FR2920532A1 - Projectile aerodynamique a amortissement et absorption d'energie adapte aux moyens non letaux - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un projectile cinétique aérodynamique à amortissement et absorption d'énergie, adapté à l'utilisation dans le cadre d'arme non létale ou d'emport d'électronique du fait de sa grande surface d'impact. Il est utilisable en maintien de l'ordre dans des armes individuelles afin d'infliger des douleurs localisées en diminuant les conséquences traumatiques par l'étalement de l'énergie cinétique reçu par la personne touchée. Il est également utilisable afin d'emporter des charges électroniques et leur permettre de fonctionner après un impact ou charges à action spécifique. La létalité, qui ne saurait être écartée si les conditions d'utilisation des armes ne sont pas adaptées est fortement atténuée, comme l'énergie d'une claque l'est par rapport à un coup de poing, le choc est donc non seulement mou du fait des constituants, mais également absorbe une partie de l'énergie du projectile en rupture ou déformation de ses structures internes.

Description

Le domaine de la présente invention est celui des projectiles et munitions cinétiques et/ou pyroélectroniques pour armes ou lanceurs individuels. L'objet du brevet est la conception d'un projectile qui à l'impact se déforme de façon à répartir l'énergie cinétique sur la surface la plus grande possible, et comporte également une structure 10 déformable et/ou possédant des seuils de rupture qui lui permettent d'absorber cette énergie en déstructuration; la limitation des dommages et traumatismes induits par le transfert de quantité de mouvement et l'absorption d'énergie cinétique par la personne touchée peut ainsi être obtenue. Une autre application de cette conception de projectile est d'utiliser ces amortissements et consommation d'énergie d'impact par la 15 partie avant du projectile afin d'embarquer dans la partie arrière des composants fragiles comme par exemple une électronique. Il est également possible avec une réalisation selon l'invention de concevoir un projectile qui resterait faiblement vulnérant à faible vitesse et perforant à haute vitesse, une masse métallique embarquée à l'arrière faisant office de marteau 20 d'étalement à basse vitesse et de pénétrateur à haute vitesse.

Il est usuellement utilisé pour le maintien de l'ordre des projectiles caoutchouc ou polymères de constitution et de formes diverses et variées. De tels projectiles dont les propriétés sont uniquement liées à la matière sont décrits dans les brevets WO- 25 A-95/23952 ou US-A-3865038. Pour des versions simples, le transfert de l'énergie se fait sur des surfaces voisines du calibre initial, une partie de l'énergie contenue dans le projectile étant en outre perdue en rebond et nécessite donc pour obtenir un effet recherché en limite de portée une augmentation de la vitesse. Ce défaut conduit à une létalité plus élevée 30 des projectiles à courte distance.

Des versions plus évoluées font appel à des structures ou matières déformables, il s'agit particulièrement du produit commercial BEAN BAG ou des produits réalisés à partir du brevet n° FR9711361 qui repose sur un sac élastique déformable 35 contenant un solide divisé commercialement appelé BLINIS invention de Richard Guillot, qui peut être réalisé par sans déchirure aux vitesses d'impact classiques pour des armes de maintien de l'ordre, il apporte un net gain par rapport aux autres réalisations du fait de l'étalement qu'il procure. Il présente cependant des inconvénients importants dans les modes de réalisation présentés qui sont le 40 manque de stabilité et la déformation en phase de balistique intérieur ou en vol, ce qui entraîne une grande difficulté pour assurer sa mise en rotation sa stabilité sur trajectoire. Par ailleurs, la zone centrale d'impact reste assez fortement sollicitée, et participe au transfert vers la personne réceptrice d'une partie importante de l'énergie cinétique totale du projectile qui reste localisée sur une partie centrale de 45 l'impact, la répartition de la densité d'énergie cinétique par unité de surface n'est donc pas uniforme pour les modes de réalisation présentées à moins d'ajouter en face avant d'impact un matériau fortement amortissant de grandes dimensions et de faible densité qui va produire des effets secondaires néfastes sur le comportement balistique du projectile. Ces inconvénients sont pris en compte par 50 le brevet US n°6283037 qui utilise le précédent brevet en adaptant ses caractéristiques afin qu'au-delà d'une certaine contrainte, le sac élastique se rompe et disperse son contenu à l'exception d'un plot de marquage de la cible. Le brevet US n° 2006027124 reprend la même idée en assurant un enrobage du sac élastique dans une mousse qui absorbe l'énergie à l'impact en se fragmentant. Ces 55 brevets US s'appliquent à des munitions pour fusil de chasse d'un calibre inférieur à - 1/16 25 mm pour lesquels le projectile reste inséré dans la cartouche et ne nécessite donc pas de protection extérieure en cas de manipulation du projectile.

