EP0250329B1 - Chargement propulsif de munitions utilisable notamment pour les projectiles flèches de gros calibre - Google Patents

Chargement propulsif de munitions utilisable notamment pour les projectiles flèches de gros calibre Download PDF

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EP0250329B1
EP0250329B1 EP87401380A EP87401380A EP0250329B1 EP 0250329 B1 EP0250329 B1 EP 0250329B1 EP 87401380 A EP87401380 A EP 87401380A EP 87401380 A EP87401380 A EP 87401380A EP 0250329 B1 EP0250329 B1 EP 0250329B1
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propellant charge
holding means
cartridge case
revolution
projectile
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Jean-Claude Sauvestre
Gérard Raymondie
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Giat Industries SA
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Direction General pour lArmement DGA
Giat Industries SA
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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
    • F42B5/02—Cartridges, i.e. cases with charge and missile
    • F42B5/16—Cartridges, i.e. cases with charge and missile characterised by composition or physical dimensions or form of propellant charge, with or without projectile, or powder

Definitions

  • the invention relates to a propellant charge consisting of grains of powder, intended for the propulsion of projectiles in particular with kinetic energy under calibrated of the large caliber arrow type.
  • These munitions are known to perforate targets by mechanical effect thanks to the kinetic energy delivered on impact. Therefore, in a given weapon system, therefore for a known firing pressure, this ammunition is asked to have the highest possible initial speed.
  • studies of these munitions lead to the finest possible optimization of the projectile itself and of each sub-assembly making up its propulsive system (powder, ignition, etc.).
  • the mechanical strength of the towed part is essentially linked to the value of these transverse stresses.
  • the maximum value of these constraints must be limited to the maximum so that the towed part retains its integrity at the outlet of the launching tube.
  • One of the aims of the invention consists in solving the problem of the mechanical strength of the tail unit by reducing the transverse stresses to which it is subjected.
  • the subject of the invention is a propellant charge consisting of powder, for example, in the form of grains intended for the propulsion of kinetic energy projectiles under calibrated of the large caliber arrow type and placed inside a metallic revolution socket. or not comprising at one end a base and at the other end the projectile, loading characterized in that it comprises holding means ensuring its compactness and its symmetry with respect to the axis of revolution of the sleeve
  • Figure 1 shows a munition according to the state of the art station in a launch tube 1; it consists of an arrow sub-projectile 2 comprising an elongated bar made of heavy material and a stabilizing stabilizer 3.
  • the arrow sub-projectile 2 is guided and propelled into the launching tube 1 by a shoe 4.
  • the ammunition also includes a socket 5 to the base of which is fixed a primer igniter tube 6. This socket contains the propellant charge 7 consisting of loose powder.
  • the powder forms, by gravitation, an inclined powder bed 8 making the propellant charge asymmetrical.
  • the primer-carrying tube 6 ignites the propellant charge 7 by developing pressure waves moving in the direction represented by the arrow 9.
  • the pressure wave is disturbed by the asymmetry of the propellant charge and generated a force T1 substantially perpendicular to the powder bed.
  • This force T1 combined with the traction force T2, due to the inertia of the towed part of the projectile, subjects the tail of the arrow to a resulting force T3 which in the particular case of this figure is substantially per pendulum to the axis of revolution of the ammunition.
  • This effort T3 tends to bend the projectile, which can have harmful consequences which can range from partial deterioration to complete rupture of the tail
  • FIG. 2 shows an ammunition of the type described above. However, an important modification concerning the propellant charge 7 has been made.
  • a wedging has been placed at the front of the load, isolating the latter from the tail of the boom, and keeping it compacted towards the rear of the sleeve 5 so as to maintain its symmetry during the various manipulations of the ammunition before and during its placement.
  • the setting is carried out using a disc 10 which can, for example, consist of a block of expanded polystyrene, a cardboard or nitrocellulose plate or, a perforated metal plate.
  • the setting mode shown in Figure 3 is said to be rear type.
  • the wedge 11 is disposed at the rear of the propellant charge, leaving a free space 12 at the base of the socket.
  • Figure 4 shows the combination of the two variants described above.
  • the so-called mixed timing is performed both at the front of the load using the wedge 10 and at the rear with the wedge 11.
  • FIG. 5 Another alternative setting is shown in Figure 5.
  • the load is contained in a thin cylindrical tube 13 made of inert or combustible material such as for example celluloid, nitrocellulose or cardboard.
  • This type of configuration also requires a front setting (Figure 5), a rear setting ( Figure 6) or a mixed setting (Figure 7).
  • the propellant charge is placed outside the cylindrical tube 13.
  • All the examples described above can also be produced from propellant charges made up of grains of powder coated with a binder so as to ensure the compactness of the load.
  • Two pressure sensors were placed in zones A and B respectively located at the level of the base of the socket and near the rear of the launching shoe.

