WO2020079088A1 - Obturateur pour cartouche de tir, procede de preparation d'une cartouche equipee dudit obturateur et cartouche equipee - Google Patents

Obturateur pour cartouche de tir, procede de preparation d'une cartouche equipee dudit obturateur et cartouche equipee Download PDF

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WO2020079088A1
WO2020079088A1 PCT/EP2019/078100 EP2019078100W WO2020079088A1 WO 2020079088 A1 WO2020079088 A1 WO 2020079088A1 EP 2019078100 W EP2019078100 W EP 2019078100W WO 2020079088 A1 WO2020079088 A1 WO 2020079088A1
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WO
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fins
shutter
case
disc
cartridge
Prior art date
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PCT/EP2019/078100
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English (en)
Inventor
Pascal SALAT
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Fpdi Sas D'exploitation Du Fonds De Monsieur G Salat
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B7/00—Shotgun ammunition
    • F42B7/02—Cartridges, i.e. cases with propellant charge and missile
    • F42B7/08—Wads, i.e. projectile or shot carrying devices, therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B33/00—Manufacture of ammunition; Dismantling of ammunition; Apparatus therefor
    • F42B33/001—Devices or processes for assembling ammunition, cartridges or cartridge elements from parts

Definitions

  • the present invention relates to a shutter for a firing cartridge and to a method for preparing a cartridge equipped with said shutter.
  • the invention also covers the cartridge equipped with said shutter.
  • a cartridge In the field of hunting and sport shooting, a large number of cartridges is used.
  • a cartridge generally consists of a primer, a powder charge, one or more fill-type accessories for transferring the power generated by the explosion of the charge to the projectiles and / or a basket intended to contain said projectiles during the transfer phase.
  • projectiles can be made of lead as a material or of steel with different problems to be solved, this in all cases.
  • a common and essential problem for cartridges is to transfer the power generated by the explosion of the charge to the pellets while limiting as much as possible the power losses.
  • biodegradable materials have a shorter lifespan than that of plastics of petroleum origin, their mechanical properties do not equal those of plastics and these same mechanical properties deteriorate more quickly than those of plastics.
  • a second problem is related to the fact that often biodegradable materials, due to their lower mechanical properties and their evolution, break under stresses instead of remaining monolithic.
  • a tube forming the case of the cartridge, secured to the base, receiving a flock placed above the powder and shot of different natures, of selected diameter, placed above said flock,
  • the powdered cardboard does not give good performance and is mainly replaced by a plastic shutter.
  • the projectile generally shot, is therefore expelled by transmission of the energy generated by the explosion.
  • the transmission of energy due to the thrust of the gases is carried out in the first place by the intermediary of the shutter which avoids the losses of the power of the explosion which would come directly to be exerted on the flock.
  • the shutter as indicated by its name, must be as leaktight as possible to confine said gases and to transfer the power of the gases to the wad and then to the projectile.
  • Sealing must be carried out between the inner wall of the case and the peripheral edge of the shutter.
  • the energy of the explosion is then transmitted to the shot by the wadding so as to ensure an equal distribution of the energy while minimizing the losses.
  • This shutter plays a key role in the quality of the shot and in the projection of the shot. Indeed, the shutter, by its intermediate positioning between the explosion and the shot, plays the role of a seal which captures the gases to channel them and transmits the energy of the explosion to the shot. It is important to control gas leaks in order to bring reproducibility to the manufacture of cartridges. This is all the more complex as the performances must be preserved over time or the materials evolve, especially the biodegradable materials.
  • a shutter of the prior art is described in US Pat. No. 3,022,734.
  • This shutter is made of elastomeric thermoplastic material of petroleum origin polyethylene, styrene / butadiene copolymer, cellulose acetate in particular.
  • the manufacturing method of this shutter consists in cutting a washer from a profile with an extruded circular section and then deforming the disc between the dies of a punch to produce a profile with a substantially H-shaped section.
  • This shutter is placed above the powder.
  • the problem with this shutter is that of being made of elastomeric material, therefore with a certain flexibility allowing its deformation so that it acts as a scraper seal and the edges are deformed randomly, under the thrust of gas so that a such shutter "crumples" as it is said in the art, that is to say it will deform in a random manner, but it requires not only a strong seal of the shutter but also requires a uniform thrust on the 'shutter.
  • a shutter also of known type has an architecture stiffened in the central part by ribs in the plane but is able to deform radially by means of vertical lips. These vertical lips are connected to the central part by shoulders. At the time of the explosion, the shutter lip is violently inflated to a pressure of 500 bars minimum, which can reach 1000 bars in certain loads.
  • Today plastic shutters resist these important stretching constraints even when aging as much at very hot temperatures as negative. But the profile of these shutters is not satisfactory when they are made with biodegradable materials which resist these stretching constraints poorly and even less over time because these materials evolve. In addition, by becoming brittle during aging, it there may be ruptures at the shoulders causing leaks and loss of ballistic power at the time of the explosion.
  • Biodegradable materials are increasingly developed but are still subject to performance changes linked to the very biodegradable composition.