Le brevet US 2004089186 décrit un projectile non pénétrant destiné à délivrer un tranquillisant, et qui peut être utilisé comme projectile à usage non létal. Elle décrit 10 notamment l'utilisation d'un contenant pressurisé porté dans le projectile et d'une menbrane dont le gonflage par ladite capacité ou par un élément pyrotechnique est déclenchée par une fusée de proximité ou capteur de choc. La pressurisation pouvant être obtenue à partir des gaz de propulsion du projectile, d'un contenu sous pression ou par un générateur de gaz pyrotechnique. L'utilisation de l'airbag 15 ou coussin gonflable pour protéger une personne d'un impact est bien connu et son mode de fonctionnement aussi, le fait de l'intégrer dans un projectile avec une fusée de proximité ou capteur de choc comme c'est déjà le cas dans une voiture est une adaptation bien connue, qui plus est si il utilise un générateur de gaz comme dans une intégration véhicule. Néanmoins sa mise en oeuvre reste difficile 20 dans des volumes aussi petit. La mise en oeuvre d'une capacité sous pression induit un volume de gaz décomprimé important et ne favorisant pas l'étalement de la matière située en arrière, mais elle est bien destinée selon l'invention à amortir le choc des parties arrières, notamment celles destinées à réaliser l'injection de tranquilisant. 25 L'utilisation d'une simple bulle d'amortissement non pressurisée au sens du brevet, telle que celles utilisées dans les feuilles de protection à bulles reste bien sur un moyen privilégié de produire un amortissement d'un choc, que ce soit par fonctionnement élastique ou par rupture de la bulle et peut connaître une 30 utilisation limitée dans le cadre d'un projectile du fait de la déstabilisation produite si l'on équilibre le projectile sur sa partie arrière. Une délimitation précise de ces limites est nécessaire et des modes de détermination sont données dans la présente invention. Il décrit également l'utilisation de certains produits amortissants comme l'AEROGEL TM 35 sous forme de mousse ou de gel mais sans en décrire les caractéristiques nécessaires à la bonne réalisation d'un projectile de cette nature, en particulier la viscoélasticité et la densité qui en sont les caractéristiques fonctionnelles essentielles. Si il est bien connu de l'homme de l'art que les mousses ou les gels sont utilisables car produisant peu de dommages, ils n'ont pour l'instant pas été 40 utilisés dans de tels projectiles du fait de la difficulté de détermination de leurs caractéristiques déterminantes pour leur mise en oeuvre et du positionnement qu'ils doivent respecter dans la structure du projectile afin d'assurer un bon compromis entre la stabilité sur trajectoire et la grande déformabilité à l'impact. La réalisation selon la présente invention utilise au contraire un contenu (3) bien 45 caractérisé dans ses performances physiques et qui n'est pas destiné à amortir le choc mais plutôt de par sa forte densité à transmettre la quantité de mouvement tout en ayant un comportement viscoélastique, pouvant être thixotropiques si un rhéofluidifiant est additionné à une composition adaptée afin de la rendre utilisable afin d'étaler les effets du choc et de réduire l'absorption d'énergie cinétique. 50 La description faite pour la mise en oeuvre possible selon ce même brevet US 2004089186 est de le protéger par un nez (ou partie avant) relativement fine, déformable ou cassable à l'impact initial) ; ce qui est bien évidement le résultat que tout le monde attend avec les difficultés bien connues de l'homme de l'art, vu les 55 contradictions limitatives introduites par la déformation aérodynamique nuisible à la tenue de trajectoire, et la nécessiter d'obtenir un impact non pénétrant. Ledit - 2/16 brevet pose le problème mais ne décrit pas le moyen d'y parvenir, les solutions permettant d'atteindre ces objectifs font l'objet d'une description détaillée dans le présent brevet.

Au contraire de cette invention US 2004089186 le but de la présente est : 10 Primo, d'assurer une décélération qui limite le transfert d'énergie vers la cible en utilisant dans l'ordre idéal de mise en oeuvre : La rupture fragile de la coque extérieure la compression gazeuse d'une ou plusieurs enveloppes basse pression, la rupture des enveloppes à contenu gazeux, 15 l'amortissement élastique du type ressort et la rupture de cet amortisseur, l'écoulement viscoélastique sous cisaillement avec éjection radiale de matière.

Deuxio, d'obtenir un transfert par choc mou de la quantité de mouvement, sans rupture lésionnelle chez la personne visée du fait de l'étalement produit par la première 20 étape.

D'autres versions font appel à des balles en mousse élastomère, le problème étant alors de trouver le compromis entre la densité, l'élasticité du matériau et sa dureté ; les contraintes étant la tenue au départ du coup, la tenue de trajectoire et 25 la surface de transfert de l'énergie cinétique au moment de l'impact. Si la mousse est peu dense, la perte de vitesse est rapide et la précision devient rapidement mauvaise; si la mousse est dense ou élastique la précision s'améliore mais les conséquences traumatiques deviennent plus graves. Le compromis passe alors par une augmentation du calibre et une diminution de la vitesse des projectiles, avec 30 des possibilités de traumatismes graves en cas d'impact localisé dans des zones sensibles.

Des solutions plus simples faisant uniquement appel à de la mousse basse densité est actuellement utilisée par l'armée américaine (munition brevetée Exactimpact) 35 fabriquée par Harmour Holding L'inconvénient de ce type de projectile est la nécessité afin d'obtenir un compromis entre les effets et la précision, d'avoir à en augmenter la vitesse ; rendant ainsi son utilisation à des distances inférieures à 15 mètres très dangereuse et mettant en danger la vie des personnes visées. Il y a alors nécessité pour les forces de l'ordre de respecter certaines règles d'utilisation 40 (distance de tir minimale, zone d'impact visée). Malgré ces règles des lésions graves sur des organes vitaux fragiles comme le foi sont probables avec de telles munitions.

Une solution plus avancée est décrite dans le brevet W02006111719, elle est basée 45 sur un projectile à haute résilience et fort allongement à la rupture contenant dans sa partie avant une partie creuse, les limitations de ce projectile sont que les parties qui sont soumises à un écrasement lors de l'impact étant dures mais non fragmentables, une vitesse trop élevée comme un tir à distance réduite entraîne nécessairement une rupture de cette partie résiliente et donc des blessures, ce 50 brevet ne fait nulle mention de l'utilisation de mousse résiliente par exemple en polyuréthane de densité inférieure à 0,3, qui aurait eu un pouvoir d'absorption tout en se détruisant en fines particules ou morceaux non blessants tels que décrits dans la présente invention. Les projectiles constitués selon cette invention présentent certes une amélioration sensible par rapport aux projectiles pleins mais 55 ne mettent en oeuvre qu'e l'amortissement d'une cavité creuse et dont l'étalement est malheureusement limitée par la forte résilience du matériau qui l'entoure. - 3/16 Le brevet US n° 3 865 038 de Barr présente une munition pour fusil utilisant un corps extérieur dur en élastomère contenant une poudre, un liquide ou un gaz. Le corps extérieur possède des zones de rupture et des zones renforcées afin de favoriser l'endroit des cassures produites à l'impact et maîtriser l'effet des parties internes. 10 Ainsi, à l'impact, la partie avant du projectile très élastique résiste à la contrainte dynamique du fait de son épaisseur permettant au nez de travailler comme un piston par rapport au contenu.

