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La présente invention se rapporte en général aux explosifs et plus particulièrement à un produit propulsif.
La présente invention concerne un produit propulsif ayant des caractéristiques balistiques améliorées, et composé essentiellement par des grains sensiblement non poreux ayant une surface totale d'environ 10 centimètres carrés par gramme à environ 74 centimètres carrés par gramme et une épaisseur comprise entre environ 0,38 et environ 1,75 millimètre; ces grains contiennent en dispersion dans toute la région du grain, qui s'étend depuis chacune de ses surfaces, sur une distance ne dépassant pas environ le sixième de l'épaisseur du grain de produit propulsif, un inhibiteur pré- sentant une chaleur d'explosion inférieure à environ -200 calories par gramme.
La présente invention concerne également un procédé de fabrica- tion de produits propulsifs ayant des caractéristiques balistiques amélio-' rées, procédé qui consiste à transformer une nitrocellulose servant de poudre de base en des grains sensiblement non poreux ayant une surface totale d'environ 10 à environ 74 centimètres carrés par gramme, une épais- seur comprise entre environ 0,38 et environ 1,75 millimètre, et à la trai- ter ensuite avec un inhibiteur non-migrateur présentant une chaleur d'explosion inférieure à environ -200 calories par gramme, uniquement dans la région du grain s'étendant depuis sa surface sur environ un sixième de son épaisseuro
Jusqu'à présent,
la charge propulsive utilisée dans des armes à tir rapide était composée par des grains propulsifs tubulaires de nitrocellulose colloïdale contenant un stabilisant et du dinitrotoluène comme inhibiteur. Bien que l'on ait proposé d'autres types de grains propulsifs de différentes formes et compositions, aucun de ces produits propulsifs ne s'est révélé aussi approprié dans la pratique, pour des cartouches plus grandes que le calibre de 7,65 millimètres, que les grains propulsifs perforés à un seul composant du genre précité, obtenus grâce aux procédés d'extrudage habituels dans l'éther-alcool.
De tels grains perforés sont hautement appropriés au but proposé, sauf le fait que la précision et l'efficacité du projectile des cartouches les contenant deviennent insuffisantes après le tir d'un nombre relativement faible de cartouches dans le type le plus rapide des armes à tir rapide. On a constaté que cet abaissement de la précision provient de ce que la paroi interne du canon, au voisinage de la culasse se trouve usé ou endommagé d'une autre manière par les gaz engendrés par l'explosion du produit propulsif. Jusqu'à présent, le seul remède consistait à cesser le tir et à changer le canon ou tube, ce qui est un inconvénient pour le tireur et ce qui n'a pas diminué le désavantage que présente la durée abrégée des canons ou tubes.
La présente invention a, par conséquent, pour objet une charge propulsive nouvelle pour des armes d'un calibre supérieur à 7,65 millimètres.
Un autre objet de l'invention est une cartouche ayant des propriétés perfectionnées en ce qui concerne l'usure du canon. Un autre objet encore de l'invention est une cartouche supérieure au calibre de 7,65 mm, qui est appropriée pour être utilisée dans des mitrailleuses ou autres armes à tir rapide. Un autre objet enfin est une charge propulsive nouvelle présentant des caractéristiques balistiques perfectionnées.
D'une manière générale, on peut réaliser les objets précités et d'autres encore qui apparaîtront au cours de la description qui va suivre en préparant des grains de poudre propulsive dont la surface totale et l'épaisseur sont en rapport avec leur composition chimique, d'une manière telle que les cartouches qui les contiennent présentent des caractéristiques améliorées quant à l'usure des canons.
La présente invention concerne tout spécialement des cartouches d'un calibre supérieur à 7,65 millimètres contenant une charge propulsive composée essentiellement par des grains propulsifs ayant une surface totale comprise entre environ 10 et environ 74 centimètres carrés par gramme, ayart
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une épaisseur comprise entre environ 0,38 et environ 1,75 millimètre et comportant un inhibiteur se trouvant au voisinage de la surface du grain dans la région s'étendant à partir de chaque surface sur une distance ne dépassant pas environ un sixième de son épaisseur. Il est nécessaire d'utiliser une quantité non inférieure à 3% d'inhibiteur par rapport au poids du grain de produit propulsif et cet inhibiteur doit présenter une chaleur d'explosion inférieure à -200 calories par gramme .
