EP1384971A1 - Sabot pour projectile sous calibré et projectile équipé d'un tel sabot - Google Patents

Sabot pour projectile sous calibré et projectile équipé d'un tel sabot Download PDF

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EP1384971A1
EP1384971A1 EP03291632A EP03291632A EP1384971A1 EP 1384971 A1 EP1384971 A1 EP 1384971A1 EP 03291632 A EP03291632 A EP 03291632A EP 03291632 A EP03291632 A EP 03291632A EP 1384971 A1 EP1384971 A1 EP 1384971A1
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EP
European Patent Office
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projectile
shoe
zone
rib
caliber
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Withdrawn
Application number
EP03291632A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
M. Nicolas Eches
M. Jean-Paul Fauchon
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.)
Nexter Munitions SA
Original Assignee
Giat Industries SA
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B14/00—Projectiles or missiles characterised by arrangements for guiding or sealing them inside barrels, or for lubricating or cleaning barrels
    • F42B14/06—Sub-calibre projectiles having sabots; Sabots therefor
    • F42B14/061—Sabots for long rod fin stabilised kinetic energy projectiles, i.e. multisegment sabots attached midway on the projectile

Definitions

  • the technical field of the invention is that of hooves for under calibrated projectiles.
  • the under calibrated projectiles include an under-calibrated bar held by a hoof at caliber.
  • the shoe is formed of several segments (at least two and usually three) and it releases the bar to the out of the gun barrel.
  • the hoof usually wears a sealing belt which is arranged in a groove fitted at the level of a hoof caliber part, part usually called "push plate” since it is at level of this that the gas pressure exerts propulsion.
  • the shoe increases the speed of the bar under calibrated. However, it constitutes a dead mass which consumes some of the kinetic energy available and so it's desirable to reduce the hoof mass to increase the speed, therefore the performance of the projectile.
  • this shoe wears ribs which also guide the projectile in the tube.
  • the invention provides a shoe for projectile under calibrated with reduced mass while having rigidity sufficient cross-section.
  • the shoe according to the invention allows also to provide guidance in the barrel of the weapon itself for a very long projectile.
  • the subject of the invention is therefore a projectile shoe under calibrated comprising at least two segments, each segment comprising at least one reinforcing rib longitudinal extending from a rear area of the hoof towards a caliber front plate, shoe characterized in that the rib has at least two parts, a first part having an increasing height between a rear area and a intermediate zone which is located upstream of the front plate in size, a second part of the rib having a constant height equal to the gauge between the zone intermediate and an area adjacent to the front plate at caliber.
  • the second part of the rib has a thickness which is increasing between the intermediate zone and the neighboring zone of the caliber front plate.
  • Each shoe segment may have a rear stud to the caliber.
  • the invention also relates to a projectile under calibrated equipped with such a shoe, projectile comprising a shoe of the towed type and having guiding characteristics in the tube which are improved.
  • This projectile includes an under-calibrated bar maintained by a hoof. It is characterized in that the plate at the caliber is a push plate intended to receive the gas pressure and. which is located axially in front of a transverse median plane, orthogonal to the bar and passing through the center of gravity of the complete projectile.
  • an under calibrated projectile 1 (or arrow projectile) includes a shoe 2 surrounding a bar 3 carrying a tail 4. This projectile 1 is intended to be fixed to a fuel socket not shown.
  • the shoe typically comprises three segments 2a, 2b, 2c which are made integral with each other by a belt 5 and a rear retaining ring 6.
  • the segments are in contact with each other at the level of parting lines 10a, 10b and 10c (see Figures 2, 3 and 4).
  • the bar carries a thread (or grooves) which cooperates with a complementary thread (or grooves) of the hoof. Such a provision ensures the drive in translation of the bar by the hoof.
  • the shoe shown here is of the "towed” type that is, it has a caliber front plate which is its PP push plate (part carrying the belt sealing 5). This push plate is located axially in front of a median transverse plane PM of the bar 3.
  • the median plane PM is the plane orthogonal to bar 3 and passing by the center of gravity of the complete projectile.
  • a towed shoe increases the load mass propellant, part of it being around the shoe behind the push plate. So we increase the initial velocity of the projectile. Powder volume additional thus available is of the order of 0.5 liters for a 120mm caliber. This results in an increase of initial speed of the order of 2%.
  • each segment of the shoe 2 has a longitudinal reinforcing rib 7 which extends from a rear zone 8 of the shoe towards the push plate PP.
  • the rib 7 is practically useless in the vicinity of the rear part 9 of the shoe while it is essential for vicinity of the PP push plate.
  • the hoof geometry can therefore be optimized so as to the ribs 7 have mass and geometry corresponding to those that are just necessary to the mechanical drive of the bar 3.
  • a bar of 23 mm in diameter and 700 mm long, and a 450 mm shoe long, zone 9 from which begins the second part 7b of the rib size is approximately 70 mm behind the PP push plate.
  • the parts 7b of the ribs which are of caliber improve the guidance of the projectile in the tube of the weapon. Furthermore, the contact of the shoe with the tube the weapon at the ribs allows to greatly increase the apparent rigidity of the shoe inside the tube. Indeed, the latter maintains the hoof and has a rigidity infinitely greater than that of the hoof. The outfit the bending of the hoof inside the tube is therefore strongly increased without the need to increase the mass of the shoe.
  • the second part 7b of each rib 7 has a thickness e which is increasing between the intermediate zone 9 and the plate PP push.
  • Another advantage of this arrangement is that it allows to distribute the pressure forces exerted by the gases on a part of the shoe located behind the push plate PP. This reduces the maximum axial stresses suffered by the bar. Indeed the efforts undergone by the bar are found distributed over a hoof / rung interface length which is superior.
  • each segment 2a, 2b, 2c of the shoe has a rear stud 11 at caliber. This stud improves the guidance of the projectile in the barrel of the weapon.
  • ribs may extend between the substantially middle push plate and a plate front caliber (not shown) forming an air pocket.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Footwear And Its Accessory, Manufacturing Method And Apparatuses (AREA)