La présente invention combine les avantages des différents amortissements, 15 déformation et rupture qu'il est possible d'intégrer dans un projectile de petite taille entre 25 et 70 mm afin d'assurer une répartition uniforme de l'énergie cinétique disponible sur une surface la plus importante. De plus, sa couche extérieure reste aérodynamique et très peu déformable aux vitesses obtenues par ledit projectile. La présente invention évite en particulier l'effet de point central des dispositifs actuels 20 en utilisant des couches d'amortissement à dureté progressive, coussin d'amortissement à gaz, mousse, liquide visqueux, gel, polymère faiblement réticulé à haute élasticité (tous ces produits chimiques pouvant être structurés avec un composé thixotrope rhéofluidifiant), ou sac souple élastique contenant un matériau faiblement divisé (par opposition au brevet n° FR9711361cité en supra). 25

La présente invention combine l'utilisation d'une coque rigide, qui s'autodétruit à l'impact du fait de sa fragilité vis-à-vis de sollicitations dynamiques, de l'amortissement d'un matériau élastomère hautement élastique aux vitesses de 30 déformations rencontrées lors d'un impact ou fluide visqueux contenu dans un sac élastomère élastique. Peut éventuellement s'ajouter à ce dispositif des éléments agissant par effet ressort ou consommation d'énergie par rupture et participant ainsi à la foi à l'étalement, au cisaillement du contenu viscoplastique et à l'amortissement: on peut citer notamment l'utilisation d'une structure alvéolaire en 35 nid d'abeille, d'un structure en accordéon, de ressorts spiraux concentriques ou d'un ou plusieurs tronc de cônes, pouvant avoir des génératrices paraboliques éventuellement avec des rayons de courbure différents. Ces parties peuvent être élastiques et déformables de façon réversible dans l'axe du projectile, pour des vitesses faibles. Pour des vitesses plus élevées, ces parties se comporteront 40 idéalement dans un premier temps de façon élastique et permettront la création de turbulences et de cisaillement du contenu (3) favorisant si possible sa mise en vitesse radiale favorisant son étalement ; au-delà d'une certaine énergie absorbée en déformation et turbulence viscoélastique pour le contenu (3), des amorces de ruptures ou zones moins épaisses favoriseront une absorption par rupture. 45 Dans la conception de projectile selon l'invention, la partie avant est plus dense et stabilise le projectile pendant la phase de vol. Lors de l'impact, cette partie joue un rôle d'amortisseur hydrodynamique ou viscoplastique, le tronc de cône élastomère participe du fait de son élasticité à la fois à l'amortissement du choc et à la déviation centripète de l'ensemble de la matière de l'ensemble toroïdale. 50 Un projectile selon l'invention est caractérisé par sa haute absorption et son étalement à l'impact, il est constitué d'une coque aérodynamique mince parabolique, ellipsoïdale ou tronconique en plastique, élastomère, homogène ou en mousse à cellule fermées ou composite dur se fragmentant de façon fragile lors d'un choc ou 55 sollicitation dynamique dans une direction privilégiée. Sa dureté en surface est supérieure à 70 IRHD ou constituée d'un matériau dont l'allongement à la rupture - 4/16 est inférieur à 5% afin d'obtenir de bonnes caractéristiques de fragmentation à l'impact,

Cette coque ou coquille, se comporte de façon similaire à celle d'un oeuf dans le processus d'impact, présentant une résistance mécanique statique importante qui en protège le contenu lors de sa manipulation et de son vol. Ses propriétés mécaniques notamment en compression assurent son intégrité pendant la phase de propulsion et permettent un vol sans déformation de la partie avant, à la vitesse maximale dudit projectile. Une tenue en compression axiale meilleure que 0,2 MPa , nécessaire afin d'assurer pendant les phases balistiques dudit projectile une absence de déformation significative de la partie avant pendant le vol, cette valeur correspond à des vitesses de sortie faibles, il est souhaitable de prendre pour des vitesses de sorties communément utilisées sur des projectiles dit non létaux soit moins de 100m/s, une valeur de tenue en compression axiale meilleure que 0,5 MPa. S'ajoute à cette nécessité, une exigence de tenue radiale afin de permettre sa manipulation sans risque d'éclatement.

Sa surface est dure, même et surtout si son épaisseur est faible, on peut avoir une ou plusieurs couches de quelques dizaines de microns avec une dureté supérieure à 70 shore, typiquement 80 à 85 shore peut être atteint avec certaines peintures ou résines commerciales. Compte tenu que ces éclats sont durs ils peuvent s'avérer blessant s'ils sont de taille trop importante, il est important selon les inventeurs d'obtenir après fragmentation des éclats de faible masse et dimensions. Une couche extérieure de mousse hypoallergénique de densité très faible, de grande élasticité et de fort allongement peut être collée sur la partie extérieure, évitant ainsi aux éclats qui peuvent être blessant sur les parties fragiles comme les yeux, d'être au contact de la personne touchée.

La coque extérieure présente une résistance mécanique statique importante, particulièrement en compression, notamment radiale afin de permettre sa manipulation et d'assurer pendant les phases balistiques dudit projectile, une absence de déformation significative de la partie avant . Sa constitution permet comme dispositif d'étanchéité pour la propulsion et/ou de prise de rayures (10) pour sa mise en rotation à l'accélération de départ.

Des mousses à cellules fermées du type polymétacrylate ou polymétacrylimide sont les préférées des inventeurs, des réalisations moins coûteuses sont néanmoins possibles avec d'autres mousses comme le polyuréthane mais avec des caractéristiques qui sont adaptées pour des vitesses de projectile plus élevées, les caractéristiques devant néanmoins rester dans les critères donnés par l'invention, 10 notamment en matière de résilience et d'épaisseur par rapport à la densité. D'autres possibilités de réalisation sont possibles, notamment en composites avec des coûts de réalisation plus élevés, notamment en associant du tissu aramide avec un nid d'abeille en papier aramide avec par exemple une résine polyphénolique comme le NOMEX Tm, qui se montre très résistant en compression quasi statique, mais rompt 15 instantanément sous un choc. L'objectif recherché est la fragmentation sur de la partie avant par rupture fragile lors d'un choc à la vitesse nominale du projectile sur un simulant biologique représentatif d'une cible, typiquement un bloc de gélatine alimentaire à teneur en eau comprise entre 70 et 80 % ou un bloc de plastiline balistique à 20°C; 20