Cependant, pour la plupart des appLications pratiques, on préfère des inhibiteurs ayant une chaleur d'explosion aussi faible qu'environ - 1000 à environ -2500 calories, bien que l'on puisse aussi utiliser, comme on l'a déjà dit, des inhibiteurs ayant une chaleur d' explosion aussi élevée qu'environ -200 calories par gramme. Habituellement, il n'est pas nécessaire d'utiliser une quantité supérieure à environ 15% de la catégorie préférée d'inhibiteurs pour la plupart des produits propulsifs destinés à des cartouches supérieures au calibre de 7,65 millimètres.
On peut former les grains de produit propulsif en extrudant à travers une filière de la nitrocellulose partiellement ou complètement transformée en colloide et en découpant la tige qui en résulte à la longueur désirée, ou bien on peut donner aux grains de produit propulsif une forme globu- laire en utilisant n'importe quel procédé approprié comme, par exemple, le procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique, no. 2.160.626.
Les grains de poudre extrudés peuvent comporter ou non une ou plusieurs perforations, pourvu que la surface spécifique entre dans la gamme des surfaces déjà mentionnées et que l'inhibiteur se trouve dans la région déjà spécifiée.
On a trouvé que le procédé décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique, no. 1.955.927, au nom de McBride est particulièrement avantageux pour localiser l'inhibiteur, de manière appropriée dans le grain. Cependant il n'est pas suffisant de localiser l'inhibiteur de manière appropriée sans le grain lors de son application. On doit aussi utiliser un inhibiteur qui restera emprisonné dans la région du grain de produit propulsif à laquelle on l'applique, lorsque le produit propulsif est exposé à n'importe quelle condition de conservation ou d'intempéries dans lesquelles les autres composants d'une cartouche sont stables.
On peut utiliser tout inhibiteur nonmigrateur ayant une chaleur d'explosion inférieure à - 200 calories par gramme, par exemple les dialkyl phtalates tels que le dibutyl phtalate et le diamyl phtalate; les diaryl phtalates tels que le diphényl phtalate; le triphényl phosphate, le butyl stéarate; les diaryl dialkylurées telles que le diéthyl diphényl urée, la méthyléthyl diphényl urée et la diméthyl diphényl urée, le butyl ricinoléate; le glycérol sébacate; le tricrésyl phosphate etc....
On utilise ici le mot "épaisseur" dans son sens habituel. Par exemple, l'épaisseur est la distance minimum entre deux surfaces parallèles quand il s'agit de grains pleins ou perforés; l'épaisseur peut encore représenter le diamètre d'une sphére, ou encore la distance minimum passant par le centre d'un ellipsoïde ou d'un grain d'une forme analogue comme, ,par exemple, le type de grain obtenu habituellement lorsqu'on comprime des grains sphériques entre des cylindres.
@
La uchaleur d'explosion" des constituants des grains de poudre est un terme bien connu dans l'industrie et on la détermine à partir de la chaleur de combustion du produit, en utilisant un calcul basé sur les formules publiées par dePauw dans des articles parus dans le périodique "Zeitschrift für das gesamte Schiess-und Sprengstoffwesen", volume 32, pages 11, 36 et 60 (1937). En réalité, la valeur attribuée comme correspondant à la chaleur d'explosion des inhibiteurs est une constante qui représente l'effet qu'exerce le produit sur la chaleur qui se dégage lors de mise à feu des con stituants explosifs du grain.
On peut aussi déterminer expérimentalement cette constante. Dans un procédé de ce genre, on fait brûler un échantillon séché de poudre propulsive ne contenant aucun inhibiteur; dans une bombe calorimétrique adiabatique contenant une atmosphère d'azote et on mesure la chaleur de combustion
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par des procédés habituels. Un autre échantillon séché de poudre propul- sive sensiblement identique à celle utilisée dans l'épreuve précédente, sauf que l'on incorpore au grain une quantité connue d'inhibiteur, est ensuite brûlé dans la bombe, et on détermine à nouveau la chaleur de com- bustion. La différence entre la chaleur de combustion du produit propul- sif non traité et du produit propulsif traité, divisée par le poids de l'in- hibiteur, représente la valeur de la chaleur d'explosion de l'inhibiteur.
