FR2938907A1

FR2938907A1 - PROPULSIVE DEVICE WITH PROGRESSIVITY REGULATED

Info

Publication number: FR2938907A1
Application number: FR0806667A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Caillaut
Original assignee: Nexter Munitions SA
Current assignee: Nexter Munitions SA
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2010-05-28
Anticipated expiration: 2028-11-27
Also published as: FR2938907B1; EP2192376A1; ES2540104T3; PL2192376T3; EP2192376B1

Abstract

L'invention concerne une cartouche de propulsion d'un projectile (22) de calibre d'au moins 90mm, et un dispositif de propulsion comportant une telle cartouche, la cartouche étant caractérisée en ce qu'elle comprend : • une chambre arrière (1) comportant : - des moyens d'allumage d'une poudre propulsive, - un moyen pour confiner la poudre dans la chambre arrière (1) tout en laissant passer les gaz issus de la combustion de la poudre par des évents de la chambre arrière (1) ; • une chambre intermédiaire (2), de volume constant, communiquant avec la chambre arrière (1) par les évents ; • une chambre basse pression (3) formant chambre de propulsion du projectile (22) et communiquant avec la chambre intermédiaire (2) par un orifice (13) de section prédéterminée.The invention relates to a propellant cartridge for a projectile (22) with a caliber of at least 90 mm, and a propulsion device comprising such a cartridge, the cartridge being characterized in that it comprises: • a rear chamber (1 ) comprising: - means for igniting a propellant powder, - means for confining the powder in the rear chamber (1) while allowing the gases from the combustion of the powder to pass through vents in the rear chamber ( 1); • an intermediate chamber (2), of constant volume, communicating with the rear chamber (1) by the vents; A low-pressure chamber (3) forming a projectile propulsion chamber (22) and communicating with the intermediate chamber (2) via an orifice (13) of predetermined section.

Description

DISPOSITIF PROPULSIF A PROGRESSIVITE REGULEE. PROPULSIVE DEVICE WITH PROGRESSIVITY REGULATED

La présente invention se rapporte à une cartouche de propulsion d'un projectile de gros calibre. The present invention relates to a propellant cartridge of a large caliber projectile.

L'invention vise comme application la propulsion des projectiles dits ALR (A Létalité Réduite). Les projectiles à létalité réduite ont une masse réduite afin de limiter les effets des chocs sur les foules. Ils sont tirés à faible vitesse et sont également réalisés avec des matériaux légers, par exemple en matière plastique. On connaît des dispositifs de propulsion de projectile de gros calibres. Par gros calibre, il faut entendre ici un calibre supérieur ou égal à 90mm. The invention aims as an application the propulsion of so-called ALR projectiles (A reduced lethality). The reduced lethal projectiles have a reduced mass in order to limit the effects of shocks on the crowds. They are pulled at low speed and are also made with light materials, for example plastic. Projectile propulsion devices of large caliber are known. By big caliber, it means here a caliber greater than or equal to 90mm.

Ces dispositifs connus pour projectile de gros calibre ne sont cependant pas adaptés à l'application ALR. Ils sont en général formés par un système d'allumage visant à allumer une poudre propulsive disposée dans une chambre de combustion, la pression ainsi générée dans la chambre de combustion provoquant la propulsion du projectile dans le tube de l'arme, puis son éjection. Pour assurer une propulsion sûre du projectile de gros calibre, on dispose une quantité de poudre propulsive importante dans la chambre de combustion. Pour cela, on comprend que la quantité de poudre doit être d'autant plus importante que le calibre est gros. Il faut de plus noter qu'avec ces dispositifs, le volume de la chambre de combustion varie au fur et à mesure que le projectile progresse dans le tube de l'arme, le culot du projectile formant une paroi avant de la chambre de combustion.30 These known devices for large caliber projectile are however not adapted to the ALR application. They are generally formed by an ignition system for igniting a propellant powder disposed in a combustion chamber, the pressure thus generated in the combustion chamber causing the propulsion of the projectile in the barrel of the weapon, then its ejection. To ensure safe propulsion of the large caliber projectile, there is a large amount of propellant powder in the combustion chamber. For this, it is understood that the amount of powder must be all the more important that the size is large. It should also be noted that with these devices, the volume of the combustion chamber varies as the projectile progresses in the tube of the weapon, the base of the projectile forming a front wall of the combustion chamber. 30

Or, plus le volume de la chambre est important, plus il y a de risques d'avoir des imbrûlés de poudre dans la chambre. Cette quantité d'imbrûlés n'est pas maîtrisée. Par suite, la quantité de poudre initialement introduite dans la chambre de combustion pour assurer une propulsion sûre du projectile de gros calibre peut en réalité s'avérer insuffisante pour obtenir le résultat recherché. Ce problème est d'autant plus critique que le calibre est gros. Les dispositifs connus de propulsion d'un projectile de gros io calibre ont ainsi tendance soit à ajouter encore plus de poudre pour éjecter un projectile avec une vitesse minimale, compatible avec les exigences de sécurité, soit à intervenir directement sur la définition de la poudre propulsive (géométrie, caractéristiques thermodynamiques) pour accroître le volume de gaz engendré. 15 Le problème de la variation de quantité d'imbrûlés, impliquant une variation de la vitesse de sortie du projectile, est ainsi contourné. En revanche, un tel contournement ne peut pas être envisagé pour une application ALR. En effet, pour une application ALR, la vitesse de sortie du 20 projectile est faible (de l'ordre de quelques centaines de mètres par seconde), ce qui est incompatible avec l'emploi d'une quantité surabondante de poudre propulsive. Au contraire, pour atteindre une vitesse de sortie de projectile relativement faible, il faut employer une quantité de poudre propulsive réduite. 25 La conception d'une munition ALR pour une arme de gros calibre demande en effet de faibles performances de vitesses. Elle implique donc de faibles quantités de poudre propulsive alors que le volume de la chambre de l'arme est important. Ceci entraîne donc des risques d'obtention d'imbrûlés de poudre dans la chambre de l'arme, car il y a alors une difficulté 30 à atteindre un régime de combustion optimal de la poudre à cause d'un confinement insuffisant pour cette dernière. However, the greater the volume of the chamber, the greater the risk of having unburnt powder in the room. This amount of unburnt is not controlled. As a result, the amount of powder initially introduced into the combustion chamber to ensure safe propulsion of the large caliber projectile may actually be insufficient to achieve the desired result. This problem is all the more critical as the caliber is big. The known devices for propelling a large caliber projectile thus tend to add even more powder to eject a projectile with a minimum speed, compatible with safety requirements, or to intervene directly on the definition of the propellant powder. (geometry, thermodynamic characteristics) to increase the volume of gas generated. The problem of the variation in the amount of unburnt, involving a variation in the exit velocity of the projectile, is thus bypassed. On the other hand, such a workaround can not be considered for an ALR application. In fact, for an ALR application, the exit velocity of the projectile is low (of the order of a few hundred meters per second), which is incompatible with the use of an excess quantity of propellant powder. On the contrary, to achieve a relatively low projectile exit velocity, a reduced amount of propellant powder must be employed. The design of an ALR munition for a large caliber weapon requires low speed performance. It therefore involves small amounts of propellant powder while the volume of the chamber of the weapon is important. This therefore entails risks of obtaining unburnt powder in the chamber of the weapon, because there is then a difficulty in achieving an optimal combustion rate of the powder because of insufficient containment for the latter.