Une des caractéristiques nécessaires est la fragmentation sur toute la partie avant par rupture fragile et/ou destruction structurelle si la paroi est réalisée par exemple en mousse alvéolée dure, par exemple des cellules fermées de polycarbonate ou 25 polymétacrylimide. Une telle caractéristique n' est pas incompatible avec la tenue en compression statique, cette propriété de rupture fragile apparaît notamment pour ce type de matériau quand la vitesse de montée en charge est importante, cette caractéristique qui peut être défavorable pour le choix d'un tel matériau dans des applications de conception de structure, est en fait ici considérée de façon 30 surprenante comme un avantage, puisqu'une matière dure et résistant en compression est précisément utilisée afin de ne pas résister si la contrainte à une montée en charge dynamique. Cette fragmentation de la partie avant par rupture fragile lors montée en charge correspond à un choc à la vitesse nominale du projectile sur un simulant biologique 35 représentatif d'une cible, typiquement un bloc de gélatine alimentaire à teneur en eau comprise entre 70 et 80 % ou un bloc de plastiline balistique à 20°C. Cette caractéristique est nécessaire pour éviter une pénétration du projectile dans les parties dites moles et limiter les atteintes en cas d'impact sur l'oeil.

40 Cette coque (2) peut être pour des considérations aérodynamiques et/ou esthétique de forme parabolique, ellipsoïdale ou tronconique. Elle peut être constituée en plastique, élastomère, mousse à cellules fermées, matière organique ou structure composite fragile vis-à-vis des contraintes dynamiques coaxiales avec l'axe du 45 projectile. Elle est selon les inventeurs d'une épaisseur inférieure à 20% du diamètre dudit projectile dans sa partie supérieure, ce qui assure la relativement faible capacité des éclats à produire des blessures chez la personne touchée. Afin d'assurer la validation de l'épaisseur, il convient de réaliser des essais sur un simulant représentatif d'une cible humaine, comme par exemple la gélatine à 15% 50 d'eau ; - d'au moins un contenu (3) majoritairement constitué en masse de matériau mou, viscoélastique , hautement déformable sans rupture en dynamique ni perte Il est Pour ce faire le contenu (3) de la coque (2) est majoritairement en masse un matériau mou du type mousse, pâte, gel ou liquide à forte viscosité, hautement - 6/16 déformable sans rupture en dynamique ni perte d'homogénéité à la vitesse d'impact du projectile dudit contenu. Pour des aspects pratique, il doit être thermostable dans la plage de température d'utilisation et peut comporter un additif rhéofluidifiant afin d'en améliorer ses propriétés viscoélastiques lors de l'impact. Il peut être préféré utiliser un matériau présentant une haute impédance vis-à-vis des 10 sons, hautement déformable à une vitesse de déformation correspondant à la vitesse d'impact du projectile et d'une densité supérieure à 1. Dans ce cas compte tenu de la vitesse d'impact, l'on privilégiera ceux qui filtrent les hautes fréquences supérieures à 100 Hz et qui ont des duretés inférieures à 20 Shore A. Le contenu (3) peut se présenter sous forme de mousse de densité supérieure à 0,5 15 préférentiellement chargée avec des particules métalliques, des composés chimiques denses tels que des sels ou oxydes de métaux lourds, de gel ou liquide à viscosité élevée de densité supérieure à 1,2 ; qui peuvent également être réalisés en chargeant ces compositions avec des particules métalliques. Les inventeurs préféreront des composés à base de silicones avec lesquelles des densités 20 supérieures à 1,4 peuvent être obtenues. Selon les inventeurs composé d'un produit ou mélange de densité supérieure à lg/cm3, ou mieux de densité supérieure à 1,4 g/cm3 ayant une viscosité en l'absence de contrainte de cisaillement, supérieure à 50 000 mPa*s (milliPascal*seconde) pour des températures entre -5 et 40°C. Si plusieurs contenus sont utilisés dans le même projectile, on utilisera 25 préférentiellement selon les inventeurs le matériau le plus dense en tête de projectile. Les matériaux élastiques à grande capacité de déformation sont connus des hommes de l'art, il peut s'agir de polymères faiblement réticulés, typiquement avec des 30 chaînes inférieures à 10 000 Daltons. Pour les utilisations de projectiles, le polybutadiène a déjà été utilisé compte tenue de ses propriétés de déformation et de mémoire de forme, notamment dans le brevet SNPE n° FR 27 87 182 ou il est fait appel dans la composition de ce polymère un plastifiant et un extenseur de chaîne. D'autres polymères sont utilisables à un faible niveau de réticulation. 35 Certains, compte tenu de leurs propriétés physico-chimiques font l'objet de revendications particulières pour leur mise en oeuvre dans le cadre de la présente invention. On peut également réaliser un contenant mou ou amortissant avec une enveloppe mole, souple ou élastique contenant du gaz sous pression de façon à assurer un 40 remplissage total du contenu qui évite l'effet de carène liquide avec un contenu du type gel, liquide visqueux ou composé rhéofluidifié, quand le projectile est en rotation.

Les polymères préférés selon l'inventeur font partie de la famille des polysiloxanes ou 45 des polybutadiènes, d'autres comme les polymétacrylates et le polyéthylène, oxydes de polyéthylène sont également utilisables, notamment avec des extenseurs de chaîne, ou des plastifiants dans des pourcentages supérieurs à 10% (ce qui peut conduire à l'utilisation de pourcentages supérieurs à 50% pour certains polymères naturellement durs ou résilients dans des réticulations couramment 50 utilisées. Une telle réalisation permet d'obtenir dans ce cas un ensemble mou, hautement déformable et qui cependant garde sa cohérence à la vitesse de déformation imposée par celle du projectile.

En fonction de sa polymérisation, et du processus de fabrication, le matériau constitutif 55 peut être sous forme de gel pour des réticulations très faibles, typiquement inférieures à 500 Da ; sous forme de matériau mou ou sous forme de mousse - 7/16 réalisée soit sur l'ensemble du produit, soit par inclusion de bulles d'air ou libération d'espace par dissolution de produits inclus. La mousse présentant des capacités d'absorption de choc supérieure on pourra la préférer dans certaines applications, en tête de projectile ou au centre de celui-ci. Au moins un contenu (3) est revendiqué dans la présente demande, mais dans certains cas il peut être préféré 10 de mettre deux contenus (3a) ou (3b) ayant des propriétés différentes en fonction de l'application visée, selon les inventeurs on mettra toujours en tête le matériau ayant la densité la plus élevée.

