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Perfectionnements aux charges ou cartouches génératrices de gaz sous pression ainsi qu'à leurs compositions et éléments de charge.
Cette invention est relative aux charges ou cartou- ches servant à engendrer des gaz sous pression, ainsi qu'à leurs compositions et éléments de charge. L'invention se rap- porte en particulier à des cartouches ou charges aptes à ac- tionner un grand nombre de dispositifs mécaniques commandés d'habitude par une force hydraulique ou autre, par exemple pour actionner des vérins, pour faire basculer les bennes de camions automobiles ou pour faire fonctionner des extincteurs d'incendie et des moteurs à air comprimé.
En outre, l'inven- tion est relative à la fabrication de charges solides composi-
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tes ou d'éléments de charge, faits en"matières à combustion spontanée propres à être employées pour les cartouches du genre spécifié et agencées de manière que lorsqu'on les met à feu, elles brûlent sans détonation et sans provoquer une élévation de pression exagérément rapide, tout en fournissant un grand débit de produits gazeux et ne donnant que peu ou pas de résidu solide ou cendres.
Les charges propulsives typiques ne donnant pas de cendres, du genre de celles connues jusqu'à présent, dévelop- pent leur pression maximum en une fraction du laps de temps extrêmement court pendant lequel le projectile reste dans le canon et elles se distinguent par un développement si rapide de la pression, qu'elles ne conviennent pas pour développer une pression considérable à des fins industrielles du genre précité. Lorsqu'on allume ces charges dans un espace limité, le développement de toute pression finale importante est pré- paré par le développement rapide de pressions intermédiaires qui peuvent être excessivement élevées.
Les matières propo- sées jusqu'à présent à pareille fin étaient habituellement des compositions très chargées engendrant relativement peu de gaz et beaucoup de cendres ou résidu solide, ces deux carac- téristiques étant évidemment indésirables pour des composi- tions destinées aux dispositifs mécaniques du genre spécifié.
On a trouvé maintenant qu'en disposant convenable- ment des éléments de charge dont chacun est apte à fournir un volume de gaz permanent, grand par rapport à son poids, en donnant peu ou pas de résidu solide ou cendres, mais qui ont des caractéristiques d'allumage et de combustion différentes, on réussit à obtenir une charge composite ayant les qualités avantageuses requises pour produire avec succès dans de tels dispositifs même des pressions élevées.
Les charges conformes
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à la présente invention sont agencées pour développer une pression montant lentement, ce en quoi elles diffèrent con- sidêrablemènt des charges propulsives typiques ne donnant pas de cendres, et lorsqu'on les allume dans des conditions appropriées, elles développent une forte pression qui n'est précédée par aucun développement intermédiaire d'une pression notablement en excès sur la pression finale.
Suivant la présente invention, une charge exempte de cendres et apte à brûler sans développer une pression maxi- mum notablement en excès sur la pression finale comprend un élément de charge capable de combustion à propagation sponta- née à allure lente quand on 1-'allume sensiblement à la pres- sion atmosphérique, et un autre élément de charge, disposé de manière à s'allumer par contact avec le premier élément, qui est capable de. combustion à propagation spontanée quand on l'allume à une pression considérablement supérieure à la pres- sion atmosphérique, par exemple à la pression engendrée par la combustion du premier élément de charge cité et du disposi- tif d'allumage, mais qui est incapable de combustion à propa- gation spontanée sensiblement à la pression atmosphérique.
La charge peut aussi comprendre un ou plusieurs éléments de char- ge supplémentaires s'allumant successivement par contact.,. cha- que élément étant capable de combustion à propagation sponta- née à une pression qui est plus élevée que celle requise pour permettre la combustion à propagation spontanée de l'élément de charge précédent, mais qui n'est pas plus forte que la pres- sion totale produite par la combustion des éléments précédents.
Chaque élément de charge estsensiblement exempt de cendres et engendre par combustion sans détonation un volume de gaz per- manent avantageusement élevé.
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Les éléments de charge employés conformément à l'in- vention se distinguent des charges propulsives typiques ne donnant pas de cendres en ce que leur vitesse de combustion est notablement réduite, et ils sont nécessairement agencés de manière à brûler sans détoner aux pressions qu'ils doivent engendrer. En général ils sont compacts et ils peuvent compren- dre, par exemple, une ou plusieurs substances organiques com- bustibles et, si c'est nécessaire, un agent oxydant, la com- position étant de nature à contenir suffisamment d'oxygène pour empêcher un dépôt de carbone.