La constante de chaleur d'explosion d'un inhibiteur mesure par conséquent l'influence de l'inhibiteur sur la température d'explosion d'un produit de base pour matière propulsive. Par exemple, pour déterminer la chaleur d'ex- plosion du dibutyl phtalate, on fait brûler dans une bombe calorimétrique à atmosphère d'azote, un échantillon séché d'un produit propulsif composé essentiellement par environ 90% de nitrocellulose et environ la$ de nitro- glycérine.
On fait brûler ensuite dans des conditions identiques un autre échantillon du même produit propulsif traité conformément à la présente invention, et contenant environ 7% de dibutyl phtalate. On constate que la chaleur d'explosion du produit propulsif sans inhibiteur est de 1070 calo- ries par gramme de produit propulsif brûlée tandis que la chaleur d'explo- sion du produit propulsif contenant un inhibiteur est de 840 calories par gramme de produit propulsif brûlé. Etant donné que 93% du grain sont con- stitués par de la nitrocellulose et de la nitroglycérine servant de produit de base, la chaleur due à la combustion de cette partie explosive de la char- ge propulsive contenant un inhibiteur sera égale à 93 x 1070 ou 994 calo-
100 ries.
En déduisant de 994 calories les 840 calories que l'on obtient réellement dans l'épreuve, il reste une différence de 154 calories par gramme entre les chaleurs d'explosion des deux produits propulsifs. Cet abaissement est dü à la présence de l'inhibiteur, car celui-ci représente la seule variable. Le produit propulsif ne contient que 0,07 gramme de dibutyl phtalate par gramme de produit; il faut, par conséquent, diviser 154 par 0,07 pour déterminer l'effet qu'exerce l'inhibiteur sur les produits propulsifs cet effet étant rapporté au gramme d'inhibiteur. En d'autres termes, chaque gramme de dibutyl phtalate réduit la chaleur d'explosion d'un produit propulsif d'environ 2200 calories. Pour indiquer que l'inhibiteur réduit la chaleur d'explosion du produit propulsif, on dote ce nombre d'un signe négatif.
De ce fait, on dit que le chaleur d'explosion du dibutyl phtalate est d'environ -2200 calories par gramme.
Conformément aux procédés bien connus d'utilisation des inhibiteurs et d'agents activants ou de produits modifiant l'activité pour obtenir les effets balistiques désirés avec des produits propulsifs à base de nitrocellulose, on peut régler la quantité d'inhibiteur entre les limites déjà indiquées de 3% à 15% pour obtenir des qualités balistiques essentielles pour le calibre particulier considéré et, s'il est nécessaire ou désirable d'obtenir des effets balistiques particuliers, on peut aussi incorporer au grain de produit propulsif un agent activant tel que la nitroglycérine.
Habituellement, une quantité comprise entre environ 10 et environ 20% d'un alcool polyhydrique comme, par exemple, la nitroglycérine ou le nitroglycol, est suffisante pour la plupart des poudres à deux composants.
Les grains de produit propulsif conformes à la présente invention ont approximativement deux fois la surface totale des grains perforés classiques utilisés jusqu'à présent. Par exemple, on utilisait jusqu'à présent des grains de produit propulsif, contenant du dinitrotoluène, ayant une surface totale d'environ 29 centimètres carrés par gramme de produit propul- sif et une épaisseur d'environ 0,533 millimètre dans des cartouches de calibre 12,5 millimètres, La surface totale des produits conformes à l'invention pour le calibre 12,5 mm, d'autre part, est comprise dans la gamme allant d'environ 55 à environ 72 centimètres carrés par gramme l'épaisseur étant comprise entre environ 0,40 et environ 0,
58 millimètre et les grains conformes à l'invention contiennent environ 6 à 10% d'un inhibiteur nonmigrateur présentant une chaleur d'explosion négative inférieure à environ - 200, dans la région s'étendant vers l'intérieur sur environ un sixième de
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l'épaisseur à partir de chaque surface du grain.