Abstract

Le secteur technique de l'invention est celui des sabots pour projectiles sous calibrés. De tels sabots (2) comprennent au moins trois segments (2a,2b,2c) chaque segment comporte au moins une nervure de renfort longitudinale (7) s'étendant d'une zone arrière (8) du sabot vers une plaque avant (PP) au calibre. Le sabot selon l'invention est caractérisé en ce que la nervure (7) comporte au moins deux parties, une première partie (7a) ayant une hauteur croissante entre la zone arrière (8) et une zone intermédiaire (9) située avant la plaque avant (PP) au calibre, et une deuxième partie (7b) de la nervure qui a une hauteur constante et égale au calibre entre la zone intermédiaire (9) et une zone au voisinage de la plaque au calibre (PP). <IMAGE>

Description

Le domaine technique de l'invention est celui des sabots pour projectiles sous calibrés.
D'une façon connue, les projectiles sous calibrés comprennent un barreau sous calibré maintenu par un sabot au calibre. Le sabot est formé de plusieurs segments (au moins deux et généralement trois) et il libère le barreau à la sortie du tube de l'arme. Le sabot porte habituellement une ceinture d'étanchéité qui est disposée dans une gorge aménagée au niveau d'une partie au calibre du sabot, partie appelée habituellement "plaque de poussée" puisque c'est au niveau de celle ci que s'exerce la pression des gaz propulsifs.
Le sabot permet d'accroítre la vitesse du barreau sous calibré. Il constitue cependant une masse morte qui consomme une partie de l'énergie cinétique disponible et il est donc souhaitable de réduire la masse du sabot pour accroítre la vitesse, donc les performances du projectile.
Afin d'accroítre la vitesse des projectiles on a ainsi cherché à définir des sabots dits "tractés" c'est à dire pour lesquels la plaque de poussée est située vers l'avant du projectile.
La publication défensive US-H-1353 décrit un tel projectile qui présente comme avantage d'avoir un sabot allégé autorisant l'emport d'une plus grande quantité de poudre propulsive dans la douille.
Afin d'améliorer sa rigidité transversale, ce sabot porte des nervures qui assurent également un guidage du projectile dans le tube.
De telles nervures accroissent encore cependant la masse du sabot ce qui pénalise les performances du projectile.
C'est le but de l'invention que de proposer un sabot ne présentant pas de tels inconvénients.
Ainsi l'invention propose un sabot pour projectile sous calibré ayant une masse réduite tout en ayant une rigidité transversale suffisante. Le sabot selon l'invention permet également d'assurer un guidage dans le tube de l'arme même pour un projectile de grande longueur.
L'invention a donc pour objet un sabot pour projectile sous calibré comprenant au moins deux segments, chaque segment comportant au moins une nervure de renfort longitudinale s'étendant d'une zone arrière du sabot vers une plaque avant au calibre, sabot caractérisé en ce que la nervure comporte au moins deux parties, une première partie ayant une hauteur croissante entre une zone arrière et une zone intermédiaire qui est située en amont de la plaque avant au calibre, une deuxième partie de la nervure ayant une hauteur constante et égale au calibre entre la zone intermédiaire et une zone voisine de la plaque avant au calibre.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la deuxième partie de la nervure a une épaisseur qui est croissante entre la zone intermédiaire et la zone voisine de la plaque avant au calibre.
Chaque segment du sabot pourra comporter un plot arrière au calibre.
L'invention a également pour objet un projectile sous calibré équipé d'un tel sabot, projectile comportant un sabot de type tracté et ayant des caractéristiques de guidage dans le tube qui sont améliorées.
Ce projectile comprend un barreau sous calibré maintenu par un sabot. Il est caractérisé en ce que la plaque au calibre est une plaque de poussée destinée à recevoir la pression des gaz et. qui se situe axialement en avant d'un plan transversal médian, orthogonal au barreau et passant par le centre de gravité du projectile complet.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels :
  • la figure 1 représente partiellement en coupe longitudinale un projectile et un sabot selon l'invention,
  • la figure 2 est une vue en coupe transversale de ce projectile coupe réalisée suivant le plan dont la trace AA est repérée sur la figure 1,
  • la figure 3 est une vue en coupe transversale de ce projectile coupe réalisée suivant le plan dont la trace BB est repérée sur la figure 1,
  • la figure 4 est une vue en coupe transversale de ce projectile coupe réalisée suivant le plan dont la trace CC est repérée sur la figure 1,
  • la figure 5 est une vue extérieure du projectile suivant la direction d'observation F repérée à la figure 1, projectile représenté ceinture retirée,
  • la figure 6 est une vue en perspective d'un segment du sabot selon l'invention, représenté ceinture retirée.
En se reportant à la figure 1, un projectile sous calibré 1 (ou projectile flèche) comprend un sabot 2 entourant un barreau 3 portant un empennage 4. Ce projectile 1 est destiné à être fixé à une douille combustible non représentée.
Le sabot comprend d'une façon classique trois segments 2a, 2b, 2c qui sont rendus solidaires les uns des autres par une ceinture 5 et une bague de maintien arrière 6. Les segments sont en contact les uns avec les autres au niveau de plans de joint 10a, 10b et 10c (voir figures 2, 3 et 4). Le barreau porte un filetage (ou des gorges) qui coopère avec un filetage (ou des gorges) complémentaire du sabot. Une telle disposition permet d'assurer l'entraínement en translation du barreau par le sabot.
Le sabot qui est représenté ici est du type "tracté" c'est à dire qu'il comporte une plaque avant au calibre qui est sa plaque de poussée PP (partie portant la ceinture d'étanchéité 5). Cette plaque de poussée se situe axialement en avant d'un plan transversal médian PM du barreau 3. Le plan médian PM est le plan orthogonal au barreau 3 et passant par le centre de gravité du projectile complet.