Les cartouches conformes à la présente invention comprennent plusieurs éléments de charge tels que ceux décrits ci-dessus, contenus dans une enveloppe en métal, carton ou matière appropriée analogue, destinée à laisser.fuser les pro- duits de combustion de la charge au fur et à mesure qu'ils se forment,ainsi qu'un dispositif approprié pour allumer la char- ge, étant bien entendu que le dispositif mécanique à actionner comporte un logement pour la cartouche et un moyen de mettre en action le dispositif d'allumage. Le dispositif d'allumage peut être actionné mécaniquement ou électriquement, et il peut contenir un chapelet de compositions d'allumage pour amener le feu au premier élément de la charge composite, le feu étant propagé aux éléments suivants par la combustion du premier élément, et ainsi de suite s'il y a plus de deux éléments de charge.
On peut, par exemple, préparer des charges propulsi- ves exemptes de cendres, conformes à la présente invention, qui lorsqu'on les amorce dans un espace clos, sous une densité de charge suffisante pour fournir une pression finale de l'ordre de 34 à 82 atmosphères une fois le gaz refroidi à la tempéra- ture atmosphérique, développent la pression maximum en un temps
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qui n'est pas inférieur à 5 secondes et qui peut ne pas être inférieur à environ 10, 20 ou même 30 secondes. En outre, la pression maximum ne dépasse pas environ le triple de la pres- sion finale et elle peut ne pas dépasser le double et même moins du double de la pression finale.
Le développement de pressions finales de l'ordre de grandeur précité par des charges propul- sives typiques ne donnant pas de cendres impliquerait la pro- duction de pressions intermédiaires maxima notablement plus élevées et/ou leur production en un laps de temps beaucoup plus court.
De préférence, la quantité et la nature des éléments de charge sont telles que la pression requise pour permettre une combustion à propagation spontanée de chaque élément con- sécutif au premier approche de celle développée par les élé- ments placés devant lui et comprenant l'élément qui le précède, dispositif d'allumage inclus.
Au fur et à mesure que la pres- sion développée par la combustion de l'élément de charge aug- mente, cet élément tend à brûler à une allure croissante, et pour empêcher une accélération indésirable et réduire ainsi au minimum.l'excédent de la pression maximum sur la pression fi- nale, il peut être avantageux d'employer une série échelonnée constituée de plus d'un ou même de plus de deux éléments de charge, chacun de dimensions relativement réduites, pour créer la pression à laquelle le dernier élément de charge commence à s'allumer. Il en est ainsi notamment quand on veut produire des pressions dépassant environ 70 atmosphères,
étant donné qu'il pourrait être difficile d'obtenir un élément de charge appro- prié exigeant pour sa combustion s'entretenant d'elle-même une pression minimum supérieure à environ 34 à 40 atmosphères. En pareil cas il est particulièrement avantageux que la pression requise pour la combustion du dernier élément de la charge se
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développe aussi lentement et régulièrement que cela peut se faire.
Le dispositif d'amorçage employé pour allumer le premier élément de charge, qui est essentiellement de nature à brûler lentement, contient habituellement une certaine quan- tité de matière brûlant beaucoup plus violemment., et on com- prend que pour que l'allumage soit certain il n'est pas re- commandable d'employer une trop petite quantité de cette ma- tière. D'autre part, étant donné que la matière convenant comme dispositif d'allumage, par exemple un train ou chapelet com- prenant une tête d'amorce ou une capsule de percussion, de la poudre propulsive peu tassée et de la cordite, est susceptible de brûler violemment en développant un maximum notablement plus élevé que la valeur finale même à une pression modérément basse, il n'est pas recommandable d'en employer trop.
Par exemple, on allume avec succès le premier élé- ment de charge d'une cartouche développant 27 à 82 atmosphères au moyen d'un train constitué par une capsule de percussion, une petite charge de poudre à fusil et une plaque de cordite en contact avec le premier élément de charge; ce dispositif d'allumage donne une pression à chaud égale à environ 8,2 at- mosphères, la pression à froid correspondante s'élevant à en- viron la moitié de ce chiffre. On peut dire que les disposi- tifs d'allumage sont susceptibles de produire une pression maximum à chaud de 7 à 10 atmosphères.
De ce qui précède on déduit que la pression minimum à laquelle le deuxième élément de charge devrait être apte à s'allumer de manière à entretenir sa combustion est normale- ment en excès d'environ 10 atmosphères, et on trouve souvent avantageux de faire en sorte que cette pression minimum à chaud soit d'environ 14 à 17 atmosphères, tandis que la pres-
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sion minimum à laquelle le premier élément de charge peut s'allumer de manière à entretenir sa combustion doit néces- sairement être inférieure à celle engendrée par le dispositif d'allumage.