Les grains de produit propulsif habituels contenant du dinitrotoluène, utilisés jusqu'à présent pour le calibre de 15 millimètres présentaient une dimension d'environ 0,7 millimètre et une surface d'environ 23 centimètres carrés par gramme, tandis que les produits conformes à la présente invention appropriés pour le calibre 15,2 millimètres ont une épaisseur d'environ 0,56 à environ 0,71 millimètre, une surface totale d'environ 45 à environ 60 centimètres carrés par gramme et contiennent dans la région du grain déjà définie, environ 6 à environ 10% en poids de l'un des inhibiteurs appartenant à la catégorie précitée.
La poudre propulsive de 20 millimètres, telle qu'on la trouve dans la commerce, présente une surface totale d'environ 25 centimètres carrés par gramme et une épaisseur d'environ 0,68 millimètre, tandis que les produits conforme à l'invention ont une surface totale d'environ 35 à environ 55 centimètres carrés par gramme, une dimension d'environ 0,63 à environ 0,81 millimètre et contiennent, dans la région du grain précitée, environ 6 à environ 10% de l'un des inhibiteurs appartenant à la catégorie conforme à l'invention et ils sont les mieux appropriés pour des cartouches de 20 millimètres.
Jusqu'à présent, des poudres propulsives de 90 millimètres présentaient une épaisseur d'environ 0,86 millimètre et une surface totale d'environ 16 centimètres carrés par gramme, tandis que le produit préféré de l'invention, approprié au calibre de 90 millimètres, présente une surface totale d'environ 32 centimètres carrées par gramme et une épaisseur d'environ 0,86 millimètre, tout en contenant environ 9 % de l'un des inhibiteurs précités retenu dans la région du grain s'étendant vers l'inté- rieur, à partir de chaque surface, sur environ un sixième de l'épaisseur du grain.
Pour la mise en oeuvre de la présente invention, la nitrocellulose servant de poudre de base, après la formation du grain, doit avoir un poids spécifique non inférieur à environ 1,5, étant donné que des poids spécifiques inférieurs résultent de la présence de cavités nuisibles qui ne permettent pas d'obtenir les propriétés balistiques désirées. Lorsqu'on prépare une poudre à deux composants, conformément à l'invention, la poudre de base sans fumée doit également être fabriquée de manière à présenter un poids spécifique d'environ 1,5 ou plus.
Il est évident que l'addition d'un agent modifiant l'activité comme la nitroglycérine ou un produit analogue, ou bien la compression, peuvent entraîner un accroissement du poids spécifique du grain de poudre jusqu'à un certain point, mais cela ne permet généralement pas de compenser l'insuffisance des propriétés balistiques résultant d'un poids spécifique initial inférieur à 1,5. Par conséquent, le terme "non poreux" désigne des grains qui présentent un poids spécifique d'environ 1,5 ou plus, en l'absence d'agents modifiant l'activité ou de pression provoquant des déformations.
On ne connaît pas exactement la raison pour laquelle les cartouches contenant la poudre propulsive conforme à l'invention usent moins la paroi et les rayures du tube que des cartouches analogues contenant d'autres produits propulsifs. Cependant, les résultats obtenus au cours d'essais réels dans des conditions similaires et avec des tubes et des cartouches analogues, sauf en ce qui concerne leurs produits propulsifs, montrent un accroissement considérable de la durée du tube, lorsqu'on utilise la poudre propulsive conforme à l'invention. Par exemple, en utilisant le produit propulsif de l'invention, la durée d'un tube était, dans un cas déterminé pour un calibre de 12,5 millimètres, 30 fois supérieure à la durée d'un tube d'une arme analogue, dans laquelle on tirait des cartouches contenant des produits propulsifs utilisés auparavant.
