FR2664039A1 - Alliages mixtes organiques-metalliques pour realisation de projectiles. - Google Patents
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- C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
- C22C32/0094—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with organic materials as the main non-metallic constituent, e.g. resin
Abstract
L'invention concerne les sous-projectiles ou projectiles au calibre stabilisés par empennage pour munition à énergie cinétique de petit, moyen et gros calibre et en particulier pour munition de chasse. Le sous-projectile ou projectile au calibre, stabilisé par empennage, pour munition à énergie cinétique de petit, moyen et gros calibre et en particulier pour munition de chasse est caractérisé en ce qu'il est réalisé en un alliage mixte organique-métallique constitué au moins d'un matériau organique assurant la cohésion de l'ensemble et au moins d'une charge métallique. Application en domaine des munitions de tous calibres.
Description
Alliages mixtes organiques-métalliques
pour réalisation de projectiles.
pour réalisation de projectiles.
La présente invention concerne les sous-projectiles ou projectiles au calibre stabilisés par empennage pour munit ion à énergie cinétique de petit moyen et gros calibre et en particulier pour munition de chasse.
Le tir au gros gibier se pratique à l'aide de cartouches à balle en alliage de plomb revêtue ou non d'une enveloppe métallique. Cette balle est couramment appelée projectile lorsque son diamètre est égal au calibre de l'arme et sousprojectile lorsque son diamètre est inférieur au calibre de l'arme. Dans les armes de chasse de calibre 12, 16 ou 20, la stabilisation du projectile est obtenue par un élément traînant ou empennage situé à l'arriére dudit projectile.
L'alliage de plomb le plus souvent utilisé, constitué également d'antimoine et d'étain, présente les avantages suivants:
- Masse volumique élevée (de l'ordre de 11300 kg/m3) permettant ainsi d'avoir une énergie cinétique encore suffisante à des distances de tir raisonnables.
- Masse volumique élevée (de l'ordre de 11300 kg/m3) permettant ainsi d'avoir une énergie cinétique encore suffisante à des distances de tir raisonnables.
- Coût relativement faible de la matière de base.
- Mise en oeuvre facile par les moyens classiques de transformation.
Eu égard aux avantages précités, les inconvénients sont importants
- Surveillance médicale accrue des personnels travaillant directement sur ledit alliage
- Pollution importante de la nature
- Concentration importante de cette pollution sur certains territoires de chasse et sur certains stands de tir
- Métallisation possible du tube de l'arme par l'alliage de plomb constituant le projectile
- Pouvoir d'arrêt du gibier parfois inefficace dû essentiellement à la trop grande ductilité de l'alliage utilisé
- Tenue limitée aux sollicitations mécaniques pendant la phase de lancement du projectile (balistique intérieure).
- Surveillance médicale accrue des personnels travaillant directement sur ledit alliage
- Pollution importante de la nature
- Concentration importante de cette pollution sur certains territoires de chasse et sur certains stands de tir
- Métallisation possible du tube de l'arme par l'alliage de plomb constituant le projectile
- Pouvoir d'arrêt du gibier parfois inefficace dû essentiellement à la trop grande ductilité de l'alliage utilisé
- Tenue limitée aux sollicitations mécaniques pendant la phase de lancement du projectile (balistique intérieure).
Le but de la présente invention est de remplacer les alliages de plomb par un alliage composé pour partie d'un matériau organique et de particules métalliques.
Tout en conservant les avantages de l'alliage de plomb, c'est à dire
- Masse volumique élevée dépassant même celle de l'alliage de plomb.
- Masse volumique élevée dépassant même celle de l'alliage de plomb.
- Mise en oeuvre facile avec maîtrise complète de la géométrie
- Prix de revient de la pièce accessible.
- Prix de revient de la pièce accessible.
Les inconvénients majeurs cités pour l'alliage de plomb disparaissent
- Pas de surveillance médicale particulière des personnels travaillant pour la fabrication des produits
- Aucune pollution de la nature
- Grand pouvoir d'arrêt du gibier par maîtrise de la composition, de la dureté de l'alliage organique-métallique et de la géométrie
- Maîtrise totale de la tenue mécanique aux sollicitations mécaniques générées pendant la phase de lancement du projectile.
- Pas de surveillance médicale particulière des personnels travaillant pour la fabrication des produits
- Aucune pollution de la nature
- Grand pouvoir d'arrêt du gibier par maîtrise de la composition, de la dureté de l'alliage organique-métallique et de la géométrie
- Maîtrise totale de la tenue mécanique aux sollicitations mécaniques générées pendant la phase de lancement du projectile.
- Aucun risque de métallisation du tube de l'arme au tir.
L'invention concerne un sous-projectile ou projectile au calibre, stabilisé par empennage, pour munition à énergie cinétique de petit, moyen et gros calibre et en particulier pour munition de chasse caractérisé en ce qu'il est réalisé en un alliage mixte organique-métallique constitué au moins d'un matériau organique assurant la cohésion de l'ensemble et au moins d'une charge métallique.
