移动到机匣201的后部，这同时还压缩 动作弹簧(未示出)。如果没有馈送弹体存在于弹仓中，则枪栓161锁 在开位置。如果存在馈送弹体，则枪栓161从后部位置上松开，并由 动作弹簧中储存的能量向前推动。当枪栓161朝枪管153移回去时， 新的弹体供入膛室155中，而枪栓头部163锁到枪管153上。当再次 扣动扳机时，循环重复。
图6A和6B是显示带有第二弹药筒类型C2的气体操作系统5的 操作的截面图。在该实例中，第二弹药筒C2长于第一弹药筒C1，第 二弹药筒C2通常对应于稍重装药量的弹体。因为弹药筒C2具有较重 的装药量，所以发射过程中产生的气体中的较小的一部分被通至气缸 100以维持火器150的动作。
弹药筒C2通常以与弹药筒C1相同的方式发射。参照图6B，当 弹药筒C2发射时，弹药筒C2的壳体在其打开时延伸并呈现为形式 C2’。延伸的壳体C2’至少部分地盖住枪管153中的孔口212，214，232， 234，使其不起作用。发射过程中产生的气体由此或者全部或者部分 地被阻挡而不能经由气缸100中对应的孔口112，114，132，134(孔212， 214，232，234与之成流体连通)进入气缸100。枪管153中的其它孔210， 230保持起作用，发射气体被允许穿过相应的孔110，130而分别地进 入第一和第二活塞孔102，104中。如上所述，被输送到第一和第二 活塞孔102，104中的气体提供迫使活塞推杆10向后以使火器150循 环所需的能量。
图7A和7B是显示使用第三弹药筒类型C3的气体操作系统5操 作的截面图。在该实例中，第三弹药筒C3长于第二弹药筒C2，第三 弹药筒C3通常对应于重装药量弹体。因为弹药筒C3具有重装药量， 所以发射过程中产生的气体的相对地小的部分被通至气缸100以维持 火器150的动作。
弹药筒C3通常以与以上所讨论的弹药筒C1和C2相同的方式发 射。参照图7B，当弹药筒C3发射时，弹药筒C3的壳体在其展开时 延伸并呈现C3’形式。延伸的壳体C3’至少部分地覆盖或以其它方式 遮掩枪管153中的孔212，214，232，234，210，使其不起作用。发射过 程中产生的气体由此或者全部地或者部分地被阻挡而不能穿过气缸 100中的相对应的孔112，114，132，134，110进入气缸100，孔212，214， 232，234，210与这些孔112，114，132，134，110成流体连通。仅有孔230 保持起作用，气体经由气缸100中的相应的孔130被输送并进入第二 活塞孔104中。输送到第二活塞孔104中的气体作用在第二活塞推杆 10上以使火器150如上所述地循环。在这种操作方式中，仅有一个活 塞推杆10被用于循环火器150。
根据本发明的一方面，气体操作系统可使火器能够发射宽范围的 射击装药量而无需对火器进行主动调节。作为代替，相应于弹体壳体 的长度而被动地或说自动地调节所输送的用于使火器循环的气体。可 于枪管中形成任意数目和/或任意组合的孔，并且对应的孔形成于气缸 中，以便适应于广泛的种类的装药量的发射。
实例
火器150设有如图1-7B所显示的气体操作系统5。气缸100具有 77mm的长度(在图4中从左侧测量到右侧)。显示在图3B和3C中的 距离为：D1＝30.2mm，D2＝43mm，D3＝49mm和D4＝62mm。显示 在图4A-4C中的角度为：α＝25°，β＝25°，γ＝25°和θ＝42°。孔110，112， 114，130，132，134中的每一个为具有1.2mm直径的筒形的孔。孔210， 212，214，230，232，234也是筒形的孔。活塞孔102，104为具有10.8mm 直径的筒形的孔。放气孔106，108为具有5mm直径的筒形的孔。显 示在图5A和5B中的示范性的弹药筒C1对应于2-3/4英寸12号的弹 药。显示在图6A和6B中的示范性弹药筒C2对应于3英寸12号的 弹药。显示在图7A和7B中的示范性弹药筒C3对应于3-1/2英寸12 号规格的弹药。
在上述实施例中，枪管153显示为与气缸100相独立地成形的， 发射过程中产生的气体始自膛室155而经由枪管153和气缸100中的 对准的孔组而传递。在备选的实施例中，气缸和枪管可为整体式结构 的，这仅需要一组孔。
上述气缸100被分成两个段122，124，这两个段以“双分支”的 构型容纳有两个分开的活塞推杆10。使用带有单个活塞推杆的单个活 塞孔的“单分支”系统也处于本发明的范围之内。在该实施例中，形 成于火器枪管中的孔将各与该单活塞孔成流体连通。
气体操作系统5的部件可由常规耐用的、高强度的材料(包括金 属，诸如硬化钢、复合材料和其它材料)制成。
在所显示的实施例中，气缸100中的孔110，112，114，130，132，134 和枪管153中的对应的孔210，212，214，230，232，234沿其长度为直的 而在横截面上是圆的。然而，孔可采用其它形式的孔眼，诸如举例来 说非圆形横截面的孔眼。
气缸100中的孔110，112，114，130，132，134和枪管153中对应的 孔210，212，214，230，232，234可通过诸如钻孔等的方法形成。在一种 示范性的制造方法中，气缸可在形成气体导出孔之前焊到枪管上。然 后，气缸中的各孔(例如孔110)及其在枪管中的对应的孔(例如孔210) 可以在单次钻孔操作中被钻出。为了便于钻孔，可在气缸下侧中的一 个或多个位置上铣削或以其它方式形成切口或其它定位特征，使得钻 头可易于定位于气缸表面上。当从图1的透视图中查看时，气缸100 中的孔110，112，114，130，132，134和枪管153中对应的孔210，212， 214，230，232，234显示为以垂直于或大致垂直于枪管153的长轴CL 的方式而延伸。然而，孔也可以相对于机筒的长轴CL的其它的非零 角度而定向。
气体操作系统5的示范性实施例结合在气体促动的12号的滑膛 枪械中。其它类型的气体促动的火器也可装备有在此所讨论的气体操 作系统而不背离本发明的范围。
在该说明书中公开的气孔描述为通过钻孔形成。该说明书中的任 何孔可通过备选的方法来形成，例如用放电加工(EDM))。
操作火器150的方法被描述成利用扳机操纵发射机构，其可释放 撞针。其它类型的发射机构，例如电发射机构，也可被结合在根据本 发明的火器中。
本发明的前述描述说明并描述了本发明。另外，公开内容仅仅显 示并描述了本发明的一些挑选出的实施例，应当理解，本发明能够用 于各种不同的其它组合、变更和环境中，并且可在此处所表述的本发 明的概念范围之内，与以上所教导的内容相匹配地，并且/或者在相关 技术的技艺或知识范围之内进行变更或修改。