JPH0814475B2 - 弾薬用カートリッジ - Google Patents

弾薬用カートリッジ

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JPH0814475B2
JPH0814475B2 JP61503285A JP50328586A JPH0814475B2 JP H0814475 B2 JPH0814475 B2 JP H0814475B2 JP 61503285 A JP61503285 A JP 61503285A JP 50328586 A JP50328586 A JP 50328586A JP H0814475 B2 JPH0814475 B2 JP H0814475B2
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plastic
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stress
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レシユナー，アーヴイン
イー ドナルド，リード
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アクシヨン マニユフアクチユアリング カムパニ−
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00—Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/26—Cartridge cases
    • F42B5/30—Cartridge cases of plastics, i.e. the cartridge-case tube is of plastics
    • F42B5/307—Cartridge cases of plastics, i.e. the cartridge-case tube is of plastics formed by assembling several elements
    • F42B5/313—Cartridge cases of plastics, i.e. the cartridge-case tube is of plastics formed by assembling several elements all elements made of plastics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00—Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/02—Cartridges, i.e. cases with charge and missile
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
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    • F42B5/00—Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/26—Cartridge cases
    • F42B5/30—Cartridge cases of plastics, i.e. the cartridge-case tube is of plastics
    • F42B5/307—Cartridge cases of plastics, i.e. the cartridge-case tube is of plastics formed by assembling several elements

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
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  • Packages (AREA)
  • Automatic Tape Cassette Changers (AREA)
  • Coating Apparatus (AREA)
  • Gripping On Spindles (AREA)
  • Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は、独立した金属製またはプラスチツク製の
