EP0270401A1 - Projectile comportant des sous-projectiles à largage directionnel contrôlé - Google Patents
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- F42B12/58—Cluster or cargo ammunition, i.e. projectiles containing one or more submissiles
- F42B12/62—Cluster or cargo ammunition, i.e. projectiles containing one or more submissiles the submissiles being ejected parallel to the longitudinal axis of the projectile
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- Y10S102/00—Ammunition and explosives
- Y10S102/703—Flechette
Definitions
- the present invention relates to a projectile forming the head of a vector, such as a bomb, missile, etc., such a vector possibly comprising a propellant and being provided with a tail unit or a guidance or piloting system, so to have a defined ballistic trajectory.
- a vector such as a bomb, missile, etc.
- a vector possibly comprising a propellant and being provided with a tail unit or a guidance or piloting system, so to have a defined ballistic trajectory.
- the present invention relates to a projectile comprising sub-projectiles ejected at a given time on the trajectory of the carrier projectile, in a controlled direction.
- main projectile carrying sub-charges (or sub-projectiles) to be distributed over large surfaces or volumes.
- sub-projectiles or sub-projectiles
- special precautions are not usually taken for the organization of the sub-projectiles inside the main projectile; this results in a random distribution and orientation of the sub-projectiles during the dropping or, at least, a significant lack of precision on the speed and attitude of the sub-projectiles; the result is that only a portion, which is sometimes small, of the sub-projectiles reaches its goal, the rest being lost.
- the present invention aims to allow to drop sub-projectiles in a preferred direction with satisfactory control of their attitude, so that is not disturbed their subsequent ballistic behavior.
- the subject of the invention is a projectile comprising sub-projectiles, each of these having a fixed tail, for example with three fins; money- projectiles are stored in a single orientation (head forward and tail towards the rear of the main projectile) in one or more rows.
- the bodies of the sub-projectiles are tangent to each other, the empennages being placed one inside the other in a self-locking manner.
- the projectile also includes wedging elements between the body of the main projectile and the structure formed by the sub-projectiles.
- the projectile comprises additional wedging elements disposed between the different sub-projectiles of the same row.
- the spaces which remain free between the sub-projectiles and the wedging elements are filled with a pulverulent substance which has the function of improving the rigidity of the assembly and, when the projectile comprises several rows of sub-projectiles, ensure and maintain a spacing between the layers.
- the invention relates to a projectile as defined by claim 1.
- This projectile with a longitudinal axis XX, is generally identified 1 and consists of a cylindrical envelope 3, ending on one side by a warhead 2 of aerodynamic shape, for example substantially conical; at the other end, the projectile is fixed on the rest of the vector, represented by dotted lines 30.
- sub-projectiles 5 Inside the envelope 3 are longitudinally disposed sub-projectiles 5. Each of them consists of a cylindrical body 54 terminating towards the front by an aerodynamic head 55, for example substantially conical, and of the 'other side by a tail 56, allowing it to maintain a given attitude on a given trajectory.
- the sub-projectiles 5 are arranged in the projectile in one or, as in the case of FIG. 1, several rows, marked 71, 72 and 73. They are disposed there with a unique orientation, namely their head 55 directed towards the front of the projectile.
- Sub-projectiles can be of the explosive ammunition, fireworks (infrared or illuminating) type, lure or kinetic energy munition.
- FIG. 2 is a cross-sectional view of one half of the projectile 1 of FIG. 1, at the level of the tail of the sub-projectiles of one of the rows 71, 72 or 73.
- the outer casing 3 is illustrated and, towards the center, an axis 20 supporting the warhead 2 and an inner casing 31.
- the axis 20 of the warhead is movable in the casing 31 to allow the ejection of the warhead, as described below. All of the sub-projectiles 5 are disposed between the envelopes 3 and 31.
- each of the sub-projectiles 5 and their tail unit 56 has also been shown, the elements 54 and 56 being hatched for the clarity of the drawing.
- the tail of each sub-projectile 5 consists of three fins, arranged at 120 °.
- the bodies 54 of the sub-projectiles are arranged in a hexagon, one of which example is shown in dotted lines 74, the center of the bodies 54 forming the vertices of the hexagon and the bodies 54 being tangent to each other.
- the fins are arranged one inside the other so that the structure formed by all of the sub-projectiles is self-locking, that is to say that in the center of hexagon 74 there are six fins belonging respectively to the six sub-projectiles 5 of the hexagon, blocked one inside the other.