15 L'invention pouvant être déclinée en de nombreuses réalisations différentes, l'épaisseur de cette coque ou coquille fragmentable peut selon l'invention être composée de plusieurs couches, films ou enductions qui ont des propriété particulières par exemple d'esthétique extérieure, d'état de surface, d'étanchéité ou de compatibilité chimique avec le contenu mou (3). 20 Si une utilisation de partie métallique est envisagée, elle restera d'une épaisseur minimale en tête inférieure à 1% du diamètre dudit projectile dans cette partie supérieure si elle est métallique de densité 5, ce pourcentage sera inversement proportionnel à la densité du métal ou alliage utilisé, ainsi pour une densité de 10 25 une valeur selon l'invention sera nécessairement inférieure à 0,5%, étant entendu que les valeurs des autres caractéristiques comme la résilience doivent rester très faible

Pour des réalisations de cette coque avec des polymères, cette épaisseur devra rester 30 inférieure à 5% du diamètre dudit projectile dans sa partie supérieure si elles est constituée d'enduction, résine ou vernis à base de polymères ou colloïdes ; en fonction du calibre ou diamètre du projectile, de la forme de la partie avant et de sa vitesse nominale idéale d'impact, la composition de cette coque ou contenant (2), son épaisseur peut être fortement réduite en deçà de 2mm, jusqu'à quelques 35 micromètres si l'on utilise un verni époxy par exemple.

Pour une couche extérieure constituée de matière organique comme la chitine ou la gélatine, ou d'élastomère de faible résilience, typiquement inférieure à 30%, ou de composite à cellule ouverte, par exemple avec du papier NOMEX en nid d'abeille 40 enduit en résine polyphénolique et fixé sur un support souple aramide, enduit ou non, l'épaisseur de cette partie avant de doit pas excéder 10 % du diamètre dudit projectile.

La coque (2) peut être constituée de mousse à cellule fermée de densité voisine ou inférieure à 5OKg/m3, cette valeur de densité sert de référence à l'épaisseur de la coque selon l'invention qui est de moins de 20 % du diamètre dudit projectile dans ce cas. Ce 45 pourcentage étant inversement proportionnel à la densité de la mousse utilisée ; ce qui veut dire que pour une mousse identique mais mise en oeuvre sous une pression de fabrication plus élevée afin d'obtenir une densité de 100 Kg/ m3' Une épaisseur maximale de réalisation selon l'invention serait inférieure à 10% du diamètre du projectile. 50 On peut penser coupler plusieurs type de ces matériaux afin d'obtenir des propriétés qui combinent la tenue aérodynamique et la fragilisation à l'impact, on rentre alors dans une description selon l'invention à condition que les épaisseurs cumulées, multipliées par leurs coefficients de pondération relatifs soient inférieurs à 20 % du - 8/16 diamètre du projectile en comptant comme épaisseur, la dimension la plus faible de la paroi multipliée par un coefficient de pondération, avec : - Une pondération de 1 pour les mousses décrites ci-dessus de densité < 0,5 Une pondération de 1+a pour les mousses de densité comprise 10 entre 0,5 et 1,1 ou a sera pris égal à la densité de la mousse divisée par 0,5 Une pondération de 2 pour les matières organiques dures ou pour les élastomères de résilience > 30%. Une pondération de 4 pour les résines de dureté > 70 IRHD, 15 enduction ou vernis de caractéristiques similaires - Une pondération de 20 pour les parties métalliques (ou apport de métal par traitement de surface)

Le but de cette adaptation de l'épaisseur est d'assurer lors d'un choc à la vitesse 20 nominale du projectile sur un simulant représentatif d'un muscle, une rupture fragile ou déstructuration rapide qui fait suite à une déformation élastique obtenue sans pénétration significative dans la cible. Cette disparition rapide à l'impact des propriétés mécaniques de la coque extérieure (2) permet alors d'utiliser les propriétés d'étalement du contenu (3) et d'amortissement des parties internes. 25 La coque (2) peut également être fendue ou présenter des amorces de ruptures radiales, concentriques ou longitudinales sur sa partie avant. Ainsi pour de faibles vitesses ou l'impact sur un corps ou cible mou, l'amortissement peut se faire sans rupture des amorces ou parties plus fines, donnant donc une énergie par unité de 30 surface assez importante du fait de la déformation radiale plus limitée. Pour des vitesses plus élevées la rupture en cisaillement ou déchirure des parties faibles permettra d'obtenir une déformation plus importante dudit contenant (2), qui, tout en amortissant de manière plus importante le choc du fait de l'énergie de rupture, prendra une courbure plus importante. 35 Selon une amélioration de l'invention, le projectile comprend dans ou sur la partie arrière du contenu (3) au moins un amortisseur élastique à effet ressort qui puisse comporter des amorces de rupture, rainures ou comporter une limite élastique à une certaine charge dynamique, il peut être constitué par : -une ou plusieurs pièce(s) tronconique(s) à paroi(s) mince(s), coaxiale(s) avec la partie avant (1), et dont la génératrice soit notamment de nature hyperbolique ou parabolique, - de la mousse élastique à cellules fermées, - formé de compartiments à cellules ouvertes du type nid d'abeille, - du type ressort en accordéon, - constitué de plusieurs ressorts hélicoïdaux concentriques à âme plate.

Dans le cas d'une pièce tronconique à paroi mince, la partie évasée hyperbolique se comporte avant ou après la rupture comme un ressort, deux parties évasées de 50 dureté et de conicité différentes pouvant être emboîtées afin de produire à la foi un freinage annulaire par frottement ou pression sur un liquide visqueux, une pâte rhéofluidifiée ou un gel. Le but de ce choix est d'optimiser la transformation de la quantité de mouvement axiale de la partie située derrière le cône en quantité de mouvement radiale de façon à maximiser la surface de contact. 55 Selon une réalisation d' amorces de rupture selon les génératrices, il sera nécessaire d'adapter la courbure de la génératrice du cône, dans l'absolu et après déformation - 9/16 40 45 du cône le but est d'obtenir un profil parabolique voisin de celui utilisé dans la conception des aubes de turbine afin de transformer l'énergie d'un flux hydraulique en rotation d'une machine tournante. C'est également un profil bien connu dans le domaine de la balistique terminale ou lésionnelle puisque la balle THV très haute vitesse, reprenait cette même idée afin d'améliorer la surface d'action à calibre donné et d'en diminuer le pouvoir perforant dans des matériaux mous. Elle fut retirée du service suite à la publication qui donnait sont efficacité dans de la plastiline.