Plus particulièrement, le sous-projectile ou projectile selon l'invention est caractérisé
- en ce que l'alliage mixte organique-métallique présente des propriétés physiques et/ou mécaniques homogènes longitudinalement et radialement
- en ce que l'alliage mixte organique-métallique présente des propriétés physiques et/ou mécaniques variables longitudinalement et radialement
- en ce que le matériau organique et/ou la charge métallique de l'alliage mixte organique-métallique permettent d'adapter les propriétés physiques et/ou mécaniques selon une variation longitudinale
- en ce que le matériau organique et/ou la charge métallique de l'alliage mixte organique-métallique permettent d'adapter les propriétés physiques et/ou mécaniques selon un variation radiale
- en ce que le matériau organique de l'alliage mixte organique-métallique est chargé de fibres de carbone, de verre ou organique s
- en ce que le matériau organique contient un adjuvant tel qu'un lubrifiant, un stabilisant ou un colorant
- en ce qu'il existe une variation longitudinale de la masse volumique, de la valeur la plus forte en tête à la valeur la plus faible en pied
- en ce qu'il existe une variation longitudinale de la masse volumique, de la valeur de 14530 kg/m3 en tête à la valeur de 4730 kg/m3 en pied
- en ce qu'il existe une variation longitidinale de la résilience, la valeur la plus faible étant en tête
- en ce qu'il existe une variation longitudinale de la résilience, variant de 4 J/m à 80 J/m
- en ce qu'il existe une variation radiale de la masse volumique, de la valeur la plus forte au coeur à la valeur la plus faible en périphérie
- en ce qu'il existe une variation radiale de la masse volumique, de la valeur de 14670 kg/m3 au coeur à la valeur de 7680 kg/m3 en périphérie
- en ce qu'il existe une variation radiale de la résilience, de la valeur la plus forte au coeur à la valeur la plus faible en périphérie
- en ce qu'il existe une variation radiale de la résilience, de la valeur de 80 J/m au coeur à la valeur de 10
J/m en périphérie
- en ce qu'il comporte un élément central constitué par un alliage mixte polyamide imide - tungstène avec un taux de remplissage de 0,74 et un élément extérieur constitué par un alliage mixte polyamide 6,6 - tungsténe avec un taux de remplissage de 0,36
- en ce qu'il est constitué par un alliage mixte tel qu'un polyamide 6,6 chargé de poudre de tungstène dont la masse volumique est comprise entre 8500 et 13500 kg/m3
- en ce qu'il est constitué par un alliage mixte tel qu'un polyamide 6,6 chargé de poudre de tungstène dont la masse volumique est d'environ 11300 kg/m3
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après d'un exemple de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 est une vue en demi-coupe d'une munition à énergie cinétique composée d'un sous-projectile fabriqué en alliage conforme à la présente invention.
- en ce que l'alliage mixte organique-métallique présente des propriétés physiques et/ou mécaniques homogènes longitudinalement et radialement
- en ce que l'alliage mixte organique-métallique présente des propriétés physiques et/ou mécaniques variables longitudinalement et radialement
- en ce que le matériau organique et/ou la charge métallique de l'alliage mixte organique-métallique permettent d'adapter les propriétés physiques et/ou mécaniques selon une variation longitudinale
- en ce que le matériau organique et/ou la charge métallique de l'alliage mixte organique-métallique permettent d'adapter les propriétés physiques et/ou mécaniques selon un variation radiale
- en ce que le matériau organique de l'alliage mixte organique-métallique est chargé de fibres de carbone, de verre ou organique s
- en ce que le matériau organique contient un adjuvant tel qu'un lubrifiant, un stabilisant ou un colorant
- en ce qu'il existe une variation longitudinale de la masse volumique, de la valeur la plus forte en tête à la valeur la plus faible en pied
- en ce qu'il existe une variation longitudinale de la masse volumique, de la valeur de 14530 kg/m3 en tête à la valeur de 4730 kg/m3 en pied
- en ce qu'il existe une variation longitidinale de la résilience, la valeur la plus faible étant en tête
- en ce qu'il existe une variation longitudinale de la résilience, variant de 4 J/m à 80 J/m
- en ce qu'il existe une variation radiale de la masse volumique, de la valeur la plus forte au coeur à la valeur la plus faible en périphérie
- en ce qu'il existe une variation radiale de la masse volumique, de la valeur de 14670 kg/m3 au coeur à la valeur de 7680 kg/m3 en périphérie
- en ce qu'il existe une variation radiale de la résilience, de la valeur la plus forte au coeur à la valeur la plus faible en périphérie
- en ce qu'il existe une variation radiale de la résilience, de la valeur de 80 J/m au coeur à la valeur de 10
J/m en périphérie
- en ce qu'il comporte un élément central constitué par un alliage mixte polyamide imide - tungstène avec un taux de remplissage de 0,74 et un élément extérieur constitué par un alliage mixte polyamide 6,6 - tungsténe avec un taux de remplissage de 0,36
- en ce qu'il est constitué par un alliage mixte tel qu'un polyamide 6,6 chargé de poudre de tungstène dont la masse volumique est comprise entre 8500 et 13500 kg/m3
- en ce qu'il est constitué par un alliage mixte tel qu'un polyamide 6,6 chargé de poudre de tungstène dont la masse volumique est d'environ 11300 kg/m3
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-après d'un exemple de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 est une vue en demi-coupe d'une munition à énergie cinétique composée d'un sous-projectile fabriqué en alliage conforme à la présente invention.
