FR2784177A1 - Sabot pour projectile sous calibre - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un sabot (1) pour un projectile sous-calibré comportant au moins trois segments destinés à entourer un barreau (2) sous calibré.Le sabot (1) comporte des premiers moyens, tels qu'une poche avant (6), qui sont destinés à recevoir un écoulement aérodynamique à la sortie du tube d'une arme lors du tir. Il est caractérisé en ce qu'il comporte également des second moyens tels qu'une poche arrière (7), second moyens destinés à recevoir les gaz propulsifs à la sortie du tube de l'arme, les premiers et second moyens étant positionnés et dimensionnés les uns par rapport aux autres de telle sorte que le sabot (1) s'écarte du barreau (2) d'une façon sensiblement parallèle à celui-ci à la sortie du tube de l'arme.

Description

Le domaine technique de l'invention est celui des sabots pour projectiles

sous calibrés, notamment de gros calibre

(supérieur ou égal à 40mm).

Les projectiles sous calibrés sont connus depuis de nombreuses années, ils comportent généralement un sabot au calibre qui est formé d'au moins trois segments entourant un barreau sous calibré. Le sabot assure le guidage du barreau dans le tube de l'arme lors du tir. Il libère le barreau à la sortie du tube de l'arme comme suite aux efforts aérodynamiques qui s'exercent sur lui à cet instant et qui provoquent la rupture

des ceintures de maintien des trois segments. Le brevet FR2694081 décrit un tel projectile.

La recherche de l'accroissement de l'efficacité des projectiles flèches conduit à la réalisation de barreaux de plus en plus long (L/D > 10) et dont le guidage doit être

assuré par un sabot également très long. Le brevet US5289777 décrit ainsi un tel projectile.

Les projectiles à grand allongement (rapport L/D > 10) posent des problèmes au niveau de la séparation sabot/barreau. Ainsi les efforts aérodynamiques qui

s'exercent sur la poche avant du sabot (ou bien sur les supports avants décrits par US5289777) provoquent un pivotement des segments, d'avant en arrière, par rapport au25 barreau. Il en résulte des interactions mécaniques (appuis, chocs) entre l'arrière des segments du sabot et le barreau.

De tels chocs nuisent à la précision du tir (notamment en augmentant la dispersion) donc à l'efficacité du projectile. C'est le but de l'invention que de proposer un sabot pour

projectile sous calibré ne présentant pas de tels inconvénients.

Ainsi le sabot selon l'invention est conçu de façon à ne pas interférer avec le barreau et il se sépare du barreau d'une façon sensiblement parallèle à celui ci.35 Ainsi l'invention a pour objet un sabot pour un projectile sous-calibré et comportant au moins trois segments au calibre destinés à entourer un barreau sous calibré, sabot comportant des premiers moyens, tels qu'une poche avant, qui sont destinés à recevoir un écoulement aérodynamique à la sortie du tube d'une arme lors du tir, sabot caractérisé en5 ce qu'il comporte également des second moyens tels qu'une poche arrière, second moyens destinés à recevoir les gaz

propulsifs à la sortie du tube de l'arme, les premiers et second moyens étant positionnés et dimensionnés les uns par rapport aux autres de telle sorte que le sabot s'écarte du10 barreau d'une façon sensiblement parallèle à celui-ci à la sortie du tube de l'arme.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le sabot comporte une poche arrière présentant un bord d'attaque externe qui se trouve au niveau d'un premier plan normal à15 l'axe du projectile et disposé à une distance LAR du centre de gravité du sabot et une poche avant ayant un bord d'attaque externe qui se trouve au niveau d'un deuxième plan normal à l'axe du projectile et disposé à une distance LAV du centre de gravité du sabot, le profil des poches avant et20 arrière étant défini de telle sorte que le moment MAR par rapport au centre de gravité G de la composante normale FARN de la résultante des efforts aérodynamiques FAR exercés à la sortie du tube sur la poche arrière par les gaz propulsif soit sensiblement égal au moment MA. par rapport au centre de25 gravité G de la composante normale FAN de la résultante des efforts aérodynamiques FAV exercés à la sortie du tube sur la poche avant par l'écoulement aérodynamique. Selon un mode particulier de réalisation, la poche arrière pourra se situer à l'extrémité la plus arrière du

sabot et son diamètre interne pourra être compris entre 0,4 et 0,7 calibre du sabot.