Le premier élément de charge doit être apte, par exemple, à entretenir sa combustion à la pression atmosphéri- que à allure lente quand on l'allume en faisant agir une flam- me de gaz ou en enflammant une rondelle de cordite sur une partie d'une pièce d'essai. Ainsi, un cylindre de la composi- tion de 17,5 mm. de diamètre, disposé verticalement et allumé au moyen d'une rondelle de cordite de 1 gr. reposant sur le sommet, ne doit pas brûler à une allure dépassant 30 secondes par centimètre. La composition peut brûler à une allure at- teignant environ 150 secondes par centimètre ou davantage ou peut juste être inapte à ¯.entretenir sa combustion à la pres- sion atmosphérique, mais habituellement une composition qui est juste inapte à entretenir d'elle-même sa combustion au- rait tendance à brûler quand elle reste en contact avec une flamme de gaz.
On comprend que le deuxième élément de charge, agencé 'pour l'allumage à une pression plus forte, a une allure de combustion plus lente que le premier élément si on l'essaie dans des conditions équivalentes ; en est de même pour les éléments de charge suivants.
L'absence de gaz corrosifs ainsi qu'un grand rende- ment en gaz permanent résultant des produits de combustion des divers éléments de charge constituant la charge est une caractéristique manifestement avantageuse, et, bien que d'au- tres compositions répondant à ces desiderata puissent être employées pour l'un ou l'autre des éléments de charge, on a trouvé que des compositions particulièrement avantageuses pour la préparation d'éléments de charge incapables d'entretenir
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leur combustion à la pression atmosphérique mais capables d'entretenir leur combustion quand on les allume à des pres- sions dépassant notablement la pression atmosphérique, sont celles qui contiennent des mélanges rendus compacts de matiè- res carbonées non explosives avec une quantité de nitrate d'am- monium suffisante pour empêcher la formation de carbone.
Les matières carbonées agissent comme combustible et bien que le rapport du nitrate d'ammonium au combustible soit plus grand que celui requis pour brûler le carbone de celui-ci à l'état d'oxyde de carbone, il ne doit pas être supérieur à celui requis pour une combustion complète. Pour des éléments de charge dont on exige qu'ils n'entretiennent leur combustion que lorsqu'ils sont allumés à une pression très notablement supérieure à la pression atmosphérique, la composition peut être constituée entièrement de nitrate d'ammonium et de com- bustible, mais on peut préparer toute une gamme d'éléments de charge,
aptes à entretenir leur combustion quand on les allume à des pressions croissant progressivement depuis la pression atmosphérique jusqu'à la pression à laquelle on peut allumer la composition constituée uniquement de nitrate d'ammo- nium et de combustible, en modifiant une telle composition par addition d'une proportion progressivement décroissante de ni- trocellulose gélatinisée y répartie uniformément, la propor- tion de nitrate d'ammonium étant dans tous les cas supérieure à celle requise pour brûler le carbone des ingrédients car- bonés à l'état d'oxyde de carbone mais ne dépassant pas la quantité requise pour une combustion complète.
Une gamme de pareilles compositions modifiées progressivement, échelonnées en vue d'augmenter les pressions minima correspondant à une propagation spontanée pour les utiliser conformément à l'in- vention, peut ainsi être préparée à partir d'un mélange donné
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de nitrate d'ammonium et de combustible, et elle peut compren- dre ou non comme un de ses éléments de charge la composition ne contenant pas de nitrocellulose. On peut introduire la ni- trocellulose dans la composition sous la forme d'une solution dans un dissolvant volatil qu'on élimine après incorporation de tous les ingrédients ou sous la forme gélatinisée au moyen du combustible lui-même, et on peut rendre la composition com- pacte au moyen de dispositifs appropriés, par exemple en la comprimant dans un tube ou dans une filière.
Dans le cas où on emploie un dissolvant volatil, il est avantageux de procéder à l'évaporation après la compression. Quand le combustible est un gélatinisant de la nitrocellulose, on peut faire de celle- ci un gélatinate ou une pâte homogène en lui incorporant le gélatinisant, à température élevée si c'est avantageux ou né- cessaire, après quoi on peut incorporer aussi le nitrate d'ammonium à température élevée, et on peut mouler la matière sous pression en forme de bâtons ou tout autre forme. La quan- tité de nitrocellulose peut varier considérablement et on la choisit de manière à rendre la matière suffisamment apte à une propagation spontanée pour qu'elle puisse servir d'élément de charge initial ou d'élément de charge suivant, selon le cas.
Des nitrocelluloses à teneur en azote de moins de 12,3 % con- viennent parfaitement à cette fin.