Un sabot tracté permet d'accroítre la masse de charge propulsive, une partie de celle ci se trouvant autour du sabot en arrière de la plaque de poussée. On augmente ainsi la vitesse initiale du projectile. Le volume de poudre supplémentaire ainsi disponible est de l'ordre de 0,5 litres pour un calibre de 120mm. Il en résulte un accroissement de vitesse initiale de l'ordre de 2 %.
Un tel accroissement de performances s'ajoute à celui résultant du gain de masse lié à la technologie du sabot tracté. On peut vérifier par le calcul que le gain de masse optimal pour un sabot de calibre 120mm est obtenu en avançant la plaque de poussée de 80mm environ par rapport à sa position habituelle disposée au voisinage du plan médian PM.
Il en résulte un allégement du sabot de 20 à 25% pour un coût de fabrication analogue. Le gain de vitesse global dû à la fois à l'allégement du sabot et au supplément de poudre permis par la nouvelle architecture est alors de l'ordre de 5%.
Conformément à l'invention chaque segment du sabot 2 comporte une nervure de renfort longitudinale 7 qui s'étend d'une zone arrière 8 du sabot vers la plaque de poussée PP.
Cette nervure permet d'accroítre l'inertie à la flexion du segment du sabot qui la porte. La nervure 7 comporte deux parties:
  • une première partie 7a qui a une hauteur croissante entre la zone arrière 8 et une zone intermédiaire 9 située en amont de la plaque de poussée PP et
  • une deuxième partie 7b qui a une hauteur constante et égale au calibre entre la zone intermédiaire 9 et une zone voisine de la plaque de poussée PP (ici la nervure est arrêtée par une gorge 12 destinée à recevoir la ceinture 5.
Une telle disposition permet de réduire la masse du sabot. En effet la masse de sabot qui est nécessaire pour assurer sa résistance à la flexion lors du tir est plus importante au voisinage de la plaque de poussée PP que vers l'arrière du sabot 2.
La nervure 7 est pratiquement inutile au voisinage de la partie arrière 9 du sabot alors qu'elle est indispensable au voisinage de la plaque de poussée PP.
La géométrie du sabot peut donc être optimisée de façon à ce que les nervures 7 aient une masse et une géométrie correspondant à celles qui sont juste nécessaires à l'entraínement mécanique du barreau 3.
L'Homme du Métier déterminera aisément par calcul et en fonction des caractéristiques du projectile (masse et longueur du barreau, calibre) la position optimale de la zone 9 au niveau de laquelle la nervure doit se trouver au calibre.
A titre d'exemple pour un calibre de 120mm, un barreau de 23 mm de diamètre et 700 mm de long, et un sabot de 450 mm de long, la zone 9 à partir de laquelle commence la deuxième partie 7b de la nervure au calibre se situe sensiblement à 70 mm en arrière de la plaque de poussée PP.
Les parties 7b des nervures qui sont au calibre permettent d'améliorer le guidage du projectile dans le tube de l'arme. Par ailleurs le contact du sabot avec le tube de l'arme au niveau des nervures permet d'accroítre fortement la rigidité apparente du sabot à l'intérieur du tube. En effet, ce dernier assure le maintien du sabot et il présente une rigidité infiniment supérieure à celle du sabot. La tenue à la flexion du sabot à l'intérieur du tube est donc fortement accrue sans qu'il soit nécessaire d'accroítre la masse du sabot.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la deuxième partie 7b de chaque nervure 7 a une épaisseur e qui est croissante entre la zone intermédiaire 9 et la plaque de poussée PP.
Une telle disposition est plus particulièrement visible à la figure 5 et sur les coupes des figures 2, 3 et 4. On a représenté par e1 l'épaisseur constante de la partie arrière 7a de la nervure 7 et par e2 et e3 deux valeurs (supérieures à e1) de l'épaisseur de la partie avant 7b de la nervure au niveau respectivement des plans de coupe BB et CC. Une telle disposition permet de continuer à renforcer la nervure au voisinage de la plaque de poussée en lui conservant une hauteur constante (au calibre du sabot).
Un autre avantage de cette disposition est qu'elle permet de répartir les efforts de pression exercés par les gaz sur une partie du sabot située en arrière de la plaque de poussée PP. On réduit ainsi les contraintes axiales maximales subies par le barreau. En effet les efforts subis par le barreau se trouvent répartis sur une longueur d'interface sabot /barreau qui est supérieure.
Pour le projectile décrit à l'exemple numérique précédent (calibre 120mm) on pourra choisir une épaisseur e1 de l'ordre de 13 mm sur la première partie 7a de la nervure et on pourra faire croítre régulièrement cette épaisseur jusqu'à une épaisseur de 30 mm au voisinage de la plaque de poussée PP.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque segment 2a, 2b, 2c du sabot comporte un plot arrière 11 au calibre. Ce plot permet d'améliorer le guidage du projectile dans le tube de l'arme.
Avec le sabot doté des nervures selon l'invention il est possible de gagner 20 à 25% de masse à performances de rigidité identiques et pour un coût de fabrication analogue. Le gain de vitesse dû à cet allégement du sabot est de l'ordre de 7 à 8%.
Différentes variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Il est ainsi possible de doter un sabot de type "poussé" ou "tracté poussé" (c'est à dire dont la plaque de poussée se situe au niveau ou bien en arrière du plan médian PM) de nervures à section variable comme proposé par l'invention. Dans ce cas les nervures pourront s'étendre entre la plaque de poussée sensiblement médiane et une plaque avant au calibre (non représentée) formant poche à air.
Il est également possible de faire varier les sections des nervures dans leur première, puis dans leur deuxième partie d'une façon non linéaire par exemple suivant des courbes croissantes dont les paramètres seront déterminés par calcul.