Selon une réalisation préférée des inventeurs, le contenu (2) est constitué sous une forme physique qui présente à la foi de bonnes caractéristiques de déformation et comportement dynamique permettant d'absorber l'énergie d'un choc. Il peut donc s'agir de : - mousse ou structure à cellules fermées qui présentent l'inconvénient d'être peu dense et qui seront surtout utilisées dans le cas d'un contenu divisé en deux parties pour réaliser la partie arrière ; - liquide visqueux ou pâte de dureté inférieure à 10 Shore A, il est même préféré selon les inventeurs une dureté inférieure à 2 Shore A à base notamment : o d'élastomères réticulés à moins de 10000 Daltons, la réticulation étant à adapter au produit retenu afin que sa dureté reste dans la limite précédente et que les capacités de déformation dynamiques restent importantes, il est donc préféré pour la plupart des élastomères, une réticulation limitée à moins de 5000 Daltons ; o de mélange de produits à base d'élastomères ou polymères viscoélastiques comprenant un pourcentage en masse de plastifiant supérieur à 10% ; ce qui dans le cas de certains composés est insuffisant afin d'obtenir une dureté aussi faible.

Les contenus (3) peuvent être réalisés selon les inventeurs à base notamment de silicones, comme les produits de la gamme Rodhorsil de la marque Rhodia, de caoutchouc synthétique ou naturel, de néoprène, de polybutadiène, d'oxyde de polyéthylène ou des copolymères des composés précédents ou entre eux de polyester, polyéther, polyuréthane , polystyrène, polysiloxane, polyacrylates. Le choix du contenu relève du savoir faire de l'homme de l'art par rapport à la vitesse d'impact la plus probable du projectile, son équilibre dynamique et la constitution de sa partie avant (2). Une combinaison de contenu selon la présente invention et d'un contenu élastique comportant des particules solides fortement divisées reste une option complémentaire qui peut en améliorer la performance pour certaines applications.

Le projectile est caractérisé en ce qu'il comporte un sabot arrière (7), pouvant être composé de constituants de différentes matière, destiné à assurer l'étanchéité des gaz de propulsion pendant la phase de lancement. Il peut comporter sur la face avant une partie tronconique qui favorise cet écartement radial, voire la rupture de l'amortisseur élastique (5) pour une contrainte dynamique définie. Il peut également être réalisé sous forme d'un insert métallique pour un usage combiné anti-matériel en utilisant le même projectile à haute vitesse, il serait alors létal utilisé dans les mêmes conditions sur une personne.

Selon une autre amélioration de l'invention, il est possible d'ajouter une action différente au dit projectile. Ses caractéristiques déjà décrites lui permettent de - 10/16 toucher sa cible de façon précise en atténuant la densité du transfert d'énergie par unité de surface. Cette avantage peut être combiné avec les effets d'autres produits spécifiques incapacitants, notamment des neuroleptiques, anxiolytiques, lacrymogènes, irritants, émétiques, sternutatoires ou anesthésiants. Que ces produits soient conditionnés sous forme de liquide, en phase gazeuse ou sous forme pulvérulente simple, pulvérulente ou sous forme de particules ou nanoparticules amorphes chargées ou greffées avec des composés actifs .

Pour faciliter leur dispersion diverses formes de fragilisation ou ruptures préférentielles peuvent être réalisées dans l'enveloppe (2) ou dans la disposition d'un réservoir de produit (6) par rapport au contenu (3) ou à un dispositif d'amortissement élastique (5).

Selon une réalisation spécifique d'un projectile selon l'invention, les capacités d'amortissement et d'étalement permettent d'embarquer dans le projectile une électronique dotée de fonctions spécifiques agissant ou non sur son efficacité ou ses performances terminales balistiques. En particulier, un dispositif de retard permettant l'allumage pyrotechnique ou combustion de certains moyens de dispersion peut permettre des améliorations notables dans l'amortissement ou dans la dispersion de produit obtenu. Il est également possible d'embarquer des électroniques dédiées au suivi de véhicules et d'équiper le projectile avec un contenu (3) comportant un composé agissant à l'impact comme une colle.

Selon une autre version de la réalisation de projectile selon l'invention, il est également possible d'utiliser les avantages liés à l'amortissement ou étalement de l'impact, en insérant dans ledit projectile des produits chimiques ayant particulièrement une fonction de marquage, que ce soit pour des matériels, véhicules, des animaux ou des personnes violentes dans un contexte d'émeute. On peut citer notamment les produits - colorés dans une couleur déterminée, - odorants, - fluorescents, - luminescents, -phosphorescents, - sensibles à l'éclairage UV ; et éventuellement indélébiles ou peux sensibles aux solvants organiques.

Il est également possible selon l'invention de faire monter la pression ou de gonfler la capacité pendant la phase balistique intérieure ou extérieure au lanceur. Ce résultat peut être obtenu du fait de la chaleur ou en utilisant des produits de combustion d'une réaction pyrotechnique ou chimique rapide, notamment celle réalisant la propulsion. Le résultat obtenu est ainsi comparable à ce qui est réalisé avec un air bag dans les véhicules. Si une électronique est embarquée dans le projectile et capable d'une estimation de la distance, un déclenchement d'un générateur de gaz spécifique juste avant l'impact doit permettre d'utiliser des projectiles plus lourds ou plus rapides, puisque leur énergie pourra être étalée et transférée sur une surface plus importante et dans un intervalle de temps plus grand.