Les matières qu'on peut employer comme combustible comprennent des hydrocarbures tels que la cire de paraffine, la gelée minérale, le bitume, des cires comme la cérésine, la cire d'abeilles, la cire de carnauba, des matières grasses telles que la stéarine, la palmitine, des acides gras tels que l'acide stéarique, et beaucoup d'autres matières contenant une grande proportion de carbone telles que le camphre, le terpi- néol, la terpine, le bornéol et autres dérivés de terpène, des
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composés nitrés tels que le nitrotoluène, le nitrobenzène et le mononitrotoluène, des éthers-sels et éthers aromatiques tels que le phtalate de dibutyle, le phtalate de diamyle, le phtalate de dibenzyle, le benzoate de benzyle, l'oxyde de di- naphtyle, des résines telles que la colophane et les copals,
des gommes telles que les gommes esters et les gommes dammar, des gélatinisants tels que la diméthyl-diphényl-urée ou la dié- thyl-diphényl-urée,, et on peut employer beaucoup d'autres ma- tières à degré de volatilité relativement bas et, en bref, presque tous les combustibles organiques ne donnant pas de cendres, non volatils et non explosifs.
Il n'est pas nécessaire que le combustible de l'un ou l'autre des éléments de charge contenant de la nitrocellu- lose gélatinisée soit le même que celui employé pour les au- tres éléments de charge auxquels il est associé dans la charge composite. Quand le combustible ne possède pas de propriétés dissolvantes suffisantes pour la nitrocellulose, on peut gélatiniser la nitrocellulose au moyen de dissolvants volatils et l'incorporer au combustible-et au nitrate d'ammonium ou à un mélange préalablement préparé au moyen de nitrate d'ammo- nium et de combustible. Après incorporation des ingrédients par des moyens mécaniques et façonnage on peut évaporer le dissolvant restant à une température appropriée.
Dans le cas de substances telles que le camphre, il convient de gélatini- ser la cellulose dans un mélange de camphre et de dissolvant et d'incorporer au mélange plastique le nitrate d'ammonium, et il n'est pas-nécessaire d'employer des températures éle- vées. Le camphre est un combustible trop volatil pour être employé sans nitrocellulose.
La nitrocellulose contient elle-même suffisamment d'oxygène pour empêcher la formation de carbone comme produit
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de sa combustion et elle n'en contient pas assez pour une combustion complète de son carbone à l'état d'anhydride car- bonique, et l'introduction de nitrocellulose gélatinisée dans une composition à rapport fixe entre le nitrate d'ammonium et le combustible en vue de rendre la composition apte à une com- bustion s'entretenant d'elle-même quand on l'amorce à une plus basse pression, ne nécessite habituellement aucun changement de ce rapport, de sorte que, si on le désire, on peut pré- parer une série d'éléments de charge appropriés en partant d'un seul mélange de nitrate d'ammonium et de combustible car- boné et en incorporant des quantités différentes de nitrocel- lulose dans les diverses fractions.
Dans le cas d'un combustible organique constitué de carbone et d'hydrogène, plus les produits de combustion se rapprochent en composition de l'oxyde de carbone et de l'hydro- gène au lieu des produits de combustion complète, savoir l'anhy- dride carbonique et l'eau, moins il produit de chaleur et plus grand est le rapport de gaz permanent à la quantité d'eau et plus grand aussi le volume absolu de gaz produit par la combus- tion. La même règle vaut en général pour toutes les substances carbonées, de sorte que pour atteindre les fins de l'invention il est avantageux de suivre ce principe pour autant que le per- mettent les circonstances et la nature particulière du com- bustible.
Toutefois, il ne faut pas croire qu'on obtient né- cessairement le meilleur résultat en réduisant le rapport du nitrate d'ammonium au combustible à la valeur minimum compa- tible avec l'énoncé théorique formulé pour l'oxydation du combustible. Par exemple, de manière générale, plus petite est la proportion de nitrate d'ammonium par rapport au combusti- ble, plus petite est la pression minimum à laquelle la compo- sition est apte à entretenir sa combustion après amorçage,bien
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qu'il soit possible d'y apporter une compensation en réduisant la proportion de nitrocellulose employée.
Pour certains com- bustibles organiques, par exemple pour le dinitrotoluène, on constate en pratique qu'afin d'éviter la formation de carbone dans certaines conditions,la quantité de nitrate d'ammonium doit être plus grande qu'il ne le faut pour brûler le carbone à l'état d'oxyde de carbone, de sorte qu'on ne doit pas con- clure nécessairement que l'emploi d'un combustible plus oxy- géné réduit nécessairement la quantité de nitrate d'ammonium requise.
La nature de l'enveloppe ou douille de la cartouche peut aussi influer de manière qu'il soit avantageux d'employer une proportion de nitrate d'ammonium plus grande que celle qui oxyderait simplement le carbone du combustible à l'état d'oxy- de de carbone, étant donné que d'habitude on constate que l'enveloppe de la cartouche., faite en une matière carbonée telle que le papier ou le carton, se carbonise et qu'en aug- mentant la proportion de nitrate d'ammonium dans le sens de la limite supérieure on arrive à consumer une fraction consi- dérable de l'enveloppe.