  • the present invention provides a shutter, which can be made of biodegradable material of plastic deformation type and whose geometry allows the compensation of a possible biodegradation of the shutter over time, further improving the seal during generation. of the push by the explosion of the powder.
  • Figure 1 an elevational view of a cartridge with shutter of the prior art
  • Figure 2 an elevational view of a cartridge with the shutter object of the present invention
  • Figure 3 a top view of the shutter, object of the present invention
  • FIG. 4 an elevation view of the shutter, object of the present invention
  • Figure 5 an elevational view of the shutter deformed by the compression generated by the explosion of the cartridge powder with dimensional variations.
  • Figure 6A and 6B a top view of the shutter in the case with a broken line the shutter immediately after explosion of the charge.
  • Figure 7A to 7D a view of a block diagram of the process for producing and using a cartridge with the shutter according to the present invention.
  • FIGS 1 and 2 describe a cartridge 10, comprising a case 12 and a base 14 provided with a primer 16.
  • the interior of the cartridge 10 comprises powder 18, placed at the level of the base
  • RECTIFIED SHEET (RULE 91) ISA / EP 14 and on which is placed a shutter 0 and 20, the shutter O being a shutter of the prior art and the shutter 20 being the shutter object of the present invention.
  • Each of the shutters O, 20 receives, above, a flock 22, above which is placed the shot 24, more generally the projectiles, this in a known manner.
  • the flock possibly has a bucket shape to better receive the shot.
  • the shutter 20 according to the present invention is shown in FIGS. 2 to 6 and shown deformed in FIGS. 5 and 6.
  • the shutter 20 comprises a central disc 25, of thickness E with diameter D and having a lower face 20-1 and an upper face 20-2, lower and upper being considered the cartridge placed vertically on his base.
  • the shutter 20 comprises, when manufactured with the central disc, at least two upper fins 26 and at least two lower fins, in this case eight upper fins 27 and eight lower fins 28, with which said central disc forms a monolithic element.
  • the fins 26 may resemble the petals of a daisy.
  • the upper fins 27 and the lower fins 28 are respectively eight upper fins 27 and eight lower fins 28 and are developed outwards from the edge of the disc 25.
  • Each of the upper fins 27 and lower 28 have two rectilinear radial edges 30 and a circular outer peripheral edge 32, the set of peripheral edges forming the periphery of the shutter 20 and thus an upper peripheral circular edge 34 and a lower peripheral circular edge 36.
  • each fin has a constant thickness e, and this thickness e is less than E.
  • the thickness E of the disc is less than or equal to 2 times the thickness e.
  • the fins 26 have relative to the plane of the central disc 25, a non-zero angle of inclination, considered from the peripheral edge of the disc to the peripheral edge of the fins. If we consider the disc 25 horizontally, the upper fins 27 have an angle of inclination greater than 0 ° relative to the plane of the central disc 25. Symmetrically, the lower fins 28 have an angle of inclination less than 0 °, also relative to the plane of the central disc 25.
  • the angular inclination varies as a function of the caliber of the weapon, therefore of the diameter of the cartridge case, of the nature of the material, of the design of the cartridge and therefore as a function of the wad (s), nature of the biodegradable material. In general, the shutter gives all satisfaction from all angles but tests allow the skilled person to quickly determine the optimum, in routine work.
  • the angle is more particularly between 20 and 40 °.
  • the shutter comprises a central disc 25 and fins 26 together forming a monolithic element, each fin 26 forming a non-zero angle relative to the plane of said disc 25.
  • the upper fins 27 and the lower fins 28 may or may not be linked by their rectilinear radial edges 30 and are, in the present description, linked by a connecting membrane 38.
  • Said connecting membrane 38 can be compared to a line, due to its low width.
  • Said connecting membrane 38 is placed between the fins 26 and provides a preferentially flexible connection between the upper fins 27 between them and the lower fins 28 between them, in particular to avoid deformation of the fins during handling.
  • These connecting membranes 38 have only a very low mechanical resistance compared to the pressures and forces which will be discussed below during use.
  • the upper fins 27 are staggered relative to the lower fins 28 so that the radial straight edges of the lower fins are angularly offset from the radial straight edges of the upper fins.
  • the connecting membranes 38 are non-aligned along the longitudinal vertical axis.
  • the connecting membranes 38 of the upper fins 27 are advantageously positioned in the middle of the lower fins 28 and vice versa, in order to respect symmetry.
  • the material used for the shutter is a deformable material, without elastic property, identical for the entire object.
  • the property "without elastic property” corresponds to a material which is deformable but which does not immediately return to its initial shape once deformed. It is a material which therefore has so-called “plastic” properties and not “elastic” properties.
  • the outside diameter d EXT of the shutter is less than the inside diameter diNT of the case into which it is to be introduced.
  • the diameter DEXT is the theoretical diameter of the shutter in the working position with the fins in the plane of the disc 25.
  • the present invention provides a shutter geometry allowing the use of a biodegradable material with plasticity properties.
  • the process for producing a cartridge fitted with the shutter according to the present invention consists of the following stages:
  • the operation of the shutter 20, object of the present invention is now described.
