EP0646762B1 - Eléments de conteneurs combustibles pour munitions d'artillerie, procédé de fabrication et utilisation de tels éléments - Google Patents

Eléments de conteneurs combustibles pour munitions d'artillerie, procédé de fabrication et utilisation de tels éléments Download PDF

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EP0646762B1
EP0646762B1 EP94402205A EP94402205A EP0646762B1 EP 0646762 B1 EP0646762 B1 EP 0646762B1 EP 94402205 A EP94402205 A EP 94402205A EP 94402205 A EP94402205 A EP 94402205A EP 0646762 B1 EP0646762 B1 EP 0646762B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
central
combustible
neck
wall
elements
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP94402205A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0646762A1 (fr
Inventor
Bernard Conil
Jean-Louis Paulin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Societe Nationale des Poudres et Explosifs
Original Assignee
Societe Nationale des Poudres et Explosifs
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Publication date
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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
    • F42B5/38—Separately-loaded propellant charges, e.g. cartridge bags
    • 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
    • F42B5/18—Caseless ammunition; Cartridges having combustible cases
    • F42B5/188—Manufacturing processes therefor
    • 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
    • F42B5/18—Caseless ammunition; Cartridges having combustible cases
    • F42B5/192—Cartridge cases characterised by the material of the casing wall
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S102/00—Ammunition and explosives
    • Y10S102/70—Combustilbe cartridge

Definitions

  • the present invention relates to the field of artillery ammunition. More specifically the invention relates to fuel container components allowing to easily constitute loads modular fully combustible for such ammunition.
  • the invention also relates to a method obtaining such elements by a technique of felting.
  • Such loads are constituted by modules identical composed by a combustible case cylindrical with a central channel and filled with a loading of propellant powder.
  • the weapon server determines the number of modules to use and possibly their nature.
  • the fuel box includes a body and a bottom, a cover and a central tube. These different elements are made from combustible materials in plates by thermoforming and are glued together other.
  • a first drawback presented by this solution lies in the correct positioning of different components of the housing and in particular in the correct positioning of the central tube intended for ensure the transmission of ignition from a box to the other.
  • a second drawback lies in the implementation work of combustible materials to undergo a thermoforming operation.
  • This solution also consists in carrying out the fuel box from two elements cylindrical hollow fuel closed each to one of their ends by a flat face having a central hole assembled and glued one against the other.
  • the central channel is a hollow tube of propellant powder agglomerated building on the inside of the two faces planes and the propellant charge is a block cylindrical hollow agglomerated propellant powder.
  • This solution has the disadvantage of being limited to propellant charges in agglomerated powder and by elsewhere also has the disadvantage of correct positioning of the central tube.
  • the object of the present invention is precisely to offer modular fuel containers whose housings do not have the aforementioned drawbacks.
  • the invention therefore relates to container elements fuel for artillery ammunition obtained by felting on a liquid permeable mold, aqueous suspension consisting mainly of nitrocellulose fibers, cellulose fibers and by a resin, so as to obtain a draft of the said element which is then compacted and hot cooked, according to the features of independent claim 1.
  • the said plane part of revolution is bordered by a cylindrical outer wall located on the same side of the said flat part as said central pass.
  • said outer wall has a height substantially equal to the height of said central neck.
  • a additional ignition tube introduced into the said central channel thus constituted a additional ignition tube.
  • this ignition tube is obtained by agglomeration of grains propellant powder coated with a binder based on polyvinyl nitrate.
  • the invention also relates to a method of fabrication by felting of a blank of elements according to the invention characterized in that one immerses in a aqueous suspension consisting mainly of nitrocellulose fibers, cellulose fibers and by a resin, a mold having a cavity of revolution consisting of an outer shell and a bottom whose surface is flat and which has a column central, said bottom and said column at least being permeable to liquids and kept at a distance internal walls of the mold so as to form a empty space and in that one exerts an aspiration to inside said empty space.
  • a aqueous suspension consisting mainly of nitrocellulose fibers, cellulose fibers and by a resin
  • a mold having a cavity of revolution consisting of an outer shell and a bottom whose surface is flat and which has a column central, said bottom and said column at least being permeable to liquids and kept at a distance internal walls of the mold so as to form a empty space and in that one exerts an aspiration to inside said empty space.
  • the said outer shell is, at least partially, permeable to liquids and delimits an empty space in which we can create a vacuum.
  • the invention thus makes it possible, from only two elements obtained by felting, to constitute a complete fuel module case for load artillery including the central channel, incorporates the said elements, does not require any particular positioning nor any gluing operation.
  • the box can also be filled with a load in the form of block or bundle.
  • Figure 1 shows, in partial view uprooted, a modular combustible container according to the invention.
  • FIG. 2 representing a body of housing
  • Figure 3 a housing cover.
  • Figure 4 shows, in sectional view the configuration of the two complementary elements constituting a housing and shown in Figures 2 and 3.
  • FIG. 5 shows, in section, another configuration of two additional elements according to the invention.
  • Figure 6 shows, seen in perspective, a mold for manufacturing by felting an element blank according to the invention.
  • Figure 7 shows, seen in section, the mold of the Figure 6 immersed in the felting suspension.
  • FIG. 8 represents, in perspective view, the central part of the mold shown in Figures 6 and 7.
  • Figure 9 shows, in perspective view, one of the two external shells of the mold shown in Figures 6 and 7.
  • Figure 10 is a magnifying glass of part L of the figure 7.
  • the invention relates to container elements fuel for artillery ammunition. We represented in Figures 2 and 4 such an element 1 according to the invention.
  • such an element 1 has at least one flat part 2 of revolution having a central opening 3 bordered by a central neck hollow 4.
  • the said central orifice 3 is an orifice circular and the said hollow central neck 4 is a neck cylindrical.
  • said plane part 2 of revolution is bordered on its entire periphery by an outer wall cylindrical 5 located on the same side of said part plane 2 than the said central pass 4.