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Description

  • L'invention concerne un chargement propulsif constitué de grains de poudre, destiné à la propulsion des projectiles notamment à énergie cinétique sous calibré du type flèche de gros calibre. Ces munitions sont connues pour perforer des cibles par effet mécanique grâce à l'énergie cinétique délivrée à l'impact. De ce fait, dans un système d'arme donné, donc pour une pression de tir connue, est demandé à cette munition de posséder une vitesse initiale la plus élevée possible. Ainsi, les études de ces munitions conduisent à mener une optimisation la plus fine possible du projectile proprement dit et de chaque sous- ensemble composant son système propulsif (poudre, allumage etc...).
  • Un problème particulier est lié au fait que la partie arrière du projectile flèche, également appelée partie tractée, reçoit un empennage pour permettre sa stabilisation sur trajectoire. Les contraintes mécaniques exercées sur cet élément pendant la phase de combustion de la poudre propulsive peuvent se résumer ainsi :
    • - contraintes de traction situées dans l'axe du projectile et générées par la force d'inertie.
    • - contraintes de flexion (ou transversales) dont l'origine peut être due au déplacement non symétrique du lit de poudre et/ou à la génération d'ondes de pression transversales provenant des défauts d'allumage (allumage non symétrique par exemple).
  • La tenue mécanique de la partie tractée est essentiellement liée à la valeur de ces contraintes transversales. Ainsi, la valeur maximale de ces contraintes doit être limitée au maximum de façon à ce que la partie tractée garde son intégrité à la sortie du tube de lancement.
  • Un des buts de l'invention consiste à résoudre le problème de la tenue mécanique de l'empennage en réduisant les contraintes transversales auxquelles il est soumis.
  • L'invention a pour objet un chargement propulsif constitué de poudre, par exemple, sous forme de grains destiné à la propulsion des projectiles à énergie cinétique sous calibrés du type flèche de gros calibre et disposé à l'intérieur d'une douille de révolution métallique ou non comprenant à une extrémité un culot et à l'autre extrémité le projectile, chargement caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de maintien assurant sa compacité et sa symétrie par rapport à l'axe de révolution de la douille
  • Selon d'autres caractéristiques avantageuses le moyen de maintien permet de compacter le chargement propulsif :
    • - vers le culot de la douille
    • - et/ou vers le projectile
    • - et/ou autour de l'axe de révolution de la douille.
  • Le moyen de maintien peut être constitué :
    • - par un liant disposé entre les grains de poudre,
    • - par un matériau tel que du carton, de la nitrocellulose ou du polystyrène expansé.
    • - par une tôle métallique perforée.
  • Selon une autre caractéristique particulière, le moyen de maintien est constitué par un calage disposé :
    • - à l'arrière du projectile de façon à ce que le chargement soit appliqué vers le culot de la douille.
    • - et/ou au niveau du culot de la douille de façon à ce que le chargement soit appliqué vers le projectile. Selon une autre variante, le moyen de maintien est constitué par une enveloppe de révolution, pouvant être cylindrique, placée longitudinalement dans la douille de façon à ce que le chargement soit disposé à l'intérieur ou à l'extérieur, de cette enveloppe.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description d'un mode préféré de réalisation et de ses variantes, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • - la figure 1 représente une coupe longitudinale d'une munition flèche, selon l'état de la technique, à poste dans un tube de lancement.
    • - la figure 2 représente une coupe longitudinale d'une munition flèche selon un premier mode de réalisation.
    • - les figures 3 à 8 représentent d'autres variantes
    • - les figures 9A à 9G montrent des résultats de tir effectués avec les munitions selon l'invention.
  • La figure 1 représente une munition selon l'état de la technique à poste dans un tube de lancement 1 ; elle est constituée d'un sous-projectile flèche 2 comprenant un barreau allongé en matériau lourd et d'un empennage stabilisateur 3. Le sous-projectile flèche 2 est guidé et propulsé dans le tube de lancement 1 grâce à un sabot 4. La munition comprend également une douille 5 au culot de laquelle est fixé un tube allumeur porte amorce 6. Cette douille contient le chargement propulsif 7 constitué de poudre en vrac.