  • the shutter 20 and the flock 22 have the role of transferring the energy generated by the explosion to the shot 24, for allow its projection.
  • the mechanical behavior of the shutter is therefore essential for the quality of the shot.
  • the junction between the periphery of the circle constituted by the upper circular edge 34 and the lower circular edge 36 is as tight as possible with respect to the interior wall of the case.
  • the overpressure generated on the face of the shutter being on the side of the lower fins 28 and on the lower face 20-1 of the disc 25, the shutter undergoes compression under the effect of the thrust generated by the explosion acting on this underside of the disc 25 and on the lower fins 28.
  • the lower fins 28 are therefore brought back into the plane of the disc.
  • the upper fins 27 are brought back into the plane of the disc by the displacement of the shutter 20, coming to bear on the flock 22 surmounted by the shot 24, elements which do not yet undergo any action linked to the explosion in this phase, see Figure 7D.
  • the lower fins 28 are compressed and are in turn supported on the upper fins 27 immobilized against the flock. There is then planar continuity of the fins 26 and of the disc 25. It is noted with reference to FIGS. 6A and 6B that during the flattening, the theoretical DEXT diameter, shown in broken lines, being greater than the inside diameter of the case, di NT , the case constrained by the flattened shutter deforms and comes to press against the barrel and deforms it radially, the deformation being less than the theoretical deformation, until the outer wall of the case comes against the inner wall of the FC barrel. The inner wall of the FC barrel radially confines the outer wall of the case and therefore the shutter, there is a very high radial pressure of the edge of the shutter.
  • the radial seal is simultaneously extremely strong and the leaks are negligible so that the ballistic parameters are excellent.
  • the sealing is reinforced and this even if one or more of the connecting membranes 38 tear because the baffle effect is completely preponderant.
  • the connecting membrane 38 can be partially or completely torn and therefore inoperative, which does not degrade the sealing performance and therefore the ballistic values because the fins 26 are plated with very great pressure. Consequently, the thrust of the gases is almost entirely transmitted to the shutter 20 which can then come to bear on the flock 22 which distributes this thrust on the shot 24 and again transmits almost all of the thrust.
  • the material used for the manufacture of the shutter 20 can be biodegradable. Indeed, at the time of the explosion, the disc 25 and the upper fins 27 are compressed on the flock 22, the lower fins 28 are compressed on the upper fins 27, the edges 34 and 36 are then compressed against the inner wall of the case 12, the assembly, except the membranes 38, is compressed but at no time stretched.
  • the mechanical characteristics of biodegradable materials satisfy these compression constraints which are exerted on the shutter 20.
  • Biodegradable materials have a tendency to evolve over time and for example lose plasticity or have dimensional variations. It is noted that, if for example, the material becomes more brittle, one or more fins break, the architecture makes it possible to flatten the upper and lower fins constituting a continuous surface and to compensate for this breakage. Likewise, if a variation in diameter d E xi occurs, the fins compensate in diameter and the reduction in radial pressure will be minute and amply sufficient to ensure a suitable seal.
  • biodegradable materials are evolutionary materials due to the presence of organic fillers, fibers or powders of plant origins, natural, polymers of plant origins or microbiological production. Thus, degradation necessarily takes place over time since it is the primary vocation of these materials and that which is sought after these shutters are used and distributed in nature.
  • the hunting season in particular is limited in duration and cartridge type ammunition is purchased for one year but may be kept for 1 or more additional years before being used.
  • the parameter for a user is ballistic performance and if the user is willing to pay a higher price for cartridges for products with ecological properties, said user will not tolerate a loss of ballistic performance.
  • the shutter according to the present invention is biodegradable, allows a radial expansion of compensation and allows a progression of the thrust transmission in a homogeneous and constant manner over time.
  • the internal architecture can vary in terms of flocks, of arrangement of the shutter, for example between two flocks but the shutter remains identical and the operation also remains identical.
  • the nature of the wads may vary according to the applications, the projectiles, but this is not part of the present invention.

Landscapes

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Abstract

Cartouche de tir comprenant un étui (12) de diamètre intérieur dINT et un culot (14) avec une amorce (16), de la poudre (18), une bourre (22) et de la grenaille (24), ainsi qu'un obturateur (20) disposé entre ladite poudre (18) et ladite bourre (22), caractérisée en ce que ledit obturateur (20) est en matériau biodégradable à propriétés de déformation plastique, et comprend un disque (25) central et des ailettes (26) formant ensemble un élément monolithique avec ledit disque, l'ensemble ayant un diamètre extérieur dEXT, les ailettes (26) comprenant des ailettes supérieures (27) et inférieures (28), ces ailettes (26) formant un angle non nul par rapport au plan dudit disque (25), ledit obturateur ayant un diamètre extérieur nominal dEXT, lesdites ailettes pouvant prendre au moins une autre position dans laquelle lesdites ailettes (26) sont dans le plan du disque (25), le diamètre extérieur étant DEXT. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'une cartouche de tir.