- wedging elements 82 between the sub-projectiles 5, at the level of the bodies 54.
- These elements 82 are for example of substantially cylindrical shape and extend over the entire length of the bodies 54, or only on part of them. For the clarity of FIG. 2, the surface of the elements 82 is dotted.
- These internal wedging elements 82 have the function of improving the rigidity of all of the sub-projectiles 5, in particular in the case where the projectile is rotated around its longitudinal axis.
- the wedging elements 82 are made of a flexible material, such as plastic foam, pre-stressed so as to make it possible to make up for any play in the structure.
- truncated wedging elements marked 83, again with the aim of improving the rigidity of the structure.
- wedging elements marked 81, having the function of preventing any tilting towards the outside of the sub-projectiles 5.
- These elements 81 have a shape adapted to the free space between the structure formed by the sub-projectiles and the outer envelope 3. They are not necessarily of constant section, as illustrated in FIG. 2; however, in a preferred embodiment, they are in contact with the envelope 3 and with the sub-projectiles 5. They are by example made of a plastic material and are preferably made of a relatively rigid material and capable of breaking up during the ejection of the sub-projectiles, according to a mechanism described below, so as not to disturb this ejection.
- the spaces left free between the walls 31 and 3 by the sub-projectiles 5 and the wedging elements 81, 82 or 83, are filled with a pulverulent material 9 whose function is, on the one hand, to improve immobilization of the sub-projectiles 5 in the casing 3 and, on the other hand, ensuring a separation between each of the rows 71, 72 and 73 (see FIG. 1) for a reason linked to the ejection of the sub-projectiles projectiles, as described below.
- This powder 9 also makes it possible to visualize the point of release of the sub-projectiles, which facilitates its use.
- the projectile 1 (FIG. 1) also includes a disc 6 closing the space between the envelopes 3 and 31 at the rear of the loading of sub-projectiles, actuated by propulsion means 4 when the sub-projectiles are dropped.
- FIGS. 3, a and b are diagrams illustrating the mechanism for ejecting the sub-projectiles from the main projectile 1.
- a first step under the action of the propulsion means 4 shown diagrammatically at the rear of the projectile 1, the axis 20 of the warhead 2 slides inside the casing 31 until the warhead separates from the projectile. This is designed so that it then remains stable and does not interfere with the movement of the sub-projectiles being ejected or that of the main projectile.
- the propulsion means 4 impart a relative forward movement to the disc 6 relative to the casing 3, leading to the successive ejection of the rows 71, 72 and 73 of sub-projectiles 5.
- the wedging elements 81-83 and the pulverulent material 9 separates from the sub-projectiles as they appear at the edge of the envelope 3.
- FIG. 3a shows the moment when the warhead 2 is fully ejected from the casing 3 and when the first of the rows, namely row 71, is also fully ejected.
- each of the sub-projectiles 5 is animated at its exit from the envelope 3, in addition to a relative longitudinal speed, a radial speed often called expansion speed, due to the aerodynamic force which is exerted on them at the exit of the envelope 3 and, if necessary, at the rotation of the main projectile. Furthermore, each of the rows is, when it leaves, slowed down by this aerodynamic force. The two phenomena combined make it possible to obtain an interpenetration of the different rows, as shown in FIG. 3b where the three rows being fully ejected, the different sub-projectiles 5 are found substantially on the same line 74 to form a single sheaf, animated by 'a longitudinal speed and a radial speed of expansion.
- the speed of expansion depends on the speed of rotation of the projectile 1, on the dimensioning of the setting elements as well as on the geometrical characteristics of the sub-projectiles and their position relative to the longitudinal axis (XX) of the projectile.
- the applicant's experiments and calculations have shown that it is then important that the heads of the sub-projectiles of a row are without mechanical contact with the rear of the sub-projectiles of the previous row, to avoid that the sub-projectile from behind does not disturb and tilts the sub-projectile from the front.
- the spacing between the rows must be sufficient for the inter-penetration of the rows to be carried out correctly, without contact (or at least with a minimum of contact) between sub-projectiles. This separation function is fulfilled, as indicated above, by the pulverulent material 9.
- the sub-projectiles are rigidly held in place before ejection so as, at the time of ejection, to be able to follow the planned trajectory.
- means are provided so that, during this ejection, the trajectory of each of the sub-projectiles is neither disturbed by the various constituents of the main projectile, nor by the other sub-projectiles.