ケース・ヘツドを備えた弾薬用カートリツジ・アツセン
ブリに関する。
弾薬にプラスチツク・ケースを使用することが望まし
いことは、以前から考えられていた。たとえば、リング
ダルに与えられた米国特許第4,147,107号とスカンロン
他に与えられた第3,842,739号はプラスチツク製のカー
トリツジ・ケースを開示している。しかし、プラスチツ
ク製のケースを金属製のベースに供給することは困難な
問題であつた。しつかりした封止が必要であり、このよ
うな封止はプラスチツク製のケースを金属製のベースの
上に締り嵌めにより貼り広げた状態で取り付けることに
より実施されている。この締り嵌めに伴つてプラスチツ
クに応力が現われる。しかし、とくに、円筒体が長期間
保存される場合、プラスチツクに割れが生じることがあ
る。
本発明の目的は、プラスチツク製のケースを有する弾
薬用カートリツジであつて、応力割れとクリープを大幅
に低減せしめたユニークな弾薬用カートリツジを提供す
ることである。
本発明のいま１つの目的は、構成要素を組み立てた構
造について高度な機械的な完全さとすぐれた水密性を有
するプラスチツク製のケースを使用した多数の構成要素
より成るユニークな弾薬用カードリツジを提供すること
である。
発明の概要 本発明によれば、カートリツジ・アツセンブリは別個
の金属製またはプラスチツク製のケース・ヘツドと、プ
ラスチツク製のケース本体と、応力調整リングとを備え
ている。ケース・ヘツドの表面に微小溝が刻設されてい
て、該微小溝はプラスチツク製のケース本体に接面して
いる。初期の一時的な圧縮力を受け支える応力調整リン
グの作用により、微小溝と接面しているケース本体のプ
ラスチツク材料は微小溝の自由容積の中に流れはいる。
微小溝の容積は、応力調整リングの作用により流れこむ
プラスチック材料の容積より若干大きくなるよう設定さ
れている。このような構成の結果、カートリツジ・アツ
センブリは応力が残存していることはなく、水密性を有
しかつ恒久的に結合された状態を維持し得る。
各構成要素は、微小溝の自由容積の中にプラスチック
・ケース本体の材料を組立中に迅速に流れ込ませる機能
を有する応力調整リングの作用のおかげで、応力が残存
していない状態に恒久的に組み立てられている。ケース
本体のプラスチックが微小溝の中に常温で流れこむのは
まさに応力除去プロセスであつて、非常に高度な機械的
な一体性を作りだすことができる。
応力調整リングはベースとケース本体の界面の外側の
まわりに配置されていて、カートリツジのテーパー・ラ
インにあわせてすえ込み加工されるので、プラスチツク
のケース本体材料を流動させることができる。このプラ
スチツク材料の流動量は、小さい初期締り嵌めにもとづ
いて発生した力と、一時的な（持続しない）微小溝の自
由容積に伝達されるすえ込み加工された応力調整リング
の圧縮力に相等している。応力調整リングは、プラスチ
ツク・ケース本体とケース本体の容積を圧縮すえ込み作
用により微小溝の中の転移させることによりプラスチッ
ク本体のはめあいによる初期の小さい引張応力を中和さ
せることができる。微小溝の中に移動するプラスチツク
・ケース本体の容積に比べ微小溝の容積は十分に大きい
ので、引張または圧縮に関し微小溝にはいつたプラスチ
ツク・ケース本体材料がうける応力は中立の状態にあ
る。
本発明の一実施例においては、円筒体は口径50の実弾
用カートリツジであるか空包用カートリツジである。本
発明の他の実施例においては、円筒体は衝撃的カートリ
ツジと雷管のアツセンブリである。
本発明の上記の目的とその他の目的と特徴と特長は、
以下の詳細説明と付記の請求の範囲を精読することによ
り明確に理解していただけよう。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明を実施した弾薬カートリツジを示
す。
第1A図は微小溝の構成を詳細に示す。
第1B図は、口径0.50インチのプラスチツク製の空包用
カートリツジ・アツセンブリの一例を示したものであ
る。
第２図は、本発明を実施した衝撃式カートリツジのピ
ン接触アツセンブリを示す。
第３図は、本発明を実施した衝撃式カートリツジを示
す。
第４図は、第３図に示されている衝撃式カートリツジ
の閉止端を目視した視図である。
第５図は、本発明を実施した口径40mmの実戦用カート
リツジを示す。