Description

OBTURATEUR POUR CARTOUCHE DE TIR, PROCEDE DE PREPARATION D'UNE CARTOUCHE EQUIPEE DUDIT OBTURATEUR ET CARTOUCHE EQUIPEE
La présente invention concerne un obturateur pour cartouche de tir et un procédé de préparation d'une cartouche équipée dudit obturateur. L'invention couvre aussi la cartouche équipée dudit obturateur.
Dans le domaine de la chasse et du tir sportif, un nombre important de cartouches est utilisé. Une cartouche est constituée généralement d'une amorce, d'une charge de poudre, un ou plusieurs accessoires du type bourre pour transférer la puissance générée par l'explosion de la charge aux projectiles et/ou un panier destinés à contenir lesdits projectiles pendant la phase de transfert.
Les architectures et les types d'accessoires sont extrêmement nombreux. De même, les projectiles peuvent être en plomb en tant que matériau ou en acier avec des problématiques différentes à résoudre, ceci dans tous les cas.
Tous les éléments sont contenus dans une enveloppe comprenant un culot généralement métallique et un corps généralement en carton. Ces deux matériaux étant recyclables.
Une problématique commune et essentielle pour les cartouches est de transférer la puissance générée par l'explosion de la charge aux plombs en limitant au maximum les pertes de puissance.
De plus, la prise de conscience environnementale amène utilisateurs et fabricants à recourir à des cartouches sans matières plastiques d'origine pétrolière. Il existe des matériaux biodégradables donc il peut paraître évident de recourir à ces matériaux. Un premier problème technique posé pour utiliser un matériau de substitution biodégradable est le suivant : par définition les matériaux biodégradables ont une durée de vie plus courte que celle des matières plastiques d'origine pétrolière, leurs propriétés mécaniques n'égalent pas celles des matières plastiques et ces mêmes propriétés mécaniques s'altèrent plus rapidement que celles des matières plastiques. Un second problème est lié au fait que souvent les matériaux biodégradables, du fait de leurs propriétés mécaniques inférieures et leur évolution, se brisent sous des efforts au lieu de rester monolithiques.
Il existe différents assemblages et différents agencements mais on se réfère ici à un agencement type d'une cartouche de tir sportif ou cartouche de chasse, on retrouve les éléments suivants, description de bas en haut pour une cartouche placée verticalement : un culot métallique contenant l'amorce et la poudre sur laquelle est placé un obturateur ou un carton sur poudre,
un tube formant l'étui de la cartouche, solidaire du culot, recevant une bourre placée au-dessus de la poudre et grenaille de différentes natures, de diamètre choisi, disposée au-dessus de ladite bourre,
un sertissage du tube formant l'étui de la cartouche à son extrémité, au niveau de la surface supérieure de la grenaille, pour fermer et compresser l'ensemble des éléments qu'il contient.
Le carton sur poudre ne donne pas de bonnes performances et est majoritairement remplacé par un obturateur en matière plastique.
Lorsque la cartouche est tirée, l'amorce est percutée, la poudre enflammée par l'amorce brûle instantanément, cette combustion produit un volume important de gaz. Du confinement de ces gaz dans le canon de l'arme résulte l'explosion. C'est sous la poussée des gaz générés que les éléments, projectiles et accessoires introduits dans la douille constituée du culot et de son étui, sont expulsés de l'arme par le fût du canon FC.
Le projectile, généralement de la grenaille, est donc expulsé par transmission de l'énergie générée par l'explosion. La transmission d'énergie due à la poussée des gaz s'effectue en premier lieu par l'intermédiaire de l'obturateur qui évite les déperditions de la puissance de l'explosion qui viendrait directement s'exercer sur la bourre. Mais pour des performances balistiques optimisées, l'obturateur comme l'indique son nom, doit être le plus étanche possible pour confiner lesdits gaz et pour transférer la puissance des gaz à la bourre puis au projectile.
L'étanchéité doit être réalisée entre la paroi intérieure de l'étui et le bord périphérique de l'obturateur. L'énergie de l'explosion est ensuite transmise à la grenaille par la bourre de façon à assurer une équi-distribution de l'énergie en minimisant les pertes. Cet obturateur joue un rôle primordial dans la qualité du tir et dans la projection de la grenaille. En effet, l'obturateur, de par son positionnement intermédiaire entre l'explosion et la grenaille, joue le rôle d'un joint qui capture les gaz pour les canaliser et transmet l'énergie de l'explosion à la grenaille. Il est important de maîtriser les fuites de gaz afin d'apporter de la reproductivité à la fabrication des cartouches. Ceci est d'autant plus complexe que les performances doivent être conservées dans le temps or les matériaux évoluent, surtout les matériaux biodégradables.
Un obturateur de l'art antérieur est décrit dans le brevet US 3 022 734. Cet obturateur est réalisé en matière thermoplastique élastomère d'origine pétrolière polyéthylène, copolymère de styrène/butadiène, acétate de cellulose notamment. Le procédé de fabrication de cette obturateur consiste à découper une rondelle d'un profil à section circulaire extrudé puis à déformer le disque entre les matrices d'un poinçon pour réaliser un profil à section sensiblement en H.
Les ailes du H, après déformation, viennent naturellement, du fait des contraintes résiduelles, se mettre en forme de coupelle, ceci du fait du matériau élastomère.