  • Avec une munition de ce type on constate que la poudre forme, par gravitation, un lit de poudre incliné 8 rendant le chargement propulsif asymétrique. Lors du fonctionnement, le tube porte amorce 6 allume le chargement propulsif 7 en développant des ondes de pression se déplaçant dans le sens représenté par la flèche 9. Au voisinage de l'empennage 3 du projectile l'onde de pression est perturbée par la dissymétrie du chargement propulsif et engendré un effort T1 sensiblement perpendiculaire au lit de poudre. Cet effort T1, combiné à l'effort de traction T2, dû à l'inertie de la partie tractée du projectile, soumet l'empennage de la flèche à un effort résultant T3 qui dans le cas particulier de cette figure est sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution de la munition. Cet effort T3 tend à faire fléchir le projectile, ce qui peut avoir des conséquences néfastes pouvant aller de la détérioration partielle jusqu'à la rupture complète de l'empennage
  • La figure 2 montre une munition du type de celle décrite précédemment. Toutefois une modification importante concernant le chargement propulsif 7 a été réalisé.
  • En effet, un calage a été disposé à la partie avant du chargement, isolant ce dernier de l'empennage de la flèche, et le maintenant compacté vers l'arrière de la douille 5 de façon à conserver sa symétrie lors des diverses manipulations de la munition avant et lors de sa mise à poste. Le calage est effectué à l'aide d'un disque 10 qui peut, par exemple, être constitué d'une cale en polystyrène expansé , d'une plaque de carton ou nitrocellulose ou, d'une plaque métallique perforée.
  • Le mode de calage représenté à la figure 3 est dit du type arrière. Dans ce cas, la cale 11 est disposée à l'arrière du chargement propulsif, laissant un espace libre 12 au niveau du culot de la douille.
  • La figure 4 représente la combinaison des deux variantes décrites précédemment. Le calage dit calage mixte, est réalisé à la fois à la partie avant du chargement à l'aide de la cale 10, et à l'arrière à l'aide de la cale 11.
  • Une autre variante de calage est représentée à la figure 5. Dans cet exemple, le chargement est contenu dans un tube cylindrique mince 13 réalisé en matériau inerte ou combustible tel que par exemple du celluloid, de la nitrocellulose ou du carton. Ce type de configuration nécessite de plus un calage avant (figure 5), un calage arrière (figure 6) ou un calage mixte (figure 7).
  • Selon une autre variante non représentée à la figure 8 le chargement propulsif est disposé à l'extérieur du tube cylindrique 13. Tous les exemples décrits ci-dessus peuvent également être réalisés à partir de chargements propulsifs constitués de grains de poudre enrobés d'un liant de façon à assurer la compacité du chargement.
  • Les différents types de calages décrits précédemment ont été testés avec un même type de munition flèche de calibre 105 mm tirée à la température limite d'utilisation (+ 51 C).
  • Deux capteurs de pression ont été disposés dans les zones A et B respectivement situées au niveau du culot de la douille et à proximité arrière du sabot de lancement.
  • Les résultats des essais ont fait l'objet de relevés représentés aux figures 9A à 9G, les indices A à G correspondants aux résultats de tir des munitions représentées respectivement aux figures 1 à 7.
  • L'analyse des résultats montre des variations d'ondes de pression très importantes suivant le type de calage utilisé : de 400 bars pour le calage latéral et mixte ( fig 9G) avant à 2800 bars pour le calage arrière (fig 9c). Toutefois, il convient de remarquer que les résultats sont excellents si on les compare à celui de la munition sans calage qui est de 4000 bars. Ainsi, on peut chiffrer la diminution de PA - PB comprise entre 30% et 90%.
  • Ces essais montrent la nécéssité du calage du chargement propulsif et l'importance du choix du type de calage dans l'organisation d'une munition flèche qui peut être différent selon le type de munition.
  • D'autre part, des essais ont été effectués pour déterminer l'influence du calage du chargement sur la dispersion balistique. Les tirs (15 coups) ont été effectués dans des conditions identiques (21 °C) avec des munitions de calibre 105 mm et avec la configuration-calage avant.
  • Les résultats obtenus sont les suivants :
    Figure imgb0001
  • Il apparait que les écarts types de vitesse et de pression sont sensiblement 5 fois plus importants sans calage. La diminution des écarts types de pression (s PM) permet d'augmenter sans risque la pression d'emploi de la munition flèche ce qui conduit à augmenter la vitesse initiale (Vo) du projectile, donc d'améliorer son efficacité terminale.
  • De plus la diminution des ondes de pression et l'élimination de la contrainte mécanique engendrée par un déplacement aléatoire du lit de poudre lors des manipulations de chargement et de la montée en pression, permet d'augmenter la longueur de la partie tractée de la flèche afin d'améliorer sou pouvoir de perforation.