第６図は、実験結果にもとづいて設定された口径50mm
のカートリツジの一例の寸法を示す。
第７図と第８図は、実験結果を示した曲線である。
好適な実施例の説明 第1A図と第1B図に示されているように、口径0.50イン
チのカートリツジに使用される金属製のベース11は外周
のまわりに多数の微小溝12を備えている。この歯状溝の
形状が第1A図に詳細に示されている。のこ歯状の溝が隣
接して刻設されていて、のこ歯の先端13と14の間に溝が
形成されている。溝の一方の壁面はのこ歯の先端から垂
直に延在しており、他方の壁面は、組立の間、ベース11
とプラスチック製の部材15間の移動の方向に傾斜してい
る。
本発明に係る微小溝は、非常に小さく、深さが約0.01
0インチ程度の先がとがつた溝であり、溝の両側はまつ
すぐに延在していて、いつさいスペースを残すことなく
溝の底に当たるようになつている。この構成は、カート
リツジ・ケースをベース上に保持するために使用される
上記のリングダルの特許に示されているようなフラツト
な溝の底を介在させた状態で溝の背峰が突出している場
合と異なつている。本発明に係る微小溝の目的は、応力
調整リングをケース上に嵌着させたときに作用する初期
の圧縮力を迅速に開放するプラスチツクの常温流動をひ
き起こすためである。かくして、カートリツジ・アツセ
ンブリは応力が残存していない状態となる。他方、リン
グダルの特許に開示されているように背峰間に大きいス
ペースを設けると、外側のケース本体のプラスチツクを
これらの大きい溝の中に容易に押し入れることはできな
くなる。リングダルの特許に開示されている大きいビー
ドまたは背峰は、プラスチツク・ケースの外体に形成さ
れた溝の中に嵌入させなければならない。締り嵌めのた
め、プラスチツク製のケースの外体はつねに引張り応力
の作用をうけているのに対し、本発明に係る微小溝の場
合、プラスチツク内の応力は解放されている。
第1A図と第1B図に示されているように、プラスチツク
製の部材15は円筒形のカートリツジ・ケースである。組
立後、ケース15のプラスチツクは溝の中にはいり込み、
応力調整リング16をケース上にすえ込み加工することに
より生じるプラスチツク内の応力を解放する。
金属製の応力調整リング16は溝12の領域でプラスチッ
ク・ケース15を取り囲み、組立においてプラスチック・
ケース15をベースに嵌着させるようリング16に力が付加
される。
ベース11は引き抜き用のヘリ17即ちエンドキャップを
備えている。応力調整リング16は引き抜き用のヘリ17即
ちエンドキャップからの延在し、円筒体の端部の外周の
まわりに排出用の溝を形成している。
プラスチツク製のカートリツジ・ケース15に発射火薬
が充填されている。第１図に示されているように、弾丸
18が金属製ベース11から離れたカートリツジ・ケースの
反対側の端部に収容されている。
第２図は、本発明を実施した衝撃式カートリツジ・ピ
ン接触アツセンブリを示す。金属製のベースはピン19で
あつて、該ピン19は外周のまわりに微小溝20を備えてい
て、プラスチツク製の部材21内の応力を除去している。
金属製の保持リング22がプラスチツク製の部材21を取り
囲んでいる。組立作業の間、ピン19はプラスチツク製の
部材21の中に押し込まれて、該プラスチツク製の部材21
を広げ、これにより保持リング22と良好な封止状態を保
持する。この作業のあと、プラスチツクは溝20の中に流
れはいり、プラスチツク内の応力を解放する。第２図に
示されているピン接触アツセンブリでは、ブリツジ・ワ
イヤが、通常、接地電位にある保持リング22と爆発させ
るため電圧が印加されるピン19とを持続している。良好
な密封シールが要求されており、この良好な密封シール
は、プラスチツクに割れをひき起こしたり、密封シール
を破壊するおそれのある応力の影響をうけることなく本
発明に従がつて得ることができる金属とプラスチツク間
の封止により実現させることができる。
第３図は、本発明が適用された衝撃式カートリツジを
示す。この衝撃式カートリツジはピン接触アツセンブリ
23を備えており、ピンは第２図を参照して説面された微
小溝に類似した微小溝を備えている。衝撃式カートリツ
ジはプラスチツク製のケース24を備えており、該プラス
チツク製のケース24は金属製のベース25に締り嵌めされ
ている。金属製のベース25に刻設された微小溝26は、締
り嵌めが行なわれたあとに現われるプラスチツク内の応
力を解放する。金属製の調整リング27は溝の領域にある