Cet obturateur est placé au-dessus de la poudre. Le problème de cet obturateur est celui d'être en matériau élastomère donc avec une certaine souplesse permettant sa déformation si bien qu'il agit comme un joint racleur et les bords se déforment de façon aléatoire, sous la poussée de gaz si bien qu'un tel obturateur se "froisse" comme cela est dit dans le métier, c'est à dire qu'il va se déformer de façon aléatoire, or il faut non seulement une forte étanchéité de l'obturateur mais il faut aussi une poussée uniforme sur l'obturateur.
Un obturateur également de type connu se présente avec une architecture rigidifiée en partie centrale par des nervures dans le plan mais est apte à se déformer radialement par l'intermédiaire de lèvres verticales. Ces lèvres verticales sont reliées à la partie centrale par des épaulements. Au moment de l'explosion, la lèvre de l'obturateur est violement gonflée à une pression de 500 bars minimum, pouvant atteindre 1000 bars dans certains chargements. Aujourd'hui les obturateurs en matière plastique résistent à ces contraintes importantes d'étirements même en vieillissant autant à des températures très chaudes que négatives. Mais le profil de ces obturateurs ne donne pas satisfaction quand ils sont fabriqués avec des matériaux biodégradables qui résistent mal à ces contraintes d'étirements et encore moins au fil du temps car ces matériaux évoluent. De plus, en devenant cassant lors du vieillissement, il peut y avoir des ruptures au droit des épaulements provoquant des fuites et une perte de puissance balistique au moment de l'explosion.
L'aspect environnemental est également de plus en plus présent, d'autant plus dans les sports pratiqués en plein air. Les producteurs de cartouches ont également la volonté de rendre les consommables plus vertueux et présentant des caractéristiques biodégradables intéressantes.
Les matériaux biodégradables sont de plus en plus développés mais sont encore sujets à des évolutions de performances liées à la composition même, biodégradable.
Si cette biodégradabilité très légère est imperceptible et sans importance pour certains éléments, comme des couverts ou autres accessoires, elle peut affecter de manière significative les performances mécaniques d'une pièce comme un obturateur dont les caractéristiques mécaniques sont essentielles.
La présente invention propose un obturateur, pouvant être réalisé en matériau biodégradable de type à déformation plastique et dont la géométrie permet la compensation d'une éventuelle biodégradation de l'obturateur au cours du temps, en améliorant de plus l'étanchéité lors de la génération de la poussée par l'explosion de la poudre.
La présente invention est maintenant décrite suivant un mode de réalisation principal, sans que celui-ci soit limitatif, ceci en regard des dessins associés sur lesquels les différentes figures représentent :
Figure 1 : une vue en élévation d'une cartouche avec obturateur de l'art antérieur, Figure 2 : une vue en élévation d'une cartouche avec l'obturateur objet de la présente invention,
Figure 3 : une vue de dessus de l'obturateur, objet de la présente invention,
Figure 4: une vue en élévation de l'obturateur, objet de la présente invention,
Figure 5 : une vue en élévation de l'obturateur déformé par la compression générée par l'explosion de la poudre de la cartouche avec les variations dimensionnelles. Figure 6A et 6B : une vue de dessus de l'obturateur dans l'étui avec en trait discontinu l'obturateur immédiatement après explosion de la charge.
Figure 7A à 7D : une vue d'un synoptique du procédé de réalisation et d'utilisation d'une cartouche avec l'obturateur selon la présente invention.
Les figures 1 et 2 décrivent une cartouche 10, comportant un étui 12 et un culot 14 muni d'une amorce 16. L'intérieur de la cartouche 10 comporte de la poudre 18, placée au niveau du culot
FEUILLE RECTIFIÉE (RÈGLE 91) ISA/EP 14 et sur laquelle est placé un obturateur 0_et 20, l'obturateur O étant un obturateur de l'art antérieur et l'obturateur 20 étant l'obturateur objet de la présente invention. Chacun des obturateurs O, 20 reçoit, par-dessus, une bourre 22, au-dessus de laquelle est placée la grenaille 24, plus généralement les projectiles, ceci de façon connue. La bourre présente, éventuellement, une forme de godet pour mieux recevoir la grenaille.
L'obturateur 20 selon la présente invention est représenté sur les figures 2 à 6 et représenté déformé sur les figures 5 et 6.
L'obturateur 20 comporte un disque 25 central, d'une épaisseur E d'un diamètre D et doté d'une face inférieure 20-1 et d'une face supérieure 20-2, inférieure et supérieure étant considérées la cartouche posée verticalement sur son culot.
L'obturateur 20 selon la présente invention comporte venu de fabrication avec le disque central au moins deux ailettes 26 supérieures et au moins deux ailettes inférieures, en l'occurrence huit ailettes supérieures 27 et huit ailettes inférieures 28, avec lesquelles ledit disque central forme un élément monolithique. Les ailettes 26 peuvent s'apparenter aux pétales d'une marguerite.