La figure 2 est une vue présentant un grossissement de la structure de l'alliage suivant la coupe AA de la figure 1.
La figure 3 est une vue en demi-coupe d'un sous-projectile ayant des propriétés physiques et mécaniques homogènes longitudinalement et radialement.
La figure 4 est une vue en demi-coupe d'un sous-projectile simplifié ayant des propriétés physiques et mécaniques variables longitudinalement.
La figure 5 est une vue en demi-coupe d'un sous-projectile simplifié ayant des caractéristiques physiques et mécaniques variables radialement.
La figure 6 est une vue en demi-coupe d'un sous-projectile à masse volumique et à fragilité élevées en tête.
La figure 1 précisée ci-dessus représente une munition pour une arme de chasse à âme lisse ou faiblement rayée de calibre 12,16 ou 20 par exemple.
Les figures 3, 4, 5 et 6 représentent le sous-projectile de cette munition dont la stabilité sur trajectoire est assurée par un empennage.
La figure 1 est une vue en demi-coupe qui donne une utilisation de la présente invention pour une munition de chasse 1. Cette dernière comprend une douille 2 en matière métallique ou non portant une amorce non représentée, douille contenant la poudre propulsive 3 et le projectile 4 constitué par un dispositif de lancement 5 et un sous-projectile 6 composé d'un corps 7 et d'un empennage 8. Le dispositif de lancement 5, composé de 2 éléments à séparation longitudinale, comporte des adents 9 qui coopèrent avec des gorges 10 pratiquées sur le corps 7 du sous-projectile 6. Pendant la phase du parcours du projectile 4 dans l'âme du tube, le dispositif de lancement 5 est donc solidaire du corps 7 du sous-projectile 6.Dès la sortie du tube de l'arme, la séparation longitudinale des éléments du dispositif de lancement 5 se réalise grâce essentiellement aux forces aérodynamiques qui s'exercent sur l'avant desdits éléments, libérant ainsi le sous-projectile 6 qui atteint l'objectif visé.
La figure 2 donne le grossissement de la structure de l'alliage mixte organique-métallique utilisé (dans la section
AA de la figure 1)
Le corps 7 du sous-projectile 6, fabriqué dans cet alliage, est constitué de particules métalliques 11 noyées dans un liant organique 12. Cet assemblage obtenu essentiellement par injection permet de maîtriser aisément les propriétés physiques et mécaniques à l'application envisagée.
AA de la figure 1)
Le corps 7 du sous-projectile 6, fabriqué dans cet alliage, est constitué de particules métalliques 11 noyées dans un liant organique 12. Cet assemblage obtenu essentiellement par injection permet de maîtriser aisément les propriétés physiques et mécaniques à l'application envisagée.
Les matériaux organiques 12 potentiellement utilisables sont les
- thermoplastiques qui s'injectent dans des moules froids et qui comprennent essentiellement les polyamides, les polycarbonates, les polyéthylènes et les polybutylènes.
- thermoplastiques qui s'injectent dans des moules froids et qui comprennent essentiellement les polyamides, les polycarbonates, les polyéthylènes et les polybutylènes.
- Thermodurcissables qui s'injectent dans des moules chauds et qui comprennent notamment les résines EPOXY, les polyimides et les phénoplastes.
Tous ces matériaux peuvent être chargés en proportions variables de fibres de carbone, de verre ou organiques (exemple Kevlar). I1 est donné ci-après, par famille les fourchettes des principales propriétés physiques et mécaniques des matériaux organiques précités.
<tb>
<SEP> propriétés <SEP> masse <SEP> résistance <SEP> allongement <SEP> résilience
<tb> Familles <SEP> volumique <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> à <SEP> 200C <SEP> (%) <SEP> (énergie <SEP> à
<tb> <SEP> (kg/m3) <SEP> (M.Pa) <SEP> la <SEP> rupture)
<tb> <SEP> choc <SEP> 880/2300 <SEP> 20/140 <SEP> chou <SEP> izob
<tb> <SEP> thermoplastiques <SEP> 880/2300 <SEP> 20/140 <SEP> 1/1000 <SEP> (J/m)
<tb> <SEP> 1,5/120
<tb> <SEP> choc <SEP> lisse
<tb> thermodurcissables <SEP> 1100/1600 <SEP> 25/160 <SEP> 1/30 <SEP> < kJ/m2)
<tb> <SEP> 9/60
<tb>
Les matériaux métalliques 11 introduits dans le matériau organique 12 se présentent soit sous forme de particules de dimensions comprises entre 0,005 et plusieurs millimètres soit sous formes de fibres de diamètre variant de 0,001 à 2 millimètres et de longueur ajustable.