De plus, pour une application ALR, la vitesse de sortie du projectile du dispositif de propulsion doit être maîtrisée, ce qui n'est pas possible avec un dispositif de propulsion de gros calibre existant. On ne maîtrise en effet pas la quantité d'imbrûlés, en raison du volume important de la chambre de combustion. En outre, cet effet serait renforcé par l'emploi d'une faible quantité de poudre dans un dispositif de propulsion de gros calibre connu. Cela ne ferait qu'accroître l'incertitude sur la quantité d'imbrûlés, augmentant de ce fait l'incertitude sur la vitesse de sortie du projectile. Par exemple, pour io un projectile à létalité réduite de calibre 90mm (masse de l'ordre de 2 à 3 kg), il faut envisager une quantité de poudre 5 à 20 fois moins importante que pour propulser un projectile de 90 mm classique. En raison de cette incertitude, il n'est donc pas exclu que le projectile, sous l'effet d'une poussée insuffisante, frotte fortement voire se is bloque au sein du dispositif de propulsion ou bien encore progresse par à coup, se bloquant quand la pression est insuffisante puis progressant à nouveau quand la pression (qui augmente suite à l'arrêt du projectile) à atteint à nouveau un niveau suffisant. A titre d'exemple, pour un projectile de calibre 90mm, la 20 longueur du dispositif de propulsion sur laquelle le projectile est susceptible de se déplacer avant d'être éjecté, est de l'ordre de 4 mètres ; et cette longueur augmente avec l'augmentation du calibre. Pour une application dite ALR, l'emploi des dispositifs actuels avec une quantité de poudre réduite peut donc aboutir à un échec du tir (le 25 projectile reste bloqué dans le dispositif), voire à une dégradation du dispositif de propulsion lui-même. On a cependant déjà proposé des dispositifs adaptés à l'application ALR. Ces dispositifs ne concernent toutefois que des petits calibres. 30 Par petit calibre, on entend généralement des calibres de 40 mm ou moins. In addition, for an ALR application, the output speed of the projectile of the propulsion device must be controlled, which is not possible with an existing large-caliber propulsion device. It does not control the amount of unburnt, because of the large volume of the combustion chamber. In addition, this effect would be reinforced by the use of a small amount of powder in a known large-caliber propulsion device. This would only increase the uncertainty about the amount of unburnt, thereby increasing the uncertainty about the exit velocity of the projectile. For example, for a reduced lethality projectile of 90 mm caliber (mass of the order of 2 to 3 kg), it is necessary to envisage a quantity of powder 5 to 20 times less important than to propel a conventional 90 mm projectile. Because of this uncertainty, it is therefore not excluded that the projectile, under the effect of insufficient thrust, strongly rubs or even hangs within the propulsion device or even progresses by sudden, blocking when the pressure is insufficient then progressing again when the pressure (which increases following the stopping of the projectile) reaches again a sufficient level. For example, for a projectile of 90mm caliber, the length of the propulsion device on which the projectile is likely to move before being ejected, is of the order of 4 meters; and this length increases with increasing size. For a so-called ALR application, the use of current devices with a reduced amount of powder can therefore lead to a firing failure (the projectile remains stuck in the device), or even to a degradation of the propulsion device itself. However, devices adapted to the ALR application have already been proposed. These devices however only concern small calibres. By small caliber, generally means caliber of 40 mm or less.

