FR2793017A1 - PROJECTILE WITH BALISTICALLY CONTROLLED - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne le domaine des projectiles.The present invention relates to the field of projectiles.
Elle s'applique à tous types de projectiles ou roquettes It applies to all types of projectiles or rockets
autopropulsés ou non, notamment balistiques. self-propelled or not, especially ballistic.
La présente invention concerne notamment, mais non limitativement, les projectiles ayant des applications dans le domaine des The present invention relates in particular, but not exclusively, to projectiles having applications in the field of
feux artifices.fireworks.
La présente invention a pour but de proposer, avec des moyens techniques simples, un projectile stable par rapport à son axe balistique et The object of the present invention is to propose, with simple technical means, a stable projectile with respect to its ballistic axis and
sans rotation ou roulis.without rotation or roll.
La présente invention peut notamment trouver application dans le domaine des feux d'artifices, pour la génération, dans les airs, de figures, symboles, voire lettres ou équivalents ayant une géométrie et une The present invention can notably be applied in the field of fireworks, for the generation, in the air, of figures, symbols, or even letters or equivalents having a geometry and a
orientation contrôlées.controlled orientation.
De nombreux travaux ont déjà été conduits dans ce domaine. Much work has already been done in this area.
La méthode généralement proposée pour réaliser des motifs tels que cercle, triangle, chiffre ou autres formes, consiste à ranger des étoiles The method generally proposed for making patterns such as a circle, triangle, number or other forms, consists of storing stars
dans un corps de bombe dans la même disposition que le motif lui-même. in a bomb body in the same layout as the motive itself.
Ces étoiles sont des agglomérats réalisés à partir d'une composition pyrotechnique qui brûle avec une couleur de flamme caractéristique de la These stars are agglomerates made from a pyrotechnic composition which burns with a flame color characteristic of the
formulation employée.formulation used.
Au moment de l'explosion de la bombe, les étoiles sont allumées et dispersées dans l'atmosphère et vont représenter le motif souhaité par At the moment of the explosion of the bomb, the stars are lit and dispersed in the atmosphere and will represent the desired motive by
plusieurs points lumineux, chaque point étant réalisé par une étoile. several points of light, each point being made by a star.
La finesse du motif dépend dans ce cas du nombre d'étoiles The fineness of the pattern depends in this case on the number of stars
embarquées dans la bombe.embedded in the bomb.
On a décrit dans les documents FR-A-2764687 et FR-A-2764688, une autre solution sous forme d'un projectile pyrotechnique comprenant un corps contenant une charge d'éclatement et une charge combustible dont l'allumage et la dispersion sont assurés par l'explosion de la charge d'éclatement, dans lequel la charge combustible est formée par une poudre métallique combustible avec l'oxygène de l'air, disposée au sein de la charge d'éclatement selon un motif correspondant à la forme du motif Document FR-A-2764687 and FR-A-2764688 discloses another solution in the form of a pyrotechnic projectile comprising a body containing a bursting charge and a combustible charge whose ignition and dispersion are ensured. by exploding the bursting charge, wherein the combustible charge is formed by a combustible metal powder with the oxygen of the air, disposed within the bursting charge in a pattern corresponding to the shape of the pattern
d'artifice à obtenir dans le ciel.fireworks to get in the sky.
Quant au contrôle de l'orientation des projectiles, il est généralement proposé de le rechercher à l'aide d'ailettes disposées sur la As regards the control of the orientation of the projectiles, it is generally proposed to search for it by means of fins arranged on the
périphérie extérieure du projectile. outer periphery of the projectile.
Cependant à la connaissance de la Demanderesse aucun des dispositifs jusqu'ici proposés ne donnent pleinement satisfaction, notamment en termes de stabilité, sauf à embarquer des moyens However to the knowledge of the Applicant none of the devices so far proposed are fully satisfactory, especially in terms of stability, except embarkation means
complexes de pilotage, que la présente invention cherche à éviter. piloting complexes, which the present invention seeks to avoid.
L'étude des paramètres régissant la stabilité d'un projectile est en The study of the parameters governing the stability of a projectile is in
effet fort complexe.very complex effect.