  • said wall exterior 5 has a height substantially equal to the height of said central neck 4.
  • Such an element 1 is intended to constitute the body of a combustible container modular, the outer wall 5 constituting the wall outside of the container housing, the flat part 2 constituting the bottom of the case and the hollow neck4 constituting the ignition tube, the wall 5, the part plane 2 and the hollow neck 4 being in one piece.
  • FIGS. 3 and 4 show an element 6 complementary to the previous one.
  • This element 6 consists of a flat part 7 of revolution with a circular central opening 8 bordered by a hollow cylindrical neck 9.
  • the flat part 7 of element 6 is bordered on its entire periphery by an outer cylindrical wall 10 located on the same side that the neck 9 and having a height substantially equal to that of the pass 9.
  • the outside diameter of the neck 9 of the element 6 is equal to the inside diameter of the neck 4 of the element 1 while the outside diameter of the outside wall 10 of element 6 is equal to the inside diameter of the outer wall 5 of the element 1. It is thus possible to penetrate the neck 9 of the element 6 in the neck 4 of element 1 so that the end 11 of the neck 4 comes into abutment against the inner surface of the flat part 7 of the element 6. Under these conditions the outer surface of the wall 10 of the element 6 is found in contact with the inner surface of the wall 5 of element 1.
  • the housing body 1 and the element 6 which plays the role of cover define a housing cylindrical closed at each of its ends by a flat face with a central opening, both central openings being connected continuously by a continuous central channel formed by the neck 4 of element 1 in which the neck 9 of element 6 is fitted. It is in this sense that the two elements 1 and 6 are said to be complementary in the context of this invention.
  • Figures 2, 3 and 4 show a container fuel obtained from two elements complementary 1 and 6 in which the central neck and the outer wall have substantially the same height. Of such cases can be easily secured each other, for example by using a ring or an adhesive material.
  • the invention however also relates to combustible container elements in which the wall exterior has a height different from the height of the said central collar.
  • combustible container case consisting of two additional elements 12 and 13.
  • Element 12 has a flat part 14 having a circular central orifice 15 bordered by a neck 16 of height much lower than that of the wall outside 17 which borders the flat part 14.
  • Element 13 on the contrary has a flat part 18 with a circular central opening 19 bordered by a neck 20 of height much greater than that of the wall exterior 21 which borders said flat part 18.
  • the inside diameter of the neck 20 is equal to outside diameter of the neck 16 while the diameter outside of wall 21 is equal to inside diameter of the wall 17 so that the element 13 can fit into element 12 as shown in figure 5.
  • the height of the outer wall 17 of element 12 is greater than the height of the neck 20 of the element 13, so that the wall 17 extends to the beyond the flat part 18 of the element 13 when the two elements are joined together, defining thus a ring 22 digs beyond the flat part 18.
  • Elements of combustible containers according to the invention are obtained, as will be explained in details in the following description, by felting on liquid permeable mold of a suspension aqueous mainly consisting of fibers of nitrocellulose, cellulose fibers and by a resin, so as to obtain a draft of said element, blank which is then compacted and hot cooked.
  • the aqueous suspension may also contain additives to solve the reduction problems of erosion or reduction of oil migration nitrated.
  • the container elements fuels once completed, can receive various types of protective coatings or varnishes external agents.
  • FIG 1 a container modular fuel 24 obtained from the elements 1 and 6 shown in Figures 2, 3 and 4.
  • This container 24 was obtained by filling the body case 1 with a propellant powder 25.
  • a propellant charge consisting of powder agglomerated or by a bundle of powder strands linked between them no particular problem whatever the configuration of the element.
  • sprigs of powder not linked together such as divided strands as described in FR-A-2679992, or with powder grains in bulk
  • the use of a housing body as shown in Figure 2 turns out particularly interesting. It is in this sense that additional elements 1 and 6 shown in the figures 2, 3 and 4 are the preferred elements of the invention.
  • the housing body 1 When the housing body 1 is filled with powder, and it should be observed that it can easily be completely filled, insert the cover 6 as explained more high. In some cases we will coat the exterior surface of the neck 9 and the outer surface of the wall 10 of the cover 6 with a little combustible glue for improve the adhesion of the cover to the housing body. In other cases we may prefer mechanical blocking.
  • a modular fuel container is thus obtained having a central channel defined essentially by the neck 4 of the housing body 1. Before filling the housing can be drilled in different places to facilitate ignition or combustion.
  • a hollow central channel is imperative to ensure good transmission of the ignition of a module to another.
  • a complementary hollow ignition tube 26 in the central channel thus constituted, a complementary hollow ignition tube 26.
  • this tube additional ignition fuel 26 is supported by the upper end 27 of the neck 9 of the cover 6 and is maintained in contact with the inner surface of the neck 4 of the housing body 1 with a little combustible glue.
  • the additional ignition tube 26 can be formed in one piece or in several sections laid end to end end.
  • the ignition tube 26 is obtained by agglomeration under grain pressure and at a temperature close to 100 ° C. propellant powder coated with a binder based on polyvinyl nitrate according to the techniques described in French patents 2,436,766 and 2,658,505 or in their American correspondents 4,326,901 and 5,174,837.
  • a combustible paper reinforcement tube can also be introduced into the ignition tube 26.
  • the said propellant powder used to form the tube 26 can advantageously be a powder based on nitrocellulose, porous or non-porous, containing possibly additives. The invention thus makes it possible to get rid of any presence of black powder which reduces the risk of corrosion.
  • the tube 26 can also be obtained by agglomeration of powders ignition system for low powders vulnerability.
  • the invention also relates to a method of manufacturing by felting of container elements fuel according to the invention and in particular elements as shown in Figure 2 which have at the both a long neck and an outer wall very long.