<tb> Familles <SEP> volumique <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> à <SEP> 200C <SEP> (%) <SEP> (énergie <SEP> à
<tb> <SEP> (kg/m3) <SEP> (M.Pa) <SEP> la <SEP> rupture)
<tb> <SEP> choc <SEP> 880/2300 <SEP> 20/140 <SEP> chou <SEP> izob
<tb> <SEP> thermoplastiques <SEP> 880/2300 <SEP> 20/140 <SEP> 1/1000 <SEP> (J/m)
<tb> <SEP> 1,5/120
<tb> <SEP> choc <SEP> lisse
<tb> thermodurcissables <SEP> 1100/1600 <SEP> 25/160 <SEP> 1/30 <SEP> < kJ/m2)
<tb> <SEP> 9/60
<tb>
Les matériaux métalliques 11 introduits dans le matériau organique 12 se présentent soit sous forme de particules de dimensions comprises entre 0,005 et plusieurs millimètres soit sous formes de fibres de diamètre variant de 0,001 à 2 millimètres et de longueur ajustable.
Deux grandes familles composent ces matériaux métalliques potentiellement utilisables en excluant les matériaux polluants tels que l'uranium appauvri et le plomb et les métaux précieux tels l'argent, l'or et le platine.
La première famille comprend les métaux purs comme par exemple le tungstène, le molybdène, le tantale, le fer, le cuivre, l'aluminium, le bore, le nickel, le cobalt et le titane.
La deuxième famille comprend les alliages dont certains sont cités ci-après
- les alliages ferreux : aciers alliés
exemple : 35 NCD 16 (Nickel + chrome + molybdène)
- les alliages d'aluminium : aluminiums alliés comme 1'AU 4
G par exemple (aluminium + cuivre + magnésium)
- les alliages cuivreux tels les bronzes, les laitons et les cuproalus.
- les alliages ferreux : aciers alliés
exemple : 35 NCD 16 (Nickel + chrome + molybdène)
- les alliages d'aluminium : aluminiums alliés comme 1'AU 4
G par exemple (aluminium + cuivre + magnésium)
- les alliages cuivreux tels les bronzes, les laitons et les cuproalus.
- les alliages de titane comme le TA6V (titane + aluminium + vanadium)
Il est donné ci-après, par famille, les fourchettes des principales propriétés physiques et mécaniques des matériaux métalliques précités.
Il est donné ci-après, par famille, les fourchettes des principales propriétés physiques et mécaniques des matériaux métalliques précités.
<tb>
<SEP> Propriétés <SEP> masse <SEP> volumique <SEP> résistance <SEP> limite <SEP> allonement
<tb> à <SEP> (kg/m3) <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> élastique <SEP> g
<tb> Familles <SEP> (kg/m3) <SEP> d <SEP> la <SEP> traction <SEP> | <SEP> à <SEP> 0,2 <SEP> % <SEP> à <SEP> 200c <SEP> (%)
<tb> <SEP> (MPa)
<tb> <SEP> de <SEP> 2000 <SEP> de <SEP> quelques <SEP> 0
<tb> <SEP> Métaux <SEP> purs <SEP> à <SEP> 50 <SEP> à <SEP> 2000 <SEP> unités <SEP> à
<tb> <SEP> 19300 <SEP> à <SEP> 2000 <SEP> 100
<tb> <SEP> de <SEP> 2000 <SEP> de <SEP> quelques <SEP> de <SEP> quelques <SEP> O
<tb> <SEP> dizaines
<tb> <SEP> Alliages <SEP> à <SEP> 2000 <SEP> de <SEP> d'unités <SEP> unités <SEP> à
<tb> <SEP> 19300 <SEP> à <SEP> 2500/3000 <SEP> à <SEP> 2500/3000 <SEP> 80/90
<tb>
De ces deux tableaux il ressort qu'un nombre important de combinaisons matériaux organiques-matériaux métalliques est possible, avec éventuellement un choix orienté de certaines caractéristiques physiques et/ou mécaniques à obtenir sur l'alliage final, en fonction du prix de revient, de sa mise en oeuvre et de l'utilisation envisagée du produit fabriqué. Les caractéristiques mécaniques minimales dudit produit correspondent au minimum à celles du matériau organique utilisé. La masse volumique minimale de l'alliage mixte organique est légérement supérieure à celle du matériau organique de masse volumique la plus faible soit 880 kg/m3. La masse volumique maximale de l'alliage mixte organiquemétallique est obtenue en considérant l'empilage le plus compact possible des particules de la charge métallique 11 avec un remplissage complet des interstices par le matériau organique 12.Dans le cas d'un empilage à grains cubiques parfaitement rangés, la masse volumique de l'alliage mixte obtenue peut atteindre celle de la charge métallique de masse volumique la plus élevée soit 19300 kg/m3. Au plan industriel, compatible avec une production de grande série, cette limitation haute n'a jamais été atteinte mais la réalisation d'un alliage mixte organique de 18800 kg/m3 est parfaitement possible (le taux de remplissage de la charge métallique de 0,97 étant la valeur utilisée dans certains alliages métalliques élaborés par d'autres technologies telles que la réalisation d'alliages frittés).