Compte tenu de la nature fragmentable de la partie extérieure (2), il est nécessaire, dans le cas de l'utilisation d'une réaction pyrotechnique pour faire monter la pression d'avoir un contenant de la capacité sous pression qui résiste à cette montée sans faire éclater la partie avant. - 11/16 Selon une autre amélioration d'une réalisation selon l'invention, le projectile comprend une poche ou membrane qui est située en partie avant du projectile. - Cette poche ou membrane est vide et plate au départ du coup et gonflable, elle peut être mise en pression par un artifice pyrotechnique générateur de gaz juste 10 avant l'impact, l'initiation dudit artifice étant commandé par un retard établit à partir de l'instant de départ du coup en fonction de la distance, de la trajectoire prévue et de la distance. Ladite poche ou membrane étant repliée et ne contenant pas de gaz pendant la phase de vol. 15 Cette réalisation est adaptable quand le projectile comprend une électronique embarquée capable de déclencher l'initiation au bon moment, c'est-à-dire à moins de 10 mètres de la cible, de façon à ce que ladite poche ou membrane soit nominalement gonflée juste avant l'impact sans pour autant altérer la trajectoire. Cette réalisation porte sur plusieurs applications possibles : 20 - premièrement, la réalisation d'une enveloppe ou poche gonflable enduite d'une colle ou colloïde, qui notamment du fait du chauffage produit par le gaz contenu dans la poche, durcisse dans un temps très court. On aura ainsi à la foi assuré l'amortissement du produit électronique à son arrivée sur un support dur et son collage portant sur une grande surface d'adhésion, ce qui est un avantage notable 25 pendant la phase de réticulation ou durcissement de la colle. - deuxièmement, un freinage aérodynamique important avant l'impact et un amortissement avant le contact de la partie cinétique qui peut changer la nature des effets. On peut ainsi avoir un projectile peu agressif voire non létal dans la plupart des situations si le déclenchement du gonflage est activé, mais qui 30 conserve son potentiel létal par un simple choix au moment du tir, si ledit initiateur n'est pas activé, - troisièmement, une réalisation portant sur un volume de poche très faible, de l'ordre de moins de 50 % du volume total du projectile avant et qui utilise uniquement la capacité d'amortissement de ladite poche qui peut comporter un 35 seuil de rupture en pression, de façon à libérer les gaz vers l'arrière et par là même assurer une décélération supplémentaire de l'arrière du projectile, qui sera très efficace si par ailleurs sa constitution favorise l'écoulement radial viscoélastique du contenu (3) et permet d'étendre la zone d'impact.

40 La réalisation peut être faite dans les règles de l'art en plaçant l'initiateur à l'arrière afin de conserver l'équilibre en tête du projectile et peut comprendre un canal reliant la poche à la partie arrière ou le dispositif générateur de gaz peut être placé.

Contrairement au brevet US 2004089186, le gonflement de la poche n'est pas réalisé 45 au contact de la cible ni mise à feu par un dispositif de proximité ; il utilise dans la présente invention une information de retard donnée par l'utilisateur ou calculée par le moyen de lancement et traitée par l'électronique du projectile afin d'initier le gonflement à une distance appropriée de la cible en fonction de l'application envisagée. 50 Selon une autre variante de réalisation la coque extérieure (2) est constituée sur sa partie extérieure, d'une mousse métallisée, cette métallisation pouvant avantageusement être utilisée comme antenne pour une électronique embarquée.

55 Selon une amélioration préférée des inventeurs dans l'utilisation d'un tel projectile pour le maintien de l'ordre, le projectile est caractérisé en ce qu'il comprenne une - 12/16 couche extérieure (14) de mousse hypoallergénique de densité inférieure à 50 Kg/m3, de grande élasticité et d'allongement à la rupture supérieur à 200%, collée sur la partie extérieure de la coque (2). De préférence la colle aura elle-même des propriétés permettant aux débris de la coque (2) de rester adhérents à cette mousse pendant l'impact, évitant ainsi d'éventuels blessure du fait de la dureté des éclats après l'impact et la destruction (crush) de la partie avant. Une réalisation par exemple avec un mousse en caoutchouc naturel est utilisable, notamment par le fait qu'elle est simple à mettre en place par collage et présente sur une partie extérieure une peau qui présente de bonnes caractéristiques de tenue en environnement.

Selon la figure 1, le projectile (1) est constitué d'une coque extérieure (2) mince, son épaisseur minimale étant notée (e) reste inférieure à 20% du diamètre du projectile. Cette épaisseur (e) correspond à des sous épaisseurs de fragilisation concentriques destinées à accélérer la rupture fragile de la coque (2). Il comporte en tête une capacité d'air sans pression (5), un contenu (3) qui est par exemple à base de pâte de silicones de densité supérieure à 1,5 et peut être enveloppé dans une enveloppe étanche en élastomère plastique élastique afin d'en améliorer la tenue dans le temps vis-à-vis de l'environnement extérieur, notamment les cycles de montée en température. Derrière ce contenu on trouve un tronc de cône à génératrice hyperbolique (4) destiné à créer une turbulence et produire un cisaillement destiné à fluidifier un contenu thixotropé par un rhéofluidifiant. Le principale effet conséquent étant la mise en vitesse radiale du contenu et son augmentation de diamètre qui débute avant qu'il ne touche la cible. Une capacité (6) peut contenir un composé, notamment sous forme liquide afin d'obtenir une action complémentaire en fonction de sa formulation (incapacitant, marquant,...). Le sabot arrière (7) ou son ergot central (11), permettent s'ils sont dimensionnés correctement, d'obtenir une rupture de l'amortisseur élastique (4) pour une contrainte dynamique définie. L'étanchéité est ici assurée par une (ou plusieurs) couronnes (10) destinées à assurer à la foi l'étanchéité et une prise de rayure suffisante pour optimiser la balistique du projectile.