On peut par exemple citer les documents US 2005/0268808 (D1) et US 2007/0151473 (D2). Pour obtenir une vitesse d'éjection du projectile à la fois faible (entre 50 et 300m/s) et maîtrisée, les documents Dl et D2 mettent en oeuvre une première chambre, de volume réduit, renfermant la poudre propulsive et au sein de laquelle la combustion a lieu ; une deuxième chambre où les gaz issus de la combustion peuvent se détendre et un orifice de passage des gaz entre les deux chambres. La première chambre est appelée chambre haute pression, la w deuxième chambre étant quant à elle appelée chambre basse pression. La quantité de poudre introduite dans la chambre haute pression est faible pour obtenir une vitesse d'éjection des gaz de combustion également faible. Le volume réduit de la chambre haute pression permet de is limiter voire d'éviter la présence d'imbrûlés. De plus, le choix de la section de l'orifice de passage entre les deux chambres permet de contrôler le débit de gaz de combustion passant dans la chambre basse pression. Par ce biais, les dispositifs présentés dans ces documents limitent l'incertitude sur la vitesse d'éjection du projectile. 20 Les dispositifs présentés dans les documents Dl ou D2 sont donc des voies intéressantes pour élaborer un dispositif de propulsion d'un projectile pour une application ALR. Cependant, ils sont limités à des projectiles de petits calibres, et ne sont pas transposables en l'état à des dispositifs de propulsion de 25 projectiles de gros calibres. En effet, pour propulser un projectile de gros calibre (masse élevée), il est nécessaire d'employer une quantité de poudre plus importante que pour un projectile de petit calibre. Or, l'utilisation d'une quantité de poudre plus importante dans 30 une chambre de volume similaire au volume de la chambre haute pression présentée dans les documents Dl ou D2, conduirait à une rupture des parois de celle-ci. De plus, les dispositifs de propulsion d'un projectile de gros calibre présentent un tube d'arme de grande longueur, dans lequel le 5 projectile est guidé jusqu'à la sortie. Par exemple, pour un calibre de 90mm, le tube de l'arme peut atteindre une longueur de 4 mètres. Le tube des systèmes d'arme de petit calibre est bien plus court. Aussi, pour éviter un blocage du projectile dans le tube de io l'arme, dont le volume formerait la chambre basse pression des documents Dl ou D2, il serait nécessaire d'augmenter la quantité de poudre dans la chambre haute pression pour s'assurer de l'éjection effective du projectile hors du dispositif. Ceci n'est pas envisageable car on ne ferait qu'aggraver le 15 problème de sécurité lié à la rupture des parois de la chambre haute pression. En outre, les poudres utilisées dans les documents Dl ou D2 sont des poudres vives dont la combustion rapide ne serait pas adaptée (avec la structure de dispositif propulsif à deux chambres décrit par Dl et D2) à une éjection en toute sécurité d'un gros calibre, c'est-à-dire une éjection sans 20 blocage du projectile dans le tube de l'arme. On pourrait songer à mettre en oeuvre une poudre vive pour résoudre le problème des imbrûlés. Cependant, une telle solution n'est pas satisfaisante car elle conduit à des pics de pression importants qui risquent de solliciter le corps du projectile ALR de façon excessive, en particulier lorsque 25 l'on cherche à obtenir une vitesse de sortie de l'ordre de 300 m/s. Enfin, il faut également noter que l'utilisation d'une chambre haute pression de volume similaire au volume de la chambre haute pression présentée dans les documents Dl ou D2, limiterait la dimension de l'orifice de passage des gaz de combustion dans la chambre basse pression. A supposer 30 que les parois de la chambre haute pression ne cèdent pas, cela conduirait à faire parvenir un débit de gaz insuffisant pour propulser sans blocage le projectile dans le tube de l'arme. L'invention vise ainsi à proposer une cartouche de propulsion d'un projectile de gros calibre, apte à propulser des projectiles pour une 5 application ALR en toute sécurité. De ce fait, l'invention vise à proposer une cartouche de propulsion d'un projectile de gros calibre permettant d'assurer une sortie effective du projectile du tube de l'arme, à une vitesse de sortie à la fois faible, c'est-à-dire ne dépassant pas quelques centaines de mètres par seconde, et lo maîtrisée. La présente invention propose ainsi une cartouche de propulsion d'un projectile de calibre d'au moins 90mm, caractérisée en ce qu'elle comprend : • une chambre arrière comportant : 15 des moyens d'allumage d'une poudre propulsive, un moyen pour confiner la poudre dans la chambre arrière tout en laissant passer les gaz issus de la combustion de la poudre par des évents de la chambre arrière ; • une chambre intermédiaire, de volume constant, communiquant 20 avec la chambre arrière par les évents ; • une chambre basse pression, formant chambre de propulsion du projectile, et communiquant avec la chambre intermédiaire par un orifice de section prédéterminée. On pourra prévoir d'autres caractéristiques techniques de 25 l'invention, prises seules ou en combinaison : • le moyen pour confiner la poudre dans la chambre arrière tout en laissant passer les gaz issus de la combustion de la poudre par les évents de la chambre arrière comprennent une grille dont la taille de maille est inférieure à la dimension, avant combustion, d'un grain de poudre ; 30 • la chambre arrière comporte des moyens pour confiner, dans une première phase de combustion, la poudre et les gaz de combustion issus de la combustion de la poudre dans la chambre arrière et pour, lesdits moyens étant susceptibles, dans une deuxième phase de combustion, de céder sous l'effet de la température et/ou de la pression ; • le moyen de confinement de l'alinéa précédent est formé par une feuille 5 mince en métal ou en alliage métallique, par exemple en étain ; • les moyens d'allumage comprennent un tube d'allumage autour duquel la poudre est disposée et un système d'allumage, par exemple de type amorce à percussion ou amorce à initiation par décharge capacitive, disposé à la base du tube d'allumage ; io ^ la cartouche comprend un disque de calage, par exemple en polystyrène, feutre ou carton, disposé autour du tube d'allumage et contre une paroi de la chambre arrière pour caler la poudre propulsive dans la chambre arrière ; • l'orifice de section prédéterminée est formé d'une tuyère ou d'un tube ; 15 • la poudre propulsive est une poudre à combustion progressive. D'autres caractéristiques de l'invention seront énoncées dans la description détaillée ci-après faite en référence aux figures qui représentent, respectivement : - la figure 1 représente une vue en coupe d'un dispositif de 20 propulsion régulée selon l'invention, comportant une cartouche de propulsion et un tube pour un projectile ; - la figure 2 représente une vue agrandie de la partie inférieure de la cartouche de la figure 1. La description qui suit s'appuie indifféremment sur les figures 25 1 OU 2. Le dispositif de tir est constitué par une arme comportant un tube 21 destiné à assurer le tir d'un projectile 22, et une cartouche propulsive 20 logée dans une chambre 23 de l'arme reliée au tube 21. Une telle structure d'arme est classique et il n'est pas nécessaire de la décrire plus en détails. 30 La cartouche propulsive 20 comprend une chambre arrière 1, une chambre intermédiaire 2, une chambre basse pression 3 au sein de laquelle le projectile 22 est disposé et un orifice 13 de section prédéterminée pour le passage des gaz provenant de la chambre intermédiaire 2 vers la chambre basse pression 3. La chambre arrière 1 comporte un tube d'allumage 5 autour 5 duquel est disposée une poudre propulsive 6. Cette poudre propulsive 6 peut être formée de grains cylindriques. Le diamètre externe de ces grains peut par exemple être de l'ordre de 5mm. Le tube d'allumage 5 comporte des orifices 51 disposés sur lo sa longueur et sur sa périphérie qui permettent le passage des gaz d'allumage, en direction de la poudre propulsive 6, provenant d'un système d'allumage 9 disposé à la base du tube d'allumage 5. La chambre arrière 1 présente des moyens pour assurer une combustion complète de la poudre propulsive 6. 15 A cet effet, elle comprend des moyens pour confiner la poudre propulsive 6 dans un volume réduit VI, correspondant approximativement à la différence entre le volume de la chambre arrière 1 et celui du tube d'allumage 5. Dans l'exemple décrit ici ce volume réduit VI est de 0.4 litre pour un calibre de 90mm (ce volume pourrait être différent pour une masse de projectile 20 différente). Plus précisément, les moyens de confinement de la chambre arrière 1 comprennent un premier moyen de confinement 12 et un deuxième moyen de confinement 7. Le moyen 12 permet de confiner la poudre 6 dans le volume 25 VI de la chambre arrière 1 tout en laissant passer les gaz issus de la combustion de la poudre 6 par des évents 8 de la chambre arrière 1. Le moyen 12 peut être une grille, par exemple métallique, présentant une taille de maille inférieure à la dimension des grains de la poudre propulsive 6. 