Sur l'obturateur 20, les ailettes supérieures 27 et les ailettes inférieures 28 sont respectivement au nombre de huit ailettes supérieures 27 et huit ailettes inférieures 28 et sont développées vers l'extérieur depuis le bord du disque 25. Chacune des ailettes supérieures 27 et inférieures 28 comportent deux bords rectilignes 30 radiaux et un bord périphérique extérieur circulaire 32, l'ensemble des bords périphériques formant la périphérie de l'obturateur 20 et ainsi un bord circulaire périphérique supérieur 34 et un bord circulaire périphérique inférieur 36. Dans le mode de réalisation représenté, chaque ailette a une épaisseur constante e, et cette épaisseur e est inférieure à E. L'épaisseur E du disque est inférieure ou égale à 2 fois l'épaisseur e.
Comme visible sur les figures 4 et 5, les ailettes 26 présentent par rapport au plan du disque 25 central, un angle d'inclinaison non nul, considéré du bord périphérique du disque au bord périphérique des ailettes. Si l'on considère le disque 25 à l'horizontal, les ailettes supérieures 27 présentent un angle d'inclinaison supérieur à 0° par rapport au plan du disque 25 central. De manière symétrique, les ailettes inférieures 28 présentent un angle d'inclinaison inférieur à 0°, également par rapport au plan du disque 25 central. L'inclinaison angulaire varie en fonction du calibre de l'arme donc du diamètre de l'étui de la cartouche, de la nature du matériau, de la conception de la cartouche et donc en fonction de la ou des bourres, de la nature du matériau biodégradable. De façon générale, l'obturateur donne toute satisfaction avec tous les angles mais des essais permettent à l'homme de l'art de déterminer rapidement l'optimum, en travail de routine. L'angle se situe plus particulièrement entre 20 et 40°.
Ainsi, l'obturateur comprend un disque 25 central et des ailettes 26 formant ensemble un élément monolithique, chaque ailette 26 formant un angle non nul par rapport au plan dudit disque 25.
Les ailettes supérieures 27 et les ailettes inférieures 28 peuvent être liées ou non par leurs bords rectilignes radiaux 30 et sont dans la présente description, liées par une membrane de liaison 38. Ladite membrane de liaison 38 est assimilable à un trait, de par sa faible largeur. Ladite membrane de liaison 38 est placée entre les ailettes 26 et assure une liaison préférentiellement souple entre les ailettes supérieures 27 entres elles et les ailettes inférieures 28 entres elles, notamment pour éviter les déformations des ailettes lors des manipulations. Ces membranes de liaison 38 n'ont qu'une très faible résistance mécanique comparée aux pressions et efforts dont il sera question ci-après lors de l'utilisation. Dans le plan du disque 25, les ailettes supérieures 27 sont placées en quinconce par rapport aux ailettes inférieures 28 de façon que les bords rectilignes radiaux des ailettes inférieures soient décalés angulairement des bords rectilignes radiaux des ailettes supérieures. Ainsi, et puisque les ailettes supérieures 27 et inférieures 28 ont la même géométrie, les membranes de liaison 38 sont non-alignés selon l'axe vertical longitudinal. Comme visible sur la figure 3, les membranes de liaison 38 des ailettes supérieures 27, sont positionnées de façon avantageuse au milieu des ailettes inférieures 28 et inversement, afin de respecter une symétrie.
La matière utilisée pour l'obturateur est une matière déformable, sans propriété élastique, identique pour l'intégralité de l'objet. La propriété "sans propriété élastique" correspond à un matériau déformable mais qui ne reprend pas immédiatement sa forme initiale une fois déformé. C'est un matériau qui a donc des propriétés dites "plastiques" et non "élastiques". C'est ainsi que, pour les ailettes 26, si elles venaient à être mises à plat, sous contrainte, lesdites ailettes ne reviennent pas instantanément à la position initiale lorsque la contrainte cesse et bien que pouvant présenter une mémoire de forme.
Du point de vue de la géométrie, le diamètre extérieur dEXT de l'obturateur est inférieur au diamètre intérieur diNT de l'étui dans lequel il doit être introduit. Le diamètre DEXT est le diamètre théorique de l'obturateur en position de travail avec les ailettes dans le plan du disque 25. La présente invention propose une géométrie d'obturateur permettant l'utilisation d'une matière biodégradable avec des propriétés de plasticité.
Le procédé de réalisation d'une cartouche équipée de l'obturateur selon la présente invention consiste en la succession des étapes suivantes :
préparer un culot avec son étui, ledit culot comportant une amorce et une charge de poudre,
introduire un obturateur selon la présente invention dans l'étui,
introduire au moins une bourre dans l'étui,
introduire le projectile, en l'occurrence de la grenaille,
sertir l'étui.
L'introduction de l'obturateur est très aisée puisque le diamètre extérieur dEXT de l'obturateur est inférieur au diamètre intérieur d ï de l'étui, voir figure 7A. Ensuite les autres éléments constitutifs de la cartouche, à savoir bourre, projectile sont introduits de façon parfaitement connue avant le sertissage voir figure 7B. On constate que le sertissage qui consiste à rouler les bords de l'étui sur un opercule ou en repliant le carton en étoile, ceci étant parfaitement connu également, il se produit une diminution de la hauteur de l'étui, ce qui conduit à exercer une première pression sur l'ensemble des éléments introduits dans la cartouche et donc sur l'obturateur, voir figure 7C.