Selon un autre mode particulier de réalisation, la poche arrière pourra se situer au voisinage du centre de gravité du sabot à une distance LAR de son bord d'attaque et du centre35 de gravité G qui est inférieure ou égale à 0,75 calibre, le diamètre interne de la poche arrière pourra alors être compris entre 0,8 et 0,95 calibre. La poche avant pourra se situer à l'extrémité la plus avant du sabot et son diamètre interne pourra être compris entre 0,2 et 0,6 calibre du sabot. Suivant un autre mode de réalisation, la poche avant pourra se situer au voisinage du centre de gravité du sabot à

une distance LAV de son bord d'attaque et du centre de gravité qui sera inférieure ou égale à 0,75 calibre, le10 diamètre interne de la poche avant pourra alors être compris entre 0,8 et 0,95 calibre.

Selon un autre mode de réalisation, les bords d'attaque des poches avant et arrière pourront être sensiblement à égale distance d'un plan moyen de la ceinture, cette distance

pourra alors être inférieure ou égale à 0,75 calibre.

Le sabot pourra comporter un moyen support au calibre disposé en partie avant du sabot et comportant des évidements

laissant passer l'écoulement aérodynamique jusqu'à la poche avant.20 Avantageusement, le moyen support pourra être constitué par au moins trois bras régulièrement répartis angulairement.

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 dans25 lesquels:

-la figure 1 montre en demi-coupe longitudinale schématique un projectile suivant l'art antérieur, -la figure 2 montre en demi-coupe longitudinale un projectile équipé d'un sabot suivant un premier mode de réalisation de l'invention, -la figure 3 montre en demi coupe un projectile équipé d'un sabot suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention, -la figure 4 schématise la séparation du sabot et du barreau à la sortie du tube de l'arme pour un tel projectile, -la figure 5 montre en demi-coupe un projectile équipé d'un sabot suivant un troisième mode de réalisation de l'invention, -la figure 6a montre en demi-coupe un projectile équipé d'un sabot suivant un quatrième mode de réalisation de l'invention.

-La figure 6b est une coupe de la vue précédente suivant le plan repéré AA.

En se reportant à la figure 1, un projectile sous calibré selon l'art antérieur (par exemple tel que décrit par FR2694081) comprend un sabot 1 au calibre du tube d'une arme

(non représentée) entourant un barreau 2 sous-calibré.

Le sabot est constitué de façon classique par trois segments formant des secteurs de 120 et qui sont rendus solidaires les uns des autres par une ceinture de guidage 4 qui assure également l'étanchéité aux gaz propulsifs entre le

tube de l'arme et le projectile lors du tir. Le barreau est rendu solidaire du sabot par exemple par filetage.

Des moyens d'étanchéité sont prévus à la partie arrière du sabot afin d'empêcher toute fuite de gaz propulsifs entre les plans de joint séparant les différents segments. On prévoira par exemple un capotage arrière 5 en silicone solidaire d'une partie arrière du sabot 1.25 Le sabot 1 comporte une poche avant 6 qui est destinée à recevoir à la sortie du tube de l'arme l'écoulement aérodynamique. La résultante des pressions aérodynamiques qui s'exercent dans la poche avant 6 provoque la déchirure de la ceinture 4 et l'ouverture du sabot. 30 L'inconvénient d'un tel sabot est que son mouvement d'ouverture va être un pivotement autour d'un point de

contact arrière A entre le sabot et le barreau. Il en résultera des interactions mécaniques avec le barreau qui perturberont la précision du tir en induisant de la35 dispersion. Les segments par ailleurs pourront interférer avec l'empennage du barreau lors de leur ouverture.

Le projectile selon l'art antérieur représenté ici pourrait être de tout calibre supérieur à 40mm, notamment de

44mm ou de l2Omm.