30 Par exemple, si les grains de la poudre propulsive 6 sont cylindriques et présentent, avant toute combustion, une dimension de l'ordre For example, documents US 2005/0268808 (D1) and US 2007/0151473 (D2) may be cited. In order to obtain a projectile ejection speed that is both low (between 50 and 300 m / s) and controlled, the documents D1 and D2 use a first chamber, of reduced volume, containing the propellant powder and in which the combustion takes place; a second chamber where the gases from the combustion can relax and a gas passage between the two chambers. The first chamber is called a high pressure chamber, the second chamber being called a low pressure chamber. The amount of powder introduced into the high pressure chamber is low to obtain an equally low ejection velocity of the combustion gases. The reduced volume of the high pressure chamber can be limited or avoid the presence of unburnt. In addition, the choice of the section of the passage orifice between the two chambers makes it possible to control the flow rate of combustion gas passing through the low pressure chamber. By this means, the devices presented in these documents limit the uncertainty on the speed of ejection of the projectile. The devices presented in documents D1 or D2 are therefore interesting ways to develop a projectile propulsion device for an ALR application. However, they are limited to projectiles of small calibres, and are not transposable in the state to the propulsion devices of projectiles of large caliber. Indeed, to propel a projectile of large caliber (high mass), it is necessary to use a quantity of powder more important than for a projectile of small caliber. However, the use of a larger quantity of powder in a chamber of volume similar to the volume of the high pressure chamber presented in documents D1 or D2, would lead to a rupture of the walls thereof. In addition, the propulsion devices of a large caliber projectile have a long gun barrel, in which the projectile is guided to the exit. For example, for a 90mm caliber, the barrel of the weapon can reach a length of 4 meters. The tube of small arms systems is much shorter. Also, to avoid blockage of the projectile in the weapon tube, the volume of which would form the low pressure chamber of the documents D1 or D2, it would be necessary to increase the amount of powder in the high pressure chamber to ensure effective ejection of the projectile out of the device. This is not possible because it would only aggravate the safety problem related to the rupture of the walls of the high pressure chamber. In addition, the powders used in documents Dl or D2 are bright powders whose rapid combustion would not be suitable (with the two-chamber propellant device structure described by D1 and D2) to a safe ejection of a large caliber, that is to say an ejection without blocking the projectile in the barrel of the weapon. One could think of using a bright powder to solve the problem of unburnt. However, such a solution is unsatisfactory because it leads to large pressure peaks which may stress the body of the ALR projectile excessively, particularly when attempting to obtain an exit speed of the order 300 m / s. Finally, it should also be noted that the use of a high pressure chamber of volume similar to the volume of the high pressure chamber shown in documents D1 or D2, would limit the size of the flue gas passage in the chamber low pressure. Assuming that the walls of the high pressure chamber do not yield, this would lead to insufficient gas flow to propel the projectile without blockage into the barrel of the weapon. The invention thus aims to provide a propellant cartridge of a large caliber projectile, able to propel projectiles for an ALR application safely. Therefore, the invention aims to provide a propellant cartridge of a large caliber projectile to ensure effective output of the projectile of the barrel of the weapon, at a speed of output at a time low, it is to say not exceeding a few hundred meters per second, and lo controlled. The present invention thus proposes a propellant cartridge for a projectile having a caliber of at least 90 mm, characterized in that it comprises: a rear chamber comprising: means for igniting a propellant powder, means for confining the powder in the rear chamber while allowing the gases from the combustion of the powder to pass through vents in the rear chamber; An intermediate chamber of constant volume communicating with the rear chamber through the vents; A low pressure chamber, forming a projectile propulsion chamber, and communicating with the intermediate chamber through a predetermined section orifice. Other technical features of the invention can be provided, alone or in combination: • the means for confining the powder in the rear chamber while allowing the gases from the combustion of the powder to pass through the vents of the chamber rear comprise a grid whose mesh size is smaller than the dimension, before combustion, of a grain of powder; The rear chamber comprises means for confining, in a first combustion phase, the powder and the combustion gases resulting from the combustion of the powder in the rear chamber and for, said means being capable, in a second combustion phase to yield under the effect of temperature and / or pressure; The means of confinement of the preceding paragraph is formed by a thin sheet of metal or metal alloy, for example tin; The ignition means comprise an ignition tube around which the powder is disposed and an ignition system, for example of the percussion primer type or capacitive discharge initiation primer, placed at the base of the ignition tube; the cartridge comprises a setting disk, for example made of polystyrene, felt or cardboard, arranged around the ignition tube and against a wall of the rear chamber to wedge the propellant powder in the rear chamber; The orifice of predetermined section is formed of a nozzle or a tube; The propellant powder is a progressive combustion powder. Other features of the invention will be set forth in the detailed description hereinafter made with reference to the figures which represent, respectively: FIG. 1 represents a sectional view of a controlled propulsion device according to the invention, comprising a propulsion cartridge and a tube for a projectile; FIG. 2 represents an enlarged view of the lower part of the cartridge of FIG. 1. The following description is based equally on FIG. 1 or 2. The firing device is constituted by a weapon comprising a tube 21 intended to to firing a projectile 22, and a propellant cartridge 20 housed in a chamber 23 of the weapon connected to the tube 21. Such a weapon structure is conventional and it is not necessary to describe it in more detail . The propellant cartridge 20 comprises a rear chamber 1, an intermediate chamber 2, a low pressure chamber 3 within which the projectile 22 is disposed and an orifice 13 of predetermined section for the passage of gases from the intermediate chamber 2 towards the low pressure chamber 3. The rear chamber 1 comprises an ignition tube 5 around which is disposed a propellant powder 6. This propellant powder 6 may be formed of cylindrical grains. The outer diameter of these grains may for example be of the order of 5 mm. The ignition tube 5 has orifices 51 disposed along its length and on its periphery, which allow the ignition gases to pass in the direction of the propellant powder 6, coming from an ignition system 9 arranged at the base The rear chamber 1 has means to ensure complete combustion of the propellant powder 6. For this purpose, it comprises means for confining the propellant powder 6 in a reduced volume VI, approximately corresponding to the difference between the volume of the rear chamber 1 and that of the ignition tube 5. In the example described here this reduced volume VI is 0.4 liter for a caliber of 90 mm (this volume could be different for a different mass of projectile 20 ). More specifically, the confinement means of the rear chamber 1 comprise a first confinement means 12 and a second confinement means 7. The means 12 makes it possible to confine the powder 6 in the volume VI of the rear chamber 1 while passing through the gases resulting from the combustion of the powder 6 by vents 8 of the rear chamber 1. The means 12 may be a grid, for example metallic, having a mesh size smaller than the grain size of the propellant powder 6. For example, if the grains of the propellant powder 6 are cylindrical and have, before any combustion, a dimension of the order