Un grand nombre des substances propres à être employés comme combustibles exercent elles-mêmes un effet imperméabili- sant sur le nitrate d'ammonium, ce dont on peut tirer profit pour augmenter la résistance de la charge aux conditions cli- matériques. Si on le désire, on peut plonger les charges dans une solution de nitrocellulose ou autre matière imperméabili- sante, telle que la cire chaude, pour les aider à devenir im- perméables, et vu que la matière ainsi ajoutée entre en réac- tion, on tient compte de son poids en calculant la quantité de nitrate d'ammonium employé pour les éléments de charge qui en comportent.
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On se rend donc compte que la proportion optimum de nitrate d'ammonium par-rapport au combustible dépend des circonstances, mais que la quantité employée ne doit pas dé- passer celle requise pour la combustion complète de la charge, y compris la matière imperméabilisante.
Au sujet encore des proportions relatives des cons- tituants, on peut dire que d'habitude la proportion de nitrate d'ammonium dépasse 80 % de la quantité totale de nitrate d'am- moniumet de combustible, à l'exclusion de la nitrocellulose, et dans le cas de combustibles hydrocarburés tels que la cire de paraffine, la gelée minérale, le bitume, et de dérivés d'a- cides gras supérieurs, de cire de cérésine et matières analo- gues, 85 à 90 % est une proportion appropriée; pour la cire de paraffine, la gelée minérale, le bitume et la cire de cérésine 85 % est sensiblement la plus petite quantité qu'on puisse em- ployer sans dépôt de carbone. Dans le cas de 2 - 4 dinitroto- luène, les demandeurs ont constaté qu'il faut environ 85 % pour éviter un dépôt de carbone en l'absence de nitrocellulose.
La proportion de nitrocellulose contenue dans le mélange peut va- rier considérablement, mais d'habitude elle n'est pas infé- rieure à 7 % pour le premier élément de charge à amorcer et elle peut atteindre 20 % et même plus. Quand des pressions suf- fisamment fortes sont exigées, la composition employée pour le dernier élément de charge peut être constituée d'un mélange de nitrate d'ammonium et de combustible sans nitrocellulose, mais quand on doit avoir des pressions plus'modérées,
il peut être nécessaire d'employer une certaine proportion de nitrocel- lulose même pour le dernier élément de charge.'
L'emploi des compositions de nitrate d'ammonium et de combustible pour les cartouches et charges conformes à la pré- sente invention permet d'engendrer lentement une pression de
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gaz finale d'un ordre de grandeur très élevé sans produire une pression maximum intermédiaire dépassant notablement cette pression finale. On peut ainsi préparer suivant l'invention des charges propulsives qui, lorsqu'on les allume dans un es- pace clos sous une densité de charge suffisante pour engendrer une pression finale de gaz froid de l'ordre de 34 à 82 atmos- phères, produisent une pression maximum intermédiaire ne dépas- sant pas environ 1,2. à 1,5 fois la pression finale.
Bien qu'on préfère employer pour les cartouches et charges suivant l'invention les compositions de nitrate d'am- monium et de combustible décrites ci-dessus, on peut employer d'autres compositions pourvu qu'elles ne donnent sensiblement pas de cendres et qu'elles soient aptes à subir une décomposi- tion productrice de gaz non détonante à propagation spontanée quand on les amorce convenablement. Ainsi, par exemple, on peut employer un mélange comprimé de nitrate de guanidine avec 10 % de son poids de nitrocellulose gélatinisée, convenable- ment préparé avec l'aide d'un dissolvant volatil.
La vitesse de combustion d'un cylindre de 17,5 mm. de la composition est d'environ 60 secondes par centimètre, et la composition a un rendement en gaz permanent supérieur à 700 cm3 par gr. En réduisant la quantité de nitrocellulose ou en l'omettant on peut obtenir des éléments de charge appro- priés qui'ne sont aptes à une propagation spontanée que lors- qu'on les allume à des pressions relativement fortes.
En outre, on peut employer pour les cartouches et charges conformes à la présente invention les compositions de nitrate d'ammonium sensibilisées décrites et revendiquées dans la demande de brevet anglais n .7601/35, bien que dans la pré- sente demande on ne revendique évidemment pas ces compositions en elles-mêmes.