  • Traditional techniques of felting according to which solid deposition is carried out on the outside surface of a mold immersed in a suspension do not allow to obtain cylindrical hollow parts having in their center a central neck of great length which is itself hollow, suction in the central mold cavity corresponding to the said collar allowing only to obtain a full neck, which is not sought in the context of the invention.
  • an element blank according to the invention it is immersed in the suspension of felting a mold having a cavity of revolution consisting of an outer shell and a bottom whose surface is flat, the said bottom having a central column. Said bottom and said column at less are permeable to liquids and suction is exerted inside the mold.
  • the felting suspension is preferably an aqueous suspension consisting mainly of nitrocellulose fibers, cellulose fibers and by a resin possibly in the presence of a stabilizer like diphenylamine.
  • aqueous suspension consisting mainly of nitrocellulose fibers, cellulose fibers and by a resin possibly in the presence of a stabilizer like diphenylamine.
  • Such suspension is by example described in patent FR 2,555,302 or in its correspondent US 4 649 827.
  • FIGS. 6 to 10 show a mold 28 according to the invention.
  • the mold 28 consists of a central part 29 and an outer part consisting of two shells semi-cylindrical 30 and 31.
  • the central part 29 is connected by a flexible pipe 32 to a vacuum pump while the outer shells 30 and 31 are connected to a vacuum pump by flexible pipes 33 and 34.
  • a loop loop 35 holds the shells 30 and 31 pressed against each other.
  • the central part 29 is consists of a cylindrical head 36 crossed by a hollow pipe 37 connected to the pipe 32.
  • the head 36 has a groove on its cylindrical face circular 38.
  • On the lower flat face of the head 36 is fixed by welding a filtration grid permeable to liquids with a circular rim flat 39 welded to the head 36, a first surface vertical cylindrical 40, an annular flat face 41 finished in its central part by a column cylindrical 42 closed by a bottom 43, thus providing a empty space 44 between the head 36 and the grid filtration.
  • the filtration grid constituting the elements 39, 40, 41 42 and 43 is advantageously constituted by a perforated copper grid covered by a electroformed nickel filter.
  • the shell 30 consists of a solid semi-cylindrical wall 45 crossed by a hollow pipe 46 connected to the pipe 33.
  • the interior surface of the wall 45 has a rim 47 intended to penetrate into the groove 38 of the head 36 to ensure the positioning of the shell 30 relative to head 36.
  • the inner surface of the wall 45 has a flat 48 having a vertical surface 49 and intended for slide under the head 36, the vertical surface 49 of the flat being the same height as the vertical surface 40 of the grid carried by the head 36 and coming into abutment against the latter.
  • a second flat 50 having a vertical surface 51, the depth radial of flat 50 being identical to that of flat 48 so that the vertical surfaces 49 and 51 correspond to the same vertical cylinder.
  • a grid of semi-cylindrical filtration 52 of the same constitution as the filtration grid carried by the head 36.
  • the shell 31 is analogous to the shell 30.
  • the shells 30 and 31 When attached to the head 36, the shells 30 and 31 define with the latter a cylindrical mold 28 having a cavity of revolution constituted by an envelope composed by the grids 52, of the two shells 30 and 31, by a flat bottom itself constitutes by the flat face 41 of the grid carried by the head 36 and by a column made up itself by parts 42 and 43 of the grid carried by the head 36.
  • the mold shown in Figures 7 to 10 is intended to obtain a part as shown in FIG. 2, the envelope formed by the grids 52 being in this liquid permeable case. For obtaining others configurations this envelope may be only partially permeable to liquids.
  • the mold is removed from the aqueous suspension and the blank 55 undergoes a first vacuum dehydration on the mold. Then the shells 30 and 31 are removed and the blank 55 is removed from the mold to undergo a compaction and hot cooking on a baking mold in shape, according to techniques known to man of job. After cooking the element is cut out desired length, which opens the collar central which until then was closed.
  • the elements according to the invention thus allow just get combustible containers modular for medium and large artillery ammunition caliber which can be completely and easily loaded with different powder geometries propellants on the market.
  • the housing body was filled with 2450g of a double base powder (nitrocellulose / nitroglycerin) under shape of cylindrical grains with 19 holes of potential 900 cal / g or 3780j / g (or 2700g of this same powder under divided strands).
  • a double base powder nitrocellulose / nitroglycerin
  • 19 holes of potential 900 cal / g or 3780j / g or 2700g of this same powder under divided strands.
  • an ignition tube obtained from a coated nitrocellulose single base porous powder by 3% of binder or polyvinyl nitrate.
  • This tube has an apparent density of 0.77 g / cm 3 .

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Details Of Rigid Or Semi-Rigid Containers (AREA)
  • Containers And Packaging Bodies Having A Special Means To Remove Contents (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Description

La présente invention se rapporte au domaine des munitions d'artillerie. Plus précisément l'invention concerne des éléments de conteneurs combustibles permettant de constituer aisément des chargements modulaires entièrement combustibles pour de telles munitions.
L'invention concerne également un procédé d'obtention de tels éléments par une technique de feutrage.
Pour les munitions d'artillerie de moyen et gros calibre on recherche de plus en plus à disposer de chargements propulsifs entièrement combustibles qui permettent de s'affranchir des contraintes liées à l'emploi des douilles métalliques non combustibles. Par ailleurs la charge propulsive devant pouvoir être modulée en fonction des paramètres du tir envisagé, une solution particulièrement intéressante est celle proposée par les charges modulaires.
De telles charges sont constituées par des modules identiques composés par un boítier combustible cylindrique possédant un canal central et rempli par un chargement de poudre propulsive. En fonction des paramètres du tir le serveur de l'arme détermine le nombre de modules à utiliser et éventuellement leur nature.
Si la solution des charges modulaires entièrement combustibles est très intéressante au plan théorique, elle est, dans la pratique, d'une mise oeuvre limitée en raison de la complexité présentée jusqu'à présent par la réalisation pratique de telles charges modulaires.