- the main projectile has been described as having a cylindrical body with a circular section, but this section may have other shapes, for example square, the sub-projectiles then being provided with four fins. More generally, other geometric shapes can be used for the body of the projectile, the body and the tail of the sub-projectiles and their organization (in hexagon in FIG. 2), provided that the bodies of the sub-projectiles are tangent and their tailplane organized in a self-locking manner.
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Abstract
Description
- La présente invention concerne un projectile formant la tête d'un vecteur, tel que bombe, missile..., un tel vecteur comportant éventuellement un propulseur et étant muni d'un empennage ou d'un système de guidage ou de pilotage, de sorte à avoir une trajectoire balistique définie.
- Plus précisément, la présente invention se rapporte à un projectile comportant des sous-projectiles éjectés à un instant donné sur la trajectoire du projectile porteur, selon une direction contrôlée.
- Les systèmes d'armes modernes utilisent très souvent le concept de projectile, appelé projectile principal, transportant des sous-charges (ou sous-projectiles) devant être réparties sur des surfaces ou des volumes importants. Dans les systèmes connus, il n'est pas habituellement pris de précautions particulières pour l'organisation des sous-projectiles à l'intérieur du projectile principal ; cela se traduit par une répartition et une orientation aléatoires des sous-projectiles lors du largage ou, au moins, un manque sensible de précision sur la vitesse et l'attitude des sous-projectiles ; le résultat en est que seule une portion, qui est parfois faible, des sous-projectiles arrive à atteindre son but, le reste étant perdu.
- La présente invention a pour but de permettre de larguer des sous-projectiles suivant une direction privilégiée avec un contrôle satisfaisant de leur attitude, afin que ne soit pas perturbé leur comportement balistique ultérieur.
- Plus précisément, l'invention a pour objet un projectile comportant des sous-projectiles, chacun de ceux-ci ayant un empennage fixe, par exemple à trois ailettes ; les sous- projectiles sont rangés avec une orientation unique (la tête vers l'avant et l'empennage vers l'arrière du projectile principal) selon une ou plusieurs rangées. Dans chaque rangée, les corps des sous-projectiles sont tangents les uns aux autres, les empennages étant placés les uns dans les autres de façon auto-bloquante. Le projectile comporte encore des éléments de calage entre le corps du projectile principal et la structure formée par les sous-projectiles. Dans une variante de réalisation, le projectile comporte des élements de calage supplémentaires disposés entre les différents sous-projectiles d'une même rangée. Enfin, les espaces restés libres entre les sous-projectiles et les éléments de calage sont remplis par une substance pulvérulente qui a pour fonction d'améliorer la rigidité de l'ensemble et, lorsque le projectile comporte plusieurs rangées de sous-projectiles, d'assurer et maintenir un écartement entre les couches.
- Plus précisément encore, l'invention a pour objet un projectile tel que défini par la revendication 1.
- D'autres objets, particularités et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, illustrée par les dessins annexés qui représentent :
- - la figure 1, un mode de réalisation du projectile selon l'invention ;
- - la figure 2, une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation du projectile selon l'invention ;
- - les figures 3, a et b, deux étapes du largage des sous-projectiles hors du projectile selon l'invention.
- Sur ces différentes figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments.
- Sur la figure 1, on a donc représenté un projectile selon l'invention, vu schématiquement en coupe longitudinale.
- Ce projectile, d'axe longitudinal XX, est repéré globalement 1 et se compose d'une enveloppe 3 cylindrique, se terminant d'un côté par une ogive 2 de forme aérodynamique, par exemple sensiblement conique ; à l'autre extrémité, le projectile vient se fixer sur le reste du vecteur, représenté par des traits pointillés 30.
- A l'intérieur de l'envelopope 3 sont disposés longitudinalement des sous-projectiles 5. Chacun d'eux est constitué d'un corps cylindrique 54 se terminant vers l'avant par une tête 55 aérodynamique, par exemple sensiblement conique, et de l'autre côté par un empennage 56, lui permettant de conserver une attitude donnée sur une trajectoire donnée. Les sous-projectiles 5 sont disposés dans le projectile selon une ou, comme dans le cas de la figure 1, plusieurs rangées, repérées 71, 72 et 73. Ils y sont disposés avec une orientation unique, à savoir leur tête 55 dirigée vers l'avant du projectile.
- Les sous-projectiles peuvent être du type munition explosive, munition à artifice (infrarouge ou éclairante), leurre ou munition à énergie cinétique .