La figure 2 montre un projectile équipé d'un sabot 1 suivant un premier mode de réalisation de l'invention. Ce sabot diffère du sabot antérieur en ce qu'il comporte une poche arrière 7 qui est destinée à recevoir les gaz propulsifs à la sortie du tube de l'arme. La pression exercée par ces gaz a une résultante dont la composante radiale a10 pour effet d'ouvrir le sabot suivant un mouvement de pivotement par rapport à un point avant B. Ce mouvement se combine avec celui provoqué par les efforts aérodynamiques qui s'exercent au niveau de la poche avant 6. Il en résulte une ouverture du sabot 2 par15 écartement des trois segments de celui-ci d'une façon sensiblement parallèle au barreau 2, donc sans interférences ni choc sur celui ci. L'Homme du Métier dimensionnera les poches avant et arrière suivant les critères suivants: Il est essentiel de séparer le sabot du projectile le plus tôt possible à la sortie du tube de l'arme afin de limiter les problèmes d'interactions mécaniques et de chocs. On prévoira pour cela une poche arrière ayant une efficacité suffisante pour que la résultante des efforts engendrés par l'énergie contenue dans les gaz propulsifs (pression, vitesse) ait une action qui s'exerce

instantanément dès la sortie du tube de l'arme.

On quantifiera aisément l'efficacité de l'ouverture en jouant sur le moment MAR par rapport au centre de gravité G du sabot de la composante normale FzA" de la résultante FAR des efforts aérodynamiques exercés à la sortie du tube sur la

poche arrière par les gaz propulsifs. Cette composante normale FARN est perpendiculaire à l'axe 9 du projectile. Son moment MAR est proportionnel à la valeur de FA; et il est35 également proportionnel au bras de levier du vecteur FAR par rapport au centre de gravité G (voir figure 2).

C'est la composante FARN qui est prépondérante pour l'ouverture du sabot.

On jouera sur l'intensité de ce moment en modulant l'intensité de la force FARN (qui dépend de la forme de la poche et notamment de son calibre) et en faisant varier le bras de levier de cette force, c'est à dire la position

longitudinale de la poche que l'on déterminera par la distance LAR entre le centre de gravité G du sabot et le premier plan 8, normal à l'axe 9 du projectile, et dans10 lequel se trouve le bord d'attaque externe 10 de la poche arrière 7.

De la même façon on jouera sur le moment MA', par rapport au centre de gravité G du sabot de la composante normale FAV, de la résultante FAV des efforts aérodynamiques exercés à la15 sortie du tube par l'écoulement aérodynamique sur la poche avant en modulant l'intensité de la force FA, (qui dépend de la forme de la poche avant et notamment de son calibre) et en faisant varier le bras de levier de cette force. Cette composante normale FAwi est perpendiculaire à l'axe 9 du projectile. Son moment M<, est proportionnel à la composante normale FAVN et il est également proportionnel au bras de levier du vecteur FÀ. par rapport au centre de gravité G. On jouera sur le bras de levier de cette force avant en faisant varier la position longitudinale de la poche avant que l'on déterminera par la distance Lv entre le centre de gravité G du sabot et le second plan 11, normal à l'axe 9 du projectile, et dans lequel se trouve le bord d'attaque externe 12 de la poche avant 6.30 Du fait que l'action des gaz propulsifs est prépondérante à la sortie du tube de l'arme, la poche arrière sera dimensionnée pour libérer au plus tôt le barreau tout en évitant de faire basculer excessivement le sabot de l'arrière vers l'avant. L'efficacité de la poche avant se fait sentir lorsque le projectile sort des gaz propulsifs, soit à environ

calibres de l'embouchure du tube (2,4 m en calibre 120mm).

Les efforts aérodynamiques FV et FAR seront quantifiés par l'Homme du Métier par exemple par calcul sur ordinateur de la force résultante des pressions élémentaires exercées sur la surface intérieure de la poche considérée.5 Cette résultante a une position et une orientation qui dépendent de la géométrie de la poche et des caractéristiques

de l'écoulement (vitesse, pression, orientation). La composante de ces forces qui est prépondérante pour l'ouverture du sabot est la composante normale à l'axe 9 du10 projectile.