On peut trouver par exemple une approche théorique de l'aérodynamique des cylindres dans l'ouvrage "Theories de la dynamique For example, a theoretical approach to cylinder aerodynamics can be found in "Theories of Dynamics".
des fluides" A. Bonnet, J. Luneau (Cépadues éditions). fluids "A. Bonnet, J. Luneau (Cépadues editions).
Etant rappelé que l'on dénomme "élancé", un corps dont la dimension longitudinale mesurée parallèlement au vecteur vitesse est beaucoup plus grande que ses dimensions transversales (Les roquettes et les missiles sont des exemples caractéristiques de corps élancés) et que la méthode des singularités est une méthode permettant de résoudre l'équation de Laplace (AV = 0) afin de déterminer l'écoulement autour d'un Being reminded that we call "slender", a body whose longitudinal dimension measured parallel to the velocity vector is much larger than its transverse dimensions (Rockets and missiles are characteristic examples of slender bodies) and that the singularities method is a method to solve the Laplace equation (AV = 0) to determine the flow around a
obstacle, la base de la théorie est la suivante. obstacle, the basis of the theory is as follows.
La théorie des corps élancés est une version linéarisée de la méthode des singularités. Elle n'est donc applicable que pour des obstacles dont la pente locale des parois, par rapport au vecteur vitesse à l'infini reste suffisamment faible. Elle permet par exemple d'aborder le calcul des efforts aérodynamiques sur le corps d'un missile ou fuselage de révolution aux The theory of slender bodies is a linearized version of the singularities method. It is therefore applicable only for obstacles whose local slope of the walls, relative to the speed vector at infinity remains sufficiently low. It allows for example to address the calculation of aerodynamic forces on the body of a missile or fuselage of revolution to
faibles incidences.low incidences.
Dans le cadre de la théorie des corps élancés, I'expression du moment de tangage par rapport à un point A quelconque est Mz = 1/2 p.O V. SrefLrefCm., 3a0 o Cm 2 Lrea Sve LcaSe, avec v le volume du corps considéré, L la longueur totale de l'engin, XA la distance entre le nez est le point A, Sq la surface du culot de l'engin, VX. la vitesse à l'infini amont, po la densité de fluide à l'infini amont, Sre, la surface de référence, Lref la longueur de référence, In the framework of the theory of slender bodies, the expression of the moment of pitching with respect to any point A is Mz = 1/2 pO V. SrefLrefCm., 3a0 o Cm 2 Lrea Sve LcaSe, with v the volume of the body considered, L the total length of the craft, XA the distance between the nose is the point A, Sq the surface of the base of the craft, VX. the velocity at infinity upstream, po the fluid density at infinity upstream, Sre, the reference surface, Lref the reference length,
-ca l'incidence.-ca the incidence.
Dans le cas o A est le centre instantané de rotation, par exemple de gravité G d'un corps en vol libre, la formule précédente, donnant le coefficient de moment de tangage par rapport à G, permet, en fonction des In the case where A is the instantaneous center of rotation, for example gravity G of a body in free flight, the preceding formula, giving the pitch moment coefficient with respect to G, allows, as a function of
données géométriques du corps, de définir ses conditions de stabilité. geometric data of the body, to define its stability conditions.
Le corps est stable si, à une variation d'incidence Act, négative ou positive, le moment des forces qui agissent sur le corps tend à éliminer The body is stable if, at a change of incidence Act, negative or positive, the moment of the forces acting on the body tends to eliminate
cette variation d'incidence.this variation of incidence.
La condition de stabilité est donc: ac > 0 aa d'o (L - xg)Sq - v > 0 soit, puisque XL >0 L The condition of stability is thus: ac> 0 aa of o (L - xg) Sq - v> 0 is, since XL> 0 L
0< 'I <1 - '0 <'I <1 -'
L LS&,L LS &,
On en déduit que le paramètre principal à contrôler pour obtenir un It can be deduced that the main parameter to be controlled to obtain a
projectile stable serait la position de son centre de gravité. stable projectile would be the position of its center of gravity.
Cependant, la Demanderesse a constaté que ce paramètre était loin d'être suffisant et s'écartant des préjugés admis de l'homme de l'art, a développé une nouvelle structure qui se distingue des projectiles antérieurs However, the Applicant has found that this parameter was far from sufficient and deviating from the accepted prejudices of those skilled in the art, has developed a new structure that differs from previous projectiles
connus, notamment par la géométrie de sa face d'attaque. known, especially by the geometry of its attacking face.