<tb> à <SEP> (kg/m3) <SEP> à <SEP> la <SEP> traction <SEP> élastique <SEP> g
<tb> Familles <SEP> (kg/m3) <SEP> d <SEP> la <SEP> traction <SEP> | <SEP> à <SEP> 0,2 <SEP> % <SEP> à <SEP> 200c <SEP> (%)
<tb> <SEP> (MPa)
<tb> <SEP> de <SEP> 2000 <SEP> de <SEP> quelques <SEP> 0
<tb> <SEP> Métaux <SEP> purs <SEP> à <SEP> 50 <SEP> à <SEP> 2000 <SEP> unités <SEP> à
<tb> <SEP> 19300 <SEP> à <SEP> 2000 <SEP> 100
<tb> <SEP> de <SEP> 2000 <SEP> de <SEP> quelques <SEP> de <SEP> quelques <SEP> O
<tb> <SEP> dizaines
<tb> <SEP> Alliages <SEP> à <SEP> 2000 <SEP> de <SEP> d'unités <SEP> unités <SEP> à
<tb> <SEP> 19300 <SEP> à <SEP> 2500/3000 <SEP> à <SEP> 2500/3000 <SEP> 80/90
<tb>
De ces deux tableaux il ressort qu'un nombre important de combinaisons matériaux organiques-matériaux métalliques est possible, avec éventuellement un choix orienté de certaines caractéristiques physiques et/ou mécaniques à obtenir sur l'alliage final, en fonction du prix de revient, de sa mise en oeuvre et de l'utilisation envisagée du produit fabriqué. Les caractéristiques mécaniques minimales dudit produit correspondent au minimum à celles du matériau organique utilisé. La masse volumique minimale de l'alliage mixte organique est légérement supérieure à celle du matériau organique de masse volumique la plus faible soit 880 kg/m3. La masse volumique maximale de l'alliage mixte organiquemétallique est obtenue en considérant l'empilage le plus compact possible des particules de la charge métallique 11 avec un remplissage complet des interstices par le matériau organique 12.Dans le cas d'un empilage à grains cubiques parfaitement rangés, la masse volumique de l'alliage mixte obtenue peut atteindre celle de la charge métallique de masse volumique la plus élevée soit 19300 kg/m3. Au plan industriel, compatible avec une production de grande série, cette limitation haute n'a jamais été atteinte mais la réalisation d'un alliage mixte organique de 18800 kg/m3 est parfaitement possible (le taux de remplissage de la charge métallique de 0,97 étant la valeur utilisée dans certains alliages métalliques élaborés par d'autres technologies telles que la réalisation d'alliages frittés).
A titre d'exemple pour un alliage mixte composé d'un matériau organique 12 de type polyamide 6,6 de masse volumique 1140 kg/m3, et d'une charge métallique 11 de type poudre de tungstène de masse volumique réelle 19300 kg/m3, et en considérant que la structure de la poudre de tungstène est à grains sphériques, grains disposés suivant un empilage compact (structure cubique à faces centrées) permettant un taux maximal de remplissage de 0,74, la masse volumique de l'alliage mixte obtenu est de 14580 kg/m3.
A partir de la composition polyamide 6,6 et poudre de tungstène, il a été réalisé un alliage mixte de caractéristiques physiques et mécaniques homogènes longitudinalement et radialement et de masse volumique 11300 kg/m3 correspondant à celle d'un alliage de plomb pour balle de chasse. Pour lm3 de cet alliage, les proportions observées étaient de 10798 kg de poudre de tungstène (correspondant à un taux de remplissage de 0,56) et de 502 kg de polyamide 6,6.
La figure 3 est une vue en demi-coupe du sous-projectile ainsi réalisé. Le corps 7 du sous-projectile 6 comporte des gorges circulaires 10 sur la partie extérieure dont la fonction a été décrite précédemment. D'autres gorges circulaires 13 et des adents 14 sont pratiqués en pied du corps 7 du sous-projectile 6 permettant ainsi l'accrochage correct de l'empennage 8 obtenu par surinjection d'un alliage de plastique.
Les figures 3a et 3b précisent que le corps 7 du sousprojectile 6 présentent des caractéristiques physiques et mécaniques homogènes tant longitudinalement que radialement.
Pour comparer au tir l'alliage mixte polyamide 6,6 poudre de tungstène à l'alliage de plomb, il a été réalisé dans chacune de ces matières, un nombre égal de sous-projectiles 6 à masse et à géométrie identiques.
Les résultats obtenus sont les suivants : la tenue mécanique de l'alliage mixte pendant la phase de montée en pression a été excellente ainsi que la dispersion balistique obtenue à 100 mètres de l'arme. Par ailleurs il a été observé une dispersion plus faible de la vitesse à 100 mètres qu'avec le même sous-projectile doté d'un corps 7 en alliage de plomb.