プラスチツクを取り囲んでいる。リング27は締り嵌めを
形成するよう圧縮される。
カートリツジ24はベース25が挿入される開放端と閉止
端28を備えている。第４図を見ればよく判るように、閉
止端28は弱化された部分29を備えており、該弱化された
部分29は爆発と同時にちぎれ、閉止端から衝撃を発生さ
せる。この衝撃式カートリツジは、爆発による衝撃を必
要とする飛行機発射シートのような用途に使用される。
第５図は、口径40mmの実戦用カートリツジに本発明を
適用した場合を示す。この場合、プラスチツク製の部材
30は、32により示されている微小溝を備えた金属製のベ
ース31を挿入する中央開口を備えている。金属製のベー
ス31は、応力調整リングを必要とすることなく、金属製
のベースとプラスチツク製の部材との間に締り嵌めを形
成するようプラスチツク製の部材の中に押し込まれてい
る。
本発明により得られた改良された性能を示す試験が、
第1B図に示されているタイプの口径0.50インチの円筒体
について実施された。このような円筒体の組立と試験に
ついて説明すれば次の通りである。
空包カートリツジの最終的な組立段階で、プラスチツ
ク製の空包立体の構成部品15の開放端に雷管をつけたケ
ース・ヘツド17が挿入された。この最後の組立作業に先
だつて、応力調整リング16がプラスチツク製のケース本
体上に取り付けられた。この時点では、プラスチツクの
ケース壁は、応力調整リングとケース・ヘツド・インサ
ート間のはめあいの程度が軽いので両構成要素の間で軽
度の圧縮状態にあつた。0.002″から0.005″までの範囲
の呼び締り嵌め代を採用することができる。
組み立てられたカートリツジは２つ割りリングのすえ
込み加工用金型の中に押し込まれた。この動作により応
力調整リング16はカートリッジの通常のテーパー・ライ
ンにそって圧縮された。初期圧縮力がケース・ヘッド上
の微小溝のまわりのプラスチックの中に発生した。この
圧縮力は、微小溝の空間容積の中にプラスチックがなが
れこみ、あるいは徐々に移動するにしたがって解放され
た。
第６図は、寸法上の基準と、微小溝の輪郭が最適切で
あるときのプラスチツクにより微小溝の自由容積が充填
される程度の基準を提示したものである。
微小溝の自由容積は、２つの寸法により設定される中
実体の間の全容積の1/2に等しい。
ケース・ヘッド・インサートとプラスチック・ケース
の内径間の嵌め代を最小の0.002″とした場合、初期は
めあいにより充填されるマイクログループの容積は次の
通りである。
また、ケース・ヘッド・インサートとプラスチック・
ケースの内径間の嵌め代を最大の0.005″とした場合、
初期はめあいにより充填され容積は： 応力調整リングをすえ込み加工することにより生じる直
径の減少に伴つて、カートリツジのテーパー・ラインに
従がつて直径は減少する。初期圧縮によって微小溝の中
に押し込まれるプラスチック材料の量は、応力調整リン
グ（Stress Modular Ring以下、S.M.R.と記す）の平均
直径減少を使用することにより推定することができる。
S.M.R.は微小溝部の長さよりわずかに短いとはいえ、S.
M.R.のすえ込み加工作業により微小溝部の全長に沿って
プラスチック材料は影響をうける。
したがつて、すえ込み加工により変位するプラスチツ
クの全量は次の通りである。
（0.002″の最小嵌め代及びS.M.R.により充填される）
微小溝の容積をパーセントで表わせば次の通りである。
最小嵌め代によって充填される微小溝の容積 0.0012
8in3 S.M.R.によって充填される微小溝の容積 0.00319in3 合計0.00447in3 パーセントで表わした微小溝の （0.005″の最大嵌め代及びS.M.R.により充填される）
微小溝の容積をパーセントで表わせば次の通りである。
最大嵌め代によって充填される微小溝の容積 0.0031
9in3 S.M.R.によって充填される微小溝の容積 0.00319in3 合計0.00638in3 パーセントで表わした微小溝の ケース・ヘッド上に現れる微小溝部の容積は、ケース・
ヘツド・インサートとプラスチックケース本体の内径間
の初期はめあいにより生じるプラスチツクの変位容積を
吸収することができることは上記の説明より理解してい
ただけよう。この最適な微小溝の容積はS.M.R.のすえ込
み加工により生じるプラスチツクの変位容積をも吸収す
ることができる。上記の動作により生じた初期圧縮応力