Ainsi, le but précité est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un projectile comprenant une face avant d'attaque et une enveloppe périphérique séparées par une arête de transitiorn' située dans un plan perpendiculaire à l'axe du projectile, et dans lequel la face avant Thus, the above object is achieved in the context of the present invention by means of a projectile comprising a front face of attack and a peripheral envelope separated by a transitory ridge situated in a plane perpendicular to the axis of the projectile, and in which the front face
d'attaque ne s'étend pas en amont de ce plan. attack does not extend upstream of this plane.
En d'autres termes, la présente invention préconise d'utiliser un projectile sans ogive. Pourtant dans le cas d'un tel cylindre sans ogive, le volume v du cylindre est égal à la quantité LSq. Il faudrait donc théoriquement que le centre de gravité soit sur la face avant pour que le cylindre soit stable à incidence nulle pour respecter les critères établis rappelés ci-dessus. Ainsi, la théorie laissait penser qu'un tel cylindre est instable aux faibles incidences. Cependant, la Demanderesse a démontré que de manière à priori très surprenante un projectile répondant aux caractéristiques indiquées In other words, the present invention recommends using a projectile without warhead. However, in the case of such a cylinder without warhead, the volume v of the cylinder is equal to the quantity LSq. It would therefore theoretically that the center of gravity is on the front so that the cylinder is stable at zero incidence to meet the established criteria mentioned above. Thus, the theory suggested that such a cylinder is unstable at low incidences. However, the Applicant has demonstrated that a priori very surprising a projectile meeting the characteristics indicated
précédemment, permet de répondre à l'objectif recherché. previously, helps to meet the desired goal.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente Other features, purposes and benefits of this
invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et invention will appear on reading the detailed description which follows and
en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels: - la figure 1 représente une vue schématique latérale d'un projectile conforme à la présente invention, - les figures 2 et 3 représentent des vues en coupe axiale de deux variantes de réalisation de la face d'attaque avant d'un projectile conforme à la présente invention, et - la figure 4 représente une vue en coupe axiale de la partie arrière d'un with reference to the accompanying drawings, given as non-limiting examples and in which: FIG. 1 represents a schematic side view of a projectile according to the present invention, FIGS. 2 and 3 represent views in axial section of FIG. two embodiments of the front attack face of a projectile according to the present invention, and - Figure 4 shows an axial sectional view of the rear portion of a
projectile conforme à une variante de réalisation de la présente invention. projectile according to an alternative embodiment of the present invention.
Après de longues études et recherches et de nombreux essais, la Demanderesse a déterminé que pour obtenir un projectile stable par rapport à son axe balistique et ce sans rotation ni roulis, il est souhaitable de contrôler notamment les paramètres suivants: a) la géométrie de la face d'attaque avant 10, b) le rapport longueur (L1)/Dimension transversale (D1), c) la nature de la transition 20 entre la face avant 10 et la surface After extensive studies and research and numerous tests, the Applicant has determined that to obtain a projectile stable relative to its ballistic axis and without rotating or rolling, it is desirable to control in particular the following parameters: a) the geometry of the front face 10, b) the length ratio (L1) / transverse dimension (D1), c) the nature of the transition 20 between the front face 10 and the surface
périphérique 30 et d) la position du centre de gravité du projectile. device 30 and d) the position of the center of gravity of the projectile.
Concernant la géométrie de la face d'attaque' avant 10, la Demanderesse a déterminé, comme indiqué précédemment qu'il est souhaitable que l'arête de transition 20 entre la face d'attaque avant 10 et la surface périphérique 30, soit située dans un plan P perpendiculaire à l'axe O- O du projectile. Par ailleurs, la Demanderesse a déterminé que contrairement aux projectiles connus qui possèdent une face d'attaque effilée vers l'avant, cette face d'attaque 10 ne doit pas de préférence s'étendre en amont de ce With regard to the geometry of the leading edge before 10, the Applicant has determined, as previously indicated, that it is desirable for the transition edge 20 between the leading front face 10 and the peripheral surface 30 to be located in a plane P perpendicular to the O-O axis of the projectile. Moreover, the Applicant has determined that unlike known projectiles which have a leading face tapered forward, this leading face 10 should preferably not extend upstream of this
plan P, pour obtenir un projectile de grande stabilité. plane P, to obtain a projectile of great stability.