Cette pression est limitée mais vient mettre en contact les ailettes 26 de l'obturateur avec la paroi intérieure de l'étui 12.
Le fonctionnement de l'obturateur 20, objet de la présente invention, est maintenant décrit. Lorsque la poudre 18 est mise en combustion rapide et que l'explosion se produit, au niveau du culot 14, l'obturateur 20 et la bourre 22 ont pour rôle de transférer l'énergie générée par l'explosion à la grenaille 24, pour permettre sa projection. Le comportement mécanique de l'obturateur est donc primordial pour la qualité du tir.
Il est donc important que la jonction entre la périphérie du cercle constituée par le bord circulaire supérieur 34 et le bord circulaire inférieur 36 soit le plus étanche possible par rapport à la paroi intérieure de l'étui. La surpression engendrée sur la face de l'obturateur étant du côté des ailettes inférieures 28 et sur la face inférieure 20-1 du disque 25, l'obturateur subit une compression sous l'effet de la poussée générée par l'explosion agissant sur cette face inférieure du disque 25 et sur les ailettes inférieures 28. Les ailettes inférieures 28 sont donc ramenées dans le plan du disque. Simultanément, les ailettes supérieures 27 sont ramenées dans le plan du disque par le déplacement de l'obturateur 20, en venant en appui sur la bourre 22 surmontée de la grenaille 24, éléments qui ne subissent encore aucune action liée à l'explosion dans cette phase, voir figure 7D. Les ailettes inférieures 28 sont comprimées et s'appuient quant à elle sur les ailettes supérieures 27 immobilisées contre la bourre. I l y a alors continuité planaire des ailettes 26 et du disque 25. On note en regard des figures 6A et 6B que lors de la mise à plat, le diamètre DEXT théorique, représenté en trait discontinu, étant supérieur au diamètre intérieur de l'étui, diNT, l'étui contraint par l'obturateur mis à plat se déforme et vient se plaquer contre le fût et le déforme radialement la déformation étant inférieure à la déformation théorique, jusqu' ce que la paroi extérieure de l'étui vienne contre la paroi intérieure du canon FC. La paroi intérieure du canon FC confine radialement la paroi extérieure de l'étui et donc l'obturateur, il se produit une pression radiale de la tranche de l'obturateur très importante.
L'étanchéité radiale est simultanément extrêmement forte et les fuites sont négligeables si bien que les paramètres balistiques sont excellentes.
Dans la partie centrale, du fait du positionnement en quinconce des bords radiaux rectilignes des ailettes avec leurs membranes de liaison 38, l'étanchéité est renforcée et ceci même si l'une ou plusieurs des membranes de liaison 38 se déchirent car l'effet chicane est totalement prépondérant. En effet, lors de la fabrication et de la manipulation post fabrication, la membrane de liaison 38 peut être partiellement ou complètement déchirée et donc inopérante, ce qui ne dégrade pas les performances d'étanchéité et donc les valeurs balistiques car les ailettes 26 sont plaquées avec une pression très importante. Dès lors, la poussée des gaz est quasi intégralement transmise à l'obturateur 20 qui peut alors venir en appui sur la bourre 22 qui répartit cette poussée sur la grenaille 24 et transmet là encore la quasi intégralité de la poussée.
Lesdites ailettes inférieures 28 et supérieures 27 sont donc rapprochées de par la compression subie par l'obturateur 20. Les bords circulaires supérieurs 34 et les bords périphériques inférieurs 36 se voient également écartés radialement du disque 25 et sont donc plaqués et appuyés contre la paroi intérieure de l'étui 12. On note en regard des figures 6A et 6B que lors de la mise à plat, le diamètre DEXT théorique, représenté en trait discontinu, étant supérieur au diamètre intérieur de l'étui, d ï, l'étui dans le fût du canon FC confinant ledit étui radialement, il se produit une pression radiale de la tranche de l'obturateur très importante liée au différentiel de diamètre. Cette expansion radiale met en compression les bords circulaires 34 et 36 sur la paroi intérieure de l'étui 12 qui, lui-même, se trouve plaqué contre la paroi intérieure du fût du canon. L'étanchéité périphérique est donc renforcée et assurée. L'étanchéité radiale est extrêmement forte et les fuites sont négligeables si bien que les paramètres balistiques sont excellents.
D'un point de vue environnemental, la matière utilisée pour la fabrication de l'obturateur 20 peut être biodégradable. En effet, au moment de l'explosion, le disque 25 et les ailettes supérieures 27 sont comprimés sur la bourre 22, les ailettes inférieures 28 sont comprimées sur les ailettes 27 supérieures, les bords 34 et 36 sont alors comprimés contre la paroi intérieure de l'étui 12, l'ensemble, exceptées les membranes 38, se trouve comprimé mais à aucun moment étiré. Les caractéristiques mécaniques de matériaux biodégradables satisfont à ces contraintes de compression qui s'exercent sur l'obturateur 20.