は、微小溝の中にプラスチツクが流れはいるにしたがつ
て解放される。
微小溝の最適切なパラメーターの特徴を示せば次の通
りである。
Ｆ＝25.1N1.5SP2cotα ここで、Ｆ＝応力調整リングをすえ込み加工したあ
と、プラスチツク・ケース本体からケース・ヘツドを引
き出すために必要とされる力をポンドで表わす。
Ｎ＝プラスチツク・ケース本体と接触するケース・ヘ
ツド・インサート上にある微小溝ののこ歯の先の数。
Ｓ＝応力調整リングのすえ込み加工と初期はめあいに
よりプラスチツク・ケース本体に作用する平方インチ当
たりの初期圧縮応力をポンドで表わす。
α＝プラスチツク・ケース本体と接触する微小溝のの
こ歯の頂角。
おおよその比例定数は、実験データを使用することに
より確認された。
上記設計式を使用することにより、空包カートリッジ
を発射する間も、ケース・ヘツドをプラスチツク・ケー
ス本体の中にしつかりと保持する能力に関する変数の効
果を研究することが可能である。この等式を効果的に使
用するためには、どのような境界条件が口径0.50インチ
のプラスチツク製空包用カートリツジに関係しているの
か知らなければならない。２つの条件がこのカートリツ
ジの設計にとつて必須不可欠である。
第１の条件は、ケース・ヘツドとプラスチツク・ヘツ
ド間のインターロツクの機械的な完全さに関することで
ある。ケース・ヘツドを本体から抜き取るための力が約
1050ポンドであることが記録されたとき、このインター
ロツクまたは機械的な結合がケースの下部本体側壁より
も強くなつていることが実験的に判定された。自動銃器
に使用されるカートリツジが十分な性能を発揮するため
には、ケース・ヘツドとケース本体のインターロツクが
永続するという条件を確保することが肝要なことであ
る。発明者らの実験的な観察の結果、上記の設計等式の
中に引用されているすべてのフアクターのいろいろな組
み合わせについてこの条件を得ることができることが明
らかになつた。
第２の境界条件は、組立用すえ込み加工の作業の間に
生じる初期圧縮の程度に関するものである。このことは
すでに説明ずみであつて、第７図に図解されている通り
である。具体的には、応力調整リングの直径の平均減少
量は0.0056″である。ケース・ヘツドとプラスチツク・
ケース本体間に0.003″の呼び締り嵌めを加えると、全
圧縮効果は0.0086″に等しくなる。
これら２つの境界条件をもと設計等式を使用して一連
の解析計算が行なわれた。実際の圧縮フアクターを作る
ため、プラスチツク・ケース材料と接触する応力調整リ
ングの面積に近い面積をもつた荷重付加パンチを使用し
て高密度ポリエチレンの圧縮たわみ曲線が作成された。
この曲線は、第６図に示されている。設計データーは表
１にまとめられている。
第７図は、インチ当たりの微小溝の数の効果と所要の
機能を果すために必要とされる応力調整リングの圧縮の
程度を示す設計曲線を表示したものである。応力調整リ
ングの圧縮を必要とする度合いがインチ当たりの微小溝
ののこ歯の先の数が増加するにしたがつて小さくなつて
いることを理解していただけよう。インチ当たりののこ
歯の先の数が50である微小溝が使用されるとともに、適
当な初期はめあいが応力調整リングに加えられるすみ込
み圧縮と組合わされたとき、制御境界条件は満足するに
たるものである。上述の解析にもとづいた口径0.50イン
チのプラスチック製空包用カートリツジの設計の場合、
インチ当たりのこ歯の先の数が50の微小溝の輪郭を採用
することが最適切である。
本発明の特定の実施例を示して本発明を説明したが、
本発明の精神と範囲を逸脱しない限り、いろいろな変更
を本発明に実施してさしつかえない。したがつて、付記
の請求の範囲はこのような変更をすべて網羅しようとし
たものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−100798（ＪＰ，Ａ) 特公 昭40−24400（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許3242789（ＵＳ，Ａ) 米国特許3842739（ＵＳ，Ａ)

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ベースと該ベースを取り囲むプラスチック
    製の部材とより成る弾薬用カートリッジにおいて、前記
    ベースとプラスチック製の部材は組み合わされて一体の