Claims (12)

1 - Chargement propulsif (7) constitué de poudre, par exemple sous forme de grains destiné à la propulsion des projectiles à énergie cinétique sous- calibrés du type flèche de gros calibre (2) et disposé à l'intérieur d'une douille de révolution (5) métallique ou non comprenant à une extrémité un culot et à l'autre extrémité le projectile, chargement caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de maintien assurant sa compacité et sa symétrie par rapport à l'axe de révolution de la douille.
2 - Chargement propulsif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de maintien permet de compacter le chargement propulsif vers le culot de la douille.
3 - Chargement propulsif , selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de maintien permet de compacter le chargement propulsif vers le projectile.
4 - Chargement propulsif, selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen de maintien permet de compacter le chargement propulsif autour de l'axe de révolution de la douille.
5 - Chargement propulsif, selon l'une des -revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de maintien est constitué par un liant disposé entre les grains de poudre.
6 - Chargement propulsif, selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen de maintien est réalisé en matériau choisi par exemple parmi : le carton, la nitrocellulose ou le polystyréne expansé
7 - Chargement propulsif, selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen de maintien est constitué par une tôle métallique perforée.
8 - Chargement propulsif, selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen de maintien est constitué par un calage (10) disposée à l'arrière du projectile de façon à ce que le chargement soit appliqué vers le culot de la douille.
9 - Chargement propulsif, selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le moyen de maintien est constitué par un calage (11) disposé au niveau du culot de la douille de façon à ce que le chargement soit appliqué vers le projectile.
10 - Chargement propulsif, selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moyen de maintien est constitué par une enveloppe de révolution (13) placée longitudinalement dans la douille de façon à ce que le chargement soit disposé à l'intérieur de cette enveloppe.
11 - Chargement propulsif, selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le moyen de maintien est consitué par une enveloppe de révolution (13) placée longitudinalement dans la douille de façon à ce que le chargement soit disposé à l'extérieur de cette enveloppe.
12 - Chargement propulsif, selon l'une des revendications 11 ou 2, caractérisé en ce que l'enveloppe de révolution (13) est cylindrique.
EP87401380A 1986-06-19 1987-06-19 Chargement propulsif de munitions utilisable notamment pour les projectiles flèches de gros calibre Expired - Lifetime EP0250329B2 (fr)

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FR8608829 1986-06-19

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EP0250329B1 true EP0250329B1 (fr) 1990-02-07
EP0250329B2 EP0250329B2 (fr) 1994-09-28

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FR2600411A1 (fr) 1987-12-24
ES2014026T5 (es) 1995-08-16
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IL82927A0 (en) 1987-12-20
EP0250329B2 (fr) 1994-09-28
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