de 5mm, on pourra prévoir une grille 12 dont la taille de maille est de l'ordre de 2mm. On choisira de préférence une poudre à combustion progressive. 5mm, we can provide a grid 12 whose mesh size is of the order of 2mm. Preferably a progressive combustion powder will be selected.

Une telle poudre est formée de grains cylindriques percés de plusieurs trous ce qui conduit à une augmentation de la surface de combustion au fil du temps, donc à une augmentation du volume de gaz engendré. Par exemple, on pourra utiliser une poudre simple base à 19 io trous, utilisée de façon classique dans les systèmes d'arme de gros calibre. Une telle caractéristique de poudre permet d'assurer une progressivité de la montée en pression communiquée au projectile. Le moyen de confinement 7, qui enveloppe la grille 12, participe au confinement de la poudre propulsive 6 dans le volume VI de la 15 chambre arrière 1 d'une part en l'absence de combustion, et d'autre part lors d'une première phase de combustion. A cet effet, il peut être réalisé par une fine feuille de métal ou d'un alliage métallique, par exemple en étain. En l'absence de combustion, par exemple lorsque la 20 cartouche est stockée, le moyen de confinement 7 permet d'avoir une structure pleine, totalement fermée englobant à la fois la grille 12 et la poudre propulsive 6. Puis, une fois la combustion commencée, le moyen de confinement 7 permettent de confiner à la fois la poudre propulsive 6 et les 25 gaz produits par la combustion de la poudre 6 jusqu'à une certaine valeur de température et/ou de pression au sein de la chambre arrière 1. Il s'agit d'une première phase de la combustion. Au-delà de ces valeurs de température et/ou de pression, le moyen de confinement 7 rompt et laisse donc les gaz de combustion passer à 30 travers la grille 12 et les évents 8, vers la chambre intermédiaire 2. 2938907 i0 Such a powder is formed of cylindrical grains pierced with several holes, which leads to an increase in the combustion surface over time, and therefore to an increase in the volume of gas generated. For example, a simple 19-hole base powder can be used conventionally used in large caliber weapon systems. Such a powder characteristic makes it possible to ensure a progressive increase in the pressure communicated to the projectile. The confinement means 7, which surrounds the grid 12, participates in the confinement of the propellant powder 6 in the volume VI of the rear chamber 1 on the one hand in the absence of combustion, and on the other hand in a first phase of combustion. For this purpose, it can be achieved by a thin sheet of metal or a metal alloy, for example tin. In the absence of combustion, for example when the cartridge is stored, the confinement means 7 makes it possible to have a solid, totally closed structure encompassing both the grid 12 and the propellant powder 6. Then, once the combustion Once started, the confinement means 7 make it possible to confine both the propellant powder 6 and the gases produced by the combustion of the powder 6 to a certain value of temperature and / or pressure within the rear chamber 1. This is a first phase of combustion. Beyond these temperature and / or pressure values, the confinement means 7 breaks and thus allows the combustion gases to pass through the gate 12 and the vents 8, towards the intermediate chamber 2. 2938907 i0