Ainsi, la charge propulsive conforme à 1' invention prolonge de façon importante la durée des tubes. Dans cet essai, on considère que le tube ne convient plus lorsque l'écart de la trajectoire du projectile atteint au moins la , ou lorsque la vitesse initiale du projectile a diminué de plus de 60 mètres par seconde.
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L'économie générale de la présente invention sera mieux compri- se encore grâce à la description détaillée, non limitative, d'un de ses modes de mise en oeuvre;
On met en suspension environ 100 parties en poids de nitrocel- lulose contenant environ 13,2 % d'azote dans, environ, 800 parties d'eau.
On ajoute à cette suspension environ 330 parties d'acétate d'éthyle conte- nant environ une partie de diphénylamine et on agite la suspension à environ
70 C jusqu'à ce que la nitrocellulose soit dissoute dans l'acétate d'éthyle.
On ajoute à cette suspension environ 8 parties de gomme arabique que l'on a dispersée dans environ 50 parties d'eau, et environ une demi-heure après, on ajoute environ 33 parties de sulfate de sodium dissous dans environ 100 par- ties d'eau. On continue l'agitation pendant environ 4 heures, temps après lequel on chasse le solvant des globules en élevant graduellement la tempé- rature de la suspension jusqu'à environ 99 C. Après le refroidissement, on sépare de la phase liquide les grains de poudre durcis de forme globulaire.
On sépare les grains passant à travers un tamis ayant des ou- vertures de 0,86 mm, et ceux qui restent sur un tamis ayant des ouvertures de 0,63 mm d'avec des grains ayant d'autres dimensions, puis on met en sus- pension environ 100 parties de ces grains dans environ 330 parties d'eau.
On ajoute environ 22 parties d'une émulsion contenant environ 11 parties de nitroglycérine, environ 4 parties d'acétate d'éthyle et environ 7 par- ties d'eau et on porte la température de la suspension à environ 65 C, puis à environ 70 C en l'espace d'environ 4 heures. On chasse ensuite l'acétate d'éthyle et le toluène en faisant passer de l'air à travers la suspension, tout en continuant à l'agiter. Il faut environ 13 heures pour éliminer presque complètement le solvant, temps après lequel on élève la température à environ 72 C et on ajoute environ 1,25 partie de gomme arabique.
On ajoute une émulsion contenant environ 9 parties de dibutyl phtalate et environ 0,05 partie d'un agent émulsionnant tel que la gomme arabique dans environ 20 parties d'eau et on agite la suspension obtenue pendant environ 5 heures, puis on sépare les grains de produit propulsif du liquide. On comprime les sphérules humectées d'eau entre des cylindres à une pression suffisante pour obtenir une épaisseur d'environ 0,48 millimètre, puis on les sèche à l'air. On enrobe environ 1000 parties des grains obtenus avec 5,0 parties de nitrate de potassium, environ 2,5 parties de diphényl phtalate et environ 0,5 partie de dinitrotoluène en faisant rouler les grains avec ce mélange dans un tonneau de lissage pendant environ 30 minutes à 55 C, après quoi, on ajoute environ 0,4 partie de graphite, puis on continue le roulage pendant 30 minutes supplémentaires.
On tamise ensuite la poudre et on sépare les grains qui traversent un tamis ayant des ouvertures d'environ 1,38 mm et ceux qui restent sur un tamis ayant des ouvertures de 0,43 mm, pour les utiliser dans des cartouches de 12,5 millimètres.
Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, on obtient une nitrocellulose d'une teneur moyenne de 13,2 %, en azote, en mélangeant environ 3 parties de nitrocellulose ayant une teneur en azote d'environ 13,4 % avec environ une partie de nitrocellulose ayant une teneur en azote d'environ 12,6% pour former une poudre de base appropriée. On déshydrate environ 100 parties en poids de la poudre de base obtenue avec environ 125 parties d'alcool éthylique dans une presse de déshydratation courante. On émiette le bloc obtenu, constitué par environ 100 parties de nitrocellulose et environ 33 parties d'alcool et on ajoute 66 parties d'éther éthylique pour transformer partiellement la masse en une matière colloïdale.