Les matériaux biodégradables ont une tendance à évoluer dans le temps et par exemple à perdre de la plasticité ou avoir des variations dimensionnelles. On constate que, si par exemple, le matériau devient plus cassant, une ou plusieurs ailettes se brisent, l'architecture permet de plaquer les ailettes supérieures et inférieures constituant une surface continue et de compenser cette cassure. De même, si une variation de diamètre dExi se produit, les ailettes compensent en diamètre et la réduction de la pression radiale sera infime et amplement suffisante pour assurer une étanchéité adaptée.
Ceci est un élément très important car les matériaux biodégradables sont des matériaux évolutifs du fait de la présence de charges organiques, fibres ou poudres d'origines végétales, naturelles, polymères d'origines végétales ou de production microbiologiques. Ainsi il se produit nécessairement une dégradation au cours du temps puisque c'est la vocation première de ces matériaux et celle qui est recherchée après que ces obturateurs sont utilisés et diffusés dans la nature.
La saison de chasse notamment est limitée en durée et les munitions type cartouches sont achetées une année mais peuvent être conservées 1 ou plusieurs années supplémentaires avant d'être utilisées. Il existe en effet différents types de grenailles suivant les gibiers, différents calibres d'armes si bien que toutes les munitions achetées au cours d'une année ne sont pas épuisées, sans compter les réserves normales restantes en fin de saison. Il est donc impératif que les cartouches recourant à un obturateur selon la présente invention conserve les performances balistiques d'une année sur l'autre au moins voire durablement pendant plusieurs années. Le paramètre pour un utilisateur est la performance balistique et si l'utilisateur est prêt à payer des cartouches un prix plus élevé pour des produits avec des propriétés écologiques, ledit utilisateur ne tolérera pas une perte de performance balistique. L'obturateur selon la présente invention est biodégradable, autorise une expansion radiale de compensation et permet un déroulement de la transmission de poussée de façon homogène et constante dans le temps.
Il est entendu que l'architecture interne peut varier en terme de bourres, de disposition de l'obturateur, par exemple entre deux bourres mais l'obturateur reste identique et le fonctionnement reste aussi identique. De même, la nature des bourres peut varier suivant les applications, les projectiles mais ceci ne fait pas partie de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Cartouche de tir comprenant un étui (12) de diamètre intérieur d ï et un culot (14) avec une amorce (16), de la poudre (18), une bourre (22) et de la grenaille (24), ainsi qu'un obturateur (20) disposé entre ladite poudre (18) et ladite bourre (22), caractérisée en ce que ledit obturateur (20) est en matériau biodégradable à propriétés de déformation plastique, et comprend un disque (25) central et des ailettes (26) formant ensemble un élément monolithique avec ledit disque, l'ensemble ayant un diamètre extérieur dEXT, les ailettes (26) comprenant des ailettes supérieures (27) et inférieures (28), ces ailettes (26) formant un angle non nul par rapport au plan dudit disque (25), ledit obturateur ayant un diamètre extérieur nominal dEXT, lesdites ailettes pouvant prendre au moins une autre position dans laquelle lesdites ailettes (26) sont dans le plan du disque (25), le diamètre extérieur étant DEXT.
2. Cartouche de tir selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre DEXT de l'obturateur (20) avec les ailettes dans le plan du disque (25) est supérieur au diamètre intérieur diNT de l'étui.
3. Cartouche de tir selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le diamètre extérieur nominal dsxï de l'obturateur (20) est inférieur au diamètre intérieur diNT de l'étui (12).
4. Cartouche de tir selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur comprend une membrane de liaison (38) entre les ailettes (26).
5. Cartouche de tir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'obturateur (20) comporte huit ailettes supérieures (27) et huit ailettes inférieures (28).
6. Cartouche de tir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les ailettes supérieures (27) et les ailettes inférieures (28) comportent deux bords radiaux rectilignes (30) et un bord circulaire (32) formant la périphérie de l'obturateur (20) avec un bord circulaire supérieur (34) et un bord circulaire inférieur (36).
7. Cartouche de tir selon la revendication 6, caractérisée en ce que les bords radiaux rectilignes (30) des ailettes supérieures (27) sont placées en quinconce par rapport aux ailettes inférieures (28).
8. Cartouche de tir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les ailettes supérieures (27) présentent un angle d'inclinaison supérieur à 0° et en ce que les ailettes inférieures (28) présentent un angle d'inclinaison inférieur à 0°, par rapport au plan du disque (25) central.
9. Cartouche de tir selon la revendication 8, caractérisée en ce que les ailettes supérieures (27) présentent un angle d'inclinaison d'environ 30° et en ce que les ailettes inférieures (28) présentent un angle d'inclinaison d'environ -30°, par rapport au plan du disque (25) central.
10. Procédé de fabrication d'une cartouche de tir selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
préparer un culot (14) avec son étui (12), ledit culot comportant une amorce (16) et une charge de poudre (18),
introduire un obturateur (20) dans l'étui (12),
introduire au moins une bourre (22) dans ledit étui (12),
introduire le projectile (24) dans ledit étui (12),
sertir l'étui (12).
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