Une première réalisation a été proposée par la demande de brevet FR-A-2 497 335. Selon cette demande le boítier combustible comprend un corps et un fond, un couvercle et un tube central. Ces différents éléments sont réalisés à partir de matériaux combustibles en plaques par thermoformage et sont collés les uns au autres. Un premier inconvénient présenté par cette solution réside dans le positionnement correct des différents éléments constitutifs du boítier et notamment dans le positionnement correct du tube central destiné à assurer la transmission de l'allumage d'un boítier à l'autre. Un second inconvénient réside dans la mise en oeuvre de matériaux combustibles devant subir une opération de thermoformage.
Afin de s'affranchir de ce second inconvénient, l'homme de métier a alors cherché à utiliser des boítiers combustibles obtenus par une technique de feutrage.
Une autre solution, décrite dans le brevet USP 4,922,823, consiste ainsi à réaliser le boítier par assemblage et collage l'un contre l'autre de deux éléments cylindriques creux combustibles fermés chacun à l'une de leurs extrémités par une face plane présentant un orifice central bordé par un col intérieur de hauteur inférieure à la hauteur du dit élément. Au moment de l'assemblage des deux éléments il faut mettre en place le tube central qui est constitué par de la poudre propulsive agglomérée et qui prend appui sur les deux cols centraux. Un premier inconvénient d'une telle solution est la difficulté pratique de réalisation d'un tel assemblage. Un second inconvénient est la difficulté de remplir complètement un tel boítier avec de la poudre propulsive en vrac.
Une solution voisine de la précédente a été proposé par la demande de brevet EP-A-O 475 207.
Cette solution consiste également à réaliser le boítier combustible à partir de deux éléments cylindriques creux combustibles fermés chacun à l'une de leurs extrémités par une face plane présentant un orifice central assemblés et collés l'un contre l'autre. Le canal central est un tube creux de poudre propulsive agglomérée prenant appui sur l'intérieur des deux faces planes et le chargement propulsif est un bloc cylindrique creux de poudre propulsive agglomérée. Cette solution présente l'inconvénient d'être limitée aux chargements propulsifs en poudre agglomérée et par ailleurs présente également l'inconvénient du positionnement correct du tube central.
Les solutions connues à ce jour de la demanderesse présentent donc toutes l'inconvénient majeur de faire appel pour constituer le boítier cylindrique d'un chargement modulaire à des éléments constitutifs qui n'incorporent pas le tube central destiné à assurer la transmission de l'allumage. Ces solutions nécessitent donc toutes d'avoir à mettre en place le tube central en cours d'assemblage du boítier, mise en place qui est délicate pour des fabrications de série. Par ailleurs les boítiers ainsi obtenus sont souvent difficiles à charger complètement avec de la poudre en vrac. Enfin il est à noter que plus un boítier contient de pièces distinctes, plus son prix de revient augmente.
L'objet de la présente invention est précisément de proposer des conteneurs combustibles modulaire dont les boítiers ne présentent pas les inconvénients susmentionnés.
L'invention concerne donc des éléments de conteneur combustible pour munition d'artillerie obtenus par feutrage sur un moule perméable aux liquides, d'une suspension aqueuse constituée principalement par des fibres de nitrocellulose, des fibres de cellulose et par une résine, de manière à obtenir une ébauche du dit élément qui est ensuite compactée et cuite à chaud, suivant les caractéristiques de la revendication indépendante 1.
Selon une première variante préférée de l'invention la dite partie plane de révolution est bordée par une paroi extérieure cylindrique située du même côté de la dite partie plane que le dit col central.
Selon une seconde variante préférée de l'invention la dite paroi extérieure a une hauteur sensiblement égale à la hauteur du dit col central.
L'invention concerne également l'utilisation d'éléments selon l'invention dans un procédé de réalisation de conteneurs combustibles chargés en poudre pour munitions d'artillerie, caractérisée en ce que :
  • 1) on fabrique par feutrage, compactage et cuisson deux éléments complémentaires de conteneurs combustibles,
  • 2) on remplit l'un des dits éléments avec une poudre propulsive,
  • 3) on rend solidaire de l'élément ainsi rempli le second élément de manière à constituer un conteneur combustible rempli de poudre et possédant un canal central.
    • Au sens de la présente invention, on dira de deux éléments de conteneur combustible qu'il sont complémentaires lorsque, par assemblage l'un à l'autre, ils définissent un boítier cylindrique fermé à chacune de ses extrémités par une face plane possédant un orifice central, les deux orifices centraux étant relié de manière continue par un canal central constitué par les cols des dits éléments. Comme il sera expliqué plus loin les deux éléments complémentaires ne sont pas, le plus souvent , identiques.
    Selon une réalisation préférée de l'invention on introduit dans le dit canal central ainsi constitué un tube complémentaire d'allumage. Préférentiellement ce tube d'allumage est obtenu par agglomération de grains de poudre propulsive enrobés par un liant à base de nitrate de polyvinyle.
    Enfin l'invention concerne également un procédé de fabrication par feutrage d'une ébauche d'éléments selon l'invention caractérisé en ce que l'on immerge dans une suspension aqueuse constituée principalement par des fibres de nitrocellulose, des fibres de cellulose et par une résine, un moule présentant une cavité de révolution constituée par une enveloppe extérieure et par un fond dont la surface est plane et qui présente une colonne centrale, le dit fond et la dite colonne au moins étant perméables aux liquides et étant maintenus à distance des parois internes du moule de manière à former un espace vide et en ce que l'on exerce une aspiration à l'intérieur du dit espace vide.
    Selon une variante préférée de l'invention, la dite enveloppe extérieure est, au moins partiellement, perméable aux liquides et délimite un espace vide dans lequel on peut faire le vide.