Ceci s'explique par le fait que cet alliage mixte est très homogène lors de sa mise en oeuvre et ne crée pas de défauts volumiques internes comme avec l'alliage de plomb.
Sur les trois premières figures, l'alliage mixte organiquemétallique utilisé pour la réalisation du corps 7 du sousprojectile 6 présente des caractéristiques homogènes longitudinalement et radialement.
Ces caractéristiques homogènes peuvent être obtenues en partant soit d'un mélange intime d'un matériau organique et d'une charge métallique (cas développé ci-dessus cf fig 3), soit d'un mélange intime de plusieurs matériaux organiques et d'une charge métallique, soit d'un mélange intime d'un matériau organique avec plusieurs charges métalliques et enfin soit d'un mélange intime de plusieurs matériaux organiques avec plusieurs charges métalliques. Dans tous les cas, le mélange matériau organique - charge métallique se réalise au cours de la mise en oeuvre de l'alliage. Par ailleurs, le ou les matériaux organiques peuvent être renforcés par des fibres de carbone, de verre ou organiques (exemple : KEVLAR).
I1 peut être introduit également des adjuvants comme des lubrifiants pour faciliter la mise en oeuvre (par exemple des stéarates métalliques), des stabilisants des chaînes moléculaires (par exemple des phénols et des polyphénols) et des colorants à but essentiellement esthétiques (par exemple des oxydes minéraux tels que les oxydes de calcium).
La figure 4 est une vue en demi-coupe d'un sous-projectile 6 constitué d'un corps 7 composé de trois éléments 15, 16 et 17 permettant d'obtenir un gradient longitudinal des propriétés physiques et/ou mécaniques et d'un empennage 8. Sur cette figure, il n'a pas été représenté les liaisons des éléments 15, 16 et 17 entre eux ainsi que les interfaces du sous-projectile 6 avec le dispositif de lancement 5 et l'empennage 8 lui-même a été schématisé en traits pointillés.
Chaque élément 15, 16 et 17 est composé d'un alliage mixte organique-métallique de caractéristiques homogènes longitudinalement et radialement. La mise en oeuvre se fait successivement d'une façon longitudinale de la tête au pied ou du pied à la tête. Par exemple, il est d'abord réalisé l'élément 15 qui reçoit en surinjection sur l'interface 18 l'élément 16, lequel reçoit en surinjection sur l'interface 19 l'élément 17, lequel reçoit également en surinjection sur l'interface 20 l'empennage 8 qui, lui-même est simplement en alliage de plastique.
Pour chaque élément, cette configuration permet d'exploiter au mieux les propriétés physiques et/ou mécaniques de l'alliage en fonction des objectifs à assurer par chacun d'eux.
La figure 4a donne une illustration des caractéristiques imposées à chaque élément. Entre autres, il a été privilégié une faible résilience (k) donc une grande facilité de rupture au choc de l'élément 15 placé en tête du sous-projectile 6.
Cet élément se fragmente facilement contre les parties molles d'un gibier.
L'élément 16, situé au milieu du sous-projectile 6 possède la résistance à la rupture (RT) la plus élevée pour assurer le tenue mécanique du sous-projectile aux sollicitations mécaniques générées pendant la phase de parcours du projectile 4 dans l'âme du tube de l'arme. Cet élément est peu fragile au choc (k) ce qui le rend difficilement fragmentable à la traversée des parties molles du gibier mais suffisamment résistant pour agresser correctement les parties dures dudit gibier.
L'élément 17, situé en pied du sous-projectile 6 possède une bonne résistance à la rupture (RT) et un allongement (Al) assez élevés. Ces caractéristiques lui permettent d'avoir un comportement intermédiare entre l'élément 15 et l'élément 16 et de supporter toutes les sollicitations transversales générées par les gradients transversaux induits par la pression des gaz pendant la combustion de la poudre propulsive 3 et transmises par l'empennage 8. Par ailleurs, la masse volumique (MV) de l'élément 17 est la plus faible pour conférer une bonne stabilité du sous-projectile 6 sur trajectoire.
La réalisation de l'alliage mixte organique-métallique suivante
- polypropylène-tungstène pour l'élément 15, (masse volumique 14530 kg/m3, résilience 4 J/m, résistance à la rupture 35 MPa)
- polyamide imide - tungstène pour l'élément 16 (masse volumique 11300 kg/m3 r résilience 80 J/m, résistance à la rupture 110 MPa)
- polyamide6,6-acier pour l'élément 17 (masse volumique 4730 kg/m3, résilience 10 J/m, résistance à la rupture 53 MPa)
répond aux critères imposés.
- polypropylène-tungstène pour l'élément 15, (masse volumique 14530 kg/m3, résilience 4 J/m, résistance à la rupture 35 MPa)
- polyamide imide - tungstène pour l'élément 16 (masse volumique 11300 kg/m3 r résilience 80 J/m, résistance à la rupture 110 MPa)
- polyamide6,6-acier pour l'élément 17 (masse volumique 4730 kg/m3, résilience 10 J/m, résistance à la rupture 53 MPa)
répond aux critères imposés.