II s'agit d'une deuxième phase de combustion au cours de laquelle la grille 12 joue tout son rôle. Les évents 8 sont ici disposés sur la circonférence de la chambre arrière 1, et également à l'extrémité de celle-ci. Les évents 8 sont 5 dimensionnés pour faciliter l'évacuation des gaz de combustion et éviter ainsi la destruction de la chambre arrière 1. Le dimensionnement exact des évents dépendra des performances du système non létal lui même (masse du projectile, vitesse du projectile) ainsi que des caractéristiques de combustion la poudre propulsive io utilisée. L'Homme du Métier dimensionnera aisément ces différents paramètres à partir des outils de modélisation dont il dispose. On comprend donc qu'une fois que le moyen de confinement 7 a cédé, la grille 12 laisse passer les gaz de combustion, mais empêche les grains de poudre propulsive 6 dont les dimensions dépassent la taille de is maille de la grille 12, de passer vers la chambre intermédiaire 2. Cela permet de s'assurer que les grains de poudre propulsive restent confinés dans leur volume de confinement VI tant qu'ils n'ont pas atteint un régime de combustion optimal, pour lequel on peut être certain qu'ils ne s'éteindront plus. 20 Lorsque les grains ont atteint une taille inférieure à celle de la maille de la grille 12, ils passent alors vers la chambre intermédiaire 2, avec les gaz de combustion. La poudre propulsive 6 reste donc confinée dans un volume réduit, défini par le volume V,, pour une bonne partie de sa combustion. 25 Avec cet agencement, on diminue ainsi nettement le risque d'imbrûlés, tout en évitant une rupture des parois de la chambre arrière 1 comportant la poudre propulsive 6. Le moyen de confinement 7 est complété par un disque de calage 10 disposé autour du tube d'allumage 5 et contre une paroi 11 de la 30 chambre arrière 1. Le disque de calage 10 n'est pas destiné à rompre, et a pour objet de fournir un fond au volume VI dans lequel la poudre propulsive 6 li This is a second combustion phase during which the gate 12 plays its full role. The vents 8 are here arranged on the circumference of the rear chamber 1, and also at the end thereof. The vents 8 are sized to facilitate the evacuation of the combustion gases and thus avoid the destruction of the rear chamber 1. The exact dimensioning of the vents will depend on the performance of the non-lethal system itself (mass of the projectile, speed of the projectile) as well as that combustion characteristics the propellant powder used. The skilled person will easily size these different parameters from the modeling tools available to him. It is therefore understood that once the confinement means 7 has yielded, the gate 12 passes the combustion gases, but prevents the grains of propellant powder 6 whose dimensions exceed the mesh size of the grid 12, to pass to the intermediate chamber 2. This makes it possible to ensure that the grains of propellant powder remain confined in their confinement volume VI until they have reached an optimal combustion regime, for which we can be certain that they will not go out anymore. When the grains have reached a size smaller than that of the mesh of the grid 12, they then pass to the intermediate chamber 2, with the combustion gases. The propellant powder 6 remains confined in a reduced volume, defined by the volume V ,, for a good part of its combustion. With this arrangement, this considerably reduces the risk of unburnt, while avoiding a rupture of the walls of the rear chamber 1 comprising the propellant powder 6. The containment means 7 is completed by a wedging disc 10 disposed around the tube 5 and against a wall 11 of the rear chamber 1. The setting disk 10 is not intended to break, and is intended to provide a bottom to the volume VI in which the propellant powder 6 li

est disposée. Ce disque de calage 10 peut par exemple être réalisé en polystyrène, en feutre ou en carton. La chambre intermédiaire 2 présente quant à elle un volume constant prédéterminé V2. Dans l'exemple qui est représenté ici, le volume V2 5 est de 0.9 litre (calibre de 90mm). Le fait que le volume V2 de la chambre intermédiaire 2 soit constant, et faible en comparaison au volume V3 de la chambre basse pression 3, permet une montée en pression rapide dans cette chambre intermédiaire 2 à un niveau de pression contribuant à la bonne combustion io des grains de poudre présents dans la chambre arrière 1. Par ce biais, on est assuré qu'il n'y aura aucun imbrûlé de poudre propulsive 6 dans la chambre arrière 1 et la chambre intermédiaire 2. Par suite, il n'y a pas d'aléa sur la vitesse de sortie du projectile 22 hors du tube de l'arme 21. 15 La chambre basse pression 3 présente quant à elle un volume V3 variable. En effet, le culot du projectile 22 destiné à se mouvoir vers la sortie du tube 21 définit lui-même une paroi de cette chambre 3. Toujours dans le cadre de l'exemple représenté ici, le volume initial de la chambre basse pression est de 3 litres (calibre de 90mm). Ce 20 volume augmente au fur et à mesure que le projectile 22 progresse dans le tube de l'arme 21. L'orifice 13 peut être formé par un tube ou encore une tuyère. Il permet de réguler le débit de gaz de combustion passant de la chambre intermédiaire 2 vers la chambre basse pression 3. Le débit de gaz introduit 25 dans la chambre basse pression 3 est ainsi parfaitement régulé par la dimension de l'orifice 13. La montée en pression s'avère ainsi relativement progressive jusqu'à ce que celle-ci atteigne un niveau suffisant pour mettre en mouvement le projectile au sein du tube 21 du dispositif. Lorsque le projectile 22 est en 30 mouvement, le niveau de pression dans la chambre basse pression 3 décroît is arranged. This setting disc 10 may for example be made of polystyrene, felt or cardboard. The intermediate chamber 2 has a predetermined constant volume V2. In the example shown here, the volume V2 is 0.9 liter (90mm gauge). The fact that the volume V2 of the intermediate chamber 2 is constant, and low compared to the volume V3 of the low pressure chamber 3, allows a rapid rise in pressure in the intermediate chamber 2 at a pressure level contributing to good combustion io grains of powder present in the rear chamber 1. By this way, it is ensured that there will be no unburned propellant powder 6 in the rear chamber 1 and the intermediate chamber 2. As a result, there is no no hazard on the exit velocity of the projectile 22 out of the tube of the weapon 21. 15 The low pressure chamber 3 has a variable V3 volume. Indeed, the base of the projectile 22 intended to move towards the outlet of the tube 21 itself defines a wall of this chamber 3. Still in the context of the example shown here, the initial volume of the low pressure chamber is 3 liters (90mm gauge). This volume increases as the projectile 22 progresses in the tube of the weapon 21. The orifice 13 may be formed by a tube or a nozzle. It makes it possible to regulate the flow of combustion gas passing from the intermediate chamber 2 to the low pressure chamber 3. The flow rate of gas introduced into the low pressure chamber 3 is thus perfectly regulated by the size of the orifice 13. The rise in pressure is thus relatively progressive until it reaches a level sufficient to move the projectile within the tube 21 of the device. When the projectile 22 is in motion, the pressure level in the low pressure chamber 3 decreases

de façon lente et reste régulé par le débit de gaz de combustion entrant dans la chambre 3, de sorte que la poussée du projectile est progressive. C'est pour ces raisons qu'on parle de cartouche à progressivité régulée. in a slow manner and remains regulated by the flow of combustion gas entering the chamber 3, so that the thrust of the projectile is progressive. It is for these reasons that we speak of cartridge with regulated progressivity.