- Un mode de réalisation de la disposition des sous-projectiles 5 à l'intérieur du projectile 1 est donné sur la figure 2, qui est une vue en coupe transversale d'une moitié du projectile 1 de la figure 1, au niveau de l'empennage des sous-projectiles de l'une des rangées 71, 72 ou 73.
- Sur cette coupe, on a illustré l'enveloppe extérieure 3 et, vers le centre, un axe 20 supportant l'ogive 2 et une enveloppe intérieure 31.L'axe 20 de l'ogive est mobile dans l'enveloppe 31 pour permettre l'éjection de l'ogive, comme décrit plus loin. L'ensemble des sous-projectiles 5 est disposé entre les enveloppes 3 et 31.
- On a également représenté le corps 54 de chacun des sous-projectiles 5 et leur empennage 56, les éléments 54 et 56 étant hachurés pour la clarté du dessin. Dans ce mode de réalisation, l'empennage de chaque sous-projectile 5 se compose de trois ailettes, disposées à 120°. Les corps 54 des sous-projectiles sont disposés selon un hexagone, dont un exemple est représenté en traits pointillés 74, le centre des corps 54 formant les sommets de l'hexagone et les corps 54 étant tangents les uns aux autres. Les ailettes sont disposées les unes dans les autres de telle sorte que la structure formée par l'ensemble des sous-projectiles soit auto-bloquante,c'est-à-dire qu'au centre de l'hexagone 74 on trouve six ailettes appartenant respectivement aux six sous-projectiles 5 de l'hexagone, bloquées les unes dans les autres.
- Dans une variante préférée de réalisation, on dispose des éléments de calage intérieur 82 entre les sous-projectiles 5, au niveau des corps 54. Ces éléments 82 sont par exemple de forme sensiblement cylindrique et s'étendent sur toute la longueur des corps 54, ou seulement sur une partie de ceux-ci. Pour la clarté de la figure 2, la surface des éléments 82 est pointillée. Ces éléments de calage intérieurs 82 ont pour fonction d'améliorer la rigidité de l'ensemble des sous-projectiles 5, notamment dans le cas où le projectile est animé d'un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal. Dans un mode de réalisation préféré, les éléments de calage 82 sont réalisés en un matériau souple, comme une mousse plastique, pré-contraint de façon à permettre de rattraper les éventuels jeux de la structure. Entre les sous-projectiles 5 et l'enveloppe intérieure 31, il peut être disposé comme représenté sur la figure 2 des éléments de calage tronqués, repérés 83, toujours dans le but d'améliorer la rigidité de structure.
- Entre la stucture formée par l'ensemble des sous-projectiles 5 et l'enveloppe extérieure 3, on dispose également des éléments de calage, repérés 81, ayant pour fonction d'éviter tout basculement vers l'extérieur des sous projectiles 5. Ces éléments 81 ont une forme adaptée à l'espace libre entre la structure formée par les sous-projectiles et l'enveloppe extérieure 3. Ils ne sont pas obligatoirement de section constante, comme illustré sur la figure 2 ; toutefois, dans un mode de réalisation préféré, ils sont en contact avec l'enveloppe 3 et avec les sous-projectiles 5. Ils sont par exemple réalisés en un matériau plastique et sont de préférence en un matériau relativement rigide et susceptible de se morceler lors de l'éjection des sous-projectiles, selon un mécanisme décrit plus loin, de façon à ne pas perturber cette éjection.
- Enfin, les espaces laissés libres entre les parois 31 et 3 par les sous-projectiles 5 et les éléments de calage 81, 82 ou 83, sont remplis d'un matériau pulvérulant 9 dont la fonction est, d'une part, d'améliorer l'immobilisation des sous-projectiles 5 dans l'enveloppe 3 et, d'autre part, d'assurer une séparation entre chacune des rangées 71, 72 et 73 (voir figure 1) pour une raison liée à l'éjection des sous-projectiles, comme exposé ci-après. Cette poudre 9 permet également de visualiser le point de largage des sous-projectiles, ce qui en facilite l'utilisation.
- Le projectile 1 (figure 1) comporte encore un disque 6 fermant l'espace entre les enveloppes 3 et 31 à l'arrière du chargement de sous-projectiles, actionné par des moyens de propulsion 4 lors du largage des sous-projectiles.
- Les figures 3, a et b, sont des schémas illustrant le mécanisme d'éjection des sous-projectiles hors du projectile principal 1.