Les trous non débouchants (9) permettent lors de l'impact de libérer le contenu de la capacité (6) de façon radiale par rupture obtenue par cisaillement produit par l'évasement de la partie (4) et l'augmentation de la pression interne du contenu

Claims (10)

Revendications

1. Projectile balistique (1) de petit ou moyen calibre, à haute absorption d'énergie et fort étalement à l'impact, destiné notamment à être utilisé comme 10 charge cinétique pour munition, notamment non létale, à létalité atténué ou a effet contrôlé, constitué : - d'une coque extérieure aérodynamique mince, homogène ou en mousse à cellule fermée (2) d'une dureté en surface supérieure à 70 IRHD ou constituée d'un matériau dont l'allongement à la rupture est inférieur à 5%, - présentant une résistance mécanique statique ou quasi statique importante, notamment en compression axiale une tenue à 0,2 MPa, meilleure si la valeur dépasse 0, 5 MPa. - Se fragmentant sur ladite partie avant par rupture fragile lors montée en charge correspondant à un choc à la vitesse nominale du projectile sur un simulant biologique représentatif d'une cible, typiquement un bloc de gélatine alimentaire à teneur en eau comprise entre 70 et 80 % ou un bloc de plastiline balistique à 20°C; - d'au moins un contenu (3) majoritairement constitué en masse de matériau mou, viscoélastique, thermostable dans la plage de température d'utilisation, pouvant 25 comporter des additifs rhéofluidifiants, particules métalliques ou composés chimiques de métaux lourds ; hautement déformable sans rupture en dynamique ni perte d'homogénéité à la vitesse d'impact du projectile et composé d'un produit ou mélange de densité supérieure à 1,4 g/cm3 ayant une viscosité en l'absence de contrainte de cisaillement, supérieure à 50 000 mPa*s (milliPascal*seconde) pour 30 des températures entre -5 et 40°C;

2. Projectile balistique (1) de petit ou moyen calibre, à haute absorption d'énergie et fort étalement à l'impact selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprenne dans ou sur la partie arrière du contenu (3), au moins un 35 amortisseur élastique (4) pouvant comporter des amorces de rupture ou une limite de charge dynamique se présentant sous la forme d'une pièce tronconique, coaxiale avec la partie avant (2), et dont la génératrice soit notamment de nature hyperbolique ou parabolique, constitué dans des matériaux à haute résilience, supérieure à 30%, et même préféré des inventeurs pour des valeurs supérieures à 40 50% et peut être: - creuse à parois minces, pouvant comporter des rainurages selon les génératrices du cône ; - pleine si elle est constituée de mousse élastique ; - constitué de plusieurs ressorts hélicoïdaux concentriques à âme plate. 45 50 15 20 14/16

3. Projectile balistique (1) de petit ou moyen calibre, à haute absorption d'énergie et fort étalement à l'impact selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 1 et éventuellement 2, caractérisé en ce l'un des contenus (3) soit constitué de matériau sous une forme physique de mousse, liquide visqueux ou pâte d'une viscosité supérieure à 50 000 mPa*s, ou élastomère de dureté inférieure à 10 shore A, réalisé à base notamment : - d'élastomères réticulés à moins de 10000 Daltons, préférentiellement réticulés à moins de 5000 Daltons - de mélange de produits à base d'élastomères ou polymères viscoélastiques comprenant un pourcentage en masse de plastifiant 15 supérieur à 10%. - Utilisant notamment dans leur composition des composés à base de silicones, des élastomères tels que le caoutchouc, le néoprène, le polybutadiène ; les oxydes de polyéthylène ou des copolymères des composés précédents ou entre eux de polyester, polyéther, 20 polyuréthane ; polystyrène, polysiloxane, polyacrylates ainsi que les mélanges de ces composés.

4. Projectile balistique (1) de petit ou moyen calibre, à haute absorption d'énergie et fort étalement à l'impact selon la revendication 1 et l'une quelconque 25 des revendications 2 à 3, caractérisé en ce qu'il soit constitué d'au moins une capacité (6) contenant des produits spécifiques incapacitants, notamment ayant au moins une des propriétés ou mode d'action : - lacrymogène, irritant, 30 - émétique, - sternutatoire ; -neuroleptique ; - anxiolytique, - anesthésiant ; 35 Ces produits peuvent être soient conditionnés sous forme de liquide, en phase gazeuse , sous forme pulvérulente simple ou sous forme pulvérulente constituée de particules ou nanoparticules amorphes chargées ou greffées avec des composés actifs .

5. Projectile balistique (1) de petit ou moyen calibre, à haute absorption d'énergie et fort étalement à l'impact selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il est équipé d'une électronique dotée d'au moins une fonction spécifique agissant ou non sur son efficacité ou ses performances terminales balistiques. 45

6. Projectile balistique (1) de petit ou moyen calibre, à haute absorption d'énergie et fort étalement à l'impact selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en cequ'il contienne des produits spécifiques marquants qui peuvent notamment être indélébiles sur des supports textiles ou sur 50 la peau et présenterau moins l'une des caractéristiques suivantes: - coloré dans une couleur déterminée, -odorant, fluorescent, - luminescent, 55 - phosphorescent ou photoluminescent, sensible à l'éclairage UV. - 15/16

7. Projectile balistique (1) de petit ou moyen calibre, à haute absorption d'énergie et fort étalement à l'impact selon la revendication 1 et l'une quelconque 10 des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprenne une poche ou membrane gonflable par un artifice pyrotechnique générateur de gaz avant l'impact, l'initiation dudit artifice étant commandé par retard établit à partir de l'instant de départ du coup en fonction de la distance, de la trajectoire prévue et de la distance.

8. Projectile balistique (1) de petit ou moyen calibre, à haute absorption d'énergie et fort étalement à l'impact selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que la coque extérieure deux est constituée sur sa partie extérieure, d'une mousse métallisée.

9. Projectile balistique (1) de petit ou moyen calibre, à haute absorption d'énergie et fort étalement à l'impact selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce qu'il comprenne une poche ou membrane gonflable par un artifice pyrotechnique générateur de gaz avant l'impact, l'initiation dudit artifice étant commandé par retard établit à partir de 25 l'instant de départ du coup en fonction de la distance, de la trajectoire prévue et de la distance.

10. Projectile balistique (1) de petit ou moyen calibre, à haute absorption d'énergie et fort étalement à l'impact selon la revendication 1 et l'une 30 quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce qu'il comprenne une couche extérieure (14) de mousse hypoallergénique de densité inférieure à 50 Kg/m3, de dureté inférieure à 20 Shore A, de grande élasticité et d'allongement à la rupture supérieur à 200%, fixée sur la partie extérieure de la coque (2).