Globalement la force normale qui est efficace pour l'ouverture du sabot sera d'autant plus forte que: -pour un profil de poche donné, le calibre de la poche DAR OU DAy est important, ou bien -pour un calibre de poche donné, que la portion de surface de poche sensiblement parallèle à l'axe 9 du projectile est grande. On pourra donc faire varier la localisation et la forme des poches avant et arrière à condition de donner aux poches

une forme et une position telles que les moments MAR et M;v soient sensiblement égaux.

Sur la figure 2, le bord d'attaque 10 de la poche arrière est situé à une distance LAR du centre de gravité G de l'ordre de 0,75 calibre. Pour une poche arrière relativement25 proche du centre de gravité (LAR inférieur ou égal à 0,75 calibre), le diamètre interne de la poche arrière sera

compris entre 0,8 et 0,95 calibre. Dans cet exemple DAR est égal à 0,9 calibre (DAR=0,9 D) compte tenu de l'épaisseur du sabot au niveau du rebord 10.

La poche avant est située à une distance LAV maximale. Son bord d'attaque 12 se trouve le plus en avant possible sur le sabot (soit à environ LAV = 1,5 calibres). Le calibre de la poche avant est ici égal à 0,9 calibre (DAy,=0,9 D), compte tenu de l'épaisseur du sabot au niveau du

bord d'attaque 12.

Cette configuration n'est pas optimale car le profil de la poche avant n'a pas été modifié par rapport au profil de référence du projectile suivant la figure 1. Il en résulte un moment d'ouverture MAV encore trop fort. Cependant le moment5 d'ouverture arrière MAR assure déjà avec cette configuration de sabot une ouverture du sabot par l'arrière ce qui réduit les interférences sabot/barreau et améliore la précision du tir. La figure 3 montre un projectile équipé d'un sabot 1

suivant un deuxième mode de réalisation de l'invention.

Dans ce mode de réalisation, l'efficacité de la poche avant a été réduite. On a choisi de conserver la forme du profil interne de poche selon la figure 1 et on a réduit l'efficacité de la poche en réduisant son calibre DAy qui est15 ici égal à 0,58 calibres (DAv= 0,58 D)

Une portée de guidage 13 au calibre est reliée à la poche avant 6 par une face plane 14.

Une poche arrière 7 a été mise en place à une distance maximale du centre de gravité G. Le bras de levier LAR étant important (ici de l'ordre de 2 calibres), on a réduit l'efficacité de la poche arrière en diminuant son calibre (à profil de poche constant). La poche arrière a ainsi un calibre DAR de l'ordre de 0,66 calibre (DAR = 0,66 D). Le moment arrière est sensiblement égal au moment avant (MAR = MAv) ce qui conduit à une ouverture des segments du sabot d'une façon sensiblement parallèle à l'axe 9 du barreau

2 et sans interférences mécaniques, donc sans chocs, avec le barreau.

La présence d'une poche arrière 7 a également pour effet d'accélérer la séparation du sabot et du barreau, puisqu'il a été vérifié que les efforts aérodynamiques ne pouvaient s'exercer sur la poche avant qu'à une distance de l'arme de

l'ordre de 20 calibres alors que les efforts exercés sur la poche arrière par les gaz propulsifs intervenaient dès la35 sortie du tube de l'arme et assuraient ainsi une rupture rapide du capotage 5.

Le dimensionnement approprié de la poche avant par rapport à la poche arrière tel que le propose l'invention assure un écartement du sabot et du barreau de façon sensiblement parallèle en réduisant au maximum les problèmes5 d'interférences avec le barreau, la poche avant équilibrant l'action de la poche arrière en évitant une interférence sabot / barreau au niveau de la partie avant de celui-ci. La figure 4 montre ainsi la séparation du barreau et des segments du sabot(seuls deux segments la et lb du sabot sont représentés). Cette figure correspond à un cliché pris à un distance de l'ordre de 40 calibres de la sortie du tube de l'arme. Concrètement, lorsque comme sur la figure 3 la poche arrière se situe à l'extrémité la plus arrière du sabot, on lui donnera un diamètre interne DAN qui sera compris entre

0,4 et 0,7 calibre du sabot.