De préférence, l'orifice 13 peut notamment être dimensionné de façon à fournir un débit de gaz compensant au moins en partie la chute de pression liée à l'augmentation du volume de la chambre basse pression 3. Dans un tel cas, cela signifie qu'après la phase de montée en pression, la pression au culot du projectile 22 reste suffisamment importante pendant la majeure partie du parcours du projectile 22 dans le tube 21 de l'arme. On cherchera ainsi à limiter la décroissance de cette pression le long du parcours du projectile 22 dans le tube 21 de l'arme. A titre d'exemple, pour un projectile 22 de 3kg propulsé à une vitesse de l'ordre de 250 m/s avec un dispositif sans chambre intermédiaire (donc sans évents), la chute de la pression est d'environ 47% au bout d'un mètre de parcours du projectile 22 dans le tube 21 de l'arme (passage de la pression de 8,5 MPa à 4,5 MPa) et elle est de plus de 76% à la sortie du tube 21 (après un parcours de 4m du projectile dans le tube de l'arme). Par comparaison, avec le dispositif selon l'invention, la chute de pression n'est que de 25% au bout d'un mètre de parcours du projectile 22 dans le tube 21 de l'arme (passage de la pression de 8MPa à 6MPa) et elle est de 65% à la sortie du tube 21 de l'arme. La diminution de la pression poussant le projectile le long du tube est donc beaucoup plus progressive avec le dispositif selon l'invention. Preferably, the orifice 13 may in particular be dimensioned so as to provide a flow of gas at least partially offsetting the pressure drop associated with the increase in the volume of the low pressure chamber 3. In such a case, this means that after the pressure increase phase, the pressure at the base of the projectile 22 remains sufficiently high during most of the course of the projectile 22 in the tube 21 of the weapon. It will thus seek to limit the decrease of this pressure along the path of the projectile 22 in the tube 21 of the weapon. For example, for a projectile 22 of 3kg propelled at a speed of the order of 250 m / s with a device without an intermediate chamber (thus without vents), the pressure drop is approximately 47% at the end. a meter of travel of the projectile 22 in the tube 21 of the weapon (passage of the pressure of 8.5 MPa to 4.5 MPa) and it is more than 76% at the exit of the tube 21 (after a 4m course of the projectile in the tube of the weapon). By comparison, with the device according to the invention, the pressure drop is only 25% after one meter of travel of the projectile 22 in the tube 21 of the weapon (pressure change from 8MPa to 6MPa ) and it is 65% at the exit of the tube 21 of the weapon. The decrease in the pressure pushing the projectile along the tube is therefore much more progressive with the device according to the invention.

On notera par ailleurs qu'avec un dispositif sans chambre intermédiaire et sans évents on n'est pas assuré d'obtenir un bon régime de combustion de la poudre comme le permet l'invention. Cette progressivité est réglable en jouant sur le diamètre de l'orifice 13. On dimensionnera l'ensemble du dispositif pour que la poudre soit complètement brûlée lorsque le projectile sort du tube. Note also that with a device without an intermediate chamber and without vents it is not guaranteed to obtain a good powder combustion regime as permitted by the invention. This progressivity is adjustable by adjusting the diameter of the orifice 13. The entire device will be dimensioned so that the powder is completely burned when the projectile leaves the tube.

On évite ainsi tout blocage du projectile 22 dans le tube 21 de l'arme ou bien tout mouvement alternant d'avance et arrêt du projectile 22 le long du tube 21. Si, dans le cadre du même exemple, on cherchait à obtenir la même vitesse de sortie du tube mais avec une poudre à combustion vive (pour éviter les imbrûlés), le pic de pression obtenu serait de l'ordre de 12 MPa alors qu'il n'est que de 8 MPa avec le dispositif selon l'invention. En complément à la progressivité de la diminution de pression, l'invention permet donc aussi de réduire les chocs reçus par le projectile, ce qui permet le tir de projectiles ALR réalisés en matériaux à caractéristiques mécaniques réduites, telles que des matières plastiques. Avec les moyens mis en oeuvre par l'invention, on est alors en mesure d'éviter un problème de blocage du projectile dans le dispositif de propulsion. On est également en mesure de contrôler la vitesse d'éjection du 1s projectile. Le fonctionnement du dispositif peut être présenté comme suit. On initie le système d'allumage 9 par un moyen approprié solidaire de l'arme (selon la structure du système d'allumage 9 on mettra en 20 oeuvre un moyen à percussion ou bien à contact électrique), les gaz d'allumage sont alors dirigés par le tube d'allumage 5 vers la poudre propulsive 6 via les orifices 51 du tube d'allumage 5. La poudre propulsive 6 s'initie alors, et le confinement obtenu par les moyens de confinement 7, 10, 12 assure une bonne mise en 25 combustion de la poudre propulsive 6. Le moyen de confinement 7 cède alors sous l'effet de la température et/ou de la pression des gaz issus de la combustion de la poudre propulsive 6, laissant passer ceux-ci vers la chambre intermédiaire 2 à travers les évents 8 de la chambre arrière 1. This avoids any blockage of the projectile 22 in the tube 21 of the weapon or any movement alternating in advance and stopping the projectile 22 along the tube 21. If, in the context of the same example, one sought to obtain the same exit velocity of the tube but with a burning powder (to avoid unburnt), the pressure peak obtained would be of the order of 12 MPa whereas it is only 8 MPa with the device according to the invention . In addition to the progressivity of the pressure decrease, the invention thus also makes it possible to reduce the shocks received by the projectile, which makes it possible to fire ALR projectiles made of materials with reduced mechanical characteristics, such as plastics. With the means used by the invention, it is then possible to avoid a projectile blocking problem in the propulsion device. It is also possible to control the ejection speed of the projectile. The operation of the device can be presented as follows. The ignition system 9 is initiated by an appropriate means integral with the weapon (according to the structure of the ignition system 9, a percussion or electrical contact means will be used), the ignition gases are then directed by the ignition tube 5 to the propellant powder 6 via the orifices 51 of the ignition tube 5. The propellant powder 6 is then initiated, and the confinement obtained by the confinement means 7, 10, 12 ensures good combustion of the propellant powder 6. The confinement means 7 then gives under the effect of the temperature and / or the pressure of the gases resulting from the combustion of the propellant powder 6, passing them to the chamber intermediate 2 through the vents 8 of the rear chamber 1.