Ainsi de préférence, la face avant 10 est plane et située dans ce plan P. Cependant, le cas échéant, la face avant 10 peut être de type concave en retrait par rapport à ce plan P, à partir de l'arête 20, comme Thus preferably, the front face 10 is flat and located in this plane P. However, if necessary, the front face 10 may be concave type recessed relative to this plane P, from the edge 20, as
illustré par exemple sur les figures 2 et 3. illustrated for example in Figures 2 and 3.
On a ainsi illustré sur la figure 2 une variante de face d'attaque 10 concave à courbure continue, par exemple globalement sphérique, tandis que la face d'attaque 10 illustrée sur la figure 3 est étagée (elle possède ici une cavité centrale 12, bordée par une couronne 11 située dans le plan P, et délimitée par une jupe cylindrique de révolution 13 et un fond 14 plat parallèle au plan P. Les caractéristiques qui précèdent ont été mises en évidence par la FIG. 2 thus illustrates a variant of concave driving face 10 with continuous curvature, for example globally spherical, while the leading face 10 illustrated in FIG. 3 is staggered (here it has a central cavity 12, bordered by a ring 11 located in the plane P, and delimited by a cylindrical skirt of revolution 13 and a flat bottom 14 parallel to the plane P. The foregoing characteristics have been highlighted by the
Demanderesse essentiellement à la suite de nombreux essais. Applicant essentially following many tests.
En effet, elles vont à l'encontre des théories généralement admises qui demandent, comme rappelé précédemment, une face d'attaque effilée Indeed, they go against the generally accepted theories that require, as recalled earlier, a tapered attack face
vers l'avant.forward.
Concernant le rapport entre La longueur L1 et la dimension D1 transversale à l'axe O-O du projectile, la Demanderesse à déterminer que de préférence ce rapport L1/D1 est compris entre 0,25 et 20, très préférentiellement entre 0,5 et 12, et même entre 1 et 3 et Regarding the ratio between the length L1 and the dimension D1 transverse to the axis OO of the projectile, the Applicant to determine that preferably this ratio L1 / D1 is between 0.25 and 20, very preferably between 0.5 and 12, and even between 1 and 3 and
avantageusement de l'ordre de 2,5.advantageously of the order of 2.5.
Concernant la transition 20 entre la face avant et la surface périphérique 30, la Demanderesse a déterminé que celle-ci est de With regard to the transition 20 between the front face and the peripheral surface 30, the Applicant has determined that it is
préférence formée d'une arête nette, sans chanfrein ni arrondi prononcé. preferably formed of a sharp edge without pronounced chamfer or rounding.
Concernant la position du centre de gravité du projectile, la Demanderesse a déterminé que de préférence, pour que la munition soit stable à incidence nulle, il faut que le centre de gravité soit situé approximativement dans les deux tiers avant de la munition, préférentiellement dans la moitié avant de la munition, et même très As regards the position of the center of gravity of the projectile, the Applicant has determined that, preferably, for the munition to be stable at zero incidence, it is necessary for the center of gravity to be located approximately in two-thirds of the front of the munition, preferentially in the half before the ammo, and even very
avantageusement pour avoir une bonne stabilité dans le premier tiers. advantageously to have good stability in the first third.
Par ailleurs, la Demanderesse a constaté que de préférence le projectile, par conséquent sa surface périphérique 30, est inclus dans un Moreover, the Applicant has found that preferably the projectile, therefore its peripheral surface 30, is included in a
cylindre droit s'appuyant sur l'arête de transition 20. straight cylinder resting on the transition edge 20.
La surface périphérique 30 précitée peut être cylindrique, c'est-à- The aforementioned peripheral surface 30 may be cylindrical, that is to say
dire définie par une génératrice rectiligne parallèle à l'axe longitudinal O-O. defined by a straight generatrix parallel to the longitudinal axis O-O.
Cependant, cette dernière caractéristique n'est pas absolument obligatoire. However, this last characteristic is not absolutely mandatory.