Différents essais au tir ont été conduits avec des projectiles de calibre 44mm. La dispersion des tirs a été mesurée pour différentes configurations:20 -projectile selon l'art antérieur (figure 1), projectile selon la figure 2,

-projectile selon la figure 3.

Des tirs ont été effectués pour chaque configuration pour une cible située à 200 m du tube.

On a pu ainsi vérifier que le projectile ayant un sabot selon la figure 2 avait une dispersion à l'impact sur cible

inférieure de 20% à celle du projectile selon l'art antérieur (figure 1).

Le projectile ayant un sabot selon la figure 3 a pour sa

part une dispersion à l'impact sur cible inférieure de 50% à celle du projectile selon l'art antérieur (figure 1).

Une telle amélioration des résultats résulte de l'absence d'interactions mécaniques entre le sabot et le barreau qui

résulte de la structure de sabot proposée par l'invention.35 La figure 5 montre un projectile équipé d'un sabot suivant un troisième mode de réalisation de l'invention.

Ce sabot comporte là encore une poche arrière 7 disposée à l'extrémité la plus arrière du sabot. Le calibre de cette poche est environ 0,5 calibre du sabot (DAR=0,5D). Le profil

interne de la poche étant analogue à celui de la poche avant5 selon la figure 1.

Ce sabot comporte également une poche avant 6 disposée à l'extrémité la plus avant du sabot et qui est sensiblement au calibre (DAv=0,9 D). Cependant l'efficacité de cette poche avant (c'est à dire l'importance de la composante normale à10 l'axe 9 de l'effort résultant FAV) a été réduite en jouant sur la forme de son profil interne. Ainsi la poche

représentée ici a une efficacité réduite de l'ordre de 50% par rapport à celle d'une poche telle que représentée par les pointillés 15 sur la figure 5 et qui correspondrait15 sensiblement à la poche selon la figure 1.

Cette poche avant a sensiblement la même efficacité qu'une poche avant telle que représentée à la figure 3 et ayant un calibre DAV=0,5D. Un tel sabot a été testé pour un calibre de projectile de

120mm. L'ouverture du sabot s'est produite sans interférences mécaniques sabot/barreau.

La figure 6a montre un projectile équipé d'un sabot suivant un quatrième mode de réalisation de l'invention.

Suivant ce mode de réalisation, les poches avant 6 et

arrière 7 sont disposées au voisinage du centre de gravité G du sabot.

La distance LAR est de l'ordre de 0,75 calibre et la distance LAV de l'ordre de 0,5 calibre. Pour un tel mode de réalisation du projectile selon l'invention on peut prendre30 comme critère de réalisation une symétrie des bras de levier de part et d'autre d'un plan moyen d'étanchéité 3 matérialisé

par la ceinture 4. On adoptera une distance L (distance des bords d'attaque 10 et 12 à ce plan moyen 3) inférieure à 0,75 calibre et de l'ordre de 0,5 calibre.

Les calibres des poches sont proches du calibre du sabot DAR=0,9D et DAv=0,9D. Les profils des poches sont semblables de façon à générer des moments sensiblement égaux. Afin d'assurer un guidage du projectile dans le tube de l'arme lors du tir, un moyen support 16 au calibre est disposé en partie avant du sabot 1. Ce moyen support est

constitué par au moins trois bras 16a,16b,16c régulièrement répartis angulairement et qui portent chacun à leur extrémité un patin de guidage 17 (17a,17b,17c).10 Les bras délimitent entre eux des évidements qui laissent passer l'écoulement aérodynamique jusqu'à la poche avant 6.