    L'invention permet ainsi, à partir de seulement deux éléments obtenus par feutrage, de constituer un boítier complet de module combustible pour charge d'artillerie dont le canal central, incorpore aux dits éléments, ne nécessite aucun positionnement particulier ni aucune opération de collage.
    Par ailleurs, lorsque l'un des deux éléments constitue le couvercle du boítier et que l'autre élément constitue le corps du boítier incorporant la quasi-totalité du canal central, le remplissage complet du boítier par de la poudre propulsive en grains est une opération très aisée. Bien entendu le boitier peut également être rempli avec un chargement sous forme de bloc ou de fagot.
    L'invention est maintenant décrite en détail en se référant aux figures 1 à 10.
    La figure 1 représente, en vue partiellement arrachée, un conteneur combustible modulaire selon l'invention.
    Les figures 2 et 3 représentent, vus en perspective, deux éléments complémentaires selon l'invention, la figure 2 représentant un corps de boítier et la figure 3 un couvercle de boítier.
    La figure 4 représente, vue en coupe la configuration des deux éléments complémentaires constitutifs d'un boítier et représentés aux figures 2 et 3.
    La figure 5 représente, vue en coupe, une autre configuration de deux éléments complémentaires selon l'invention.
    La figure 6 représente, vu en perspective, un moule pour la fabrication par feutrage d'une ébauche d'élément selon l'invention.
    La figure 7 représente, vu en coupe, le moule de la figure 6 immergé dans la suspension de feutrage.
    La figure 8 représente, vue en perspective, la partie centrale du moule représenté aux figures 6 et 7.
    La figure 9 représente, vue en perspective, l'une des deux coquilles externes du moule représenté aux figures 6 et 7.
    La figure 10 est une loupe de la partie L de la figure 7.
    L'invention concerne des éléments de conteneur combustible pour munitions d'artillerie. On a représenté aux figures 2 et 4 un tel élément 1 selon l'invention.
    De manière caractéristique un tel élément 1 présente au moins une partie plane 2 de révolution possédant un orifice central 3 bordé par un col central creux 4. Selon une première variante préférée de l'invention le dit orifice central 3 est un orifice circulaire et le dit col central creux 4 est un col cylindrique. Selon une seconde variante préférée de l'invention la dite partie plane 2 de révolution est bordée sur toute sa périphérie par une paroi extérieure cylindrique 5 située du même côté de la dite partie plane 2 que le dit col central 4. Préférentiellement, comme représenté aux figures 2 et 4, la dite paroi extérieure 5 a une hauteur sensiblement égale à la hauteur du dit col central 4. Un tel élément 1 est destiné à constituer le corps d'un conteneur combustible modulaire, la paroi extérieure 5 constituant la paroi extérieure du boítier du conteneur, la partie plane 2 constituant le fond du boítier et le col creux4 constituant le tube d'allumage, la paroi 5, la partie plane 2 et le col creux 4 étant d'un seul tenant.
    On a représenté aux figures 3 et 4 un élément 6 complémentaire du précédent.
    Cet élément 6 se compose d'une partie plane 7 de révolution présentant un orifice central circulaire 8 bordé par un col cylindrique creux 9. La partie plane 7 de l'élément 6 est bordée sur toute sa périphérie par une paroi cylindrique extérieure 10 située du même côté que le col 9 et ayant une hauteur sensiblement égale à celle du col 9.
    Le diamètre extérieur du col 9 de l'élément 6 est égal au diamètre intérieur du col 4 de l'élément 1 tandis que le diamètre extérieur de la paroi extérieure 10 de l'élément 6 est égal au diamètre intérieur de la paroi extérieure 5 de l'élément 1. Il est ainsi possible de faire pénétrer le col 9 de l'élément 6 dans le col 4 de l'élément 1 de manière à ce que l'extrémité 11 du col 4 vienne en butée contre la surface intérieure de la partie plane 7 de l'élément 6. Dans ces conditions la surface extérieure de la paroi 10 de l'élément 6 se trouve au contact de la surface intérieure de la paroi 5 de l'élément 1.
    Ainsi assemblés, le corps de boítier 1 et l'élément 6 qui joue le rôle de couvercle définissent un boítier cylindrique fermé à chacune de ses extrémités par une face plane possédant un orifice central, les deux orifices centraux étant reliés de manière continue par un canal central continu constitué par le col 4 de l'élément 1 dans lequel le col 9 de l'élément 6 est emmanché. C'est en ce sens que les deux éléments 1 et 6 sont dits complémentaires dans le cadre de la présente invention.
    On a représenté aux figures 2, 3 et 4 un conteneur combustible obtenu à partir de deux éléments complémentaires 1 et 6 dans lequels le col central et la paroi extérieure ont sensiblement la même hauteur. De tels boitiers peuvent être facilement rendus solidaires les uns des autres, par exemple par emploi d'une bague ou d'un matériau adhésif.
    L'invention concerne cependant également des éléments de conteneur combustible dans lesquels la paroi extérieure a une hauteur différente de la hauteur du dit col central. On a représenté en coupe à la figure 5 un boítier de conteneur combustible constitué de deux éléments complémentaires 12 et 13.
    L'élément 12 présente une partie plane 14 présentant un orifice central circulaire 15 bordé par un col 16 de hauteur très inférieure à celle de la paroi extérieure 17 qui borde la partie plane 14.
    L'élément 13 au contraire présente une partie plane 18 avec un orifice central circulaire 19 bordé par un col 20 de hauteur très supérieure à celle de la paroi extérieure 21 qui borde la dite partie plane 18.
    Le diamètre intérieur du col 20 est égal au diamètre extérieur du col 16 tandis que le diamètre extérieur de la paroi 21 est égal au diamètre intérieur de la paroi 17 de manière que l'élément 13 puisse s'emboíter dans l'élément 12 comme représenté à la figure 5.