    円筒体をなし、前記ベースが該ベースの外周に多数の微
    小溝を備えており、前記プラスチック材料が前記微小溝
    にくい込むよう前記ベースの上に前記プラスチック製の
    部材が所定のはめあいで嵌合され、前記プラスチック内
    の応力を調整するため前記微小溝の領域で前記プラスチ
    ック製の部材を取り囲んでいる金属製の応力リングを備
    えていることを特徴とする弾薬用カートリッジ。
  2. 【請求項２】前記ベースが金属製であって、端部キャッ
    プを備えており、前記応力リングが前記端部キャップか
    ら延在していることを特徴とする請求の範囲第１項に記
    載の弾薬用カートリッジ。
  3. 【請求項３】前記応力リングと前記端部キャップが前記
    円筒体の端部の外周のまわりに排出用の溝を形成してい
    ることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の弾薬用カ
    ートリッジ。
  4. 【請求項４】前記プラスチック製の部材が、火薬を含有
    する中空のカートリッジ・ケースであることを特徴とす
    る請求の範囲第１項に記載の弾薬用カートリッジ。
  5. 【請求項５】前記弾薬用カートリッジがさらに、前記金
    属製のベースから離れた前記カートリッジ・ケースの反
    対側の端部に弾丸を収容していることを特徴とする請求
    の範囲第４項に記載の弾薬用カートリッジ。
  6. 【請求項６】前記弾薬用カートリッジは衝撃式カートリ
    ッジであり、前記カートリッジ・ケースは閉止端と前記
    ベースを挿入する開放端を備え、前記カートリッジ・ケ
    ースが火薬を含有し、前記閉止端が爆発時にちぎれて、
    前記閉止端から衝撃を発生させる弱化された部分を備え
    ていることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の弾薬
    用カートリッジ。
  7. 【請求項７】前記ベースが前記円筒体の雷管のピン接触
    部であり、前記プラスチック製の部材が前記ピン接触部
    を取り囲む絶縁体であることを特徴とする請求の範囲第
    １項に記載の弾薬用カートリッジ。
  8. 【請求項８】前記溝がのこ歯状の溝であることを特徴と
    する請求の範囲第１項に記載の弾薬用カートリッジ。
  9. 【請求項９】前記溝がのこ歯の先端で互いに分離されて
    いて、前記溝の一方の側は円筒形のベースの軸に向かっ
    て前記のこ歯の先から垂直に延在し、前記溝の他方の側
    は前記のこ歯の先から所定の角度をなして傾斜して延在
    していることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の弾
    薬用カートリッジ。
  10. 【請求項１０】のこ歯の先の数がインチ当たり約50であ
    ることを特徴とする請求の範囲第９項に記載の弾薬用カ
    ートリッジ。
  11. 【請求項１１】前記溝は先鋭な頂部により互いに分離さ
    れ、前記溝の両側面は直線状に延在して、隣接した溝間
    にスペースを残すことなく各溝の底部で交わることを特
    徴とする請求の範囲第１項に記載の弾薬用カートリッ
    ジ。
  12. 【請求項１２】前記応力調整リングが前記カートリッジ
    ・ケースのテーパー・ラインにあわせて前記ベースとの
    接続部外周部においてすえ込み加工され、これによりプ
    ラスチック・ケース本体のプラスチック材料が前記微小
    溝の中に流れこむことを特徴とする請求の範囲第４項に
    記載の弾薬用カートリッジ。
  13. 【請求項１３】前記プラスチックの流れの量は、前記ベ
    ースとカートリッジ・ケースの間の初期のはめあいにも
    とづいて生じた力と前記すえ込み加工された応力調整リ
    ングの圧縮力との和に相等したものであることを特徴と
    する請求の範囲第12項に記載の弾薬用カートリッジ。
JP61503285A 1985-04-22 1985-12-09 弾薬用カートリッジ Expired - Lifetime JPH0814475B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
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