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Les charges conformes à la présente invention peu- vent être contenues dans une enveloppe ou douille appropriée pourvue d'un dispositif d'allumage, par exemple d'une capsule de percussion contenant avantageusement une charge plus pe- tite que celle employée habituellement pour la composition des capsules de cartouches propulsives, ainsi qu'un train ou chapelet d'amorçage approprié, par exemple une petite charge de poudre noire en grains fins ou de poudre de nitrocellulo- se à combustion rapide suivie d'une rondelle de cordite ou d'une étoupille en contact avec le premier élément de la char- ge, le plus sensible. Si on le désire, la cartouche peut être fermée à l'extrémité opposée et être percée d'évents au voisi- nage de la capsule et, éventuellement, aussi suivant la lon- gueur de la cartouche, à différents intervalles.
Il convient parfois que la cartouche soit contenue dans une cage.
Sur la Fig. 1 du dessin annexé, qui montre une coupe longitudinale d'une cartouche convenant aux fins de l'inven- tion, la douille de papier 1 et le culot métallique 2, ainsi que la bourre de culot creuse 3 en carton et la chambre à capsule 4 contenant la capsule 5 sont du type normal employé pour les cartouches de sport de calibre 12, la charge de la composition de la capsule d'amorçage étant toutefois réduite à 13 milligrammes et la douille étant percée sur sa circonfé- rence, près du culot, de trois évents équidistants 6. Ceux-ci sont provisoirement obturés par un ruban de papier gommé min- ce 7. Dans le creux de la bourre 3 est logée une charge 8 de 0,15 gr. de poudre de nitrocellulose à combustion rapide, et sur cette charge est poséeune rondelle 9 en cordite, de ca- libre 60, pesant environ 1 gr.
La charge principale de la cartouche est constituée par trois cylindres 10,11 et 12 dis- posés en ligne, correspondant aux compositions décrites ci-
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après à l'exemple 1 et contenant respectivement 5, 10 et 15 parties de nitrocellulose gélatinisée pour 100 parties de mé- lange de nitrate d'ammonium et de cire de paraffine.
La cartouche est fermée par une rondelle 13, de la manière usuelle, et on peut l'allumer par percussion. Elle est logée de manière appropriée dans un cylindre métallique ouvert, non représenté, qui est percé près du culot de trous corres- pondant aux évents 6 et qui est percé en outre suivant sa lon- gueur d'une série de trous permettant aux gaz de fuser à l'ex- térieur et retenant les cendres de la douille de la cartouche, cette douille étant placée dans l'espace où on veut engendrer la pression de gaz.
La cartouche décrite ci-dessus, est agencée pour lais- ser fuser les gaz par le coté de l'enveloppe près du culot, mais on peut aussi produire des cartouches appropriées où les produits de combustion s'échappent de l'extrémité opposée de l'enveloppe, de la manière employée couramment pour les car- touches de fusil, la charge entière restant toutefois à l'in- térieur de l'enveloppe pendant sa combustion, au lieu d'être éjectée.
La Fig. 2 est une coupe longitudinale d'une cartou- che de ce genre. Sur la Fig. 2, la douille de papier 1 et le culot métallique 2 sont les mêmes que sur la Fig. 1. Un tube d'étoupille métallique axial 14 continue la chambre à capsule 15 et s'arrête à quelques millimètres en-dessous de la rondel- le de fermeture 16 en celluloïd; ce tube 14 contient un morceau d'étoupille 17 qui transmet l'infllamation de la capsule à rondelle de cordite 18. Pour empêcher l'éjection de l'amorce à mèche rapide, la capsule 19 contient une charge moindre que celle qu'on emploie couramment pour les capsules de cartouches de fusil,et l'étoupille est solidement fixée à l'extrémité du
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tube par serrage entre la rondelle de fermeture et la rondelle de cordite.
La charge employée est constituée par trois éléments de charge 20, 21 et 22 tels que ceux décrits au commencement de l'exemple 4, les proportions étant 1 : 1 : 2. Ces éléments sont moulés en forme de nodules cylindriques à ouverture axiale juste suffisamment large pour permettre de les enfiler dans l'enveloppe sur le tube d'étoupille jusqu'à la bourre en carton du culot, l'élément 22, le plus rapproché du culot, étant exempt de nitrocellulose et celui le plus rapproché de la ron- delle d'allumage en cordite contenant la plus grande proportion de nitrocellulose. L'allumage est ainsi conduit de l'extrémité opposée de la cartouche vers l'arrière.
L'invention est en outre illustrée par les exemples suivants indiquant des charges produites suivant l'invention: EXEMPLE 1.
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Chaque élément de la charge contient un mélange de nitrate d'ammonium et de cire de paraffine, laquelle fond à 50 - 60 C. On mélange 87,5 parties de nitrate d'ammonium chaud à l'état pulvérulent à 12,5 parties de cire de paraffine fon- due, à 60 C, dans un malaxeur chauffé, jusqu'à ce qu'il soit uniformément humidifié. On laisse refroidir le mélange tout en l'agitant suffisamment pour l'empêcher de s'agglutiner. a) A une fraction de la charge (100 parties) on ajou- te à la température ordinaire une solution de 15 parties de nitro-coton à 12 % de teneur en azote dans 20 parties d'acéto- ne,après quoi on moule la matière sous une pression de 13,6 atmosphères en bâtons de 17,5 mm. de diamètre et de la longueur voulue.