Pendant 1' agitation servant à mélanger complètement le solvant avec la nitrocellulose on ajoute environ une partie de diphénylamine. On comprime ensuite le col- loide sous forme d'un bloc, puis on le fait passer à travers un filière d' extrudage et on le transforme à nouveau en un bloc dans une installation @ courante et, finalement, on transforme le produit en grains en l'extrudant à travers une filière d'environ 2,66 mm de diamètre conçue pour donner une tige pleine. On découpe ensuite des grains dont la longueur est sensiblement égale au diamètre. Le grain qui en résulte n'est pas perforé.
On chasse
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le mélange éther-alcool et les autres matières volatiles par séchage à 1' air sur des claies placées dans une pièce dont la température moyenne est d'environ 30 C pendant les premières 24 heures, d'environ 40 C pendant les 24 heures suivantes et d'environ 45 C pendant une semaine.
On imprègne les grains de produit propulsif ainsi obtenus avec environ 10% de nitroglycérine puis on les enduit avec environ 9% de dié- thyl-diphényl urée en utilisant des procédés analogues à ceux qui sont décrits dans l'exemple précédent concernant le calibre 12,5 millimètres. On traite également les grains dans un tonneau de lissage avec du nitrate de potassium, du dinitrotoluène et du graphite, conformément au procédé décrit pour le calibre 12,5 millimètres, mais généralement, le tamisage n' est pas nécessaire quand les grains sont formés par un procédé d'extrudage.
Les grains obtenus constituent un produit préféré pour être utilisés dans des cartouches de 90 millimètres.
Bien que l'on ait donné ci-dessus une description détaillée de la mise en oeuvre de l'invention, il est bien entendu que de nombreuses variantes et modifications des différentes phases opératoires sont possibles sans que l'on modifie d'une manière nuisible les propriétés des grains de poudre. Par exemple, on peut utiliser n'importe quel autre procédé qui permet d'appliquer l'inhibiteur à la surface des grains de poudre et qui garantit la pénétration de l'inhibiteur dans la surface du grain sans que cet inhibiteur pénètre jusqu'au coeur du grain. Le procédé de formation des grains de poudre est susceptible de modifications, pourvu que les grains obtenus présentent une composition et une forme géométrique telles qu'ils répondent aux limites de tolérance indiquées ci-dessus pour la surface totale et l'épaisseur.
On peut utiliser tout procédé susceptible de provoquer la dispersion sensiblement uniforme de la nitroglycérine ou d'un autre produit modifiant l'activité dans l'ensemble des grains et on peut aussi incorporer aux grains de poudre des agents modificateurs bien connus comme, par exemple, le noir de carbonne.
Il est bien évident que l'invention ne se trouve aucunement limitée à la description détaillée que l'on vient de donner et que l'on peut y apporter diverses modifications qui apparaîtront aux spécialistes.
REVENDICATIONS
1. Charge propulsive possédant des caractéristiques balistiques perfectionnées caractérisée par le fait qu'elle est composée essentiellement par des grains sensiblement non poreux, ayant une surface totale comprise entre environ 10 et environ 74 centimètres carrés par gramme, une épaisseur comprise entre environ 0,38 et environ 1,75 millimètre, grains comportant, à l'état de dispersion, dans l'ensemble de la région qui s'étend, à partir de chacune des surfaces du grain, jusqu'à une distance ne dépassant pas un sixième de son épaisseur, un inhibiteur ayant une chaleur d'explosion inférieure à environ-200 calories par gramme.
2. Charge propulsive possédant des caractéristiques balistiques perfectionnées caractérisée par le fait qu'elle est composée essentiellement par des grains sensiblement non poreux ayant une chaleur d'explosion inférieure à environ 900 calories par gramme, une surface totale comprise entre environ 10 et environ 74 centimètres carrés par gramme et une épaisseur comprise entre environ 0,38 et environ 1,75 millimètre et qu'un inhibiteur se trouve dans la région du grain s'étendant à partir de chaque surface du grain sur une distance ne dépassant pas environ un sixième de l'épaisseur du grain de produit propulsif.
3. Charge propulsive suivant les revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que les grains contiennent au moins environ 3% d'inhibiteur.
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