Le corps 7 du sous-projectile 6 peut être constitué de deux éléments seulement, en conservant notamment l'élément de tête identique à l'élément 15.
La figure 5 est une vue en demi-coupe d'un sous-projectile comprenant un corps 7 composé de trois éléments de forme tubulaire pour les éléments 21 et 22 et cylindrique pour l'élément 23 emboîtés les uns dans les autres, permettant d'obtenir un gradient radial des propriétés physiques et/ou mécaniques et d'un empennage 8 représenté seulement en traits pointillés. Sur cette figure, il n'a pas été représenté les liaisons des éléments 21, 22, 23 entre eux ainsi que les interfaces sous-projectile 6 - dispositif de lancement 5 et sous-projectile 6 - empennage 8.
Chaque élément 21, 22 ou 23 est composé d'un alliage mixte organique-métallique de caractéristiques homogènes longitudinalement et radialement. La mise en oeuvre se fait successivement de l'axe du sous-projectile 6 vers l'extérieur.
I1 est d'abord réalisé l'élément 23 qui reçoit en surinjection l'élément 22 lequel reçoit en surinjection l'élément 21.
L'empennage 8 est lié à l'élément 23 au cours de l'injection.
Cette configuration, différente de la précédente, permet également d'exploiter les propriétés physiques et/ou mécaniques de l'alliage mixte de chaque élément en fonction des objectifs visés pour chacun d'eux.
La figure 5a donne une illustration des caractéristiques imposées à chaque élément. Par exemple pour l'élément 21 il a été choisi un alliage présentant un compromis entre sa fragilité (k faible), pour se fragmenter ou se peler facilement dans les parties molles d'un gibier, et sa résistance (RT et A% assez élevés) aux sollicitations mécaniques générées pendant la phase de parcours du projectile 4 dans l'âme du tube de l'arme. Pour cet élément, il n'est pas nécessaire d'observer une masse volumique (MV) élevée.
L'élément 22 a un rôle intermédiaire permettant d'assurer une bonne résistance mécanique des éléments entre eux pendant le parcours du projectile 4 dans l'âme du tube de l'arme et compléter les effets destructeurs de l'élément 21 et ceux de l'élément 23. Ses caractéristiques mécaniques sont en moyenne intermédiaires entre celles des éléments 21 et 23. L'élément 23 est l'élément dur du sous-projectile 6. I1 possède à la fois une résilience (k) élevée pour résister à la rupture par choc, une résistance (RT) élevée pour permettre d'agresser dans de bonnes conditions les parties dures d'un gibier et une masse volumique élevée pour obtenir une énergie cinétique surfacique (énergie cinétique délivrée par cet élément rapportée à la surface transversale dudit élément) la plus élevée possible.Cette énergie cinétique est indispensable pour assurer une bonne pénétration des parties dures d'un gibier.
Les alliages mixtes organiques-mécaniques polyamide6,6 -acier pour l'élément 21, polysulfone-tungstène pour l'élément 22 et polyamide imide-tungstène pour l'élément 23 sont un exemple d'association pour répondre aux exigences. Le corps 7 du sous-projectile 6 peut être constitué de deux éléments seulement, l'élément extérieur ayant des caractéristiques situées entre celles des éléments 21 et 22 et l'élément central ayant des caractéristiques identiques à celles de l'élément 23.
La réalisation particulière du corps 7 du sous-projectile 6 constitué de deux éléments, l'un central, l'autre périphérique, a conduit à l'emploi des alliages mixtes suivants
- pour l'élément central : polyamide imide-tungstène avec un taux de remplissage de 0,74 (masse volumique de 14670 kg/m3, résilience 80 J/m, résistance à la rupture 110 MPa)
- pour l'élément extérieur : polyamide 6,6-tungstène avec un taux de remplissage de 0,36 (masse volumique de 7680 kg/m3, résilience 10 J/m, résistance à la rupture 53 MPa).
- pour l'élément central : polyamide imide-tungstène avec un taux de remplissage de 0,74 (masse volumique de 14670 kg/m3, résilience 80 J/m, résistance à la rupture 110 MPa)
- pour l'élément extérieur : polyamide 6,6-tungstène avec un taux de remplissage de 0,36 (masse volumique de 7680 kg/m3, résilience 10 J/m, résistance à la rupture 53 MPa).
La figure 6 est une vue en demi-coupe schématisant un sousprojectile 6 comprenant un corps 7 par combinaison d'éléments de type 15, 16, 17 précisés par la figure 4 et d'éléments de type 21, 22, 23 indiqués par la figure 5. Cette combinaison permet d'obtenir à la fois un gradient longitudinal et un gradient radial des propriétés physiques et/ou mécaniques.