    On observera que sur la réalisation représentée à la figure 5 la hauteur de la paroi extérieure 17 de l'élément 12 est supérieure à la hauteur du col 20 de l'élément 13, de sorte que la paroi 17 se prolonge au delà de la partie plane 18 de l'élément 13 lorsque les deux éléments sont assemblés l'un à l'autre, définissant ainsi une bague 22 creuse au delà de la partie plane 18.
    Par ailleurs on observera que la paroi extérieure 17 de l'élément 12 présente du côté de la partie plane 14 un rétreint 23 d'une hauteur et d'un diamètre extérieur tels que le boítier ainsi constitué puisse s'emboíter, par son rétreint, dans la bague 22 du boítier précédent.
    Les éléments de conteneurs combustibles selon l'invention sont obtenus, comme il sera exposé en détails dans la suite de la description, par feutrage sur moule perméable aux liquides d'une suspension aqueuse constituée principalement par des fibres de nitrocellulose, des fibres de cellulose et par une résine, de manière à obtenir une ébauche du dit élément, ébauche qui est ensuite compactée et cuite à chaud. La suspension aqueuse peut également contenir des additifs permettant de résoudre les problèmes de réduction de l'érosion ou de réduction de la migration des huiles nitrées. De même les éléments de conteneurs combustibles, une fois terminés, peuvent recevoir divers types de revêtements ou vernis de protection contre les agents extérieurs. Toutefois il convient de souligner que de manière caractéristique et essentielle au sens de la présente invention, le feutrage de la dite ébauche est effectuée en une seule opération, de manière que le dit col central fasse partie intégrante du dit élément de conteneur combustible. Il est remarquable, dans le cadre de la présente invention, que pour un élément donné, la partie plane, le col et la paroi extérieure ne constituent qu'une pièce unique avec continuité parfaite de matière.
    C'est grâce à cette caractéristique que l'assemblage de deux éléments complémentaires au sens de l'invention permet la constitution simple et aisée d'un boítier de conteneur combustible possédant un canal central parfaitement positionné et stable.
    L'invention concerne donc également l'utilisation des éléments selon l'invention dans un procédé de réalisation de conteneurs combustibles chargés en poudre propulsive pour munitions d'artillerie. Ce procédé est caractérisé en ce que :
  • 1) dans une première étape on fabrique, comme il sera expliqué plus loin dans la description, par feutrage, compactage et cuisson deux éléments complémentaires de conteneurs combustibles.
  • 2) Dans une seconde étape on remplit l'un des dits éléments avec une poudre propulsive.
  • 3) Dans une troisième étape on rend solidaire de l'élément ainsi rempli le second élément de manière à constituer un conteneur combustible fermé rempli de poudre propulsive et possédant un canal central.
    • On a représenté à la figure 1 un conteneur combustible modulaire 24 obtenu à partir des éléments complémentaires 1 et 6 représentés aux figures 2, 3 et 4. Ce conteneur 24 a été obtenu en remplissant le corps de boítier 1 avec une poudre propulsive 25. Le remplissage d'un élément selon l'invention avec un chargement propulsif constitué par de la poudre agglomérée ou par un fagot de brins de poudre liés entre eux ne pose pas de problème particulier quelle que soit la configuration de l'élément. Par contre lorsque l'on veut effectuer un remplissage avec des brins de poudre non liés entre eux, comme par exemple des brins divisés tels que décrits dans FR-A-2679992, ou encore avec des grains de poudre en vrac, l'emploi d'un corps de boítier tel que représenté à la figure 2 s'avère particulièrement intéressant. C'est en ce sens que les éléments complémentaires 1 et 6 représentés aux figures 2, 3 et 4 sont les éléments préférés de l'invention. Lorsque le corps de boítier 1 est rempli de poudre, et il faut observer qu'il peut-être facilement complètement rempli, on insère le couvercle 6 comme expliqué plus haut. Dans certains cas on enduira la surface extérieure du col 9 et la surface extérieure de la paroi 10 du couvercle 6 avec un peu de colle combustible pour améliorer l'adhérence du couvercle au corps de boítier. Dans d'autres cas on pourra préférer des systèmes de blocage mécanique.
    On obtient ainsi un conteneur combustible modulaire possédant un canal central défini pour l'essentiel par le col 4 du corps de boítier 1 . Avant remplissage le boítier peut être percé en différents endroits pour faciliter l'allumage ou la combustion.
    La présence d'un canal central creux est impérative pour assurer une bonne transmission de l'allumage d'un module à l'autre. Afin d'améliorer encore l'allumage, on introduit, dans le canal central ainsi constitué, un tube creux complémentaire d'allumage 26.
    Dans la réalisation représentée à la figure 1 ce tube complémentaire combustible d'allumage 26 prend appui sur l'extrémité supérieure 27 du col 9 du couvercle 6 et est maintenu au contact de la surface intérieure du col 4 du corps de boítier 1 par un peu de colle combustible. Le tube complémentaire d'allumage 26 peut être constitué d'une seule pièce ou de plusieurs tronçons mis bout à bout.
    Selon une réalisation préférée de l'invention le tube d'allumage 26 est obtenu par agglomération sous pression et à une température voisine de 100°C de grains de poudre propulsive enrobés par un liant à base de nitrate de polyvinyle selon les techniques décrites dans les brevets français 2 436 766 et 2 658 505 ou dans leurs correspondants américains 4 326 901 et 5 174 837. Un tube de renfort en papier combustible peut également être introduit dans le tube d'allumage 26. La dite poudre propulsive servant à constituer le tube 26 peut avantageusement être une poudre à base de nitrocellulose, poreuse ou non poreuse, contenant éventuellement des additifs. L'invention permet ainsi de s'affranchir de toute présence de poudre noire ce qui diminue les risques de corrosion. Le tube 26 peut également être obtenu par agglomération des poudres d'allumage pour poudres composites à faible vulnérabilité.