Claims (4)

  1. Sabot (2) pour projectile sous calibré (1) comprenant au moins deux segments (2a,2b,2c) chaque segment comportant au moins une nervure de renfort (7) longitudinale s'étendant d'une zone arrière (8) du sabot vers une plaque avant (PP) au calibre, sabot caractérisé en ce que la nervure comporte au moins deux parties, une première partie (7a) ayant une hauteur croissante entre une zone arrière (8) et une zone intermédiaire (9) qui est située en amont de la plaque avant (PP) au calibre, une deuxième partie (7b) de la nervure ayant une hauteur constante et égale au calibre entré la zone intermédiaire (9) et une zone au voisinage de la plaque avant (PP) au calibre.
  2. Sabot selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième partie (7b) de la nervure a une épaisseur qui est croissante entre la zone intermédiaire (9) et la zone au voisinage de la plaque avant (PP) au calibre.
  3. Sabot selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque segment (2a, 2b, 2c) comporte un plot arrière (11) au calibre.
  4. Projectile flèche comprenant un barreau sous calibré maintenu par un sabot (2) selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque au calibre est une plaque de poussée (PP) destinée à recevoir la pression des gaz et qui se situe axialement en avant d'un plan transversal médian (PM) orthogonal au barreau (3) et passant par le centre de gravité du projectile complet.
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