Comme le sous-projectile 6 est stabilisé sur trajectoire par l'empennage 8, il est obligatoire d'avoir le centre de gravité (G) le plus en avant possible pour obtenir la marge statique notée 1 la plus grande possible (1 étant la distance entre le centre de gravité (G) et le centre de poussée (P) ou foyer aérodynamique). Ceci est réalisé grâce à l'emploi d'alliages mixtes organiques-métalliques utilisant des charges métalliques très denses en tête du sous-projectile 6 et des charges métalliques moins denses en pied de ce même sousprojectile. Ces charges métalliques sont associées à des matériaux organiques de façon à assurer une fragilisation accentuée en tête du sous-projectile et diminuée en pied de ce même sous-projectile. La figure 6a illustre ce type de réalisation.
D'autres variantes d'alliages mixtes organiques-métalliques sont possibles sans pour autant sortir du cadre de l'invention. I1 est possible par exemple de préorienter les éléments de la charge métallique et d'injecter le matériau organique pour les lier entre eux. I1 est possible également d'obtenir une courbe quasi-continue de gradient longitudinal et/ou radial en multipliant le nombre d'éléments placés de façon longitudinale (cf figure 4) et/ou le nombre d'éléments placés de façon radiale (cf figure5).
L'invention décrite ici appliquée aux munitions de chasse peut être adaptée à n'importe quel autre type de munition de petit, moyen et gros calibre et tout particulièrement aux munitions d'exercice de tir.
Claims (18)
1 - Sous-projectile ou projectile au calibre, stabilisé par empennage, pour munition à énergie cinétique de petit, moyen et gros calibre et en particulier pour munit ion de chasse caractérisé en ce qu il est réalisé en un alliage mixte organique-métallique constitué au moins d'un matériau organique assurant la cohésion de l'ensemble et au moins d'une charge métallique.
2 - Sous-projectile ou projectile, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage mixte organique-métallique présente des propriétés physiques et/ou mécaniques homogènes longitudinalement et radialement
3 - Sous-projectile ou projectile, selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alliage mixte organique-métallique présente des propriétés physiques et/ou mécaniques variables longitudinalement et radialement
4 - Sous-projectile ou projectile, selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le matériau organique et/ou la charge métallique de l'alliage mixte organique-métallique permettent d'adapter les propriétés physiques et/ou mécaniques selon une variation longitudinale
5 - Sous-projectile ou projectile, selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que le matériau organique et/ou la charge métallique de l'alliage mixte organique-métallique permettent d'adapter les propriétés physiques et/ou mécaniques selon un variation radiale
6 - Sous-projectile ou projectile, selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau organique de l'alliage mixte organique-métallique est chargé de fibres de carbone, de verre ou organiques
7 - Sous-projectile ou projectile, selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le matériau organique contient un adjuvant tel qu'un lubrifiant, un stabilisant ou un colorant
8 - Sous-projectile ou projectile, selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5, 6 ou 7 caractérisé en ce qu'il existe une variation longitudinale de la masse volumique, de la valeur la plus forte en tête à la valeur la plus faible en pied
9 - Sous-projectile ou projectile, selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il existe une variation longitudinale de la masse volumique, de la valeur de 14530 kg/m3 en tête à la valeur de 4730 kg/m3 en pied
10 - Sous-projectile ou projectile, selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il existe une variation longitudinale de la résilience, la valeur la plus faible étant en tête
11 - Sous-projectile ou projectile, selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il existe une variation longitudinale de la résilience, variant de 4 J/m à 80 J/m
12 - Sous-projectile ou projectile, selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, caractérisé en ce qu'il existe une variation radiale de la masse volumique, de la valeur la plus forte au coeur à la valeur la plus faible en périphérie
13 - Sous-projectile ou projectile, selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il existe une variation radiale de la masse volumique, de la valeur de 14670 kg/m3 au coeur à la valeur de 7680 kg/m3 en périphérie
14 - Sous-projectile ou projectile, selon l'une des revendications 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13, caractérisé en ce qu'il existe une variation radiale de la résilience, de la valeur la plus forte au coeur à la valeur la plus faible en périphérie
15 - Sous-projectile ou projectile, selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il existe une variation radiale de la résilience, de la valeur de 80 J/m au coeur à la valeur de 10
J/m en périphérie
16 - Sous-projectile ou projectile, selon l'une des revendications 1, 5, 6, 7, 12, 13, 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il comporte un élément central constitué par un alliage mixte polyamide imide - tungstène avec un taux de remplissage de 0,74 et un élément extérieur constitué par un alliage mixte polyamide 6,6 - tungsténe avec un taux de remplissage de 0,36
17 - Sous-projectile ou projectile, selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est constitué par un alliage mixte tel qu'un polyamide 6,6 chargé de poudre de tungstène dont la masse volumique est comprise entre 8500 et 13500 kg/m3
18 - Sous-projectile ou projectile, selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il est constitué par un alliage mixte tel qu'un polyamide 6,6 chargé de poudre de tungstène dont la masse volumique est d'environ 11300 kg/m3
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