    L'invention concerne également un procédé de fabrication par feutrage d'éléments de conteneur combustible selon l'invention et notamment des éléments tels que représentés à la figure 2 qui possèdent à la fois un col de grande longueur et une paroi extérieure de grande longueur. Les techniques traditionnelles de feutrage selon lesquelles le dépôt solide est effectué sur la surface extérieure d'un moule immergé dans une suspension ne permettent en effet pas d'obtenir des pièces creuses cylindriques présentant en leur centre un col central de grande longueur qui soit lui-même creux, l'aspiration dans la cavité central du moule correspondant au dit col ne permettant que d'obtenir un col plein, ce qui n'est pas recherché dans le cadre de l'invention.
    Pour obtenir par feutrage une ébauche d'élément selon l'invention, on immerge dans la suspension de feutrage un moule présentant une cavité de révolution constituée par une enveloppe extérieure et par un fond dont la surface est plane, le dit fond présentant une colonne centrale. Le dit fond et la dite colonne au moins sont perméables aux liquides et une aspiration est exercée à l'intérieur du moule.
    La suspension de feutrage est préférentiellement une suspension aqueuse constituée principalement par des fibres de nitrocellulose, des fibres de cellulose et par une résine en présence éventuellement d'un stabilisant comme le diphénylamine. Une telle suspension est par exemple décrite dans le brevet FR 2 555 302 ou dans son correspondant US 4 649 827.
    On a représenté aux figures 6 à 10 un moule 28 selon l'invention.
    Le moule 28 se compose d'une partie centrale 29 et d'une partie extérieure constituée par deux coquilles demi-cylindriques 30 et 31. La partie centrale 29 est reliée par une canalisation souple 32 à une pompe à vide tandis que les coquilles extérieures 30 et 31 sont reliées à une pompe à vide par des canalisations souples 33 et 34. Une bride à boucle 35 maintient les coquilles 30 et 31 serrées l'une contre l'autre.
    En se reportant plus particulièrement aux figures 7,8 et 10, on observe que la partie centrale 29 se compose d'une tête cylindrique 36 traversée par une conduite creuse 37 reliée à la canalisation 32. La tête 36 présente sur sa face cylindrique une gorge circulaire 38. Sur la face plane inférieure de la tête 36 est fixée par soudure une grille de filtration perméable aux liquides présentant un rebord circulaire plat 39 soudé à la tête 36, une première surface cylindrique verticale 40, une face plane annulaire 41 terminée dans sa partie centrale par une colonne cylindrique 42 fermée par un fond 43, ménageant ainsi un espace vide 44 entre la tête 36 et la grille de filtration.
    La grille de filtration constituant les éléments 39, 40, 41 42 et 43 est avantageusement constituée par une grille en cuivre perforée et recouverte par un filtre en nickel électroformé.
    En se reportant maintenant plus particulièrement aux figures 7, 9, et 10, on observe que la coquille 30 se compose d'une paroi demi cylindrique pleine 45 traversée par une conduite creuse 46 reliée à la canalisation 33. La surface intérieure de la paroi 45 présente un rebord 47 destiné à pénétrer dans la gorge 38 de la tête 36 pour assurer le positionnement de la coquille 30 par rapport à la tête 36. Sous le rebord 47, la surface intérieure de la paroi 45 présente un méplat 48 présentant une surface verticale 49 et destiné à glisser sous la tête 36, la surface verticale 49 du méplat étant de même hauteur que la surface verticale 40 de la grille portée par la tête 36 et venant en butée contre cette dernière. A la base de la surface intérieure de la paroi 45 est située un second méplat 50 présentant une surface verticale 51, la profondeur radiale du méplat 50 étant identique à celle du méplat 48 de manière à ce que les surfaces verticales 49 et 51 correspondent à un même cylindre vertical. Sur les surfaces verticales 49 et 51 est fixée une grille de filtration demi-cylindrique 52 de même constitution que la grille de filtration portée par la tête 36. Ainsi est ménagé un espace vide 53 entre la paroi 45 et la grille 52.
    La coquille 31 est analogue à la coquille 30.
    Lorsqu'elles sont fixées à la tête 36, les coquillles 30 et 31 définissent avec cette dernière un moule cylindrique 28 présentant une cavité de révolution constituée par une enveloppe composée par les grilles 52, des deux coquilles 30 et 31, par un fond plan constitue lui-même par la face plane 41 de la grille portée par la tête 36 et par une colonne constituée elle-même par les parties 42 et 43 de la grille portée par la tête 36.
    Le moule représenté aux figures 7 à 10 est destiné à obtenir une pièce telle que représentée à la figure 2, l'enveloppe constituée par les grilles 52 étant dans ce cas perméable aux liquides. Pour l'obtention d'autres configurations cette enveloppe pourra n'être que partiellement perméable aux liquides.
    Dans le cas représenté aux figures 7 à 10 la longueur de la grille 52 comprise entre les méplats 48 et 50 ainsi que la longueur de la partie 42 de la grille portée par la tête 36 seront légèrement supérieures aux dimensions finales de l'élément que l'on veut obtenir.
    En immergeant le moule dans une suspension 54 telle que précédemment définie et en faisant le vide dans les espaces 44 et 53 on provoque le dépôt d'une ébauche 55 le long des grille de filtration. Cette ébauche a la forme générale de l'élément 1 représenté à la figure 2, mais son col creux 4 est fermé par le dépôt de fibres sur la surface 43 de la grille de filtration porté par la tête 36.
    Lorsque la formation de l'ébauche est terminée, le moule est retiré de la suspension aqueuse et l'ébauche 55 subit une première déshydratation sous vide sur le moule. Puis les coquilles 30 et 31 sont enlevées et l'ébauche 55 est retirée du moule pour subir un compactage et une cuisson à chaud sur un moule de mise en forme, selon les techniques connues de l'homme de métier. Après cuisson l'élément est découpé à la longueur souhaitée, ce qui a pour effet d'ouvrir le col central qui jusqu'à ce moment était fermé.