La surface périphérique 30 peut en effet présenter, au moins sur une partie de la longueur du projectile, des zones en retrait par rapport au cylindre The peripheral surface 30 may in fact have, at least over a part of the length of the projectile, recessed areas with respect to the cylinder
droit s'appuyant sur l'arête de transition 20. right based on the transition edge 20.
On peut ainsi par exemple envisager que la surface périphérique 30 soit délimitée par une génératrice incurvée concave vers l'extérieur de la munition. Selon une autre variante de réalisation, la surface périphérique 30 est délimitée par une section qui converge en direction de l'arrière du projectile. De préférence, le projectile présente une symétrie par rapport à son It is thus possible, for example, to envisage the peripheral surface 30 being delimited by a concave curved generatrix towards the outside of the munition. According to another embodiment, the peripheral surface 30 is delimited by a section which converges towards the rear of the projectile. Preferably, the projectile has a symmetry with respect to its
axe longitudinale O-O.longitudinal axis O-O.
Il peut posséder une section droite circulaire, la surface périphérique 30 étant alors par exemple cylindrique de révolution. En variante, la section droite du projectile peut être de type polygone ou encore It may have a circular cross section, the peripheral surface 30 being then for example cylindrical of revolution. Alternatively, the cross section of the projectile may be polygon type or
posséder des méplats.have flats.
Sur ce point la Demanderesse a en effet constaté qu'un projectile cylindrique muni de méplats se comporte sensiblement de la même manière On this point the Applicant has indeed found that a cylindrical projectile provided with flats behaves substantially in the same way
en vol qu'un cylindre de révolution. in flight than a cylinder of revolution.
A titre d'exemple non limitatif, la surface périphérique 30 du projectile peut comporter trois méplats équi-répartis autour de l'axe longitudinal O-O, chaque méplat possédant par exemple une corde d'une longueur de l'ordre de 10mm pour un projectile présentant un diamètre de mm. Par ailleurs, la Demanderesse a déterminé que de préférence, les moyens de propulsion associés au projectile sont calculés de sorte que la vitesse du projectile en phase balistique externe au lanceur soit comprise entre 25 et 250m/s, avantageusement de l'ordre de 60 à 120m/s et très By way of nonlimiting example, the peripheral surface 30 of the projectile may comprise three flats equi-distributed around the longitudinal axis OO, each flat having for example a rope of a length of the order of 10 mm for a projectile having a diameter of mm. Moreover, the Applicant has determined that, preferably, the propulsion means associated with the projectile are calculated so that the velocity of the projectile in ballistic phase external to the launcher is between 25 and 250 m / s, advantageously of the order of 60 to 120m / s and very
préférentiellement de l'ordre de 1 OOm/s. preferably of the order of 100 m / s.
La Demanderesse a en effet déterminé que ces plages de valeur étaient nécessaires pour permettre au projectile conforme à l'invention de voler correctement, malgré sa géométrie qui s'écarte de celle généralement The Applicant has indeed determined that these ranges of value were necessary to allow the projectile according to the invention to fly correctly, despite its geometry which deviates from that generally
admise par l'homme de l'art.admitted by those skilled in the art.
Les éléments qui précèdent concernent essentiellement la The foregoing essentially concerns the
balistique externe du projectile.external ballistics of the projectile.
La Demanderesse a également déterminé que de préférence, il est souhaitable de soigner les éléments de balistique interne pour obtenir un The Applicant has also determined that, preferably, it is desirable to treat the internal ballistics elements to obtain a
projectile stable par rapport à son axe balistique et sans rotation ou roulie. projectile stable with respect to its ballistic axis and without rotation or roll.
Dans ce domaine, la Demanderesse a déterminé que le cas échéant, comme on l'a illustré sur la figure 4, le projectile peut être équipé à sa partie arrière d'une jupe 40, par exemple cylindrique, voire même In this field, the Applicant has determined that, where appropriate, as illustrated in FIG. 4, the projectile may be equipped at its rear part with a skirt 40, for example cylindrical, or even
cylindrique de révolution centrée sur l'axe O-O. cylindrical of revolution centered on the axis O-O.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toutes Of course, the present invention is not limited to the particular embodiments which have just been described, but extends to all
variantes conformes à son esprit.variants consistent with his spirit.
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ST | Notification of lapse |
Effective date: 20061230 |