Puis on sèche à fond les pièces dans une cornue à 40 C, en élevant la température à 50 C, pendant 2 à 3 jours. On ob-
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tient un volume de gaz permanent d'environ 727 cm3 par gramme de cette composition. Lorsqu'on la met à feu au moyen d'une rondelle de cordite placée sur un cylindre vertical de 17,5 mm. de diamètre, produit comme c'est décrit ci-dessus, cette compo- sition brûle à l'allure de 70 secondes par centimètre. b) On incorpore une autre fraction du mélange à une solution de 10 parties de la même nitrocellulose dans 15 par- ties d'acétone,et après l'avoir moulée, on la sècheà fondà une température montant de 40 à 50 C.
Lorsqu'on la met à feu dans des conditions analogues à celles mentionnées ci-dessus, à la pression atmosphérique, cette composition entretient tout juste sa propre combustion à l'allure d'environ 135 secondes par centimètre, donnant en volume de gaz permanent sensible- ment aussi important que celui de la composition a). c) On incorpore de semé une troisième fraction à une solution de 5 parties de nitro-coton dans 12 à 15 parties d'acétone et après moulage on la sèche à fond comme précédem- ment. La composition résultante n'entretient pas sa propre combustion quand on la met à feu à la pression atmosphérique.
Une charge composite constituée par des éléments de charge faits des compositions a), b) et c) dans le rapport
5 : 3,5 : 4 et contenus dans une douille de cartouche en pa- pier fut mise à feu dans un appareil avec l'aide d'une amorce d'allumage développant une pression d'environ 8,2 atmosphères.
La pression finale fut d'environ 68 atmosphères et une pression maximum d'environ 1,3 fois cette valeur fut développée en 14 secondes environ. On peut aussi mettre à feu cette cartouche dans une douille de cartouche en zinc, ce qui donne une pres- sion finale un peu moindre. Dans une variante du présent exem- ple on peut omettre l'élément de charge de composition a), tant donné que dans ce cas l'élément de charge de composition
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b) est lui-même apte à entretenir tout juste sa propre com- bustion quand on l'allume à la pression atmosphérique, et on peut juxtaposer à l'élément de charge de composition c} un élément de charge constitué uniquement de nitrate d'ammonium et de cire de paraffine dans le rapport 87,5 : 12,5.
Une telle composition se laisse mouler à la forme voulue quand elle est chaude.
Dans une autre variante du présent exemple, on peut employer un ou plusieurs éléments de charge supplémentaires dont chacun contient moins de 10 parties de nitrocellulose pour 100 parties du mélange primitif de nitrate d'ammonium et de cire de paraffine, chaque élément étant disposé entre des éléments de charge à teneurs en nitrocellulose supérieure et inférieure.
EXEMPLE 2.
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Le premier élément de la charge, qu'on peut allumer et qui brûle rapidement à la pression ordinaire, se compose de 90 parties de nitrate d'ammonium, 10 parties de bitume se ramollissant à environ 60 C et 20 parties de nitrocellulose gélatinisée au moyen d'acétone. Le bitume a une température de ramollissement de 66 à 71 C (déterminée par le procédé de mesure à bille et anneau A.S.T.M.) et il donne au pénétromètre l'indication 20/30 à 25 C. On incorpore le nitrate d'ammonium et le bitume à une température d'environ 70 C, et on incorpore la nitrocellulose gélatinisée à l'acétone au mélange refroidi et agité qu'on moule et qu'on sèche ensuite à fond.
On n'em- ploie qu'une quantité de cet élément suffisante pour allumer le deuxième élément de la charge qu'on produit de la manière suivante : on gélatinise ensemble 3 parties de nitrocellulose 12 % d'azote) et 15 parties de 2-4 de dimitrotoluol par in-
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corporation à une température de 75-à 80 jusqu'à ce qu'on obtienne une matière plastique claire. On introduit dans la matière chaude 85 parties de nitrate d'ammonium à une tempéra- ture voisine. Après l'avoir mélangée à fond on la moule pour lui donner une forme. Cette matière ne brûle pas à la pres- sion ordinaire, mais on peut l'allumer et elle brûle une fois qu'une pression de plusieurs atmosphères a été établie par la combustion du premier élément.
Il est avantageux de mettre à feu cette charge dans une douille de cartouche en papier.
E X E M P L E 3.