Ce mode de réalisation est le mode préféré. En effet il permet de communiquer au sabot une vitesse d'évasion latérale élevée en réduisant d'une part le basculement du sabot vers l'avant à la sortie du tube (efficacité de la poche arrière) et d'autre part le basculement vers l'arrière (poche avant efficace). La réduction des bras de levier permet de réduire les contraintes de flexion auxquelles est soumis le sabot, donc d'alléger le sabot. Ce gain de masse permet d'accroître20 la vitesse du barreau ou sa masse. La réduction des bras de levier permet également une meilleure reproductibilité du mouvement de séparation du sabot parallèlement au barreau. Différentes variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi il est possible de faire varier formes et positions des poches à condition d'assurer l'ouverture parallèle des segments du sabot et d'éviter toute interaction

mécanique pendant la phase d'ouverture. Il est également possible d'utiliser le sabot selon l'invention pour tout type de calibres de projectile sous calibré.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1-Sabot (1) pour un projectile sous-calibré et comportant au moins trois segments au calibre destinés à entourer un barreau (2) sous calibré, sabot comportant des premiers5 moyens, tels qu'une poche avant (6), qui sont destinés à recevoir un écoulement aérodynamique à la sortie du tube d'une arme lors du tir, sabot caractérisé en ce qu'il comporte également des second moyens tels qu'une poche arrière (7), second moyens destinés à recevoir les gaz10 propulsifs à la sortie du tube de l'arme, les premiers et second moyens étant positionnés et dimensionnés les uns par

rapport aux autres de telle sorte que le sabot (1) s'écarte du barreau (2) d'une façon sensiblement parallèle à celui-ci à la sortie du tube de l'arme.

2-Sabot selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une poche arrière (7) présentant un bord d'attaque externe (10) qui se trouve au niveau d'un premier plan (8) normal à l'axe (9) du projectile et disposé à une distance LAR du centre de gravité G du sabot et une poche avant (6)20 ayant un bord d'attaque externe (12) qui se trouve au niveau d'un deuxième plan (11) normal à l'axe (9) du projectile et disposé à une distance LAV du centre de gravité G du sabot, le profil des poches avant (6) et arrière (7) étant défini de telle sorte que le moment MAR par rapport au centre de25 gravité G de la composante normale FA.; de la résultante des efforts aérodynamiques FAR exercés à la sortie du tube sur la poche arrière (7) par les gaz propulsif soit sensiblement égal au moment MAV par rapport au centre de gravité G de la composante normale FAVN de la résultante des efforts

aérodynamiques FAV exercés à la sortie du tube sur la poche avant (6) par l'écoulement aérodynamique.

3-Sabot selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poche arrière (7) se situe à l'extrémité la plus arrière

du sabot (1) et en ce que son diamètre interne est compris35 entre 0,4 et 0,7 calibre D du sabot (1).

4-Sabot selon la revendication 2, caractérisé en ce que la poche arrière (7) se situe au voisinage du centre de gravité G du sabot à une distance LA de son bord d'attaque (10) au centre de gravité G qui est inférieure ou égale à 0,75 calibre, le diamètre interne de la poche arrière (7)

étant compris entre 0,8 et 0,95 calibre.

-Sabot selon une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la poche avant (6) se situe à l'extrémité la plus

avant du sabot et en ce que son diamètre interne est compris10 entre 0,2 et 0,6 calibre du sabot (1).

6-Sabot selon une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la poche avant (6) se situe au voisinage du centre

de gravité G du sabot à une distance LAy de son bord d'attaque (12) au centre de gravité G qui est inférieure ou15 égale à 0,75 calibre, le diamètre interne de la poche avant

(6) étant compris entre 0,8 et 0,95 calibre.

7- Sabot selon les revendications 4 et 6, caractérisé en ce que les bords d'attaque (10, 12) des poches avant (6) et

arrière (7) sont sensiblement à égale distance L d'un plan20 moyen (3) de la ceinture (4), cette distance L étant inférieure ou égale à 0,75 calibre.

8-Sabot selon une des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce qu'il comporte un moyen support (16) au calibre disposé

en partie avant du sabot (1) et comportant des évidements25 laissant passer l'écoulement aérodynamique jusqu'à la poche avant (6).

9-Sabot selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen support est constitué par au moins trois bras

(16a,16b,16c) régulièrement répartis angulairement.