- Dans une première étape, sous l'action des moyens de propulsion 4 représentés schématiquement à l'arrière du projectile 1, l'axe 20 de l'ogive 2 coulisse à l'intérieur de l'enveloppe 31 jusqu'à ce que l'ogive se sépare du projectile. Celle-ci est dessinée de sorte qu'elle demeure alors stable et ne vienne pas perturber le mouvement des sous-projectiles en cours d'éjection ou celui du projectile principal.
- Dans une seconde étape, les moyens de propulsion 4 impriment un mouvement relatif vers l'avant au disque 6 par rapport à l'enveloppe 3, conduisant à l'éjection successive des rangées 71, 72 et 73 de sous-projectiles 5. Pendant l'éjection de l'ensemble des rangées 71-73, les éléments de calage 81-83 et le matériau pulvérulant 9 se séparent des sous-projectiles au fur et à mesure de leur apparition au bord de l'enveloppe 3.
- On a représenté sur la figure 3a le moment où l'ogive 2 est entièrement éjectée de l'enveloppe 3 et où la première des rangées, à savoir la rangée 71, est également entièrement éjectée.
- Ainsi qu'il est connu, chacun des sous-projectiles 5 est animé à sa sortie de l'enveloppe 3, outre d'une vitesse relative longitudinale, d'une vitesse radiale souvent appelée vitesse d'expansion, due à la force aérodynamique qui s'exerce sur eux à la sortie de l'enveloppe 3 et, le cas échéant, à la rotation du projectile principal. Par ailleurs, chacune des rangées est, lors de sa sortie, ralentie par cette force aérodynamique. Les deux phénomènes combinés permettent d'obtenir une interpénétration des différentes rangées, comme représenté sur la figure 3b où les trois rangées étant intégralement éjectées, les différents sous-projectiles 5 se retrouvent sensiblement sur la même ligne 74 pour former une gerbe unique, animée d'une vitesse longitudinale et d'une vitesse radiale d'expansion. Il est à noter que la vitesse d'expansion dépend de la vitesse de rotation du projectile 1, du dimensionnement des éléments de calage ainsi que des caractéristique géométriques des sous-projectiles et de leur position par rapport à l'axe longitudinal (XX) du projectile. Les expériences et les calculs de la déposante ont montré qu'il est alors important que les têtes des sous-projectiles d'une rangée soient sans contact mécanique avec les arrières des sous-projectiles de la rangée précédente, pour éviter que le sous-projectile de derrière ne perturbe et fasse basculer le sous-projectile de devant. En outre, l'écartement entre les rangées doit être suffisant pour que l'inter-pénétration des rangées s'effectue correctement, sans contact (ou au moins avec un minimum de contact) entre sous-projectiles. Cette fonction de séparation est remplie, comme indiqué plus haut, par le matériau pulvérulant 9.
- De la sorte, selon l'invention, les sous-projectiles sont rigidement maintenus en place avant l'éjection de façon, au moment de l'éjection, à être aptes à suivre la trajectoire prévue. En outre, des moyens sont prévus pour que, lors de cette éjection , la trajectoire de chacun des sous-projectiles ne soit perturbée ni par les différents constituants du projectile principal, ni par les autres sous-projectiles.
- La description ci-dessus a été faite à titre d'exemple non limitatif. C'est ainsi que le projectile principal a été décrit comme ayant un corps cylindrique à section circulaire, mais que cette section peut affecter d'autres formes, par exemple carrée, les sous-projectiles étant alors munis de quatre ailettes. Plus généralement, d'autres formes géométriques peuvent être utilisées pour le corps du projectile, le corps et l'empennage des sous-projectiles et leur organisation (en hexagone sur la figure 2), sous réserve que les corps des sous-projectiles soient tangents et leurs empennages organisés de façon autobloquante.
Claims (10)
que les sous-projectiles (5) sont tous disposés selon la même orientation, à savoir la tête vers l'avant du projectile (1), selon au moins une rangée (71-73) ;
que, dans chaque rangée (71-73), les sous-projectiles (5) sont tangents les uns aux autres, les empennages (56) étant disposés les uns dans les autres de façon autobloquante,
et que le projectile (1) comporte en outre :
- des moyens de calage (81), disposés entre la paroi extérieure (3) du projectile (1) et la structure formée par les sous-projectiles (5) ;
- une substance pulvérulente (9) remplissant les espaces restés libres entre les sous-projectiles (5) et les moyens de calage (91) ;
- des moyens (4, 6) assurant l'éjection des sous-projectiles (5) par l'avant du projectile (1).
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