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On produit le premier élément de charge de la manière décrite à l'exemple 2 en employant 8 parties de nitrocellulose, gélatinisée au moyen de 15 parties de 2-4 dinitrotoluol, et 85 parties de nitrate d'ammonium. On produit de manière analo- gue le deuxième élément, mais il ne contient que 4 parties de nitrocellulose au lieu de 8 parties, tandis que le troisième élément ne contient pas du tout de nitrocellulose, le rapport de nitrate d'ammonium au 2 - 4 dinitrotoluol étant le même que pour le premier élément. On peut employer ces éléments dans la proportion approximative de 1 : 2 : 2, dans une douille de cartouche en papier, pour atteindre une pression finale de l'ordre de 54 atmosphères, la pression maximum n'étant attein- te qu'au bout de plus de 12 secondes après le départ.
Le ren- dement de la charge en gaz permanent est d'environ 425 cm3 par gramme, mais quand on emploie une douille de cartouche en pa- pier les volumes de gaz sont notablement accrus.
EXEMPLE 4.
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La charge se compose de trois éléments dont le pre- mier contient du nitrate d'ammonium, de la cire de paraffine et de la nitrocellulose gélatinisée dans la proportion 90:10:20;
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le second élément contient ces ingrédients dans la proportion
90 : 10 : 5 et le troisième contient du nitrate d'ammonium et de la cire de paraffine dans la proportion 90 : sans ni- trocellulose. On emploie ces éléments dans la proportion
1 : 1 : 2 et on les juxtapose dans cet ordre dans une douille de cartouche en papier à train ou chapelet d'allumage donnant pour son compte une pression maximum de 8,2 atmosphères.
Le premier élément, allumé sous forme d'un cylindre de 17,5 mm de diamètre au moyen d'une rondelle de cordite de 1 gramme posée sur lui, brûle à la pression atmosphérique à une allure d'en- viron 45 secondes par centimètre et cède environ 600 cm de gaz permanent par gramme. Le second élément est incapable d'entretenir sa propre combustion quand on l'allume à la pres- sion atmosphérique ou quand on l'allume au moyen du train d'allumage précité sous une pression de moins de 10 atmos- phères, tandis que le troisième élément exige une pression de 27 atmosphères pour entretenir sa combustion une-fois qu'il a été ainsi allumé.
On peut aussi intercaler un élément de charge contenant du nitratè d'ammonium, de la cire de paraf- fine et de la nitrocellulose gélatinisée dans la proportion
90 : 10 : 2,5 et on constate que cet élément exige une pres- sion de 18 atmosphères pour entretenir sa combustion une fois qu'il a été ainsi amorcé. Des mélanges d'ingrédients dans la proportion 90 : 10:20 ou 90 : 10 : 10 n'exigent que la pres- sion développée par l'allumeur. En réglant la proportion de nitrocellulose et la quantité des éléments de charge de maniè- re que chaque élément ne s'allume qu'à une pression légèrement inférieure à la pression maximum développée par l'élément pré- cédent, on arrive à assurer un développement très lent et ré- gulier de la pression.
Lorsqu'on opère la mise à feu dans une enveloppe de papier, les quantités de gaz développées par les
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mélanges précités sont notablement plus grandes que celles qu'on pourrait attendre de la composition de l'élément de charge seul, étant donné que la cartouche prend part à la réaction et se transforme partiellement en oxyde de carbone, et dans la pratique on constate qu'on peut attendre des mé- langes cù la teneur en nitrate d'ammonium approche du maxi- mum des volumes de gaz permanent presque aussi importants que de ceux cù cette teneur est voisine du minimum - facilement supérieurs à 700 cm3 par gramme.
EXEMPLE 5.
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Les éléments de charge employés avaient respective- ment les compositions : - nitrated'ammonium: gomme ester : nitrocellulose - 88 : 12 : 7,5; 88 : 12 : 2,5; 88 : 12 : 0, et furent employés dans les proportions 3,6 : 5,0 et 3,5. La pression finale fut de 56,8 atmosphères, la pression maximum de 61, 54 atmosphères ayant été développée en 18 secondes. Des charges composées de poids égaux d'éléments de charge conte- nant ces ingrédients dans les proportions 91 : 9 : 8, 91 :9:4 et 91 : 0 brûlèrent pour donner une pression finale de 48,33 atmosphères et fournirent une pression maximum de 65,3 qui fut atteinte en 10 secondes environ.
Une redistribution des éléments de charge en faveur de l'élément brûlant le plus difficilement fut réalisée en remplaçant la composition intermédiaire par son poids de composition exempte de nitro- cellulose, avec ce résultat que les volumes de gaz augmen- tèrent légèrement et que le rapport de la pression maximum à la pression finale se réduisit à moins de 1,1 : 1, tandis que le temps pris pour atteindre la pression maximum monta à plus de 30 secondes.