Les grains de poudre qui présentent une dimension inférieure à la taille de maille de la grille 12 restent quant à eux confinés dans la chambre arrière 1. Puis, au fur et à mesure de la combustion de la poudre propulsive 6, certains grains peuvent atteindre une dimension inférieure à la taille de maille de la grille 12 et passer dans la chambre intermédiaire 2 pour terminer leur combustion. Ceci n'est pas pénalisant, le confinement ayant été maintenu par la grille 12 dans la chambre arrière 1 pendant une durée suffisante pour que les grains ne s'éteignent pas par la suite. Io Dans le même temps, les gaz de combustion se dirigent vers la chambre basse pression 3 par l'intermédiaire de l'orifice 13, à un débit régulé par la section de cet orifice. La pression dans la chambre basse pression 3 augmente jusqu'à ce qu'elle soit suffisante pour déplacer le projectile 22.The grains of powder which have a size smaller than the mesh size of the grid 12 remain confined in the rear chamber 1. Then, as the propellant powder 6 is burned, some grains can reach dimension smaller than the mesh size of the grid 12 and pass into the intermediate chamber 2 to complete their combustion. This is not disadvantageous, the confinement having been maintained by the grid 12 in the rear chamber 1 for a sufficient time so that the grains do not go out thereafter. At the same time, the combustion gases are directed to the low pressure chamber 3 via the orifice 13, at a rate regulated by the section of this orifice. The pressure in the low pressure chamber 3 increases until it is sufficient to move the projectile 22.

15 Le projectile 22 commence alors à se déplacer dans le tube 21, et son déplacement est progressif sous l'effet des gaz qui continuent à entrer avec un débit régulé dans la chambre basse pression 3 jusqu'à ce que l'éjection du projectile 22 soit effective. Il est bien entendu que l'exemple décrit ici et notamment les 20 valeurs numériques citées, ne sont données qu'à titre indicatif. Il serait possible de mettre en oeuvre d'autres types et géométries de poudres propulsives en fonction des performances recherchées (vitesse de sortie du projectile du tube de l'armé souhaitée pour une masse de projectile donnée).The projectile 22 then begins to move in the tube 21, and its displacement is progressive under the effect of the gases which continue to enter at a regulated flow rate into the low pressure chamber 3 until the ejection of the projectile 22 is effective. It is understood that the example described here and in particular the numerical values mentioned, are given only as an indication. It would be possible to implement other types and geometries of propellant powders depending on the desired performance (exit velocity of the projectile of the tube of the weapon desired for a given mass of projectile).

25 II serait également envisageable de donner d'autres caractéristiques dimensionnelles aux différentes chambres en fonction de la masse du projectile et de cette vitesse de sortie souhaitée. 30 It would also be conceivable to give other dimensional characteristics to the different chambers depending on the mass of the projectile and this desired exit velocity. 30

Claims

REVENDICATIONS1. Cartridge for propelling a projectile (22) with a caliber of at least 90 mm, characterized in that it comprises: • a rear chamber (1) comprising: ignition means (5, 9) for a powder propellant (6), means (12) for confining the powder (6) in the rear chamber (1) while allowing the gases from the combustion of the powder (6) to pass through vents (8) of the chamber rear (1); • an intermediate chamber (2) of constant volume communicating with the rear chamber (1) by the vents (8); A low-pressure chamber (3) forming a propellant chamber of the projectile (22) and communicating with the intermediate chamber (2) is through an orifice (13) of predetermined section.

A projectile propellant cartridge (22) having a size of at least 90 mm according to claim 1, wherein the means (12) for confining the powder (6) in the rear chamber (1) while passing through the gases resulting from the combustion of the powder (6) by the vents (8) of the rear chamber (1) comprise a grid (12) whose mesh size is smaller than the size, before combustion, of a grain of powder (6).

3. Cartridge for propelling a projectile (22) of at least 90 mm according to one of the preceding claims, wherein the rear chamber (1) comprises means (7) for confining, in a first combustion phase. , the powder (6) and the combustion gases resulting from the combustion of the powder (6) in the rear chamber (1) and for, said means (7) being capable, in a second combustion phase, of yielding under the effect of temperature and / or pressure.

4. Cartridge for propelling a projectile with a caliber of at least 90 mm according to the preceding claim, wherein the means (7) is formed by a thin sheet of metal or metal alloy, for example tin.

5. Cartridge for propelling a projectile with a caliber of at least 90 mm according to one of the preceding claims, wherein the ignition means (5, 9) comprise an ignition tube (5) around which the powder ( 6) is arranged and an ignition system (9), for example of percussion primer type or capacitive discharge initiation primer, arranged at the base of the ignition tube (5).

6. Cartridge for propelling a projectile with a caliber of at least 90 mm according to the preceding claim, wherein there is provided a setting disk (10), for example polystyrene, felt or cardboard, arranged around the tube of ignition (5) and against a wall (11) of the rear chamber (1) to wedge the propellant powder (6) in the rear chamber (1)

7. Cartridge for propelling a projectile with a caliber of at least 90 mm according to one of the preceding claims, wherein the orifice (13) of predetermined section is formed of a nozzle or a tube.

8. Cartridge for propelling a projectile with a caliber of at least 90 mm according to one of the preceding claims, wherein the propellant powder (6) is a progressive combustion powder. 20