    Les éléments selon l'invention permettent ainsi d'obtenir simplement des conteneurs combustibles modulaires pour munitions d'artillerie de moyen et gros calibre qui peuvent être complètement et facilement chargés avec les différentes géométries de poudres propulsives existant sur le marché.
    On donne ci-après un exemple de mise en oeuvre de l'invention.
    Exemple
    On a fabriqué un corps de boítier combustible et un couvercle conformes aux figures 2 et 3.
    La composition de la suspension de feutrage était la suivante :
    • nitrocellulose : 65,8% en poids
    • cellulose : 25,6% en poids
    • résine acrylique 7,6% en poids
    • diphénylamine : 1,0% en poids
    • eau : en quantité suffisante pour une suspension aqueuse à 2,5%
    Les dimensions des pièces étaient les suivantes :
    • corps de boitier : longueur : 154 mm
         diamètre extérieur : 158 mm
         diamètre intérieur : 153 mm
         col creux longueur : 151,5 mm
            diamètre extérieur : 30 mm
            diamètre intérieur : 25 mm
    • couvercle : hauteur de la paroi extérieure : 15 mm
         diamètre extérieur : 153 mm
         diamètre intérieur : 148 mm
         col creux longueur : 15 mm
            diamètre extérieur : 25 mm
            diamètre intérieur : 20 mm
    On a obtenu sur une série de 50 pièces une reproductibilité satisfaisante soit : 5% sur l'écart type de masse, moins de 2% sur l'écart type d'épaisseur et moins de 1% sur l'écart type d'encombrement.
    Le corps de boítier a été rempli avec 2450g d'une poudre double base (nitrocellulose/nitroglycérine) sous forme de grains cylindriques à 19 trous de potentiel 900 cal/g soit 3780j/g ( ou 2700g de cette même poudre sous forme de brins divisés).
    On a introduit dans le canal central du conteneur ainsi constitué un tube d'allumage obtenu à partir d'une poudre poreuse à simple base à la nitrocellulose enrobée par 3% de liant ou nitrate de polyvinyle.
    Ce tube possède une masse volumique apparente de 0,77 g/cm3.
    Il est constitué de deux tronçons cylindriques identiques de longueur 76 mm, de diamètre extérieur 25 mm, de diamètre intérieur 15,4 mm.
    Chaque trons a été obtenu à partir de 18 g de poudre poreuse enrobée.
    Ces tronçons ont été placés dans une bombe manométrique de volume 156cm3 avec une densité de chargement de 0,10.
    Les résultats de tir en bombe ont été les suivants:
    • force : 1 MJ/kg,
    • temps d'inflammation : 3,6 millisecondes,
    • temps de combustion : 2,1 millisecondes.
    Dans un simulateur de tir de volume 3745 cm3 on a introduit un conteneur combustible tel que décrit ci-dessus chargé avec de la poudre en grains à 19 trous.
    Le résultats de tir ont été les suivants :
    • densité de chargement : : 0,687
    • pression maximale atteinte à la rupture de l'opercule : 60 MPa
    • augmentation moyenne de la pression : 6x10-3MPa/ms (ms=milliseconde)
    • délai d'allumage : 78 ms
    • temps de combustion : 3,2 ms.

    Claims (9)

    1. Elément (1) de conteneur combustible comportant un canal central creux, pour munitions d'artillerie obtenu par feutrage sur un moule perméable aux liquides d'une suspension aqueuse constituée principalement par des fibres de nitrocellulose, des fibres de cellulose et par une résine, de manière à obtenir une ébauche du dit élément qui est ensuite compactée et cuite à chaud, caractérisé d'une part en ce que le dit élément (1) présente au moins une partie sensiblement plane de révolution (2) possédant un orifice central circulaire (3) bordé par un col central cylindrique creux (4) et d'autre part en ce que le feutrage de la dite ébauche est effectué en une seule opération.
    2. Elément de conteneur combustible selon la revendication 1 caractérisé en ce que la dite partie plane (2) de révolution est bordée par une paroi extérieure cylindrique (5) située du même côté que le dit col central (4).
    3. Elément de conteneur combustible selon la revendication 2 caractérisé en ce que la dite paroi extérieure (5) a une hauteur sensiblement égale à la hauteur du dit col central (4).
    4. Elément de conteneur combustible selon la revendication 2 caractérisé en ce que la dite paroi extérieure (21) a une hauteur différente de la hauteur du dit col central (20).
    5. Utilisation d'éléments selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans un procédé de réalisation de conteneurs combustibles chargés pour munitions d'artillerie, caractérisé en ce que :
      1) on fabrique par feutrage, compactage et cuisson deux éléments complémentaires (1,6) de conteneurs combustibles,
      2) on remplit l'un des dits éléments (1) avec une poudre propulsive,
      3) on rend solidaire de l'élément ainsi rempli le second élément de manière à constituer un conteneur combustible (24) rempli de poudre et possédant un canal central.
    6. Utilisation selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'on introduit dans le dit canal central un tube d'allumage (26).
    7. Utilisation selon la revendication 6 caractérisé en ce que le dit tube d'allumage (26) est obtenu par agglomération de grains de poudre propulsive enrobés par un liant à base de nitrate de polyvinyle.
    8. Procédé de fabrication par feutrage d'une ébauche (55) d'éléments selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'on immerge dans la dite suspension un moule (28) présentant une cavité de révolution constituée par une enveloppe (52), par un fond (41) dont la surface est plane et présentant une colonne centrale (42,43), le dit fond et la dite colonne au moins étant perméables aux liquides et étant maintenus à distance des parois internes du moule de manière à former au moins un espace vide (44), et en ce que l'on exerce une aspiration à l'intérieur de l'espace vide (44).
    9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que la dite enveloppe extérieure (52) est, au moins partiellement, perméable aux liquides et délimite un espace vide (53) dans lequel on peut faire le vide.
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